Экспертная система диагностики кардиологических заболеваний на основе формальных записей заболеваний

Экспертные системы – это одно из направлений искусственного интеллекта, которое продолжает развиваться на протяжении последних сорока лет.

В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности[1].

Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличии от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала[1].

Первые медицинские экспертные системы, которые принято считать удачными, возникли в 70-х годах прошлого века. Наиболее известной медицинской экспертной системой является MYCIN. Система была разработана за 5 или 6 лет в начале 1970х годов в Стендфордском университете. Она была написана на Лиспе как докторская диссертация Edward Shortliffe под руководством Bruce Buchanan, Stanley N. Cohen и других. В этой же лаборатории была ранее создана экспертная система Dendral, но на этот раз внимание было акцентировано на использовании решающих правил с элементами неопределенности. MYCIN был спроектирован для диагностирования бактерий, вызывающих тяжелые инфекции, такие как бактериемия и менингит, а также для рекомендации необходимого количества антибиотиков в зависимости от массы тела пациента. Название системы происходит от суффикса «-мицин», часто встречающегося в названиях антибиотиков. Также MYCIN использовалась для диагностики заболеваний свертываемости крови.[2]. MYCIN считаетсяэффективной экспертной системой, эффективность ее подтверждена тестами.

Экспертная система диагностики кардиологических заболеваний может использоваться при ранней диагностике кардиологических заболеваний в приемном покое, когда вновь поступившего больного осматривает врач. При разработке экспертной системы возникла необходимость формализации кардиологических заболеваний, поскольку они имеют во многом похожие симптомы и для правильной диагностики необходимо учитывать их в комплексе, а также степени выраженности того или иного симптома.

Для разработки экспертной системы кардиологических заболеваний были взяты следующие заболевания: стенокардия, артериальная гипертензия, инфаркт миокарда, миокардит, перикардит, хроническая ревматическая болезнь сердца.

Были разработаны следующие обозначения симптомов кардиологических заболеваний (таблица 1).

Таблица. 1 -Симптомы и их сокращенные обозначения

Типичная ангинальная боль

tanbl

Нетипичная ангинальная боль

ntanb

Кардиалгии

kardl

Одышка

odysh

Перебои в работе сердца

pvrbs

Сердцебиение

serdb

Головные боли

glbol

Головокружение

glvkr

Шум в ушах и/или в голове

shvuw

Отеки на ногах

otnan

Тошнота и/или рвота

tshrv

Слабость

slabs

Обморок/Потеря сознания

obmor

Чувство страха

chuvs

Холодный пот

xolpt

Приступы удушья

prsud

Боли в суставах

bolvs

Лихорадка

lihor

Согласно знаниям экспертов (в качестве экспертов выступают врачи кардиологи) были расставлены значимые ранги симптомов.

Симптомы могут принимать следующую градацию:

S 1 - может быть, но не важный (не характерный)

S 2 - может быть несколько чаще, но не важный

S 3 - чаще встречается, чем не встречается

S 4 - в одинаковой степени отсутствует, как и присутствует

S 5- может быть, в случае отсутствия основных симптомов

S 6 - характерный

J 7 - наиболее характерный

J 8 - основной симптом

Жирным шрифтом выделены наиболее характерные, основные симптомы, на основе которых экспертная система будет ставить диагноз.

Человек, отвечающий на вопросы экспертной системы, оценивает симптомы и присваивает им ранги, приведенные в таблице 2. Экспертная система в свою очередь сравнивает полученные ответы с базой знаний и на основе сравнения выставляет тот или иной диагноз. Если же экспертная система не нашла соответствий между ответами человека и базой данных, то она выводит сообщение о том, что на основе принятых ответов она не может поставить диагноз, и соответствующей болезни в базе знаний нет.

Формальная запись кардиологических заболеваний, хранящихся в системе, выглядит следующим образом:

Стенокардия (tanbl(ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obm or(chuvs(xolpt(prsud))))))))))))))))

Инфаркт миокрада (tanbl(ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obm or(chuvs(xolpt(prsud(lihor)))))))))))))))))

Артериальная гипертензия (kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud))))))))))))))))

Миокардит (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))

Перикардит (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))

Хроническая ревматическая болезнь (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))

56

После заполнения таблицы 1 врачом-кардиологом экспертная система диагностики кардиологических заболеваний формирует формальную запись из перечисленных симптомов и сравнивает с формальными записями болезней, которые хранятся в экспертной системе, на основании сравнения система ставит предполагаемый диагноз и выводит его врачу-кардиологу.

Достоинство экспертной системы, основанной на формальной записи кардиологических заболеваний, состоит в том, что возможно добавление новых заболеваний и их симптомов без изменения исходного программного кода. Новые заболевания и симптомы вносятся в базу знаний пользователем (врачом кардиологом), а также вносятся формальные записи заболеваний. Экспертная система ставит предварительный диагноз.

 

Литература

  1. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%A1
  2. http: //ru. wikipedia. org/wiki/MYCI
Год: 2011
Город: Костанай