Введение к работе
Актуальность проблемы. Распознавание причин возникновения
. болей в грудной клетке является одной из наиболее сложных для клиницистов диагностических задач. Принципиально различная природа и характер патологических процессов, вызывающих кардиалгии, частое отсутствие выраженных различий в их проявлениях делают выяснение причин кардиалгического синдрома чрезвычайно актуальным для определения тактики ведения пациента.' '
Известно, что тщательный анализ клинической картины и, прежде всего, характера болевого синдрома, имеет принципиальное значение для диагностики различных форм стенокардии и разграничения их с кардиалгиями другого генеэа. Правильная интерпретация динамики болей у пациентов с ИБС важна для распознавания нестабильной стенокардии. Своевременная диагностика этого состояния позволяет во-время осуществить госпитализацию и начать активные терапевтические мероприятия, в связи с высокой вероятностью развития инфаркта миокарда и ряда других осложнений, а также внезапной смерти.
Методы статистического анализа и формализованной оценки диагностических признаков, с целью повышения достоверности диагноза, используются . в настоящее время достаточно широко (Гублер Е. В., 1990, Ластед Л., 1971). На основе таких подходов разработано и применяется большое количество опросников и программных средств, позволяющих выявлять лиц с высокой вероятностью наличия ИБС и других заболеваний при массовых и доврачебных обследованиях, а также определять прогноз развития различных патологических процессов (Гельфанд КМ и др., 1989, Андреев ЕА. и др. ,1980). В то же время, использование таких методов для решения задач дифференциальной диагностики сопряжено с известными трудностями. Фиксированный порядок и часто избыточное количество анализируемых для постановки диагноза? признаков, независимо от наличия или отсутствия у больного тех
или иных сочетаний симптомов, снижает эффективность таких подходов и делает их трудно применимыми в клинической практике. Использование алгоритмов, построенных только на решающих симптомах не позволяет диагностировать стертые клинические формы хронических заболеваний и сочетанную патологию. Предпринимавшиеся попытки формализованной опенки симптомов с учетом их ди-
- г -агностического веса требуют достаточно громоздких вычислений.
Одним из способов повышения точности оценки диагностических признаков и определения вероятностей разграничиваемых заболеваний может быть применение экспертных систем (ЭС). Несмотря на то, что современный этап развития клинической медицины характеризуется широким внедрением информацжжэи технологий, данные о применении экспертных систем для клинической диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы немногочисленны (Баллюзек Ф. В. и др., 1988, Бохуа Е К. и др., 1982, Попов Э. Б., 1987, Adlassing К.-Р., 1987). Основная причина заключается в сложности представления в ЭС клинической информации, которая носит качественный, неполный, "слабо формализованный" характер (Pople Н.Е. , 1982) и отсутствии четких диагностических критериев. Так, несмотря на большой объем литературы по данному вопросу, не выработаны достаточно жесткие признаки для диагностики нестабильной стенокардии, что приводит к субъективному разбросу в оценке врачами разнообразных клинических проявлений этого заболевания. Не исследован вопрос о принципах построения структуры дифференциально-диагностических ЭС, способах адекватного представления клинических признаков различного характера в базе знаний. Не проводился сравнительный анализ целесообразности применения разных диагностических стратегий в зависимости от условий клинического использования ЭС. Не изучены особенности работы ЭС при наличии сочетанной патологии, которая может являться причиной кардиалгии.
Использование известных в настоящее время ЭС (Уотермен Д., 1989, Элти Дж. , Кумбс М., 1987, Shortliffe Е. Н. , 1984) не позволяет отслеживать динамику течения заболевания и давать сравнительную оценку его степени тяжести на момент обследования. В связи с этим, снижается точность диагностики возникно-ния обострения хронического заболевания, в том числе, нестабильной стенокардии.
Работа выполнена в рамках комплексной темы ГКНТ СССР (постановление N В96 от 20.06.90 г.).
Цель работы - разработать экспертную систему для дифференциальной диагностики заболеваний, сопровождающихся кардиал-гическим синдромом, изучить способы представления медицинской
- З -информации в Сазе знаний и поведение системы в различных клинических ситуациях.
Основные задачи исследования:
1. Разработать структуру и способ представления медицинс
ких знаний и процесса диагностического поиска в экспертной
системе, перечень диагностических признаков, процедур обследо
вания и диагностируемых заболеваний.
