Роль информационных технологий в медицине

В общем виде медицинские информационные системы (МИС) определяются как системы автоматизации документооборота для лечебно­профилактических учреждений, в которых объединяются системы поддержки принятия медицинских решений, электронные медицинские

карты о пациентах, данные медицинских исследований в цифровой форме, данные мониторинга состояния пациента с медицинских приборов, средства общения между сотрудниками, финансовая и административная информация.

С учетом специфики поставленных в работе задач оригинальной (в составе МИС) является система поддержки принятия решений (СШ1Р) врача, включая лечащего врача, ведущего пациентов, занятых в электроэнергетической промышленности.

Системы поддержки принятия решений представляют собой компьютерные автоматизированные системы, целью которых является помощь людям и, в частности, врачам, принимающим решения в сложных условиях всеобъемлющего и объективного анализа исследуемой предметной области.

Для анализа формирования предложений в СА1П1Р используются различные методы: информационных поиск; интеллектуальный анализ данных; поиск знаний в базе данных (знаний); рассуждения на основе прецедентов; эволюционные вычисления; имитационное моделирование; нейронные сети; генетические алгоритмы; методы искусственного интеллекта. Если в основу работы СШ1Р положены методы искусственного интеллекта, то такие системы определяют как интеллектуальные СШ1Р (ИСППР).

Близкие по своим функциям с СШ1Р являются экспертные системы и автоматизированные системы управления.

Искусственный интеллект в контексте данной работы рассматривается как свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека. При этом “машины” не обязательно должны ограничиваться биологически правдоподобными методами.

В простейшем случае для поддержки принятия врачебных решений используются компьютерные программы, реализующие математические модели прогнозирования выбранного класса заболеваний.

известна регрессионная модель прогнозирования заболеваний органов дыхания, пищеварения, мочеполовой системы и сердечно-сосудистой системы [40, 82].

Более «продвинутые» СППР и экспертные медицинские системы представляют собой сложные программные комплексы, аккумулирующие знания медицинских специалистов и распространяющие эти знания менее квалифицированным врачам. Они ориентированы на решение неформализованных и плохоформализуемых задач, которые обладают следующим набором характеристик:

• задачи задаются не в числовой форме;

• цели не определяются терминами точно определяемых целевых функций;

• алгоритмического решения задач не существует;

• при известном алгоритмическом решении его нельзя использовать в силу ограничений ресурсов (память, время).

Неформализованные задачи обычно имеют следующие особенности:

• ошибочностью, неоднозначностью и противоречивостью исходных данных и знаний о проблемной области;

• большой размерностью пространств решений;

• существенной динамикой данных и знаний.

Современные “продвинутые” С1П1Р (ЭС) состоят из: решателя (интерпретатора); баз данных (БД) рабочей памяти (РП)); базы знаний (БЗ); компонентов приобретения знаний; объяснительного компонента; диалогового компонента [52, 107, 113, 116].

Традиционно системы поддержки принятия решений и экспертные системы имеют статическую и (или) динамическую структуру (рис 1.1).такие систем работают в режиме приобретения знаний и в режиме консультаций (решения задачи).

В режиме приобретения знаний общение с экспертом осуществляется через инженера когнитолога. Эксперты описывают проблемную область как

совокупность данных и правил. Данные определяют объекты, а также их характеристики и значения. Правила определяют способы обработки данных, характерные для исследуемой предметной области.

В режиме консультации общение с системой осуществляет JHlP в интересах которого построена ClHlP (ЭС).

В режиме консультации данные о решаемой задаче (после обработки диалоговым компонентом) поступают в рабочую память.

Рисунок 1.1 Архитектура статистических и динамических ЭС.

Структуры СШ1Р (ЭС) статического типа используют тогда, когда можно не учитывать динамику окружающего мира за время решения задачи.

Динамические СШ1Р учитывают изменения окружающей среды за время исполнения приложений. На рис.1.1. показано, что в архитектуру динамической системы по сравнению со статической вводятся два компонента: подсистема моделирования внешнего мира и подсистема связи с внешним окружением. Подсистема связи реализует связь с внешним миром, используя систему датчиков и контроллеров. Кроме того, компоненты статической системы (база знаний и машина вывода) существенно изменяются, чтобы учесть временную логику, происходящих событий.

Выводы первой главы

В заключение следует отметить, что использование известных универсальных СШ1Р и ЭС достаточно сильно ограничено, поскольку реальные задачи чаще всего требуют работы в условиях неполной определенности в классификации и в измеренных значениях признаков, которые к тому же измеряются в разнотипных шкалах. Это, в свою очередь, выдвигает необходимость в проведении соответствующих разработок в области теории и практики проектирования соответствующих экспертных систем и их элементов.

2.