Место математики в медицине на примере МГУ им. М.В.Ломоносова

Титульный лист

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………………………...3

1. Математические  методы и статистика в медицине……………………………………………….4

2. Место математики в медицине на примере МГУ им. М.В.Ломоносова…………………………7

Заключение …………………………………………………………………………………………...13

Список использованной литературы………………………………………………………………...14

 

 

 

Введение

 

Роль математического образования в профессиональной подготовке медицинских работников очень велика.

Процессы, происходящие в настоящее время во всех сферах жизни общества, предъявляют новые требования к профессиональным качествам специалистов. Современный этап развития общества характеризуется качественным изменением деятельности медицинского персонала, которое связано с широким применением математического моделирования, статистики и других важных явлений, имеющих место в медицинской практике.

Когда мы говорим о лекарственных препаратах, то пытаемся понять истину человека и его жизни – и оценить эту истину с помощью инструментов и подходов точных наук и высокоточных технологий, применяемых в медицине: следовательно, эти инструменты и подходы являются определяющими жизнь самого человека. Главный принцип, сформулированный еще в клятве Гиппократа, остается для нас неизменным: primum non nocere, главное – не навредить. Поэтому какими бы великолепными не были лекарственные препараты, мы обязаны всегда взвешивать все «за» и «против» их эффективности и безопасности – как самих по себе, так и с точки зрения использования у различных категорий пациентов (пол, возраст, наличие сопутствующей патологии, прием других лекарств, генотипические и прочие особенности) и при разных видах патологии.

Новая теория медицины, которая сейчас бурно обсуждается, базируется на персонализации лечения – создании и осуществлении лечебных программ, модифицирующих течение болезни. Подходя к лечению больных, врач должен выбрать правильный лекарственный препарат и максимально его индивидуализировать. Сегодня из уст пациентов или их родственников нередко звучит упрек врачам: «Не лечите нас по стандартам!» – это предельно важная этическая сторона, которая должна находить отражение в профессиональных кодексах врачей. Вообще, с открытием генома человека в клинической медицине происходит бум: постоянно описываются новые заболевания. Современные фундаментальные исследования неопровержимо свидетельствуют: новая патология реально существует, – мы просто не видим подходов к ней. Очень важно увидеть новую патологию человека: сегодня эта задача остро стоит перед учеными всего мира – и для ее реализации уже накоплено немало возможностей, в том числе и российскими учеными. Среди наиболее перспективных технологий, используемых ими, докладчик назвал: - программу протеом/геном, - масс-спектрометрию, - достижения клеточной и молекулярной биологии, - фармакогеномику, - биоинженерию, - математику.

 

1. Математические методы  и статистика в медицине

 

Поначалу математика и медицина могут показаться совсем несовместимыми областями человеческой деятельности. В самом деле, долгое время основным источником математических проблем были физика и астрономия. Медицина же, в основном, развивалась несвязанно с математикой и оставалась практически неформализованной наукой. Однако в последние десятилетия взаимодействие медицины и математики становится всё более активным.

Некоторые плоды совместной деятельности уже получены и эффективно используются. Например, многие математические понятия и вычислительные алгоритмы возникли и развивались под влиянием медико-биологических проблем. Среди них можно назвать теорию вероятностей, методы математической статистики, теорию игр, методы оптимального управления и теорию автоматов. За последнее время в математике появились принципиально новые подходы, которые порождены именно медико-биологической наукой, но затем успешно применялись в других областях науки и техники, например в теории хаоса, качественной теории дифференциальных уравнений, теории распознавания образов и др.

Медицинское исследование может быть описательным и экспериментальным. В первом случае данные касательно воздействия и исхода получены одновременно. Существует несколько видов описательного исследования:

корреляционное исследование (с целью установления факта связи);

исследование серии случаев (истории болезней);

одномоментное исследование (изучение распространенных хронических заболеваний), включает исследование по типу «случай-контроль» и когортное исследование;

Экспериментальное исследование принципиально отличается тем, что исследователь произвольно назначает фактор воздействия в соответствии с целью эксперимента. Главным критерием для выбора экспериментального метода является наличие небольшого, но потенциально важного эффекта от вмешательства, который невозможно выявить другими способами».

