Введение к работе
Актуальность темы. Забота о здоровье человека всегда была и остаётся одной из главных задач руководства страны. Это нашло свое отражение в Законе Республики Узбекистан «Об охране здоровья граждан», постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан от 21 мая 1996 года №182 «О программе развития социальной инфраструктуры села Республики Узбекистан на период до 2000 года» и в особенности в указе Президента Республики Узбекистан И.А. Каримова от 10 ноября 1998 года «О государственной программе реформирования системы здравоохранения республики». Эта программа нацелена на обеспечение конституционных прав населения на получение квалифицированного медицинского обслуживания и социальную защиту, а также создание организационных, экономических и правовых условий для повышения качества медицинских услуг, воспитания здорового поколения, приведения системы здравоохранения в соответствие с осуществляемыми в стране преобразованиями.
В связи с этим, важное значение имеет создание механизмов эффективной реализации ряда составляющих данной программы. Такие механизмы могут создаваться на разных основаниях, в том числе и на основании разработок по применению математики и ЭВМ, с учетом теории менеджмента и идей социальной инженерии.
При этом следует отметить существенный вклад в развитие исследований по управлению в социальных и экономических системах академика Кабулова В.К, по управлению биологических и медицинских системах академика Камипова М.М., профессоров Кадырова Х.К., Икра-мовой Х.З., Адыловой Ф.Т., Алламиярова Б.У., Фазылоза Ш.Х. и среди зарубежных ученых особо следует выделить исследования школ академиков Марчука Г.И., Гельфанда И.М., Журавлева Ю.И., член - корр. РАН Загоруйко Н.Г., Воронина Ю.А., профессоров Гублера Е.В., Васильева В.И., Мазурова В.Д., Ва'пника В.Н., Неймарка Ю.И., Расстригина Л.А., Тавровского В.И., Клещева АС, Черняховской М.Ю. и др.
В таких наукоемких областях деятельности как здравоохранение применение математики и ЭВМ является одним из важных факторов прогресса. В особенности в период реформы. Естественно при условии, что это применение базируемся на подходящих методолого-теореотических основаниях."
Анализ применения математики и ЭВМ при решении задач здравоохранения показывают, что оно может проводиться в двух направлениях: новационном, связанным с повышением эффективности решения этих задач на базе существующих методолого-теоретических представлений и схем, и инновационном, связанным с предварительным совершенство-
ванием методолого-теоретических представлений и схем здравоохранения.
Как легко убедиться, подавляющее число исследований по применению математики и ЭВМ в здравоохранении относится к первому направлению. Наши исследования связаны с первым и вторым направлениями. Причем основное внимание уделено второму направлению..
При применении математики и ЭВМ в здравоохранении мы исходили из того, что главная цель такого применения: помочь специалистам повысить обоснованность суждений, а не обеспечить им комфорт. Дело не только в том, чтобы получить решение той или иной задачи, но и в том, чтобы оценить эффективность её решения.
Главные недостатки применения математики и ЭВМ в системе здравоохранения (СЗ) обусловлены не бедностью СЗ, а другими причинами (раздельное и выборочное рассмотрение отдельных этапов процесса здравоохранения; излишнее увлечение сервисом, хранением, передачей и первичной обработкой данных; отсутствие необходимых работ по совершенствованию баз знаний; пренебрежение нормативами построения, испытания и распространения программных средств).
Уже установлено огромное значение идей и методов теории распознавания для здравоохранения, идеи и методы распознавания, в принципе, являются наиболее подходящими для развития представлений о постановке и решении основных задач здравоохранения, поскольку содержат идею принятия решений.
Практически же влияние идей и методов распознавания на развитие методологии, теории и практики здравоохранения вряд ли можно сейчас считать достаточным.
Это связанно со спецификой как распознавания в здравоохранении, так и самого здравоохранения.
Специфика распознавания в здравоохранении связывается с размытостью ее объектов и множеств объектов, а также образов, некор-. ректностью материала для распознавания, нечеткостью косвенного описания объектов, спожностью обоснования критериев оценки эффективности распознавания.
Многие трудности построения теории распознавания в здравоохранении обусловлены не только отсутствием стандартной формы представления входных данных, но и отсутствием оценки качества исходных данных и стандартной формы представления априорных предположений медиков.
