Автореферат и диссертация по медицине (14.00.40) на тему:Экспертная система диагностики и выбора тактики лечения у больных с ДГПЖ

Г С' сд

1 8"фгв'2:,1?

На правах рукописи

ЛУКЬШЮВ ИГОРЬ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ И ВЫБОРА ТАКТИКИ ЛЕЧЕНИЯ У БОЛЬНЫХ С ДГПЖ

14.00.40. - Урология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва 2001

Работа выполнялась в Российской медицинской академии последипломного образования.

Научный руководитель.

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук,

профессор ¡[З.Н.Степанов!

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук О.И.Аполихин Доктор медицинских наук,

профессор Л.МРапопорт

Ведущее учреждение:

Московский областной научно-исследовательский клинический институт им.Владимирского

Зашита состоится «/(Г 002 года в_часов на заседании

диссертационного совета'Д.2б8.040.11 в Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова (119992 Москва, Б.Пироговская, д.б)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова (Зубовская пл., д. 1)

Автореферат разослан «./(» 2002 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук,

профессор В.И.Тельпухов

/ /

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (ДГПЖ) является наиболее широко распространенным доброкачественным новообразованием у мужчин старшего возраста. Распространенность выявляемой гистологически гиперплазии возрастает с возрастом. К 60 годам по данным разных авторов от 13 до 50% мужчин страдают этим заболеванием, а к 90-летнему возрасту примерно у 90% мужчин имеются морфологические изменения, свойственные для ДГПЖ. В среднем у половины таких пациентов происходит макроскопическое увеличение железы, а у 25% больных развиваются клинические симптомы простатизма, требующие лечения.

По различным оценкам, к 80-летнему возрасту каждый 4-й будет нуждаться в лечении по поводу гиперплазии предстательной железы. Симптомы проявления ДГПЖ различные, зависят от многих факторов, не посят специфического характера и весьма разнообразные, в связи с чем существуют разногласия по поводу интерпретации результатов диагностических обследований.

Для эффективного использования, как показывают литературные данные, необходим большой опыт и высокая квалификация врача-уролога, которые формируются в течение нескольких лет пракпгческой работы. Последнее обстоятельство определяет необходимость разработки методов, позволяют«« обобщить накопленный опыт, и довести его до сведения врачей-урологов, ежедневно принимающих решение о тактике лечения больных с инфравезикальной обструкцией. Накопленный опыт может быть полезен врачам-урологам и хирургам поликлинического звена при принятии экспертного решения при направлении больных с инфравезикальной обструкцией на стационарное лечение. Для быстрого и эффективного принятия ряда решений, в медицинской клинической практике все чаше применяются информационно-интеллектуальные программные системы для обработки данных и экспертного анализа, основанные на методах Искусственного Интеллекта. Системы экспертной оценки и диагностики содержат в себе представленные определенным образом знания врача-эксперта, что позволяет им осуществлять в той или иной степени выработку предварительного диагноза и рекомендаций по лечению. Компьютерные информационные системы в настоящее время успешно используются для автоматизации многих аспектов

человеческой деятельности, например для поддержки документооборота и информационных процессов. Однако применение компьютеров в медицине не ограничивается вспомогательными учетными функциями, а связано с попыткой автоматизации диагностики и вовлечения ЭВМ непосредственно в процесс лечения больного.

Перечисленные вопросы, определяющие актуальность проблемы на настоящем этапе, позволили сформулировать основную цель работы и намепп-ь задачи по ее решению.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью рассматриваемой работы стало создание совмещенной информационно-интеллектуальной системы по учету, диагностике и выработке рекомендаций по лечению больных заболеваниями предстательной железы, которая позволит начинающему врачу применить знания эксперта высокой квалификации.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

1 Выявить прогностически-значимые симптомы и признаки основных заболеваний предстательной железы, проявлением которых является нарушение мочеиспускания

2 Разработка учетно-диагностической системы

• разработка общей структуры системы и выделение основных компонент (учетный модуль, модуль предварительной диагностики, инструментальной диагностики и выработки рекомендаций в лечении)

• выбор метода логического вывода и представления знаний

• разработка экспертных систем для каждого этапа диагностики по клиническим группам больных

3 Реализация учетно-диагностической системы и внедрение ее в практику работы урологического отделения.

• интеграция разработанных экспертных систем с учетным модулем и создание учетно-диагностической системы

• внедрение в лечебный процесс, интеграция в документооборот больницы.

4 Создание на основе разработанного модуля предварительной диагностики демонстрационной диагностической программы, функционирующей в среде Иотернет, для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. В работе проведено системное исследование групп больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

2. Впервые на собственном материале проведен анализ симптомов и диагностически-значимых признаков ДГПЖ и выделены наиболее информативные из них для составления экспертного заключения по тактике лечения больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

3. Накопленный опыт обобщен и представлен в виде продукционной экспертной системы, что дает возможности его широкого применения в клинической практике посредством реализации через пакет прикладных программ для ПЭВМ.