На практике чаще всего приходится иметь дело с различными видами описательного исследования. Результаты такого исследования представляются в виде таблицы, где каждый столбец – это характеристика, а каждая строка – шифр пациента. Признаки шифруются, только после этого с ними можно работать. Исходная задача – «извлечь максимум информации» – впоследствии будет детализирована для проведения конкретных статистических расчетов. 
Все многообразие таких расчетов сводится к решению задач, типовыми из которых являются следующие:

оценка неизвестного параметра закона распределения (нахождение среднего, дисперсии – описательная статистика);

проверка гипотез, в том числе гипотез о виде закона распределения (как правило, о его нормальности);

планирование эксперимента; 

построение прогностического алгоритма;

дискриминантный анализ – позволяет разделить пациентов по заболеваниям. Чувствительность дискриминирующей функции довольно высока. Если чувствительность достигает 95%, это означает, что в 95 случаях из ста удается правильно распознать заболевание.

Вначале статистика применялась в основном в области социально-экономических наук и демографии, а это неизбежно заставляло исследователей более глубоко заниматься вопросами медицины.

Основателем теории статистики считается бельгийский статистик Адольф Кетле (1796—1874). Он приводит примеры использования статистических наблюдений в медицине: “Два профессора сделали любопытное наблюдение относительно скорости пульса. Сравнив мои наблюдения с их данными, они заметили, что между ростом и числом пульса существует зависимость. Возраст может влиять на пульс только при изменении роста, который играет в этом случае роль регулирующего элемента. Число ударов пульса находится, таким образом, в обратном отношении с квадратным корнем роста. Приняв за рост среднего человека 1,684 м, они полагают число ударов пульса равным 70. Имея эти данные, можно вычислить число ударов пульса у человека какого бы то ни было роста”.

Самым активным сторонником использования статистики был основоположник военно-полевой хирургии Н. И. Пирогов. Еще в 1849г., говоря об успехах отечественной хирургии, он указывал: “Приложение статистики для определения диагностической важности симптомов и достоинства операций можно рассматривать как важное приобретение новейшей хирургии”.

В 60-е годы XX века, после очевидных успехов прикладной статистики в технике и точных науках, вновь начал расти интерес к использованию статистики в медицине. В.В. Алпатов в статье “О роли математики в медицине” писал: “Чрезвычайно важна математическая оценка терапевтических воздействий на человека. Новые лечебные мероприятия имеют право заменить собою мероприятия, уже вошедшие в практику, лишь после обоснованных статистических испытаний сравнительного характера. ... Огромное применение может получить статистическая теория в постановке клинических и неклинических испытаний новых терапевтических и хирургических мероприятий.

Прошли те времена, когда применение статистических методов в медицине ставилось под сомнение. Статистические подходы лежат в основе современного научного поиска, без которого познание во многих областях науки и техники невозможно. Невозможно оно и в области медицины.

Медицинская статистика должна быть нацелена на решение наиболее выраженных современных проблем в здоровье населения. Основными проблемами здесь, как известно, являются необходимость снижения заболеваемости, смертности и увеличения продолжительности жизни населения. Соответственно, на данном этапе основная информация должна быть подчинена решению этой задачи. Должны подробно проводиться данные, характеризующие с разных сторон ведущие причины смерти, заболеваемости, частоту и характер контактов больных с медицинскими учреждениями, обеспечение нуждающихся необходимыми видами лечения, включая высокотехнологичные.

В настоящее время, согласно требованиям государственных стандартов и действующих программ обучения в медицинских учреждениях, основной задачей изучения дисциплины "Математика" является вооружение студентов математическими знаниями и умениями, необходимыми для изучения специальных дисциплин базового уровня, а в требованиях к профессиональной подготовленности специалиста заявлено умение решать профессиональные задачи с использованием математических методов. Такое положение не может не сказываться на результатах математической подготовки медиков. От этих результатов в определённой степени зависит уровень профессиональной компетентности медперсонала. Данные результаты показывают, что, изучая математику, в дальнейшем медработники приобретают те или иные профессионально-значимые качества и умения, а также применяют математические понятия и методы в медицинской науке и практике.

Профессиональная направленность математической подготовки в медицинских образовательных учреждениях должна обеспечивать повышение уровня математической компетентности студентов-медиков, осознание ценности математики для будущей профессиональной деятельности, развитие профессионально значимых качеств и приёмов умственной деятельности, освоение студентами математического аппарата, позволяющего моделировать, анализировать и решать элементарные математические профессионально значимые задачи, имеющие место в медицинской науке и практике, обеспечивая преемственность формирования математической культуры студентов от первого к старшим курсам и воспитание потребности в совершенствовании знаний в области математики и её приложений.

