Методы решения задачи медицинской диагностики на основе математической модели предметной области

• Автор: Москаленко, Филипп Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Системы медицинской диагностики, основанные на знаниях.

1.1. Общая характеристика систем медицинской диагностики

1.2. Используемые в экспертных системах модели медицинской диагностики, основанные на онтологиях.

1.3. Задачи, решаемые существующими системами медицинской диагностики

1.4. Методы решения задачи медицинской диагностики и их свойства.

1.5. Элементы оптимизации в системах медицинской диагностики.

1.6. Особенности реализации систем медицинской диагностики.

1.7. Экспериментальное исследование и практическое применение систем медицинской диагностики
1.8. Выводы
ГЛАВА 2. Математическая модель онтологии предметной области медицинская диагностика.
2.1. Неформальное описание онтологии предметной области медицинская диагностика
2.1.1. Неформальное описание действительности.
2.1.2. Неформальное описание знаний
2.2. Расширение языка прикладной логики Категории и модернизированная прикладная логическая теория Определение разбиений.
2.2.1. Расширение Категории.
2.2.2. Прикладная логическая теория Определение разбиений.
2.3. Базовые понятия и онтологические соглашения, описывающие знания и действительность предметной области
2.3.1. Базовые понятия и онтологические соглашения, описывающие знания предметной области параметры модели онтологии
2.3.2. Базовые понятия и онтологические .соглашения, описывающие действительность предметной области неизвестные модели онтологии
2.4. Термины знаний и действительности, описывающие различные причинноследственные связи, их ограничения целостности, а также онтологические соглашения о соответствии между знаниями и действительностью.
2.4.1. Термины знаний и действительности, описывающие нормальные реакции, и онтологические соглашения о соответствии между ними
2.4.2. Термины знаний и действительности, описывающие реакции на воздействие событий, и онтологические соглашения о соответствии между ними
2.4.3. Термины знаний и действительности, описывающие клинические проявления заболеваний, и онтологические соглашения о соответствии между ними
2.4.4. Термины знаний и действительности, описывающие клинические проявления заболеваний, изменнные воздействием событий, и онтологические соглашения о соответствии между ними.
2.4.5. Термины знаний и действительности, описывающие этиологии,
и онтологические соглашения о соответствии между ними
2.4.6. Термины знаний и действительности, описывающие осложнения,
и онтологические соглашения о соответствии между ними
2.4.7. Общие термины и онтологические соглашения, используемые для описания причинноследственных связей
2.5. Термины и соглашения, описывающие интервалы развития признака
и причины заболеваний.
2.5.1. Термины и соглашения, описывающие интервалы развития признака
2.5.2. Описание причин заболеваний, входящих в диагноз.
2.6. Выводы.
ГЛАВА 3. Задача медицинской диагностики и методы е решения.
3.1. Постановки задач медицинской диагностики.
3.2. Метод решения частной обратной задачи медицинской диагностики
3.3. Алгоритм решения частной обратной задачи медицинской диагностики
3.3.1. Описание подзадач
3.3.2. Описание данных
3.3.3. Алгоритмы подзадач.
3.3.4. Теоремы об остановке и корректности алгоритма
3.4. Оптимизация метода решения частной обратной задачи медицинской диагностики
3.4.1. Сокращение переборов.
3.4.2. Алгоритм анализа базы знаний.
3.4.3. Модифицированный алгоритм медицинской диагностики
3.4.4. Распараллеливание алгоритма медицинской диагностики
3.4.5. Теорема об эквивалентности оптимизированной и исходной версий алгоритма
3.5. Выводы.
Г ЛАВА 4. Компьютерный банк знаний по медицинской диагностике.
4.1. Общие принципы создания банка знаний но медицинской диагностике
4.2. Информационное наполнение банка знаний по медицинской диагностике
4.3. Задачи, решаемые с помощью банка знаний пользователями различных типов, и соответствующее им программное наполнение
4.4. Реализация прототипа банка знаний по медицинской диагностике.
4.4.1. Общие сведения
4.4.2. Сведения о реализации решателя задачи медицинской диагностики
4.4.3. Сведения о реализации параллельного модифицированного алгоритма медицинской диагностики.
4.4.4. Сведения о реализации публикатора.
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. Экспериментальное исследование алгоритма медицинской диагностики и подсистемы медицинской диагностики в составе прототипа банка знаний
5.1. Общие сведения об экспериментальном исследовании временной сложности параллельного модифицированного алгоритма медицинской диагност ики