4. Впервые предложена компьютерная система оказания помощи больным с различными видами нарушения мочеиспускания, основанная на методах Искусственного Интеллекта (экспертный анализ) при принятии решения врачом о необходимости проведения различных видов консервативного или оперативного лечения.

5. Впервые предложена, разработана, реализована и внедрена совмещенная информационно-интеллектуальная учетно-дпагностнческая система для выбора тактики лечения больных с различными видами нарушения уродяяампкн, интегрированная в документооборот болыпщы, и использующая методы экспертного анализа на основе знаний эксперта в явном представлении (в отличие от методов статического анализа и подобных).

6. Предложена собственная система дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, функционирующая в среде русскоязычного Интернет.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

1. Разработана и апробирована информационно-интеллектуальная система, позволяющая проводить дифференциальную диагностику у больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

2. Разработанная методика позволяет проводить обучение начинающих врачей-урологов на конкретных примерах с выработкой тактики лечения бальных с различными видами нарушения мочеиспускания.

3. Использование информационно-интеллектуальной системы позволяет учитывать и контролировать процесс лечения множества больных и при необходимости корригировать лечение.

4. На основе методов Искусственного Интеллекта (экспертный анализ) разработан и применен способ обобщения накопленного врачебного опыта в виде набора экспертных правил.

5. Из работы следует, что обобщенный опыт легко использовать с привлечением типовой оргтехники в виде пакета прикладных программ и в составе других программных компонентов.

6. Использование разработанной информационно-интеллектуальной системы является эффективным способом интеллектуальной поддержки врача в условиях урологического отделения многопрофильной больницы или поликлиники и позволяет проводить обучение молодых специалистов в процессе повседневной врачебной деятельности.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Набор оригинальных продукционных экспертных систем для различных этапов диагностики больных с нарушениями мочеиспускания

2. Принцип совмещенной информационно-интеллектуальной учетно-диагностической системы в области урологии.

3. Собственное программное обеспечение информационно-интеллектуальной учетно-диагностической системы, включающее в себя разработанный интерфейс, базу знаний, диагностический модуль, генерацию отчетов в

7 __

стандартном виде и другие средства интеграции в документооборот больницы.

4. Разработанная и внедренная а русскоязычный сегмент сети Интернет собственная диагностическая программа для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, предназначенная для выработки предварительного диагноза на основании жалоб пациента

РЕАЛИЗАЦИЯ.

Разработанная информационно-интеллектуальной учетно-диагностической системы внедрена в практику работы урологических отделений ГКБ им.С.П.Бопсина.

СВЯЗЬ С НИР.

Работа выполнялась по плану научно-исследовательских работ, утвержденному Ученым Советом хирургического факультета РМАПО в рамках совместной работы с кафедрой вычислительной математики и программирования Московского Авиационного Института. По материалам работы опубликовано 9 научных статей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ДОЛОЖЕНЫ на

Юбилейной научно-практической конференции «Достижения и перспективы разв!гтия урологии» (6 октября 2000 г., Екатеринбург); на лекциях и практических занятиях с курсантами циклов усовершенствования и ординаторами кафедры урологан РМАПО.

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ проведена на научной конференции кафедры урологии РМАПО от 25 апреля 2001г.

ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и двух приложений. Текст иллюстрирован 23 таблицами, 23

диаграммами и рисунками. Список литературы содержит 86 отечественных и зарубежных работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

С момента создания компьютера ученые мечтали о создании «электронного мозга». Создание компьютерных систем искусственного интеллекта является одним из далеко идущих и небесспорных путей современного технологического процесса.

Технология использования ЭВМ для решения интеллектуальных задач, обычно решаемых человеком, известна как искусственный интеллект. Несмотря на сравнительно долгую историю развития, к настоящему времени существует ограниченное число подходов к решению интеллектуальных задач. Это связано ках с недостаточной изученностью мыслительных процессов, так и с изначальной неприспособленностью ЭВМ к решению невычислительных задач. Так как человек справляется с "интеллектуальными" задачами на порядок лучше ЭВМ, искусственный иителлект основывается на построении программных систем "по подобию" человеческого мозга.

Отличительной чертой компьютерных программ, называемых экспертные системы, является их способность накапливать знания и опыт наиболее квалифицированных специалистов (экспертов) в какой-либо узкой предметной области. Затем с помощью этих знаний пользователи экспертных систем, имеющие обычную квалификацию, могут решать свои текущие задачи сгголь же успешно, как это сделали бы сами эксперты. Такой эффект достигается благодаря тому, что экспертная система в своей работе воспроизводит примерно ту же схему рассуждений, которую обычно применяет человек-эксперт при анализе проблемы. Тем самым экспертные системы позволяют копировать и распространять знания, делая опыт нескольких высококвалифицированных профессионалов доступным широким кругам рядовых специалистов.

