Введение к работе
Актуальность проблемы. Среди всего разнообразия задач, возникающих перед практическими врачами, достаточно остро стоит вопрос о качественной и своевременной диагностике пульмонологических заболеваний поскольку по критериям распространенности и инвалидизашш оно занимает одно из ведущих мест (Устинов А.Г., Пятакович Ф.А.Амосов Н.М., Попов А.А., Щепипа П.и др.).
В настоящее время в стране и за рубежом накоплен большой опыт применения средств вычислительной техники и математических методов в медико-биологических исследованиях.
Работами Попова Э.В., Самсонова В.В., Попечителева Е.П., Устинова А.Г., Д. Уотермана, Л. Шортлифа, Р. Девитса и др. было показано, что при решении сложных задач автоматизированной диагностики заболеваний хороших результатов удается достичь при использовании интерактивных систем, когда в контуре диагностики и управления активно функционирует лицо, принимающее решение (ЛПР), обладающее соответствующим запасом знаний, умений и навыков в медицинской предметной области.
Известно достаточно большое количество автоматизированных диагностических систем решающих различные задачи диагностики.
Например, система МОДИС предназначена для анализа гипертонии, система КОНСУЛЬТАНТ-2 - для диагностики острых заболеваний брюшной полости, ЛЕДИ-2 - для выявления заболеваний терапевтического профиля и т.д.
В настоящее время появилась целая серия медицинских достаточно универсальных экспертных оболочек типа INTERNIST, ТАИС, ENMYCIN и др.
При этом следует иметь в виду, что как специализированные системы так и универсальные оболочки требуют приведения решающих правил к стандартному виду, например, правилу продукций, фреймам и т.д., и для каждой предметной области необходимо осуществить поиск решающих правил, что составляет основную работу при построении соответствующих экспертных систем.
Анализ условий, в которых должна функционировать автоматизированная поликлиническая система диагностики пульмонологических заболеваний ( ограничения на время принятия решений, неоднородность структуры классов, разнотипность представления признаков и классов, неопределенность в представлении данных и диагностических заключениях), позволил сделать вывод о том, что существующие системы в полной мере не обес-
печивают выполнение этих требований.
Поэтому разработка автоматизированных систем , работающих в условиях перечисленных выше ограничений, представляется проблемой своевременной и актуальной.
Целью работы является улучшение качества принятия решений в диагностическом процессе поликлиническим врачом при диагностике пульмонологических заболеваний посредством разработки основных элементов автоматизированной системы поддержки принятия диагностических решений, работающей в условиях ограниченного объема информации и с учетом особенностей в структурах диагностируемых классов.
Для реализации поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
разработка методики формирования знаний для информационно-логической модели системы поддержки принятия решений врачом-пульмонологом;
определение списка нозологии для поликлинической системы поддержки принятия решений на этапе диагностики пульмонологических заболеваний в условиях ограничений на степень уверенности в диагнозе и время принятия решений;
разработка методов синтеза нечетких логических решающих правил на основе обучающих таблиц и эталонных представлений классов;
синтез решающих правил для автоматизированной диагностики пульмонологических заболеваний в условиях поликлиники;
проведение экспертной проверки разработанной системы в условиях модельного эксперимента и реальных условиях.
Методы исследования.
В работе использованы методы теории распознавания образов, прикладной статистики, моделирования, теории нечетких множеств, методология проектирования экспертных систем.
Научная новизна.
Разработана оригинальная методика приобретения знаний для информационно-логической модели системы поддержки принятия решений врачом-диагностом для типовых лечебно-профилактических учреждений.
Решена задача определения объема и структуры базы знаний для автоматизированной системы поддержки принятия решений по диагностике пульмонологических заболеваний с использованием критериев минимума времени на диагностику и реакции системы и максимума достоверности принимаемых решений.
Разработаны методы синтеза нечетких логических решающих правил на основе обучающих таблиц и эталонных представлений классов.
Предложены новые математические модели классификации для задач определения локализации патологического процесса дыхательной системы, диагностики степени тяжести бронхиальном йрст|мы, дифференциальной диагностики астматического статуса и дифференциальной диагностики рака легкого.
Практическая ценность.
Разработанные методы и математическое обеспечение для ПЭВМ позволяют повысить достоверность принимаемых решений при диагностике пульмонологических заболеваний в условиях поликлиники, и как следствие, повысить качество оказания медицинской помощи рассматриваемому контингенту больных.
Реализация.
Разработанные методы и соответствующее обеспечение переданы в опытную эксплуатацию в шестую больницу города Курска, внедрены в учебном процессе Курского государственного технического университета, в Кемеровской областной больнице, в гастроэнтерологической клинике Пятигорского НИЛ Курортологии и физиотерапии(г.Железноводск), в санатории «Дубовая ро-ща»(г.Железноводск).
Апробация.
Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийском совещании-семинаре «Математическое обеспечение информационных технологий в технике, медицине и образовании» (г.Воронеж 1997), на выездной сессии международной академии информатизации (г.Курск 1996), на международной конференции «Материалы и упрочняющие технологии» (г. Курск 1997 г.), на международной конференции «Распознавание - 97» (г. Курск 1997 г.), на научно-технических конференциях различного уровня в Курском государственном техническом университете и институте экологии г. Курска (1996-97 гг.).
Публикации.
Самостоятельно и в соавторстве опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 91 наименование. Основная часть работы изложена на 124 страницах .машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками.