Экспертная система

Экспертная система (ЭС) — это система, обеспечивающая принятие реше­ния по исходной информации на основе базы знаний, хранящей знания экспертов, путем применения ЭВМ, позволяющей интерпретировать эти знания. Экспертная система — это одно из проявлений искусственного ин­теллекта (моделирования процессов мышления).

В медицине врачи постоянно принимают важные решения, определяющие успех всей работы: ставят диагноз. Точность диагностики зависит от квали­фикации специалиста (эксперта), его умения правильно проанализировать имеющуюся информацию. Но бывают ситуации, когда нет высококвалифи­цированного специалиста по какой-либо специальности. Поэтому с разви­тием вычислительной техники возникла идея заложить знания специалистов в компьютер и использовать его в качестве электронного эксперта.

Экспертные системы принадлежат к классу систем искусственного интел­лекта. Разрабатываемые в настоящее время медицинские экспертные систе­мы просты и решают узкоспециализированные задачи медицинской диагно­стики. По сути дела это диалоговые базы данных, сопряженные с базами знаний и подсистемами генерации отчетов.

Самые важные области применения экспертных систем:

• неотложные и угрожающие состояния;

• дефицит времени;

• ограниченные возможности обследования;

• скудная клиническая симптоматика;

• быстрые темпы развития заболевания.

Общий принцип, положенный в основу формирования ЭС диагностических заключений, — включение в базу знаний синдромов, позволяющих контро­лировать все основные системы организма.

Выводы, основанные на опыте работы с экспертной системой, весьма кон­кретны и обоснованны:

• медицинские знания следует представлять в виде иерархически организо­ванной структуры;

• этап формирования эталонных описаний развивает у молодых специали­стов навыки систематизированного и логически обоснованного описания и представления клинической картины заболевания;

• язык, встроенный в систему для описания заложенных в оболочку ЭС алгоритмов вывода заключений, должен быть прост и доступен практи­кующему врачу.

Основными участниками создания медицинских экспертных систем явля­ются:

• врач;

• математик;

• программист.

Основная роль в разработке такой системы у врача — роль постановщика задач. Такая расстановка обязанностей не уменьшает значение разработчи­ков ЭС, а лишь упорядочивает взаимоотношения между участниками совме­стной работы.

Необходимо отметить, что работа с экспертными системами может вестись удаленно.

Характеристики экспертных систем

По способу решения задачи диагностики различают вероятностные и

экспертные системы. В вероятностных системах диагностика осуществляется реализацией одного из методов распознавания образов или статистических методов принятия решений. В экспертных системах реализуется логика принятия диагностического решения опытным врачом.

Знания, на которых основана ЭС, должны быть явными и доступными, вы­сококачественными, полученными непременно на уровне профессионалов, более глубокими и полными, чем у обычного пользователя, и, таким обра­зом, должны обеспечивать глубину и компетентность системы. Система должна уметь работать не только с количественной, но и с трудно формали­зуемой качественной информацией, что особенно важно для решения меди­цинских задач.

По типу поддержки решения системы можно разделить на два класса.

• Системы, улучшающие диагностику. Такие системы существуют в основ­ ном для более точного определения диагноза или прогноза, они снижают неуверенность в текущей или будущей ситуации относительно пациента.

Эти системы рассматривают несколько источников медицинских знаний, включающие различные дисциплины.

• Системы, предлагающие лучшую стратегию. Эти системы отвечают на вопросы: какие дополнительные исследования могут быть сделаны? Что изменить в распорядке дня, чтобы улучшить лечение? Как лучше всего сообщить пациенту о его состоянии? Эти системы должны учитывать также финансовые и этические стороны лечения.

На практике медицинские экспертные системы обычно включают оба эти типа. Трудно отделить лечение от диагноза, и часто очень полезно бывает найти дополнительную информацию, касающуюся пациента или болезни.

По типу вмешательства экспертные системы делятся на пассивные, полуак­тивные и активные.

Большинство систем поддержки решения работают в пассивном режиме. Врач должен явно сделать запрос к системе, описать случай и ждать совета системы. В зависимости от предоставленной информации и требуемого со­вета используются два подхода.

В консультационной системе пользователь (врач) дает требуемую инфор­мацию о пациенте, а система выдает диагностический или терапевтиче­ский совет. Пример: система MYCIN, созданная Шортлайфом (Shortliffe) и его коллегами в Стэнфордском Университете.

В критической системе пользователь (врач) дает требуемую информацию о пациенте и информацию относительно запланированной дальнейшей диагностической или лечебной стратегии. Система делает критический анализ предложений врача и выдает свои рекомендации. Пример: систе­ма ATTENDING, созданная P. Miller в Йельском Университете. Система анализирует план предстоящего анестезиологического пособия.

Полуактивные системы поддержки решения работают на основе анализа по­ступающей информации и базы знаний, вырабатывая решение. Такие сис­темы играют роль охранных систем. Здесь можно выделить автоматические и сигнальные системы.

Автоматические системы напоминания контролируют действия медперсо­нала. Они помогают избегать неправильного назначения препаратов и дозировок медикаментов, руководствуясь ранее разработанными прото­колами. Пример: автоматические дозаторы лекарственных препаратов.

Сигнальные системы отслеживают биологические или физиологические параметры пациента и сообщают об отклонениях от безлопастного диа­пазона. Пример: кардиологический монитор.

Активные системы обеспечивают совет или действие, специально предна­значенное для конкретного пациента. Они могут принять решение автома­тически, без вмешательства врача. Это может быть выдача распоряжений медперсоналу на дополнительные исследования, соответствующие протоколу

ведения пациента, или автоматический контроль управления некоторыми медицинскими системами (аппараты искусственного кровообращения, ге­модиализа, кардиостимуляторы).