Роль информатики, как медицинской дисциплины, значительно возросла в последние годы, что, несомненно, связано с успехами в компьютерной технологии. Коренным образом изменилась наша способность манипулировать медицинскими знаниями на абстрактом уровне и появилась возможность

использовать системы связи (Internet), чтобы поддерживать процесс лечения больного.

Компьютерные информационные системы в настоящее время успешно используются для автоматизации многих аспектов человеческой деятельности, например для поддержи; документооборота и информационных процессов. Однако применение компьютеров в медицине не ограничивается вспомогательными учетными функциями, а связано с попыткой автоматизации диагностики и вовлечения ЭВМ непосредственно в процесс лечения больного. Типичная интеллектуальная система строится по следующей схеме:

Интерфейс пользователя

* А

Процессор лог. вывода

*т

Рабочая память

База знаний (правила)

Процессор вывода ищет правила в базе знаний, которые могут быть применены для поиска новых данных на основании текущих фактов из рабочей памяти, таким образом, на каждом шаге вывода рабочая память пополняется новыми сведениями. Такой процесс продолжается до тех пор, пока не будет получена требуемая информация.

Экспертная система содержит представленные в виде правил знания эксперта, и способна давать консультации (вырабатывать решения) по задачам, обычно решаемым экспертами. Область применения экспертных систем - это задачи, как правило, узкоспециализированные, для которых отсутствует четко формулируемый алгоритм решения.

По описанному принципу строятся многие медицинские системы обработки информации и экспертного анализа. Данные системы позволяют на

основе информации о клинических проявлениях и тестов сделать в короткий срок квалифицированное заключение по каждому конкретному случаю и выработать оптимальную стратегию лечения больного. С другой стороны в медицине находят широкое применение учетные системы, служащие для автоматизации документооборота, т.е. сбора, хранения и эффективного использования различных сведений о пациентах: учетных данных, симптомов, результатов клинических исследований и т.д.

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (ДГТ1Ж) является наиболее широко распространенным доброкачественным новообразованием у мужчин старшего возраста.

По различным оценкам, к 80-летнему возрасту каждый 4-й будет нуждаться в лечении по поводу гиперплазии предстательной железы. Симптомы проявления ДГПЖ различные, не носят специфического характера и весьма разнообразные, в связи с чем существуют разногласия по поводу интерпретации результатов диагностических обследований.

При постановке диагноза врачом-урологом учитывается достаточно большое количество симптомов и исходных данных (результаты инструментальных тестов, история болезни и т.д.). Однако показано, что число признаков, эффективно рассматриваемых врачом при постановке диагноза, как правило, не превышает 15 и при диагностике возникает около 50 тыс. различных комбинаций.

Таким образом, каждый врач-специалист рассматривает свой набор признаков, причем какие-то признаки являются общими, какие-то наиболее значимыми при постановке диагноза, а какие-то - специфическими. Следует при этом также учитывать возможность или доступность получения тех или иных данных для конкретного пациента (возможность и стоимость анализа).

Следует заметить, что при использовании компьютерных методов диагностики, можно увеличить число рассматриваемых критериев, так как практически нет ограничений по сложности и количеству перебираемых вариантов. Однако чрезвычайную сложность представляет собой построение соответствующей модели, основанной на знаниях, так как в этом случае такая модель должна соединять и согласовывать в себе знания различных экспертов.

_______________________________________________

Такая система разработана на кафедре урологии РМАПО, совместно с кафедрой вычислительной математики и программирования Московского Авиационного института и в настоящее время применяется в лечебной практике.

В системе сочетаются информационный и интеллектуальный компонент. Информационный компонент представлен реляционной базой данных пациентов, включающий в себя го: учетную (паспортные данные, № истории болезни и др.) и диагностическую (результаты анализов, тестов, симптомы и др.) информацию. Интеллектуальный компонент обеспечивает выработку диагноза и рекомендаций по лечению на основании данных пациента с помощью встроенной базы знаний и с использованием информации о пациенте из базы данных. Сочетание информационного и интеллектуального компонентов в одной учетно-диагностической системе отличает данную разработку от аналогов, в частности от учетной системы "Простата", разработанной в НИИ урологии.

При составлении диагностического модуля, мы руководствовались рекомендациями Международного согласительного комитета, а при выработке рекомендаций по лечению - на международной статистике и собственном опыте.

Диагностика проводится системой в 3 этапа:

• на основании жалоб больного (симптомов) формируется предварительный диагноз,

• на основании данных осмотра, исследовании крови на PSA, УЗИ, урофлоуметрии, формируется "окончательный" диагноз,

• на основании качества ятазни и уровня 1PSS больного, результатов второго этапа, с учетом возраста вырабатываются рекомендации по лечению.

