Автоматизированные консультативные системы для помощи в принятии решений на основе интеллектуального (экспертного) подхода.

Диагностическое заключение врача представляет собой результат логических умозаключений, базирующихся на научных знаниях, субъективном опыте, полученном в процессе работы, и здравом смысле. Принципы математической статистики не всегда эффек­тивны при анализе клинических данных, в особенности при ред­ких заболеваниях, когда имеются малые выборки. Поэтому наряду с обработкой данных широкое применение нашла и «обработка» знаний.

Под знаниями подразумеваются закономерности предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате теоретических исследований, практической деятельности и про­фессионального опыта, позволяющие специалистам ставить и ре­шать задачи в этой области. Если знания отражены в литературе, системы, построенные на основе их использования, называют интеллектуальными. Если же знания были получены в процессе собеседований с высококвалифицированными специалистами (экспертами в конкретной области медицины), системы называ­ют экспертными.

Для того чтобы знания можно было использовать при постро­ении систем, их формализуют. Под формализацией понимается однозначное (иногда многозначное) описание клинических про­явлений заболеваний (включающее дифференциально значимые признаки и их сочетания для отдельных или групп заболеваний), профессиональных навыков, технологий, методов принятия ре­шений, на основе которого возможно последующее моделирова­ние деятельности врача и использование знаний в автоматизиро­ванных системах, в данном случае экспертных.

Экспертная система — это программа для компьютера, опери­рующая с формализованными знаниями врачей-специалистов и имитирующая логику человеческого мышления, основанную на знаниях и опыте экспертов с целью выработки рекомендаций или решения проблем. Одним из важных свойств ЭС является ее спо­собность объяснить понятным для пользователя образом, как и почему принято то или иное решение. Экспертные системы эф­фективны в специфических областях, таких как медицина, в ко­торых существует много вариантов проявлений заболеваний и поэтому отсутствуют однозначные критерии диагностики и лече­ния, в связи с чем важен эмпирический опыт специалистов и качество принятия решения зависит от уровня экспертизы.

Пользователем ЭС обычно является специалист в той же пред­метной области, для которой разработана система, но его ква­лификация недостаточно высока по конкретному профилю па­тологии, в связи с чем он нуждается в поддержке принятия ре­шений. Пользователями медицинских ЭС могут быть также врачи смежных специальностей, общей практики, ординаторы, ин­терны.

Требования к меди­цинским ЭС:

1. Система должна обеспечивать высокий уровень решения за­дач в своей предметной области.

2. «Поведение» ЭС (задаваемые врачу вопросы, рекомендации, логика работы и принятия решений) должно моделировать пове­дение грамотного врача.

3. Система должна объяснять получаемые решения, используя конструкции, понятные врачу.

4. Созданные ЭС должны обеспечивать возможность модифика­ции при обновлении медицинских знаний по данной предметной области.

В ЭС реализуются четыре базовых функции:

1) приобретение (извлечение) знаний;

2) представление знаний;

3) управление процессом поиска решения;

4) разъяснение принятого решения.

Экспертная система имеет структуру, состоящую из набора определенных блоков.

База знаний (БЗ) является ядром экспертной или интеллекту­альной системы. Это совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной пользова­телю и эксперту.

Блок логического вывода — это программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ.

Подсистема объяснений — программа, позволяющая пользо­вателю получить ответ на вопрос, как и почему было принято то или иное решение.

Редактор базы знаний — программа, предоставляющая инже­неру по знаниям возможность дополнять разработанную БЗ, что позволяет ЭС не терять свою актуальность с течением времени.

Интерфейс пользователя — это комплекс программ, реали­зующих интерактивный диалог с ЭС. Он должен соответствовать задачам системы, обеспечивать высокую скорость работы с про­граммой, минимизировать количество человеческих ошибок в процессе работы с системой, быть удобным, т.е. «дружествен­ным».

Одной из первых медицинских ЭС, в которых в качестве ос­новной модели представления знаний использовалась система продукций, была диагностическая система MYCIN, предназна­ченная для идентификации возбудителей инфекционных заболе­ваний. Эта система ставит диагноз, исходя из имеющихся симпто­мов, и рекомендует курс лечения. Она содержит 450 правил, разработанных при участии группы специалистов по инфекционным заболеваниям Стэнфордского университета. Знания в MYCIN под­разделяются на факты и продукции. Система «умеет» объяснять свои заключения, позволяет модифицировать старые правила и вводить новые.

Система Empty MYCIN (EMYCIN) - «пустая» MYCIN - явля­ется универсальной системой, не зависящей от конкретной про­блемной области. Это одна из первых «оболочек» для разработки медицинских ЭС. На ее основе были созданы:

PUFF — для диагностики легочных заболеваний с использованием результатов функциональных следований;

ONCOCIN — для химиотерапевтического лечения онкобольных и наблюдения за ними;

BLUE BOX — для диагностики и лечения депрессий и других состояний.

Наиболее крупная по числу диагностируемых терапевтических заболеваний ЭС INTERNIST/CADUCEUS содержит в БЗ сведения о 500 нозологических единицах и 6 000 признаках.

Среди отечественных разработок можно выделить:

«МОДИС» — для диагностики различных форм артериальной гипертензии;

«КОНСУЛЬТАНТ-2» — для диагностики острых заболеваний брюшной полости с учетом уровня подготовки медицинского пер­сонала (врач, фельдшер);

«ДИНАР» — диспетчерско-консультативная система по неот­ложным состояниям в детском возрасте;

«ЭСТЕР» — для диагностики лекарственных отравлений — анализирует 19 групп распространенных препаратов, имитирует рассуждения врача-эксперта в токсикологии.

Существуют также ЭС для дифференциальной диагностики неотложных состояний («ДИН», 1989), 1 200 наслед­ственных болезней («ДИАГЕН», 1991), судорожных синдромов («ИНФАНТИЛЬНЫЙ СПАЗМ», 1997).