Относительно специфики здравоохранения Республики Узбекистан можно сказать следующее. Оно не отвечает идеям современной теории мененджмента, возможностям математики и ЭВМ, не способна обеспечить в нынешних социально - экономических условиях эффективное по-
вышение качества населения (его здоровья с учетом того, что оно лишь в незначительной степени предопределяется медициной).
При совершенствовании здравоохранения, важно чтобы «лучше» стало «лучшим» потребителям (ведущим правильный образ жизни, заботящимся о своём здоровье, выполняющим наставления врача) и производителям услуг здравоохранения с учетом реальных социально - экономических условий и возможностей.
Важко также, чтобы разделение «лучшего» и «худшего» проводилось на районном уровне на основе заранее принятых и периодически изменяемых формальных республиканских нормативов.
Успех в использовании теории распознавания образов в задачах здравоохранения зависит в первую очередь от того, как именно та или иная задача здравоохранения сведена к задаче распознавания, и только во вторую очередь зависит от того, как решается сама задача распознавания.
Для преодоления трудностей и недостатков распознавания в здравоохранении и самого здравоохранения, а также обеспечения эффективного влияния идей и методов распознавания на совершенствование методологии, теории и практики здравоохранения, в первую очередь необходимо одновременное и согласованное развитие методолого - теоретических основ здравоохранения и распознавания.
С учетом всего вышесказанного, исследование методов распознавания в направлении построения новой методолого-теоретической базы здравоохранения и новой технологии распознавания в здравоохранении является актуальной проблемой. Решению этой проблемы и посвящена настоящая диссертационная работа.
Работа выполнена в соответствии с планами НИР по ГНТП № 2 на темы: (1) Оптимизация массовых медицинских осмотров (ММО) населения на базе автоматизированных рабочих мест (АРМ) врача, № гос. регистрации - 01.87.0099372; (2) Прогнозирование основных сердечнососудистых заболеваний (ССЗ) на базе автоматизирован) -ой системы распознавания, № гос. регистрации - 01.940002703.
Разработка исследуемой проблемы рассматривается в рамках идей распознавания образов, опирающихся на теорию Ю.А. Воронина о сходстве и атрибутивных функциях принадлежности.
Цель работы. Разработка формализованных основ принятия решений по управлению здравоохранением на базе новой технологии распознавания образов и их применения при решении основных задач медицинского обслуживания населения РУз.
Задачи исследования.
-
Разработка и обоснование новой технологии распознавания для решения основных задач медицинского обслуживания населения (мониторинга и прогноза за состоянием здоровья населения, диагностики больных, диагностики здоровых лиц, лечения и оздоровления).
-
Разработка и исследования общей концепции и методолого-теоретического обеспечения схем ММО населения на базе формальных изменений в процессе постановки медицинского диагноза.
-
Разработка экспертной системы интегрированного медицинского обследования населения, включая распознавание и прогнозирование состояний обследуемых по плоским кривым и звездчатым фигурам и их практическая реализация.
-
Разработка методолого-теоретического обеспечения совершенствования СЗ РУз на базе новой техноложи распознавания образов.
Объекты исследования. Автоматизированные системы распознавания и прогнозирования ММО населения. Системы выявления больных с ССЗ и факторами риска (ФР) их развития. Медико-технологические и организационные структуры здравоохранения.
Методы исследования. В работе использован широкий круг идей и методов теории менеджмента и искусственного интеллекта, теории классификации и распознавания образов, анализа данных и теории принятия решений, математического моделирования и программирования, многомерного прогнозирования, популяционного исследования, социальной инженерии.
Научная новизна результатов работы заключается в разработке формализованных основ принятия решений по управлению здравоохранением на базе новой технологии распознавания образов, основанной на идее разделения объектов распознавания на' экстремальные и ординарные, а также распознавания пар противоположных объектов.