На каждом из этих этапов используется отдельная экспертная система, использующая результаты работы предыдущих этапов диагностики.

Особенностью диагностического модуля системы является возможность получения экспертного заключения при неполном наборе диагностических данных, что позволяет в ряде случаев проводить экспертный анализ при

отсутствии некоторых лабораторных и специальных обследований (PSA, урофлоуметрия).

Продукционные правила системы построены на основании личного опыта врачей-урологов высшей квалификации. При построении правил в начале были выбраны и ранжированы основные факторы, оказывающие влияние на определение диагноза, а также основные варианты диагноза и направления лечения. Затем на основании рассмотрения реальных и гипотетических случаев строилось дерево решений, учитывающее выбранные факторы в качестве определяющих. Такой подход позволил построить прототип базы знаний системы, который затем многократно улучшался и корректировался для более точного рассмотрения отдельных случаев.

Полученный интеллектуальный модуль компилируется вместе с системой и не допускает дальнейшего просмотра и модификации правил кем-либо, кроме разработчиков системы. При сохранении интеллектуальной * собственности авторов системы на заложенные знания, мы получаем легко модифицируемую и расширяемую архитектуру, которая позволяет легко вносить дополнительные правила и рекомендации, т.е. проводить дальнейшее усовершенствование.

В настоящее время система предназначена для локального использования на рабочем месте врача-уролога, т.е. база данных и диагностический модуль не могут совместно7'использоваться несколькими специалистами одновременно. Создание многомашинного сетевого варианта системы с централизованной базой данных и общим диагностическим модулем является одним из направлений дальнейшего совершенствования системы.

В разработанной в рамках нашей работы программе мы ограничиваемся только достаточно общими рекомендациями по лечению с выдачей численных прогнозов успешности применения той или иной методики в данном классе случаев. Таким образом, система сохраняет некоторую универсальность, однако при необходимости может быть легко дополнена более конкретными модулями с ориентацией на реальное оборудование в рамках используемой парадигмы принятия решений.

С технической точки зрения система представляет собой законченное Win32-приложение, т.е. функционирует в среде Microsoft Windows 95/98/NT. (Система

состоит из 2 компонентов: Учетного и Шггеллектуального). Учетный компонент представляет собой классическую информационную систему с базой данных в формате Paradox, реализованную в системе программирования Delphi. Реализация Интеллектуальной части основана ка оригинальной технологии, разработанной в МАИ. Технология сводится к тому, что написанная на специализированном языке представления знаний, база знаний транслируется в программный код для системы Delphi, который затем включается в основную программу. Дружелюбный интерфейс системы позволяет оператору легко вносить информацию о новых пациентах, просматривать список пациентов, проводить диагностику и распечатывать выписки в соответствии с принятым стандартом. Таким образом, система вписывается в существующий документооборот больницы, а также открывает путь к дальнейшей автоматизации этого документооборота на базе компьютерных технологий.

В результате проделанной работы в медицинскую практик}' отделений урологии ГКБ им. С.П.Боткина внедрена информационно-учетная система диагностирования больных с заболеваниями предстательной железы, основанная на методах искусственного шгтеллекта.

С использованием системы проведено обследование 218 больных с различными видами нарушения мочеиспускания. При проведении экспертного анализа установлены следующие диагнозы:

Таб.1. Нозологические формы у обследованных больных.

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы ДГТ1Ж + хронический простатит Хронический простатит Подозрение на рак предстателыю ft железы Необходимо мнение эксперте

45(21%) 133 (61%) 9 (4%) 28 (13%) 3 (1%)

В зависимости от диагноза, установленного при помощи экспертного анализа, даются рекомендации по лечению больного. При рекомендации лечения, врачу и больному предлагается выбрать один из методов, возможных в конкретном случае: консервативное лечение, определенный тип трансурегрального лечения либо открытое оперативное вмешательство.

Были рекомендованы следующие виды лечения больных.

Твб.2. Рекомендованные валы лечения больных с диагнозом ДГПЖ.

ТУР предстательной железы и лазерное лечение Открытое оперативное лечение Наблюдение Консерватн вное печение БИОПСИЯ простаты Мнение эксперта

49 (22,5%) 84(38,5%) 22 (10%) 22(10%) 28(13%) 13(6%)

У 45 больных при проведении экспертного анализа с применением нашей системы был установлен диагноз ДГПЖ. Рекомендовано и проведено оперативное лечение 33 больным.

