CC BY
38
РАЗНОЕ
УДК 616.25 : 002.6
В.Я. Семке, С.И. Карась, Т.В. Зарубина, А.В. Елисеев, А.В. Семке,
А.В. Конев, А.В. Архипова, А.С. Капля
ПОДДЕРЖКА РЕШЕНИЙ ПО ДИАГНОЗУ И ТЕРАПИИ ПСИХИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ
НИИ психического здоровья ТНЦ СО РАМН
Сибирский государственный медицинский университет М3 РФ, Томск Российский государственный медицинский университет М3 РФ, Москва ОГУП “Медтехника”, Томск
Разработаны компьютерные программы поддержки диагностических и терапевтических решений в психиатрии. Диагностические решения принимаются с помощью системы правил на основе Международной классификации психических и поведенческих расстройств 10-го пересмотра. Компьютерная поддержка психофармакотерапии осуществляется на базе экспертных знаний, представленных в модели иерархической сети. Программы могут быть ис- пользованы при повышении квалификации и в практической работе врачей-психиатров.
Ключевые слова: психиатрия, система поддержки решений
В мировом образовании и здравоохранении за последние 15 лет произошла ориентация на решение проблем, а не на передачу информации; делался акцент на знании, а не на данных. В новой парадигме обучения студенты меньше времени проводят на лекциях и больше - отводят на решение клинических задач; они принимают на себя ответственность за обучение, активно ищут новые знания.
Для решения медицинских проблем широко используются экспертные знания, представленные в определенных моделях [2]. Одна из моделей, часто используемых для компьютерных приложений, - продукционная. В ней экспертные знания (в основном процедурные) представлены в виде системы правил [4]. Другая модель, используемая в основном для декларативных знаний, - семантическая сеть [7, 8].
В компьютерных системах поддержки решений в медицине чаще решаются две задачи: диагностика и лечение заболевания. Процесс диагностики можно рассматривать как использование знаний для интерпретации медицинских данных. На примере психиатрии видно, что за последнюю декаду классификация психических и поведенческих расстройств 10-го пересмотра стала общепризнанной международной систематикой. Эта классификация не совсем традиционна для российских психиатров и имеет определенные особенности [2, 5]. В частности, она хорошо формализована и принятие диагностического решения возможно при условии выполнения ряда общих и обязательных критериев. Эта классификация является переходом от иерархии диагнозов к многоосевой системе, от ярлыка заболевания к обозначению места расстройства в многомерной системе координат. Выбор продукционной модели для обработки знаний о МКБ-10 обоснован используемыми правилами постановки диагноза [3].
Способы лечения психических заболеваний, препараты и методы, используемые для этого, динамично изменяются. Общеизвестна сложность лечения душевных расстройств и важность экспертных знаний для молодых врачей [6]. Также широко известны возможности компьютерных программ в поддержке принятия решений. Обучение с их помощью позволяет использовать знания врачей в модельной безопасной ситуации. Целью настоящего исследования была разработка диагностической и фармакотерапевтической компьютерных программ поддержки решений в психиатрии.
Методика. Источниками знаний в данном исследовании служили эксперты с, как минимум, пятнадцатилетним опытом работы - сотрудники кафедры психиатрии Сибирского государственного медицинского университета и клинического отделения НИИ психического здоровья Томского научного центра Сибирского отделения РАМН. Ученая степень всех экспертов - кандидат или доктор медицинских наук; должность - доцент или профессор. Для разработки диагностической программы дополнительно использовались Международная классификация психических и поведенческих расстройств 10-го пересмотра (МКБ-10) и правила ее применения, сформулированные на основе исследовательских диагностических критериев [3].
Для создания компьютерных программ выбрана среда объектно-ориентированного программирования “Бог1апё Бе1рЫ”, версии 3.0 и 6.0. Использовались как стандартные компоненты среды, так и дополнительные библиотеки компонентов “ЯХЫЪгагу”, версия 2.75. Данная среда позволяет быстро и эффективно разработать программные приложения с различными вариантами адаптированного к потребностям пользователя интерфейса. Для создания справочной системы программ использовано приложение “Не1р8сгМе”, версия 6.0, которое допускает включение в файлы справки ссылки на
интернет-ресурсы, скриншоты форм созданных приложений, изображения, кнопки. Файлы, созданные с помощью этого программного приложения, легко подвергаются модификации и доработке.
Результаты. Диагностика психических расстройств. С целью поддержки диагностических решений врачей-психиатров и повышения их квалификации создана компьютерная программа принятия решений “Диагноз МКБ-10 (Класс V)”. В базу знаний этого приложения включены шесть разделов, наиболее актуальных для практической работы психиатров и не вызывающих существенных разногласий экспертов:
1. Органические психические расстройства;
2. Шизофрения, шизотипические и бредовые расстройства;
3. Аффективные расстройства настроения;
4. Невротические, связанные со стрессом и сомато-формные расстройства;
5. Расстройства зрелой личности и поведения у взрослых;
6. Умственная отсталость.
