Рефераты. Застосування експертних систем у медицині

необхідне професійне знання ряду аспектів клінічної нейрофізіології, в першу чергу ЕЕГ, оскільки від цього залежить не тільки діагноз епілепсії та її форми, але й вибір препарату для лікування; оцінка на ранніх етапах лікування правильності вибору і дози; відслідковування ефективності терапії та можливих сторонніх ефектів; прийняття рішення про можливість відміни протиепілептичної терапії (виліковування). Достатньо згадати, що клінічний аналіз ЕЕГ вимагає знання щонайменше 10000 параметричних описів особливих типів електроенцефалограм і відповідних їм клінічних кореляцій, з яких близько половини так чи інакше належать до епілепсії;

необхідне знання легальних аспектів положення пацієнта з епілепсією, регламентованих спеціальними національними та міжнародними юридичними актами, які забезпечують права на працю, навчання і соціальні гарантії.

По-друге, і, ймовірно, головне — навіть у випадку знання всього згаданого успішність лікування хворого виявляється різною у різних лікарів, що визначається такими розмитими (але, очевидно, реальними) факторами, як інтуїція, досвід, талант. При всій, на перший погляд, неформальності цих визначень їх все-таки можна формалізувати. За своєю суттю вони означають здатність залучити всі необхідні дані, придбані з літературних джерел і власного досвіду лікування хворих, відібрати з них необхідні та достатні, оцінити їх відносну діагностичну вагу, організувати їх у логічну систему міркувань і зробити правильний висновок. На сьогодні відома методологія математичного моделювання цієї функції, яка дозволяє реалізовувати її в практичній роботі у формі комп'ютерних програм. Такого роду програми носять назву систем на основі на знань (knowledge-based) або в перекладі — експертних систем (EC). У таких EC використовуються математичні статистичні процедури (як правило, на основі варіаційної статистики і теорії ймовірності), що дозволяють отримувати статистично надійні тактичні рішення на основі мультипараметричного аналізу "ненадійних" даних.

Далі на тестових групах пацієнтів з верифікованими діагнозами проводиться статистичне оцінювання діагностичної чутливості та специфічності системи і відповідне її дороблення.

Чутливість системи визначається процентом правильно розпізнаних випадків цільового захворювання від загальної кількості таких пацієнтів у тестовій групі, яка включає багато інших захворювань. Специфічністю називається процент правильно розпізнаних випадків від загальної кількості випадків, розпізнаних системою як цільове захворювання.

Однією з основних вимог до ЕС є можливість необтяжливо та органічно входити у роботу практичного лікаря, забезпечуючи роботу на рівні світових стандартів і одночасно полегшуючи та прискорюючи процес роботи з пацієнтом. Для цього, окрім перелічених вище задач, програма повинна містити підготовку й архівування історії хвороби пацієнта, поєднання її' з організаційною реєстраційною системою, тобто кодування в системі міжнародної класифікації хвороб МКБ-10 (ІСО-Ю), можливість включення в комп'ютерні мережі відповідного медичного закладу.

Основною практичною вимогою до ЕС є надання користувачу без додаткових затрат часу і непродуктивних зусиль повних, точних і необхідних саме в потрібний момент роботи з пацієнтом даних із числа згаданих вище, а також довідок і підказок, які допомагали б орієнтуватись у виборі подальшої стратегії роботи з пацієнтом. Фактично мова йде про таку організацію знань, яка відтворювала б логіку клінічного мислення. Система містить гігантські об'єми інформації, яка у випадку звичайної організації її у вигляді алфавітного довідника за ключовими словами практично не використовується (оскільки користувач у більшості випадків не знає, що, де і коли шукати). У випадку правильної алгоритмічної послідовної функціональної архітектоніки за допомогою осмисленого організованого інтерфейсу вона веде лікаря у відповідності з отримуваною на кожному етапі обстеження інформацією, логікою клінічного мислення і кінцевою цільовою установкою.