Таб. 3 Результаты гистологического исследования у оперированных больных с предварительным диагнозом «ДГПЖ»

Диагноз экспертной системы «ДГПЖ» Гистологическое заключение

ДГПЖ ДГПЖ + хр.простатит Рак простаты

33 22(66,6%) 10(30,3%) 1 (3,1%)

У 133 больных при проведении экспертного анализа с применением нашей системы был установлен диагноз «ДГПЖ + хронический простатит». Рекомендовано и проведено оперативное лечение 100 больным. Таб. 4 Результаты гистологического исследования у оперированных больных с предварительным диагнозом «ДГПЖ+хроиический простатит»

Диагноз экспертной системы «ДГПЖ + хронический простатит» Гистологическое заключение

ДГПЖ ДГПЖ + хр.простатит Рак простаты

100 32 66 2

У 28 больных был установлен диагноз «подозрение на рак предстательной железы». В зависимости от степени нарушения мочеиспускания и объема предстательной железы было рекомендовано выполнение ТРУЗИ с мультифокульной биопсией простаты, либо ТУР предстательной железы.

ТаС. 5 Результаты гистологического исследования у оперированных больных с предварительным диагнозом «Подозрепие на рак простаты»

Диагноз системы «подозрение на рак предстательной железы» Гистологическое заключение

ДГПЖ ДПТЖ + хр.простатит Рак простаты

28(100%) 9(32,1 %) 6(21,4%) 13 (46,5%)

При анализе результатов лечения совпадение гистологического заключения с мнением экспертной системы составило 96% в случае доброкачественного характера изменений в предстательной железе и 46,5% при подозрении на рак предстательной железы.

Используемая в системе методика диагностики также была применена для дистанционной консультации в сети Интернет. Демонстрационная версия первого этапа диагностической системы содержится на странице клиники урологии РМАПО. (По адресу Ь«р:/МуАу^1аяпе1.га/~1ц}аапот1/игос!ер1'.)

ВЫВОДЫ

1. Экспертные системы все чаще применяются в медицине для быстрой обработки информации и эффективного принятия решения. Экспертные системы с использованием компьютерных информационных систем позволяют решать не только задачи по учету информации о пациентах, но и принимать непосредственное участие в лечебно-диагностическом процессе.

2. Экспертные системы могут применяться в любой области медицины, в том числе и в урологии, путем разработки информационно-интеллектуальных компьютерных программ для каждого конкретного случая.

3. Разработана и создана собственная учетно-диагностическая экспертная система, основанная на методах экспертного анализа.

4. Применение Экспертной системы позволило

• На основании анализа выявить диагностически важные симптомы и признаки основных заболеваний предстательной железы

» Суммируя комплекс симптомов и данных обследования провести дифференциальную диагностику различных видов заболеваний предстательной железы

• Рекомендовать наиболее приемлемый метод лечения, в зависимости от конкретной ситуации

• Интегрировать всю информационную систему в единый программный комплекс и вести учет больных с автоматической выработкой экспертного решения на всех этапах обследования пациента

• Использовать встроенную интегрированную базу знаний, при этом возможно также подключение внешней модифицируемой базы знаний коллективного пользования (в рамках компьютерной сети одного отделения, либо через Интернет).

5. Применение Экспертной системы позволило установить точный диагноз и приемлемый вид лечения в 98% случаев. Разработанные системы и достаточная точность диагностики показывают применимость предлагаемого подхода в задачах диагностики урологических заболеваний.

6. Разработана и внедрена в русскоязычный сегмент сети Интернет собственная диагностическая программа для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, предназначенная для выработки грубого диагноза на основании жалоб пациента. Такое ограничение функциональности системы позволяет воспользоваться ею неподготовленному посетителю \УеЬ-узла (так как не содержит специфической терминологии и не требует результатов лабораторных тестов), а также в целях ознакомления с технологией экспертного анализа в области урологии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанная на основе методов ИИ, в частности экспертного анализа, информационно-интеллектуальная учетно-диагностическая система может быть рекомендована к широкому внедрению не только в урологических отделениях многопрофильных стационаров, но и на поликлиническом уровне. Это позволит улучшить качество диагностики и отбора больных для различных видов консервативного и оперативного лечения, а также снизить материальные затраты, исключив необоснованные направления больных на стационарное лечение.

2. Применяемая нами компьютерная программа может быть полезна при обследовании пациентов, диагноз у которых остается неясным после первичного осмотра, или тогда, когда больной и врач принимают решение об инвазивНых методах лечения. Мы также считаем, что использование ее в практике начинающего врача-уролога поможет проводить дифференциальную диагностику различных видов нарушений мочеиспускания. Важный аспект использования данной программы состоит в том, что она дисциплинирует врача и принуждает его действовать в соответствии с общепринятой схемой диагностики и лечения. Это особенно важно для начинающих специалистов, которые могут параллельно получать справочную информацию.

