Прогнозирование исхода процедуры неинвазивной элиминации конкрементов с использованием гибридных технологий нечеткой логики принятия решений и нейронных сетей

• Автор: Жилин, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИИ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ ПРИНЯТИЯ ПРЕШЕНИЙ И НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭЛИМИНАЦИИ КОНКРЕМЕНТА
1.1. Особенности метода дистанционной ударноволновой литотрипсии при лечении мочекаменной болезни.

1.2. Методы диагностики заболеваний и прогнозирования результатов терапии

1.2.1. Методики, основанные на применении аппарата нейронных сетей.

1.2.2. Формализация экспертных оценок с помощью алгоритмов нечеткого логического вывода

1.2.3. Генетические алгоритмы как средство настройки нечетких систем

1.3. Особенности применения нечетких нейронных сетей

1.4. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ПРИЗНАКОВОГО ПРОСТРАНСТВА ДЛЯ СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИСТАНЦИОННОЙ УДАРНОВОЛНОВОЙ ЛИТОТРИПСИИ

2.1. Выявление исходного набора информативных признаков.

2.1.1. Исследование предметной области и существующего экспертного опыта.
2.1.2. Структурирование признакового пространства
2.2. Анализ взаимного распределения выбранных признаков.
2.3. Построение нечетких функций принадлежности.
2.3.1. Способ построения нечетких функций принадлежности.
2.3.2. Функции принадлежности для группы признаков предварительной оценки состояния пациента.
2.3.3. Функции принадлежности для группы признаков оценки конкремента.
2.3.4. Функции принадлежности для группы признаков рисков проведения
литотрипсии
2.4. Выводы второй главы
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА ГИБРИДНОЙ РЕШАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭЛИМИНАЦИИ КОНКРЕМЕНТОВ
3.1. Структура гибридной прогнозирующей системы.
3.2. Построение структуры агрегаторов подсистемы нечеткого логического вывода
3.3. Способ дефуззификации нечетких коэффициентов уверенности с использованием нейронной сети.
3.4. Выводы третьей главы.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДСТВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИСТАНЦИОННОЙ УДАРНОВОЛНОВОЙ ЛИТОТРИПСИИ.
4.1. Автоматизированная программная среда для выполнения прогнозирования
4.1.1. Модуль ввода и корректировки исходных данных СиЮа1а.
4.1.2. Модуль анализа взаимного распределения классов ОиЮга
4.1.3. Модуль настройки нечетких функций принадлежности ОшРиуРип
4.1.4. Модуль синтеза структуры агрегаторов i.
4.1.5. Модуль выполнения прогнозирования СшМеЪ.
4.1.6. Структура представления данных в модуле 1ЧеигоУогк.
4.2. Сравнение эффективности работы существующих методов прогнозирования с построенной гибридной системой
4.2.1. Прогнозирование с использованием многослойной нейронной сети, прошедшей обучение на исходных данных
4.2.2. Построение нечеткого логического вывода на основе анализа экспертных оценок.
4.2.3. Прогнозирование с использованием спроектированной гибридной
системы.
4.3. Выводы четвертой главы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Существующие алгоритмы и методы применения нейронных сетей и нечеткой логики не позволяют должным образом объединить использование эмпирических оценок и экспериментальных данных для решения рассматриваемой задачи прогнозирования. С учетом сказанного возникает необходимость разработки способа объединения технологий нечеткой логики и нейронных сетей в гибридную систему для повышения качества прогнозирования результатов методики ДУВ Л, что позволит снизить вероятность возникновения побочных неблагоприятных эффектов и повысить качество оказания терапевтических услуг. Работа выполнена в рамках Региональной программы Мужское здоровье гг. Курского государственного технического университета Медикоэкологические информационные технологии. Цель работы. Повышение качества оказания медицинских услуг больным мочекаменной болезнью путем использования нейросетевых технологий для прогнозирования результатов процедуры неинвазивного дробления конкрементов. Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, теории проектирования и обучения нейронных сетей, алгоритмы нечеткого логического вывода и генетические алгоритмы поиска решения. При разработке прогнозирующей системы в качестве инструментария использовалась среда 7. Научная новизна исследования. Апробация работы. Физика и радиотехника в медицине и экологии Владимир, XIV Международная научнопрактической конференция Экология и жизнь Пенза, XV Российская научнотехническая конференция с международным участием Материалы и упрочняющие технологии Курск, XXI Всероссийская научнотехническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы Биомедсистемы, Рязань III Всероссийская научнотехническая конференция Информационные и управленческие технологии в медицине и экологии Пенза, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, перечень которых приведен в конце автореферата. Из них 3 работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Личный вклад автора. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 0 отечественных и зарубежных наименований. Работа изложена на 5 листах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. В первом главе рассмотрены особенности метода дистанционной ударноволновой литотрипсии при лечении мочекаменной болезни, основные показатели, позволяющие выполнять прогнозирование исхода терапии. Проанализированы современные подходы к решению задач прогнозирования, использующие технологии нечеткой логики принятия решений и нейронных сетей и существующие методики комбинирования указанных технологий при создании гибридных решающих систем. В заключение главы определяются цель и задачи исследования. Во второй главе сформировано пространство информативных признаков для прогнозирования результатов дистанционной ударноволновой литотрипсии ДУВЛ. На основании этиологии и патогенеза мочекаменной болезни и особенностей применения процедуры ДУВЛ определен набор различных возможных исходов указанной терапии. Разработаны способы геометрической интерпретации признакового пространства и формализации экспертных оценок врачауролога с использованием комбинированных нечетких функций принадлежности. В третьей главе разработана структура гибридной решающей системы, позволяю позволяющая прогнозировать исход дистанционной литотрипсии в структурированном пространстве информативных признаков. Разработан способ дефуззификации коэффициентов уверенности на основе использования обучаемой нейронной сети в качестве дефуззификатора нечеткой системы. В четвертой главе представлен программный пакет, разработанный в среде 7. Выполнено прогнозирование результатов дистанционной ударноволновой литотрипсии с использованием технологий обучения нейронных сетей и построения нечеткого логического вывода и рассчитаны показатели эффективности прогнозирования для каждого из указанных методов. Выполнена апробация разработанной системы с использованием контрольной выборки историй болезней пациентов урологического отделения больницы скорой медицинской помощи 1 г. Курска.