УДК: 611.441-073.4-8

 

Определение формы щитовидной железы с использованием регрессионного анализа

 

Р.И. Асфандияров, И.Ю. Квятковская, 

Л.А. Удочкина*

 

Ультразвуковая сонография является наиболее распространенным методом исследования щитовидной железы (ЩЖ). Определение линейных размеров долей, объема, и структуры ЩЖ позволяют объективно оценить состояние органа.  Однако выявление формы долей ЩЖ при ультразвуковой сонографии значительно затруднено, поскольку требует дополнительных измерений и вычислений. Вместе с тем, клиницистами все чаще поднимается вопрос о необходимости определения не только точного объема, но и формы ее долей для выработки адекватной врачебной тактики.

Предложены методы определения формы долей ЩЖ [1, 3], основанные на сопоставлении двух линейных размеров ее долей. Поскольку при ультразвуковой морфометрии обязательна регистрация трех линейных размеров каждой доли, то для определения формы доли органа целесообразно использовать все параметры (длину, ширину и  толщину), а объем доли расценивать как интегрирующий признак.  Применение регрессионного анализа позволяет выявить двустороннюю корреляционную связь между всеми изучаемыми признаками, что  дает возможность точно  определить форму доли ЩЖ.

Цель работы - разработка метода определения формы ЩЖ, анализ форм долей ЩЖ по данным УЗ-морфометрии в онтогенезе с применением регрессионного анализа.


Рис.1. Определение формы ЩЖ

 

Материалы и методики исследования. Проведен анализ ультрасонограмм ЩЖ 573 больных (275 мужчин,  298 женщин) в возрасте от 7 до 83 лет, без клинических и эхографических признаков тиреоидной патологии. В поперечной и косых продольных проекциях определялись ширина, толщина и длина долей ЩЖ. С целью унификации полученных параметров вычислялись коэффициенты: К1 - отношение ширины к толщине и К2 - отношение длины к толщине  каждой доли. На основании полученных коэффициентов определяли варианты формы доли ЩЖ. Принято допущение, что доли ЩЖ имеют эллипсоидную форму. С использованием универсального математического пакета MathCad проведен множественный регрессионный анализ, определен коэффициент детерминации R2 - одна из эффективных оценок адекватности регрессионной модели, мера качества уравнения регрессии, характеризующую долю вариации зависимой переменной Z, обусловленной регрессией или изменчивостью переменных [2].

 

рис. 2. анализ формы правой доли ЩЖ в  зависимости от возраста мужчин

 

рис. 3. анализ формы левой доли ЩЖ в  зависимости от возраста мужчин

 

Результаты. Ультразвуковая морфометрия позволила выявить различные формы сечения долей ЩЖ. В  поперечной проекции определяются сечения долей: приближающееся к кругу (ширина и толщина практически равны); овал, уплощенный во фронтальной плоскости (ширина превышает толщину); овал, уплощенный в сагиттальной плоскости (толщина превышает ширину). В косой продольной проекции определяются: удлиненная овальная форма доли; укороченная овальная форма. Принятое допущение об эллипсоидной форме доли ЩЖ и анализ коэффициентов отношения ширины к толщине и длины к толщине позволили предположить 5 вариантов долей ЩЖ: правильный эллипсоид, когда отношение ширины к глубине приближается к единице (К1=1,02+0,25), а длина превышает толщину в 3 раза (К2=2,7+0,5); эллипсоид, уплощенный во фронтальной плоскости, когда ширина доли превышает толщину (К1=1,37+0,009), а коэффициент соотношения длины и толщины долей (К2) составляет 2,7+0,5; эллипсоид уплощенный в сагиттальной плоскости характеризуется коэффициентом отношения ширины к глубине, имеющем значение меньше единицы (К1= 0,64+0,12) при  К2=2,7+0,5; удлиненный эллипсоид  имеет К1=1,02+0,25 и К2=3,6+0,4, т. е. длина превышает глубину почти в 4 раза; укороченный эллипсоид, когда отношение ширины к толщине близко к единице (К1=1,02+0,25), а отношение длины к толщине (К2) составляет 1,7+0,5.

При помощи множественного регрессионного анализа имеющиеся данные по коэффициентам К1, К2  аппроксимированы функцией общего вида:

                                                                (1)

где i =1-5, где х - коэффициент отношения ширины к толщине К1, y - коэффициент отношения длины к толщине К2,  Zi - коэффициент формы.  Методом наименьших квадратов найдены параметры множественной линейной регрессии. Для определения формы доли ЩЖ    Z1 (рис.1):

                                             (2)

При анализе формы правой доли ЩЖ в  зависимости от возраста мужчин получен коэффициент формы Z2 (рис.2):

                                             (3)

Для определения коэффициента формы левой доли щитовидной железы в зависимости от возраста мужчин (Z3 ) справедливо равенство (рис. 2):

                                                   (4)

Коэффициент формы правой доли женщин в онтогенезе (Z4 ) описывается зависимостью (рис.3):

                                                    (5)

Для определения коэффициента формы левой доли у женщин в зависимости от возраста, Z5 (рис.3):

                                                       (6)

Коэффициент детерминации R2  показал, что на 97% изменчивость всех функций Zi объясняется вариацией х и y, а в остальном зависит от случайных незарегистрированных факторов. Для проверки значимости всех пяти типов множественных регрессий используем дисперсионный анализ. Сравнивая с табличным значением F - критерия Фишера - Снедекора, можно сделать вывод, что при проверке значимости на уровне a=0,1 выявлена достаточная степень соответствия матмодели, выражающей зависимость между переменными Z, x, y, полученным экспериментальным данным.

 

рис. 4. анализ формы правой доли ЩЖ в  зависимости от возраста женщин

 

рис. 5. анализ формы левой доли ЩЖ в  зависимости от возраста мужчин

 

Была проведена проверка гипотезы о возможности объединения выборок, определяющих зависимости Z2 и Z3 , Z4 и Z5 . Для проверки гипотезы на уровне значимости a=0,01 использовался критерий Чоу. Результаты подтвердили возможность попарного  объединения выборок. Для определения таких факторов, как асимметрия и пол, принимающих одно из двух альтернативных значений, использовался прием введения в модель фиктивных переменных, число которых равно m-1, где m - количество градаций этой переменной (в частности, m=2). Комплексная модель оценки примет вид:


                                               (7)

где р - бинарная переменная, принимающая значение1 при наличии признака, 0 - при его отсутствии.

Выводы. Выведенная зависимость (2) позволяет на основании морфометрических данных выявить форму доли ЩЖ и отнести ее к одному из предложенных нами вариантов. Возрастная динамика формы долей ЩЖ характеризуется билатеральной асимметрией и  половым диморфизмом (3-6). Комплексная  модель оценки (7) дает возможность определить форму ЩЖ с учетом вариантов формы ее долей.

 

Литература

 

1. Вахтель В.М. и др.  // ВНМТ. - 2001.- Т. VIII, N 4.- С. 14-15.

2. Дрейпер И., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / Пер. с англ.- Кн. 1, 2.- М.: Финансы и статистика, 1986.- 1987.

3. Цыб А.Ф. и др. Ультразвуковая диагностика заболеваний щитовидной железы.- М., 1997.- 332 с.

 

 

 



* 414000, г.Астрахань, ул. Бакинская, 121, Астраханская госмедакадемия, каф. "Анатомия человека", тел. (8512) 44-35-18.

414025, Астрахань, ул .Татищева, 16, Астраханский государственный технический университет, каф. "Прикладная информатика в экономике", тел. (8512) 55-95-08; факс 25-73-11