3. Для эффективного использования врачами-урологами экспертного анализа при установке диагноза у больных с различными видами нарушения мочеиспускания необходимо вести постоянно статистический учет диагностически-важных признаков различных заболеваний предстательной железы, с целью корректировки базы знаний для повышения точности диагностики.

А. При использовании информационно-интеллектуальной системы обработки и учета данных в диагностике и выработке тактики лечения у больных с различными видами нарушения мочеиспускания желательно провести подготовительный этап по корректуре базы знаний, который будет включать в себя ориеяташво на имеющееся оборудование.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Машкович В.Э., Лукьянов И.В., Корецкий В.А. «Нужна ли экстренная простатэкгомия?» //Актуальные вопросы хирургии. Труды юбилейной конференции, посвященной 100 летию со дня рождения Б.С.Розанова. Москва.1996г. С.139-140

2. Заведеев И.А., Лукьянов И.В. «Применение методик и технологий искусственного интеллекта к решению некоторых диагностических задач» //Труды международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». Алушта 1997 год С.153-154

3. Лукьянов И.В., Заведеев И.А. «Применение нейронных сетей, экспертных и продукционных систем к решению некоторых диагностических задач» //Успехи теоретической и клинической медицины. Выпуск 2. Материалы 2 сессииРМАПО, посвященной 850-летию Москвы. Москва 1997 С.41-42

4. Лукьянов И.В., Сошников Д.В., Заведеев И.А.,«Применение экспертного анализа при выработке тактики лечения больных с инфравезикальной обструкцией» //Актуальнее вопросы лечения онкоурологических заболеваний. Материалы 3-й Всероссийской научной конференции с участием стран СНГ. Москва ВОНЦ 1999 г.

5. Сошников Д.В., Лукьянов И.В., Заведеев И.А. «Интеллектуальная учетно-диагностическая программа для учета и диагностики больных заболеваниями предстательной железы» //Тезисы докладов X юбилейной международной конференции "Вычислительная механика и современные прикладные программные системы", Переславль-Залесский, 7-12 июня 1999 г. - М.: МГИУ, 1999. С. 326-328.

6. Лукьянов И.В., Сошников Д.В. «Выбор оптимального метода трансуретрального лечения больных с инфравезикальной обструкцией при помощи экспертного анализа». //Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Современные эндоскопические технологии в урологии", Челябинск, 17-18 июня 1999 г. С. 115-116.

7. Степанов В.Н., Лукьянов И.В., Сошников Д.В. «Информационно-интеллектуальная система обработки и учета данных в диагностике и выработке тактики лечения у больных с инфравезикальной обструкцией» //Материалы юбилейной научно-практической конференции «Достижения и перспективы развития урологии» Екатеринбург 2000 г. С. 14-16

8. Лукьянов И.В., Сошников Д.В. «Информационно-интеллектуальная система обработки и учета данных в диагностике и выработке тактики лечения у больных с инфравезикальной обструкцией» //Актуальные проблемы урологии. Материалы Ш конгресса урологов Казахстана 925-26 мая 2000года. Алматы 2000. С.33-36.

9. Степанов В.Н., Лукьянов И.В., Сошников Д.В. «Информационно-интеллектуальная система обработки и учета данных в диагностике и выработке тактики лечения у больных с инфравезикальной обструкцией» //Актуальные вопросы организации лечебно-диагностического процесса в многопрофильной клинической больнице. Тезисы докладов научно-практической конференции, посвященной 90-летто ГКБ им.С.П.Боткина. Москва. 2000 С.71-72

ММА им. И.М.Сеченова Подписано в печать 200 2г. Тнралс

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (ДГПЖ) является наиболее широко распространенным доброкачественным новообразованием у мужчин старшего возраста. Распространенность выявляемой гистологически гиперплазии возрастает с возрастом. К 60 годам по данным разных авторов от 13 до 50% мужчин страдают этим заболеванием, а к 90-летнему возрасту примерно у 90% мужчин имеются морфологические изменения, свойственные для ДГПЖ. В среднем у половины таких пациентов происходит макроскопическое увеличение железы, а у 25% больных развиваются клинические симптомы простатизма, требующие лечения(24,31,32,33).

По различным оценкам, к 80-летнему возрасту каждый 4-й будет нуждаться в лечении по поводу гиперплазии предстательной железы. Симптомы проявления ДГПЖ различные, зависят от многих факторов, не носят специфического характера и весьма разнообразные, в связи с чем существуют разногласия по поводу интерпретации результатов диагностических обследований.

