экспертная система кардиогемодинамических показателей в эксперименте и клинике

-
...

-

-

Деятельность, направленная на создание автоматизированного анализа ЭКГ осуществляется более 30 лет. Данную работу нельзя назвать завершенной. На сегодняшний день имеются электрокардиографы, в которых встроен автоматический просчет и осуществляется интерпретация электрокардиограммы. Процесс расшифровки электрокардиограммы данными системами реализуется по двум направлениям: или посредствам интерпретатора геометрических параметров, либо же используя встроенный строгий алгоритм расшифровки.
Вместе с тем, при этом не принимаются во внимание конституциональные характеристики пациентов. Наряду с этим, подобные системы довольно дорогостоящие и предусматривают создание идеальных условий эксплуатации (исключающие рывки напряжения, которые требуют гладкую поверхность кожи пациента и т.п.). Всякие преобразования формы кривой электрокардиограммы этими системами интерпретируются в качестве патологии.
Разработанная экспертная система дает возможность сочетать зрительный анализ кардио-гемодинамических показателей электрокардиограммы врачом или медицинской сестрой и ее автоматизированную интерпретацию.
Описание заявки
Функционирование экспертной системы начинается с занесения данных в базу знаний, где инсталлируются семантические связи между существующими болезнями и терапевтическими процедурами, которые могут быть рекомендованы при данных заболеваниях. Одновременно с этим в экспертной системе учитываются вероятные противопоказания. Следующий этап включает в себя работу по загрузке системы данных о пациенте, также осуществляется загрузка данных о поставленном диагнозе и о показаниях, имеющихся у обследуемого пациента.
Ориентируясь на информацию, находящуюся в базе знаний и на данные о пациенте, система, опираясь на семантические связи, при помощи нейронных сетей, формирует реестр лекарственных препаратов. При этом система предусматривает не одну необходимую терапию, а одновременно ряд возможных вариантов, структурированных в порядке вероятности и удобства их использования, а также выбор необходимых препаратов осуществляется таким образом, чтобы минимизировать набор применяемых лекарственных препаратов в случае наличия у пациента сразу нескольких болезней. После этого, по усмотрению осуществляющего осмотр врача, может быть выбрано наиболее подходящее терапевтическое лечение из тех, что сформировала экспертная система.
Интерпретация базируется на правилах, которые представляются в образе алгориитма типа «Если…то…». Условная часть правила содержит описания различных сочетаний геометрических параметров зубцов, интервалов и сегментов. Совокупность определенных условий формирует соответствующие выводы или заключения. При этом заключения могут носить как промежуточный, так и окончательный характер. Промежуточные заключения – это так называемые косвенные переменные вывода, которые в других правилах могут еще раз уточняться и использоваться в качестве переменных условия.
В данном проекте разработана база знаний, которая предусматривает наличие более 100 правил. При построении этих правил применялись наиболее признанные литературные научные источники по расшифровке данных ЭКГ, а кроме этого был взят на вооружение аккумулированный практический опыт врачей отделения функциональной диагностики региональной клинической больницы. Следует отметить, что совокупность правил может быть увеличена и пополнена путем более детального исследования ЭКГ-симптомов.
Проектируемая экспертная система включает в себя два взаимосвязанных модуля: модуль «Эксперт» и модуль «Клиент». Проект модуля «Эксперт» представляет собой программную оболочку для внедрения правил экспертом, либо инженером по знаниям. Наряду с этим предусматривается возможность просмотра ранее внедренных правил, корректирования, удаления, редактирования структуры правил. Созданы элементы диагностики корректности вводимых преобразований в виде диагностических сообщений, либо соответствующих алгоритмов. С целью обеспечения удобной работы приведена иерархическая структура реестра переменных условий и переменных вывода в форме дерева, где тоже предусмотрена возможность проведения редактирования. В данном случае все преобразования автоматически включаются в соответствующие правила. Создана эргономичная среда навигации и поиска необходимой информации.
Проект модуля «Клиент» сформирован для медицинского персонала. Он состоит из 11 последовательно открывающихся форм. 7 из которых обязательные, разделы Гипертрофия, Экстрасистолы и Инфаркт – включаются исключительно при введении параметров в предшествующие формы, которые характерны для данных ЭКГ-симптомов, в последнем окне выводится заключение.
В каждую из форм заносятся ЭКГ параметры (амплитуда и продолжительность зубцов, интервалов и сегментов) в миллиметрах, при этом программа автоматически переводит их значения в секунды соответственно скорости движения ЭКГ – ленты. Интерфейс проекта «Клиент» основан на выборе значений по каждому из параметров, которые могут быть интерпретированы экспертной системой. Этим обеспечен контроль, удобство и быстрота ввода данных.
Окна проекта сопровождаются справочной информацией о наиболее сложных ЭКГ – параметрах, которые реализованы в виде всплывающих окон. Также разработана удобная система справочной информации по методике ввода данных. В формах имеются как обязательные, так и необязательные поля для заполнения.
Формирование заключения основывается на базе композиции прямой и обратной цепочек рассуждений.
Симптомы и ЭКГ-заключения сохраняются и в дальнейшем могут быть использованы для динамического наблюдения за пациентом.
Проект может быть реализован в среде Borland Delphi 7.0
Применение разработанной экспертной системы дает возможность обеспечить расшифровку ЭКГ в медицинских организациях, в которых отсутствует отделение функциональной диагностики. Наряду с этим, данная система может быть применена в качестве тренировочного комплекса, и в качестве пособия справочного характера для врача-функционалиста при осуществлении процедуры интерпретации наиболее сложных ЭКГ.
Кроме этого, следует обозначить, что нередко функционалист, рассчитывая на собственный опыт в интерпретации полученных данных электрокардиограмм, способен не учесть часть параметров, что может привести к ошибке и неполноценной расшифровке. В данном ключе проектируемая экспертная система способна выступить как более объективный, тщательный и внимательный диагност.
Структурная схема устройства представлена на рис. 1.
Рис.1. Структурная схема устройства экспертной системы
кардио-гемодинамических показателей
Устройство состоит из следующих основных блоков: блок измерения, состоящий из цифрового датчика; блок микроконтроллера (МК); блок управления; блок индикации; а также блок – устройство электрокардиографа.
Система проводит измерение кардио-гемодинамических показателей, который направляет результаты измерения в цифровом виде в микроконтроллер. Микроконтроллер принимает данные и осуществляет их обработку в экспертной системе и отображение (рис. 2).
Рис. 2. Алгоритм работы устройства
Инновационность заявки
Научная новизна исследования заключается в применении экспертного метода представления знаний в рамках решения задачи диагностирования и мониторинга пациентов кардиологии и разработки новой системы поддержки принятия решений.
Практическая значимость проекта заключается в разработке информационной системы позволяющей, врачу-кардиологу принимать решение о наличии риска к сердечно-сосудистым заболеваниям у пациента, основываясь на заложенных в систему экспертных знаниях, проводить мониторинг уровня риска во времени, а также диагностировать заболевания в области кардиологии.
Состояние работ на момент подачи заявки. Интеллектуальная собственность
Разработана концепция проекта экспертной системы кардио-гемодинамических показателей в эксперименте и клинике. Намечен план предполагаемых работы. Имеется следующий задел по данной проблематике в виде научных публикаций:
1.
Что необходимо сделать в рамках заявки