2. Разработать базу знаний подсистемы для дифференциаль
ной диагностики основных групп и отдельных заболеваний, являк>-
щихся причинами кардиалгии.
-
Разработать подсистему углубленной дифференциальной диагностики нестабильной стенокардии и стабильной стенокардии напряжения.
-
Провести клинические испытания разработанной экспертной системы, оценить ее эффективность, представить сравнительный анализ результатов работы различных, вариантов системы и внедрить в практическое здравоохранение.
Научная новизна. В работе предлагается способ построения двухуровневой дифференциально-диагностической экспертной системы с различным представлением на разных уровнях медицинской информации и последовательным сужением поля диагностического поиска. Впервые проведен сравнительный анализ результатов работы ЭС с использованием различных стратегий диагностики и пороговых уровней выдвижения-исключения диагностических гипотез в разных клинических ситуациях. Исследованы закономерности работы системы при наличии сочетанной патологии и предложен показатель, отражающий надежность^разграничения системой болей коронарогенной природы от кардиалгии другого генеза. Показаны возможности использования системы для отслеживания динамики течения заболевания.
Проведено уточнение дифференциально-диагностических клинических признаков нестабильной стенокардии и стабильной стенокардии напряжения. Построен алгоритм и решюшее правило для разделения этих заболеваний, позволяющие аффективно использовать информационную ценность как отдельных клинических признаков, гак и их сочетаний. Исследованы возможности графического интерфейса для представления вероятностей диагностических гипотез.
Практическое значение. Разработана экспертная система, позволяющая проводить дифференциальную диагностику широкого круга заболеваний, сопровождающихся- кардиалгическим синдромом, на любом из этапов обследования больного. Система позволяет определить наиболее вероятную причину болевого синдрома как при стертой клинической симптоматике, так и при нь лчии соче-танной патологии. Созданная ЭС может использоваться для оценки динамики течения хронических заболеваний. Система может применяться для консультативной помощи врачам скорой помощи, приемных отделений стационаров, участковых поликлиник, а также для обучения и повышения квалификации врачей. Определены варианты ЭС,. которые целесообразнее использовать в различных звеньях системы здравоохранения.
Внедрение. Разработаны и внедрены в учебный процесс Новосибирского медицинского института методические рекомендации для врачей - слушателей ФПК и ФУВ с положением принципов работы ЭС для дифференциальной диагностики кардиалгии и анализом задачи дифференциальной диагностики нестабильной стенокардии и стабильной стенокардии напряжения. Разработанная ЭС внедрена в практику работы НИИ кардиологии Томского научного центра АШ СССР и клиники ИКЭМ СО АШ СССР. По теме диссертации разработано и внедрено в клинике ИКЭМ и ГКБ N 1 г. Новосибирска 4 рационализаторских предложения, опубликовано 8 печатных работ.
Основные положения диссертацда, выносимые на защиту.
-
Применение разработанной ЭС позволяет добиться достоверной диагностики заболеваний, сопровождающихся' кардиалгическим синдромом.
-
Использование двухуровневой структуры ЭС дает возможность последовательно сужать поле диагностического поиска, а также оценивать динамику течения заболевания.
-
Изменение последовательности анализа признаков и порога выдвижения - исключения диагностических гипотез в разработанной ЭС оказывает влияние на процесс дифференциальной диагностики посредством изменения количества разделяемых заболеваний.
Апробация работы. Работа апробирована на совместном заседании кафедры факультетской терапии лечебного факультета, кафедры терапии ФУВ НоТКЗМИ, с участием сотрудников клиники и отдела медицинской и биологической кибернетики ИКЭМ СО АШ
СССР. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Здравоохранение - 91" (Москва), Международном симпозиуме "Визуальный анализ и интерфейс" (Новосибирск, 1991 г.), VII Всесоюзной конференции "Проблемы интеллектуального развития организационных систем" (Новосибирск, 1991 г.), V Всесоюзной конференции "Интеллектуальные системы и творчество" (Новосибирск, 1990 г.), научно-практической конференции врачей "Новые методы диагностики, лечения и профилактики заболеваний" (Новосибирск, 1990 г.), Всесоюзном семинаре "Логика и организация диалоговых процессов в' интеллектуальных' системах (Новосибирск, 1988 г.).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 139 страницах машинописи, из которых 97 страниц - текстовой материал и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, раздела собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована 23 таблицами, 22 рисунками.