Введение к работе
Актуальность проблемы. По основным критериям социальной значимости: распространенности, инвалидизации и смертности, -заболевания сердечно-сосудистой системы занимают одно из ведущих мест (Чазов Е. И.. Метелица В. И.. Оганов А. Г., Мазур Н. А. и др.).
Значительную помощь в своевременной диагностике сердечно-сосудистых заболеваний и их лечении может оказать применение современных компьютерных технологий, позволяющих объединить многолетний опыт работы в этой области.
В настоящее время известно достаточно большое количество автоматизированных диагностических систем, решающих различные задачи диагностики, многообразие и сложность реальных диагностических задач, часто требующих своего решения в условиях недостаточности" информации, приводит к тому, что большинство известных медицински»-, автоматизированных систем реаают достаточно частные задачи-, как правило, с однотипными решающими правилами и, в основном, без учета достаточно жесткого лимита времени, отводимого на постановку диагноза в условиях'Практической работы поликлинического врача. Например, широко применяемые в медицинской практике экспертные системы типа MYCIN ориентированы на использование решающих правил только продукционного типа, система CLOT решает узкоспециализированную задачу измерения состава крови, система CASNET предназначена для диагностики заболевания глаукомой при использовании казуальной модели принятия решений, в системе INTERNIST используется модель дерева знаний с множеством отношений и казуальных знаний. Одна из последних систем диагностики, сердечно-сосудистых заболеваний, ориентированная на стационар, погружена в оболочку ТАИС, содержит мощную систему знаний, построенную, в основном, с использованием правил продукций с нечетким выводом, работает без учета жесткого лимита времени, характерного для поликлинических условия.
Анализ не условий, в которых должна функционировать автоматизированная система поддержи принятия диагностических решений в условиях поликлиники, позволяет сформулировать ряд специфических требований по оптимизации обьема и структуры базы знаний с учетом реальных ограничений по времени постановки диагноза, по необходимости сохранения заданного качества диагностики в уело-
виях разнородности структуры классов, в условиях неопределенности при различных типах решающих правил, которые в полном объеме не реализуются в известных системах. Учет этих.особенностей позволяет повысить эффективность решения актуальной задачи диагностики сердечно-сосудистых заболеваний в поликлинических условиях.
Целью работы является повышение надежности и производительности работы поликлинического врача при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний путем его взаимодействия с автоматизированной системой поддержки принятия решений, работающей в условиях неопределенности с разнородной структурой классов.
Для реализации поставленной цели в работе решены следующие задачи:
определение списка нозологии для. поликлинической системы поддержки принятия решений на этапе диагностики сердечно-сосудистых заболеваний в условиях ограничений на качество постановки диагноза и время принятия решений;
разработка методов преобразования детерминистских решающих правил для принятия решений по диагностике сердечно-сосудистых заболеваний в правила с нечетким описанием границ разделяемых классов:
разработка правил отображения многомерных данных для ре--. тающих правил, применяемых в автоматизированных системах диагностики сердечно-сосудистых заболеваний;
разработка программного обеспечения системы поддержки принятая решений в условиях автоматизированной поликлиники для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний;
проведение экспертной проверки разработанной системы в условиях модального эксперимента и реальных условиях.
Методы исследования. В работе использованы теория распознавания образов, прикладная статистика, теория моделирования, теория нечетких множеств, методология искусственного интеллекта.
Научная новизна. 1. В диссертационной работе -разработана методика выбора решающих правил для различных структур классов и типов признаков.
2. В работе решена задача оптимизации объема и структуры базы знаний для реализации диагностических заключений автоматизированной системой поддержки принятия решений по диагностике сердечно-сосудистых заболеваний при реализации противоречивых
критериев минимума времени на диагностику и реакции системы и максимума достоверности принимаемых решений.
-
Разработаны методы нечеткого описания границ классификации для кусочно-линейной разделяющей поверхности.
-
Разработаны методы отображения многомерных данных, разделенных кусочно-линейными поверхностями в двумерные классификационные пространства.
-
Предложены новые математические модели для задач: определение локализации патологического процесса, диагностика стенокардии, дифференциальная диагностика нестабильной стенокардии, дифференциальная диагностика пороков сердца, дифференциальная' диагностика различия инфекционно-аллергического миокардита и ишемической болезни сердца, дифференциальная диагностика тиреотоксикоза.
Практическая ценность. Разработанные методы. алгоритмы и программное., обеспечение позволяют поднять на новый уровень качество медицинского обслуживания населения. В частности, позволяют повысить достоверность решений при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний в условиях поликлиники и, как следствие, увеличить эффективность лечебно-оздоровительных мероприятий и снизить продолжительность пребывания на больничном листе.
Реализация. Разработанные методы, алгоритмы и программы переданы в опытную эксплуатацию в ряд поликлиник г. Санкт-Петербурга, внедрены в лечебно-диагностическом центре "Хрономед" при кафедре биомедишшских и информационно-технических аппаратов и систем'КГТУ (г. Курск), в медицинских учреждениях г. Кемерово. В гастроэнтерологической клинике Пятигорского НИЛ курортологии и физиотерапии (г. Железноводск), в санатории "Дубовая роща" (г. Железноводск).
Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на школе-семинаре молодых ученых при Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете, на Всероссийской научно-технической конференции "Биотехнические, медицинские и экологические системы.и комплексы" (г.Рязань)., на Международном симпозиуме "Россия на пороге третьего тысячелетия: Единство в многообразии" (г.Курск), на научно-технических конференциях различного уровня в Курском государственном техническом университете.
Публикации. Самостоятельно и в соавторстве опубликовано 9
.-6-
печатных работ.
Структура ц объем работы. Диссертация состоит из введения. трех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 96 наименований. Основная часть работы изложена на 101 страницах машинописного текста. Работа содержит 7 приложений, 5 таблиц, 13 рисунков.