Така ЕС реалізована в апараторно-програмному епілептологічному комплексі (АПЕК) на базі комп'ютеризованого електроенцефалографічного аналізатора АЛЬФА-УЕБ-Т-01[31]. Більш детально вона описана в.

Експертна система забезпечує:

діагноз і оцінку ризику епілепсії;

формулювання діагнозу з вказівкою форми епілепсії(або неепілептичного захворювання) і типу приступів, а також видачу індивідуальних рекомендацій щодо лікування, вибору та індивідуального дозування протиепілептичних препаратів;

поточну комплексну оцінку складності захворювання і контроль оптимальної дози препаратів, часу і темпу відміни фармакотерапії після виліковування;

архівування історій хвороби в комп'ютері;

доступ до довідкових даних стосовно клініки і фармакотерапії з кожного пункту роботи з програмою.

Структурна схема експертної системи для клінічної епілептології показана на рис. 1.5. На цьому рисунку використовуються такі скорочення: ЕЕГ - електроенцефалограма; ЕІР - електроенцефалографічний індекс ризику; КІР - клінічний індекс ризику.

Центральну частину ЕС утворює блок діагностики й оцінювання ризику епілепсії. Основна складність діагнозу — це відсутність у переважній більшості прямої інформації про наявність і характер приступів у хворого. Тому програма ґрунтується на мультипараметричному аналізі клінічних даних, отриманих поза приступом, і в принципі забезпечує можливість правильного діагнозу у випадку відсутності або хибної інформації про наявність (або відсутність) приступів, або у випадку симульованих (псевдоепілептичних) приступів. В основу покладені дані обстеження популяції, що включає здорових, пацієнтів з неепілептичними приступами, осіб з генетичним ризиком епілепсії, пацієнтів з фебрильними судомами, ізольованим епілептичним приступом і з епілепсією. З більше ніж 400 клінічних і елеюгроенцефалографічних параметрів і ознак тільки 16 клінічних та 21 електроенцефалографічна ознака з високою надійністю відрізняють групи хворих на епілепсію від здорових і хворих неепілептичними захворюваннями.

Клініко-електроенцефалографічний індекс ризику (КЕІР) епілепсії є сумою електроенцефалографічного та клінічного індексів.

Для кожного індексу на основі варіаційної статистики отримані вірогідні інтервали, перевищення яких свідчить про ризик епілепсії за цим індексом. У відповідності з кількістю індексів, що перевищують критеріальний рівень, суб'єкту приписується ступінь ризику від 0 до 3, причому третій ступінь ризику відповідає діагнозу актуальної епілепсії зі специфікою діагностики 100%. В останньому випадку ЕС пропонує лікарю вибір форми епілепсії і типу приступу. Формулювання діагнозу забезпечує узгоджену з ним видачу індивідуальних рекомендацій щодо лікування, вибору і дозування протиепілептичних препаратів. Оскільки в таблицю визначення КІР включені тільки діагностичні значущі дані, то час клінічного обстеження різко скорочується.

На основі цих ознак розроблені мультипараметричні індекси ризику (ІР) епілепсії, що є сумами діагностичних ваг, які відповідають статистичній вірогідності кожної діагностичної ознаки: клінічний (КІР)



Рис. 1.5. Структурна схема експертної системи для клінічної епілептології


У випадку 0-2-го ступеня ризику епілепсії ЕС видає в одних випадках діагностичні висновки та рекомендації, а в інших пропонує лікарю подальші стратегії діагностики. Оскільки в цих випадках не є винятком деякі форми епілепсії, ЕС у випадку частих приступів рекомендує проведення ЕЕГ- відеомоніторингу, включеного в апаратно-програмний комплекс, у випадку нечастих - розцінює їх, у відповідності з прийнятими стандартами, як прояв неепілептичного захворювання.

Оскільки ІР складаються з ознак, більшість яких змінюються в часі, вони є гнучкою мірою, що дозволяє в кожний момент у точних кількісних параметрах оцінювати стан обстежуваного і переміщувати його шкалою міри ризику з відповідною зміною тактики його ведення. Поточне кількісне оцінювання тяжкості захворювання дозволяє контролювати оптимальну дозу препаратів, час і темп відміни фармакотерапії в ході лікування.