1. Разработана новая технология распознавания, включающая: по-, строение эффективных схем взаимодействия медика и математика в постановке и решении задачи распознавания, использование представлений о сходстве по одному и многим свойствам обеспечивающей не только взвешивание по информативности различных свойств, но и взвешивание по информативности различных пар значений отдельных свойств; формализацию представлений экспертов - врачей о "просто" и "надежно", "сложно" и "ненадежно" распознаваемых обследуемых, различии и сходстве "точек" и "кривых" в "произвольных пространствах"; проведение оценки качества распознавания без разделения на материал обучения и материал экзамена; построение класса решающих правил определяющих связь показателей критерия оценки эффективности (копичество и значимость обследуемых выделенных правильно,
количество обследуемых выделенных неправильно, количество выделения правильно выделенных обследуемых, а также затраты на их выделение) с ошибками распознавания 1-го и 11-го родов и отказами от распознавания, использующих атрибутивные функции принадлежности, опирающихся на представления об экстремальных противоположных обследуемых, использующих совокупности решающих пар обследуемых, различных для разных обследуемых; определение структурного положения обследуемого из материала экзамена относительно материала обучения; построение ансамбля алгоритмов распознавания, отвечающих одному и тому же классу решающих правил, но действующих в разных пространствах косвенных свойств.
-
Разработаны и исследованы общая концепция и методолого- теоретическое обеспечение схем ММО населения на базе формальных изменений в процессе постановки медицинского диагноза, включающие: решение задач распознавания видов пациентов и видов заболеваний; скрещивающейся последовательности задач распознавания типов, ро-доз, классов, а затем видов; использование простых карт обследования и сложных решающих правил.
-
Разработана экспертная система интегрированного медицинского обследования населения, включая распознавание и прогнозирование состояний обследуемых по плоским кривым и звездчатым фигурам и их практическая реализация, основанная на: построении новой схемы ММО населения в которой главными принципами являются: целевая установка - отделение нормы от патологии и определение типа патологии, последовательная система взаимодействия врачей и их взаимоконтроль, поэтапная оценка эффективности проведения ММО; построение трех-этапного подхода при отделении нормы от патологии, где на первом этапе отделяются заведомо здоровые, на втором этапе заведомо больные, на третьем этапе производится разделение больных и здоровых ("ординарных" случаев).^На каждом из этих трех этапов используется один и тот же общий алгоритм распознавания с решающими правилами, отвечающие нулю ошибок одного рода и минимуму ошибок другого рода. При этом материал обучения и экзамена подбирается под фиксированный вид алгоритма распознавания; построение обобщенного критерия близости плоских кривых и звездчатых фигур.
-
Разработано методолого-теоретическое обеспечение совершенствования управления СЗ РУз на базе новой технологии распознава-ния образов.
Практическая ценность. Предложенные в диссертационной работе методопого-теоретический подход, схемы анализа и действий, постановки решения задач, а также алгоритмы распознавания образов значительно расширяют возможности решения задач медицинского обследо-
вания и прогнозирования. Это подтверждается результатами решения прикладных задач - оценки распространенности застойной сердечной недостаточно-; (ЗСН) и ФР их развития, а также прогноза основных показателей здоровья населения РУз.
Разработанная новая технология СЗ позволяет эффективно нормировать затраты как на производство медицинских услуг, так и на потребление в условиях рыночных отношений.
Предложенные в работе технологии распознавания, функциональная схема интегрированного медицинского обследования, экспертная система интегрированного медицинского обследования на базе трех-этапного распознавания и ряд др. обеспечивают значительное совершенствование методолого-теоретических основ существующей СЗ, а также составляют формализованную основу принятия решений в деятельности служб здоровья (слежении за состоянием больных, диагностики, лечении, оздоровлении) разработанной нами принципиально новой технологии СЗ в условиях рыночных отношений.
Способ формирования классификационных построений видов ССЗ успешно используется для обучения студентов-медиков.
Внедрение результатов работы. Разработанные в работе методы, алгоритмы и программы для ПЭВМ прошли практическую проверку в ходе научно-исследовательских работ, выполненных при участии автора для ряда организаций:
Министерство здравоохранения (МЗ) РУз (методолого-теоретическое обеспечение реформы СЗ, экспертная система прогнозирования основных показателей состояния здоровья населения);
НИИ кардиологии МЗ РУз (экспертная система трехэтапного распознавания для проведения ММО населения, АРМ врача-кардиолога, экспертная система распознавания плоских кривых и звездчатых изображений);
НИИ туберкулеза МЗ РУз (алгоритмы построения классификация, видов диагностических заключений);
2-ой Ташкентский-медицинский институт (автоматизированная система распознавания - моделирование экстремальных объектов (МОЭКСТРО) на базе видовой принадлежности диагностических заключений.