Эти разделы в ходе работы были модифицированы. Знания по классификации шизофрении и аффективных расстройств объединены вследствие общих критериев диагностики и наличия ссылок в одной рубрике на диагнозы другой. Напротив, знания о расстройствах личности хранятся в двух разных базах. Подразделы, соответствующие традиционной для отечественной психиатрии концепции психопатий, оказались отделены от расстройств привычек, влечений, половой идентификации, сексуального предпочтения и ориентации ввиду разных диагностических критериев.
Формализованные знания в программе “Диагноз МКБ-10 (Класс V)” представлены в двух формах - в виде фактов и в виде правил. Под фактами понимаются три взаимосвязанных элемента знаний: объект (обозначение некоторого понятия), атрибут (обозначение характеристики этого понятия), значение (конкретное значение этой характеристики). В каждой базе использовались четыре типа объектов:
1. “Расстройство” - со значениями в виде диагнозов;
2. “Симптомы” - со значениями в виде вариантов симптомов;
3. “Общие критерии” - с соответствующими значениями;
4. “Счетчики” - их значения используются для подсчета количества выполненных правил и сравнения с порогом установления истинности факта.
Общий алгоритм диагностики выглядит следующим образом. Если для диагностики группы расстройств должны выполняться общие критерии, то сначала проверяется их истинность. После ее установления выполняется проверка обязательных критериев конкретного расстройства. Кроме этого, проверяются критерии исключения, при соответствии которым диагноз анализируемой рубрики не может быть поставлен. В ходе работы врачу задаются вопросы относительно различных признаков и симптомов. Тем самым производится проверка истинности указанного диагноза либо одновременная оценка правдоподобия нескольких диагнозов из одного раздела МКБ-10.
Программа состоит из следующих функциональных блоков:
• Настройка параметров программы;
• Справочная система терминов базы знаний;
• Формулировка гипотезы;
• Диалог с пользователем (рис. 1);
• История диалога относительно всех проверяемых гипотез (рис. 2);
• Описание содержания рабочей памяти (рис.
3).
В целом, компьютерная программа “Диагноз МКБ-10 (Класс V)” содержит более 600 признаков и свыше 400 продукционных правил; обладает развитыми возможностями объяснения ре- зультатов работы и предъявляемых пользователю вопросов, что важно при обучении оптимальным способам принятия диагностических решений. Данная программа внедрена на кафедрах медицинской и биологической кибернетики и психиатрии СибГМУ, в Томской областной психиатрической больнице и может быть использована для поддержки решений психиатров и для обучения.
Фармакотерапия шизофренических расст- ройств. Целью разработки данной программы поддержки решений было представление и ис- пользование в практике знаний экспертов. Предварительное исследование показало сетевую структуру знаний по фармакотерапии психических расстройств. В силу этого знания по лечению шизофрении представлены и обрабатываются в модели иерархической трехслойной сети. Количество слоев сети обосновано традиционно принятой в психиатрии схемой комбинирования симптомов и признаков заболеваний в синдромы и состояния, требующие соответствующего воздействия лекарственных средств. Таким образом, сеть состоит из слоя входных узлов (симптомы, признаки, данные анамнеза), среднего слоя (психопатологические состояния и синдромы) и выходного слоя (лекарственные средства).
Часть узлов соседних слоев соединена в направлении от входного к выходному; связи между узлами одного слоя отсутствуют. Сила связи между узлами первого и второго слоев отражает вероятность включения признаков и симптомов в состояния и синдромы. Одинаковые симптомы с определенной вероятностью могут входить в разные синдромы, что отражается в виде множества связей - симптом-синдром - и количественной оценке этих связей. Связи между узлами второго и третьего слоев пропорциональны эффективности лечения конкретного состояния лекарственным средством и отражают практический опыт эксперта.
При работе приложения пользователь, выбирая наличие симптомов и признаков при данном заболевании, подает логический сигнал 0 или 1 на входные узлы сети. При активации узла входного слоя его потенциал распространяется на связанные с ним узлы среднего слоя, умножаясь на соответствующие коэффициенты связи. Далее, возможно непрерывное распространение потенциала через узлы промежуточного слоя к выходным узлам (линейная активационная функция) либо распространение только при условии превышения узлом промежуточного слоя порогового потенциала. Во втором случае при изменении чувствительности скрытого слоя осуществляется фильтрация наиболее вероятных
Рис. 1. Организация диалога в программе “Диагноз МКБ-10 (Класс V)”
иагноз МКБ-10 (Класс V) - Шизофрения и аффективные расстройства настроения ... - || П || X |
Рис. 2. История диалога в программе “Диагноз МКБ-10 (Класс V)”
^Диагноз МКБ-10 (Класс V) - Шизофрения и аффективные расстройства настроения ... [-~|[П~|[ X [
Диалог История Рабочая память Протокол Дерево Параметры Факты Успомш | Счетчики |
Объект Атрибут Значение Истинность |
Счетчики и промеж, результ Р20.Э1.2 Неологизмы, пере 1
Счетчики и промеж, результ Р20.01.2 Кататоническое п 0
Счетчики и промеж, результ Счетчик Р25.Э2 Не меньше 1 1
Симптомы Длительность Не менее 2-х нед. 1
Симптомы Настроение Экспансивное илр 1
Симптомы Повышенная активность или физическое беспокойст Имеется 1
Симптомы Повышенная говорливость Имеется 1
Симптомы Ускорение течения мыслей Имеется 1
Симптомы Снижение нормального социального контроля Имеется 1
Истинность равная [1] соответствует 100%, равная [0] - 0%, равная [-1] - недостатку информации
Рис. 3. Содержание рабочей памяти программы “Диагноз МКБ-10 (Класс V)”
психопатологических состояний, а при изменении чувствительности выходного слоя - фильтрация наиболее эффективных лекарственных средств.