База даних зберігає повну інформацію на кожного пацієнта і тим самим забезпечує архівування і автоматичний пошук історії хвороби за її номером або прізвищем.

Довідкові підпрограми містять рецептурний довідник і Міжнародну класифікацію епілепсій і синдромів з їх описом.

Алгоритми ЕС є розгалуженим деревом умовних операцій з різними перехресними перевірками. В процесі реалізації було вирішено відмовитись від використання закритих (бінарних) форматів баз даних на користь власного набору текстових форматів. Набір форматів був розроблений так, щоб дати можливість швидкого редагування як даних, так і більшості параметрів самих алгоритмів.

Експертна система реалізована мовою С++ з використанням ефективних механізмів динамічної рекурсивної побудови деревоподібних структур об'єктів і елементів інтерфейсу користувача.

Функціонування ЕС ґрунтується на двох потоках інформації: даних, отриманих за допомогою візуального і кількісного аналізів ЕЕГ, і результатах клінічного дослідження. Вхід у систему можливий як з клінічної, так і з енцефалографічної бази даних.

Аналіз ЕЕГ здійснюється за допомогою діагностичної бази даних ЕЕГ "Тезаурус-2000", розглянутої в. Ця база складається з двох частин, що знаходяться у взаємно-однозначній відповідності:

ієрархічно організованого списку всіх можливих типів нормальних і патологічних ЕЕГ;

списку описів основних видів активності та графічних елементів ЕЕГ.

Оператору спочатку видається перший список, з якого він на основі

аналізу ЕЕГ вибирає необхідний висновок, і після цього видається текст з другого списку, що містить перелік тільки тих видів активності і графоелементів і тільки з тими параметрами, які відповідають певному клінічно-електроенцефалографічному висновку для певного пацієнта з врахуванням його віку.

Далі оператору пропонується ще раз проаналізувати ЕЕГ, виділивши діагностично значимі види активності та графоелементи, зібрані в таблицю, де вони скомпоновані в групи так, що діагностичну вагу має група, а не окрема ознака.

За результатами аналізу таблиць ЕІР та КІР система може прийняти декілька рішень:

у пацієнта 0...2 ступінь ризику епілепсії і проводити більш глибокий аналіз недоцільно. В цьому випадку відразу видається текст висновку з відповідними рекомендаціями;

у пацієнта 0...2 ступінь ризику епілепсії та неепілептичні приступи. Система пропонує зі списку довідкової програми відповідну клінічну форму і вводить її в текст висновку;

у пацієнта 3 ступінь ризику епілепсії (актуальна епілепсія), або 1 чи 2 ступінь, але існує ряд додаткових факторів, що вимушують запропонувати більш глибокий аналіз.

Експертна система враховує досить складні ситуації, коли, наприклад, вибір ліків залежить від того, які типи приступів дозволені для цієї форми епілепсії. В деяких випадках враховується не тільки тип приступу, а І ступінь ризику епілепсії.

Після вибору форми епілепсії видається прогноз захворювання, рекомендації стосовно лікування та список препаратів. Після вибору препаратів вводиться вага пацієнта і пропонується вибрати дози, що рекомендуються.

У текст висновку заносяться всі результати виконаної роботи: опис основних видів активності та графічних елементів ЕЕГ, клінічні дані, вибрані форма епілепсії та типи приступів, прогноз, терапія тощо.

Для всіх пацієнтів ведеться архів його ЕЕГ-записів, текстів висновків, а також спеціальної інформації стосовно ІР та кількості приступів за останній місяць. У випадку наявності невеликого досвіду роботи і певної неврологічної кваліфікації для проведення обстеження та винесення діагнозу потрібно 3...5 хвилин часу.

Використання розглянутої ЕС дозволило досягти значного покращення у 90 % хворих, повного припинення приступів - у 80 % хворих.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.