5.2. Результаты исследования производительности алгоритма.
5.2.1. Зависимость времени работы алгоритма от количества заболеваний
5.2.2. Зависимость времени работы алгоритма от количества признаков
5.2.3. Зависимость времени работы алгоритма от количества моментов наблюдения признаков
5.2.4. Зависимость времени работы алгоритма от количества наблюдаемых событий
5.3. Результаты исследования практической применимости разработанного прототипа банка знаний
5.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Система I реализует методологию, описанную в Руководстве по диагностике и статистике ментальных расстройств. В рамках проекта Vi i разработана система моделирования протекания заболеваний в организме пациента 1. В системе заложены знания о 6 заболеваниях. Система , 1, предназначенная для поддержки принятия решений анестезиологами, получает данные для диагностики от системы мониторинга . К ним относя гея данные от мониторингового оборудования давление крови, ритм сердца и т. Дополнительно анестезиолог вводит вручную значения таких переменных как фаза операции, используемые лекарства и др. В модели онтологии каждое понятие относятся к одному из трх типов множество значений задатся амплитудой или уровенем или присутствием, курс значения моделирует поведение значения некоторой величины во времени и параметр наблюдение пациента в действительности. Качественные отношения делятся на нозологические связывают некоторое физиологическое явление с его составляющей, например, заболевание связывается с признаками и причинноследственные описывают промежуток времени между наступлениями причины и связанного с ней следствия. Отношения характеризуются силой. Система для синдромной диагностики неотложных состояний у детей ДИН , содержит информацию о синдромах в виде списков диагностических предположенийгипотез. Здесь знания о синдромах охватывают информацию о а дополнительных синдромах, состоящих в некоторых отношениях с рассматриваемым обеспечивая возможность учета фоновых и сопутствующих заболеваний б взаимоисключающих состояниях в дифференцируемых синдромах синдромыконкуренты. В системе описаны взаимосвязи синдромов, определяемые причинноследственными, временными и ассоциативными отношениями. Причинноследственные связи предполагают информацию о синдромах, которые могут быть причиной данного синдрома или, наоборот, являться его следствием. Временные связи позволяют восстанавливать информацию о предшествующих синдромах, которые могли послужить причиной текущего состояния. Ассоциативные связи позволяют учитывать 1 на фоне каких состояний мог развиться данный синдром, 2 фоном для каких синдромов он может служить 3 с какими синдромами он может сочетаться, т. В системе Консультант2 , предназначенной для диагностики шести острых хирургических заболеваний органов брюшной полости, эти заболевания рассматриваются как процессы, протекающие во времени, данные о больном могут относиться к нескольким моментам наблюдения, а диагностика опирается на закономерности изменения во времени проявления заболеваний , . Эта схема определяет множество состояний, каждое из которых есть семантическая сеть. Классами понятий в схеме являются множество имен заболеваний, множество имен фактов, множество имен групп, множество названий единиц измерения, множество имен параметров, множество имен симптомов, множество имен значений, множество имен характеристик. Схема базы данных отражает структуру модели конкретного диагностическою случая и порядок следования е элементов во времени. Схема базы данных определяет множество состоянии этой базы, каждое их которых есть семантическая сеть. Существуют также такие онтологические ресурсы по медицине как 1, 2 содержит описание сущностей, 3 атрибутов и терминологические аксиомы 7, 8 9 i , 7 , 7 на верхнем уровне описаны 0 терминов и связей 7 в редакции года описаны 5 семантических типов, отношение, 2 шаблонов, I 9 верхний уровень содержит описание 5 терминов. Они не могут напрямую использоваться для диагностики тех или иных заболеваний, а скорее используются как справочники системы медицинских терминов, тезаурусы, метатезаурусы. Задача существующих компьютерных систем медицинской диагностики обычно состоит в установлении наличия или отсутствия у пациента некоторого заболевания заболеваний по данным его наблюдений. Говоря о решаемой задаче, классифицировать системы можно по таким характеристикам как входные данные и получаемые результаты. К входным данным относятся сведения о наблюдетиях наблюдаемых признаках, результатах лабораторных исследований и т. При этом такие данные могут собираться однократно или многократно.