 

2. Место математики в медицине на примере МГУ им. М.В.Ломоносова

 

Недавно в НИИ физико-химической биологии МГУ разработан новый принцип конструирования лекарственных препаратов: адресная внутриклеточная доставка биологически активных веществ. Удалось синтезировать новый митохондриальный антиоксидант, являющийся прототипом лекарств, предназначенных для борьбы с целым рядом заболеваний у пациентов пожилого возраста (ученые добились выдающихся результатов – остается внедрить их в клиническую практику, для чего необходимы значительные финансовые вложения). Совместная работа врачей и ученых НИИ пульмонологии с сотрудниками химического и механико-математического факультетов МГУ привела к разработке новых методов неинвазивной диагностики болезней органов дыхания: основанные на анализе конденсата выдыхаемого воздуха, они позволяют определять содержание в нем ряда веществ – индикаторов заболеваний (например созданы биосенсеры, которые могут проводить диагностику по содержанию перекиси водорода в выдыхаемом воздухе).

Рассмотрим, что же в этих совместных исследованиях делают математики. Оказывается, что конденсат характеризуется значительным количеством параметров, и это – абстрактное многопараметрическое пространство можно разделить на «зоны» бронхиальной астмы, хронической обструктивной болезни легких и здорового состояния – тем самым дается строго математически обоснованное состояние этих состояний легких (наряду с определением в лабораторных условиях).

Однако значение математики для медицины не ограничивается строгой формализацией экспериментальных данных. Немало других примеров использования учеными МГУ математического моделирования в целях медицинского применения. Разрабатываются прототипы вестибулярных протезов для пациентов с нарушениями вестибулярной функции: ключевое звено – математическое моделирование биосенсоров вестибулярного аппарата (эти работы – продолжение исследований по динамической имитации воздействия на организм человека всех этапов аэрокосмического полета). Создан медицинский инструментарий, оснащенный сенсорной системой, имитирующей осязательную функцию человеческого пальца. На основе усовершенствованных математических методов обработки изображений и распознавания образов была создана опытная партия медицинских приборов, предназначенных для исследования удаленных тканей и работы внутри полостей (в грудной и брюшной полостях, забрюшинном пространстве, полостях суставов), разработана технология их массового производства и клинического применения, проводятся их медицинские испытания в ведущих клиниках и специалисты дают им самую высокую оценку. Такое оборудование (не имеющее мировых аналогов) могло быть создано только объединенными междисциплинарными усилиями ученых-математиков, врачей, специалистов промышленных и оборонных предприятий.

Результаты многочисленных научных исследований, находящие применение в медицине, и сама логика развития университетского образования закономерно привели к необходимости решения вопроса о месте медицины в МГУ им. М.В.Ломоносова – то есть возрождения традиции университетского медицинского образования, более того, восстановления исторической справедливости. И такое решение было принято в 1992 г., когда ученый совет университета поддержал инициативу ректора о создании факультета фундаментальной медицины – так, на новом уровне развития науки в МГУ было воссоздано медицинское образование и медицина вернулась в его стены де-юре (хоте де-факто не покидала их никогда). Современное медицинское образование невозможно без мощной собственной клинической базы – эта идея выдвигалась сразу при создании факультета фундаментальной медицины. И вот сегодня, при безусловной поддержке правительства Москвы, строительство медицинского центра МГУ уже закончено: в текущем году он вводится в эксплуатацию в полном объеме – на 6 га новой территории университета возведены 11 корпусов центра общей площадью 45 тыс. м2, где расположились клиники, операционные, лаборатории, оснащенные самым высокосовременным медицинским оборудованием. Это позволяет проводить не только комплексную диагностику, но и развивать приоритетные направления современной биомедицины и биотехнологий; предусматривает широкое внедрение современных стационарозамещающих технологий. В ходе занятий студенты имеют возможность непосредственно наблюдать за выполнением хирургических операций и сложных методов диагностики. Таким образом, медицинский центр МГУ – уникальная, современная, многопрофильная университетская клиника: клиника XXI века, соответствующая мировым стандартам медицинского образования и здравоохранения. Перед входом в медицинский центр решено установить памятник А.П. Чехову. Его диплом об окончании медицинского факультета Московского университета и присвоении звания земского врача был подписан деканом Н.В. Склифософским в 1884 г. А.П. Чехов не только прославил русскую литературу, но и всю жизнь оставался врачом: его отличало особое, душевное и заботливое отношение к пациентам, многих из них он лечил бесплатно (словно наперекор своей литературной славе, в шутливой форме сам расставлял свои приоритеты, говоря, что медицина – это его законная жена, а литература – любовница). Будущий памятник великому гуманисту станет символом того, что МГУ им. М.В. Ломоносова – это колыбель выдающихся граждан своей родины, то место, которое позволяет в полной мере раскрыться талантам ученых, врачей, писателей, – подчеркнул ректор.