Для эффективного использования имеющихся диагностических возможностей, как показывают литературные данные, необходим большой опыт и высокая квалификация врача-уролога, которые формируются в течение нескольких лет практической работы. Последнее обстоятельство определяет необходимость разработки методов, позволяющих обобщить накопленный опыт, и довести его до сведения врачей-урологов, ежедневно принимающих решение о тактике лечения больных с инфравезикальной обструкцией. Накопленный опыт может быть полезен врачам-урологам и хирургам поликлинического звена при принятии экспертного решения при направлении больных с инфравезикальной обструкцией на стационарное лечение. Для быстрого и эффективного принятия ряда решений, в медицинской клинической практике все чаще применяются информационно-интеллектуальные программные системы, основанные на методах Искусственного Интеллекта. Системы экспертной оценки и диагностики содержат в себе представленные определенным образом знания врача-эксперта, что позволяет им осуществлять в той или иной степени выработку предварительного диагноза и рекомендаций по лечению. Компьютерные информационные системы в настоящее время успешно используются для автоматизации многих аспектов человеческой деятельности, например для поддержки документооборота и информационных процессов [2, 20]. Однако применение компьютеров в медицине не ограничивается вспомогательными учетными функциями, а связано с попыткой автоматизации диагностики и вовлечения ЭВМ непосредственно в процесс лечения больного [3,47].

Перечисленные вопросы, определяющие актуальность проблемы на настоящем этапе, позволили сформулировать основную цель работы и наметить задачи по ее решению.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью рассматриваемой работы стало создание совмещенной информационно-интеллектуальной системы по учету, диагностике и выработке рекомендаций по лечению больных заболеваниями предстательной железы, которая позволит начинающему врачу применить знания эксперта высокой квалификации.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

1 Выявить прогностически-значимые симптомы и признаки основных заболеваний предстательной железы, проявлением которых является нарушение мочеиспускания

2 Разработка учетно-диагностической системы

• разработка общей структуры системы и выделение основных компонентов (учетный модуль, модуль предварительной диагностики, инструментальной диагностики и выработки рекомендаций в лечении)

• выбор метода логического вывода и представления знаний

• разработка экспертных систем для каждого этапа диагностики по клиническим группам больных

3 Реализация учетно-диагностической системы и внедрение ее в практику работы урологического отделения.

• интеграция разработанных экспертных систем с учетным модулем и создание учетно-диагностической системы

• внедрение в лечебный процесс, интеграция в документооборот больницы.

4 Создание на основе разработанного модуля предварительной диагностики демонстрационной диагностической программы, функционирующей в среде Интернет, для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. В работе проведено системное исследование групп больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

2. Впервые на собственном материале проведен анализ симптомов и диагностически-значимых признаков ДГПЖ и выделены наиболее информативные из них для составления экспертного заключения по тактике лечения больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

3. Накопленный опыт обобщен и представлен в виде продукционной экспертной системы, что дает возможности его широкого применения в клинической практике посредством реализации через пакет прикладных программ для ПЭВМ.

4. Впервые предложена компьютерная система оказания помощи больным с различными видами нарушения мочеиспускания, основанная на методах Искусственного Интеллекта (экспертный анализ) при принятии решения врачом о необходимости проведения различных видов консервативного или оперативного лечения.

5. Впервые предложена, разработана, реализована и внедрена совмещенная информационно-интеллектуальная учетно-диагностическая система для выбора тактики лечения больных с различными видами нарушения уродинамики, интегрированная в документооборот больницы, и использующая методы экспертного анализа на основе знаний эксперта в явном представлении (в отличие от методов статического анализа и подобных).

6. Предложена собственная система дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, функционирующая в среде русскоязычного Интернет.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

1. Разработана и апробирована информационно-интеллектуальная система, позволяющая проводить дифференциальную диагностику у больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

2. Разработанная методика позволяет проводить обучение начинающих врачей-урологов на конкретных примерах с выработкой тактики лечения больных с различными видами нарушения мочеиспускания.

3. Использование информационно-интеллектуальной системы позволяет учитывать и контролировать процесс лечения множества больных и при необходимости корригировать лечение.

4. На основе методов Искусственного Интеллекта (экспертный анализ) разработан и применен способ обобщения накопленного врачебного опыта в виде набора экспертных правил.

5. Из работы следует, что обобщенный опыт легко использовать с привлечением типовой оргтехники в виде пакета прикладных программ и в составе других программных компонентов.

6. Использование разработанной информационно-интеллектуальной системы является эффективным способом интеллектуальной поддержки врача в условиях урологического отделения многопрофильной больницы или поликлиники и позволяет проводить обучение молодых специалистов в процессе повседневной врачебной деятельности.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Набор оригинальных продукционных экспертных систем для различных этапов диагностики больных с нарушениями мочеиспускания

2. Принцип совмещенной информационно-интеллеюуальной учетно-диагностической системы в области урологии.

3. Собственное программное обеспечение информационно-интеллектуальной учетно-диагностической системы, включающее в себя разработанный интерфейс, базу знаний, диагностический модуль, генерацию отчетов в стандартном виде и другие средства интеграции в документооборот больницы.