В настоящее время совместно с Управлением здравоохранения Ташкентской области и отделом здравоохранения Урта-Чирчикского района ведутся работы по внедрению в практическое здравоохранение технологии «общественно-семейного» здравоохранения района (договор №1от 01.06.95 г.).
Реализация и внедрение результатов работы подтверждаются справками и актами о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты неоднократно докладывались на: II Республиканском семинаре- «Проблемы создания систем обработки, анализа и распознавания изображений» (Ташкент, 1989); Всесоюзной конференции - «Информатизация и моделирование территориальных социально-экономических объектов» (Новосибирск, 1990); Первой Всесоюзной конференции - «Системный анализ, моделирование и управление сложными процессами и объектами на базе ЭВМ» (Ташкент, 1991); Конф. - «Проблемы создания систем обработки, анализа и понимания изображений» (Ташкент, 1991); Научной конференции - «Перспективные информационные технологии в анализе изображений и распознавания образов» (Ташкент, 1992); Юбилейной конференции -«Современные вопросы оптимизации преемственной терапии и мониторинга больных» (поликлиника, стационар, санаторий) (Ташкент, Кисловодск, Франкфурт-на-Майне, 1992); Третьей Международной научно-практической конференции - «Системный анализ, моделирование и управление сложными процессами и объектами на базе ЭВМ» Ташкент, 1993); Международной конференции - Математическое моделирование и вычислительный эксперимент» (Ташкент, 1994); Перйом конгрессе по внутренней медицине стран Центральной Азии» (Ташкент, 1994); II-III съездах кардиологов Узбекистана (Ташкент, 1988, 1994), Международной конференции «Современные проблемы прикладной и вычислительной математики» (Новосибирск, 1995); семинаре - «Самоорганизация природных и социальных систем» (Алма-Ата, 1995); Межрегиональном российско-американском семинаре - «Обеспечение качества оказания медицинской помощи в лечебно-профилактических учреждениях» (Барнаул, 1996); конференции - «Проблемы информатики и управления, перспективы их решения» (Ташкент, 1996); межрегиональной конференции - «Сибирское соглашение» (Новосибирск, 1996); Республиканской научной конференции - «Современные проблемы алгоритмизации» (Ташкент, 1996).
Кроме того наши результаты неоднократно обсуждались на семинарах института математики СО РАН, (отдел д.т.н., проф. Загоруйко Н.Г.), ВЦ СО РАН (отдел д.ф-м. н., проф. Воронина Ю.А. и д.т.н. Гейци И.И.), ИК АН РУз (лаб. д.т.н., проф. Адыловой Ф. Т.) в течении 1990-1999 гг.
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 51 научных работах, а также в ряде отчетов выполненных НИР.
Личный вклад автора."Все основные научные результаты получены автором самостоятельно и лично. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, автором дана постановка задач, предложены основные идеи их решения, методы исследования, получены аналитические выкладки и теоретические результаты.
10 Научные положения, выносимые на защиту:
-
методолого-теоретические положения, совокупность которых является вкладом в развитие теории принятия решений по управлению здравосхранением, технология распознавания, обеспечивающая комплексное решение основных задач медицинского обслуживания, совершенствование методолого-теоретических представлений и схем здравоохранения;
-
общая концепция и методолого-теоретическое обеспечение схем медицинского диагноза;
-
функциональная схема интегрированного медицинского обследования населения, опирающейся на комплексное рассмотрение задач классификации индивидов (пациентов или клиентов), отделения нормы от патологии, диагностики, дифференциальной диагностики, выбора воздействия;
-
экспертная система интегрированного медицинского обследования, реализующая технологию трёхэтапного распознавания в решении задач ММО населения;
-
экспертная система распознавания и прогнозирования состояний обследуемых по кривым;
-
описание одной из возможных принципиально новых СЗ, удовлетворяющей нормативным требованиям менеджмента и распознавания, а также начало её методолого-теоретического, алгоритмического и программного обеспечения;
-
технология «общественно-семейного» здравоохранения района.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы в 191 названии и трёх приложений. Работа изложена на 245 стр. машинописного текста, включая таблицы и блок-схемы.