4. Разработанная и внедренная в русскоязычный сегмент сети Интернет собственная диагностическая программа для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, предназначенная для выработки предварительного диагноза на основании жалоб пациента.

РЕАЛИЗАЦИЯ.

Разработанная информационно-интеллектуальной учетно-диагностической системы внедрена в практику работы урологических отделений ГКБ им.С.П.Боткина.

СВЯЗЬ С НИР.

Работа выполнялась по плану научно-исследовательских работ, утвержденному Ученым Советом хирургического факультета РМАПО в рамках совместной работы с кафедрой вычислительной математики и программирования Московского Авиационного Института. По материалам работы опубликовано 9 научных статей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ДОЛОЖЕНЫ на

Юбилейной научно-практической конференции «Достижения и перспективы развития урологии» (6 октября 2000 г., Екатеринбург); на лекциях и практических занятиях с курсантами циклов усовершенствования и ординаторами кафедры урологии РМАПО.

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ проведена на научной конференции № 8 кафедры урологии РМА ПО от 25 апреля 2001г.

ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и двух приложений. Текст иллюстрирован 23 таблицами, 23 диаграммами и рисунками. Список литературы содержит 86 отечественных и зарубежных работ.

ВЫВОДЫ

1. Экспертные системы все чаще применяются в медицине для быстрой обработки информации и эффективного принятия решения. Экспертные системы с использованием компьютерных информационных систем позволяют решать не только задачи по учету информации о пациентах, но и принимать непосредственное участие в лечебно-диагностическом процессе.

2. Экспертные системы могут применяться в любой области медицины, в том числе и в урологии, путем разработки информационно-интеллектуальных компьютерных программ для каждого конкретного случая.

3. Разработана и создана собственная учетно-диагностическая экспертная система, основанная на методах экспертного анализа.

4. Применение Экспертной системы позволило

• На основании анализа выявить диагностически важные симптомы и признаки основных заболеваний предстательной железы

• Суммируя комплекс симптомов и данных обследования провести дифференциальную диагностику различных видов заболеваний предстательной железы

• Рекомендовать наиболее приемлемый метод лечения, в зависимости от конкретной ситуации

• Интегрировать всю информационную систему в единый программный комплекс и вести учет больных с автоматической выработкой экспертного решения на всех этапах обследования пациента

• Использовать встроенную интегрированную базу знаний, при этом возможно также подключение внешней модифицируемой базы знаний коллективного пользования (в рамках компьютерной сети одного отделения, либо через Интернет).

5. Применение Экспертной системы позволило установить точный диагноз и приемлемый вид лечения в 98% случаев. Разработанные системы и достаточная точность диагностики показывают применимость предлагаемого подхода в задачах диагностики урологических заболеваний.

6. Разработана и внедрена в русскоязычный сегмент сети Интернет собственная диагностическая программа для дистанционной консультации больных с различными видами нарушения мочеиспускания, предназначенная для выработки грубого диагноза на основании жалоб пациента. Такое ограничение функциональности системы позволяет воспользоваться ею неподготовленному посетителю Web-узла (так как не содержит специфической терминологии и не требует результатов лабораторных тестов), а также в целях ознакомления с технологией экспертного анализа в области урологии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанная на основе методов ИИ, в частности экспертного анализа, информационно-интеллектуальная учетно-диагностическая система может быть рекомендована к широкому внедрению не только в урологических отделениях многопрофильных стационаров, но и на поликлиническом уровне. Это позволит улучшить качество диагностики и отбора больных для различных видов консервативного и оперативного лечения, а также снизить материальные затраты, исключив необоснованные направления больных на стационарное лечение.

2. Применяемая нами компьютерная программа может быть полезна при обследовании пациентов, диагноз у которых остается неясным после первичного осмотра, или тогда, когда больной и врач принимают решение об инвазивных методах лечения. Мы также считаем, что использование ее в практике начинающего врача-уролога поможет проводить дифференциальную диагностику различных видов нарушений мочеиспускания. Важный аспект использования данной программы состоит в том, что она дисциплинирует врача и принуждает его действовать в соответствии с общепринятой схемой диагностики и лечения. Это особенно важно для начинающих специалистов, которые могут параллельно получать справочную информацию.

3. Для эффективного использования врачами-урологами экспертного анализа при установке диагноза у больных с различными видами нарушения мочеиспускания необходимо вести постоянно статистический учет диагностически-важных признаков различных заболеваний предстательной железы, с целью корректировки базы знаний для повышения точности диагностики.

4. При использовании информационно-интеллектуальной системы обработки и учета данных в диагностике и выработке тактики лечения у больных с различными видами нарушения мочеиспускания желательно провести подготовительный этап по корректуре базы знаний, который будет включать в себя ориентацию на имеющееся оборудование.