В интерфейсе данной программы выделены следующие функциональные блоки:
• Описание (левая часть рис. 4) - позволяет пользователю ввести в систему наличие у больного симптомов и любых других признаков заболевания. Отмеченный в блоке описания элемент автоматически попадает в окно окончательного выбора;
• Поддержка решений - блок нацелен на выбор врачом наиболее эффективных для терапии данного больного лекарственных средств и построения рейтинга лекарств по этому параметру. Он содержит модуль фильтрации и модуль отображения результата (правая часть рис. 4). При включении фильтрации сеть переходит в режим вывода с использованием пороговой активационной функции. Модуль результата предоставляет полученный в ходе проведенного расчета список лекарственных средств, сортированный по уменьшению вероятности их применения при данном симптомокомп-лексе;
• Настройка фильтрации (рис. 5) - позволяет опытному пользователю-эксперту настроить пороговую активационную функцию;
• Объяснение выводов системы - по дополнительному запросу пользователя предоставляет рейтинг узлов промежуточного слоя (симптомы и состояния);
• Формирование отчета о проведенном обследовании - в зависимости от настройки может содержать отмеченные симптомы и признаки заболевания; лекарственные средства, применяемые для терапии выявленного состояния с указанием их рейтинга. В отчет можно
включить справочную информацию по каждому рекомендованному лекарственному средству (рис. 6).
Данная программа внедрена на кафедрах медицинской и биологической кибернетики и психиатрии СибГ-МУ, в отделении эндогенных психозов НИИ психического здоровья ТНЦ СО РАМН. Разработанные диагностическая и фармакотерапевтическая компьютерные программы поддержки решений могут использоваться как для повышения квалификации, так и в практической работе врачей-психиатров.
THE SUPPORT FOR DECISION ON MENTAL DISORDERS DIAGNOSIS AND THERAPY
V.Ya. Semke, S.I. Karas, T.V. Zarubina, A.V. Eliseev, A.V. Semke, A.V. Konev, A.V. Arkhipova, A.S. Kaplya
The computer programs of support for diagnostic and treatment decisions in psychiatry have been developed. The diagnostic decisions set to rules system according to International Classification of Disorders, 10th Edition. The computer support in psychopharmacology has been carried out on the base of expert knowledge in hierarchic network. Developed programs could be used for training and psychiatric practice.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аффективные заболевания в адаптированной для использования в Российской Федерации версии МКБ-10 / А.С. Тиганов и др. // Рос. психиатр. журн. 1999. Т. 2. № 2-3. С. 31-38.
2. Змитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы. Минск, 1997.
3. МКБ-10. Классификация психических и поведенческих расстройств. СПб., 1994.
4. Осуга С. Обработка знаний / С. Осуга (ред.). М., 1989.
Рис. 4. Интерфейс программы “Фармакотерапия шизофренических расстройств"
Настройка чувствительности фильтра [_Х_
Вклад ключевых симптомов, %
По умолчанию...
Фильтр синдромов и состояний
Повышение/Понижение величины среднего порога, % |0
Шаг чувствительности Фильтра, % рг-
Фильтр лекарственных средств
Повышение/Понижение величины среднего порога, % [о
Шаг чувствительности Фильтра, % И 5
1200
Применить
Рис. З. Блок настроек фильтрации
•Г Фармакотерапия шизофренических расстройств
Файл Правка Настройка Помощь
Расчет || Отчет
Чаї ©
Обнаружены симптомы и признаки:
эмоциональная заряженность бреда, связь галлюцинаций с бредом, невозможность принять решение, апатия, отдельные суицидальные мысли.
Выявлены синдромы и состояния:
галлюцинаторно-бредовый синдром (100%), апатия, гипопатия (79%), субдепрессия и выраженная депрессия (72%), параноидный и парафренный синдромы, включая ипохондрический бред (62%).
Рекомендованы следующие лекарственные препараты:
оланзепин (100%), зуклопентиксол (95%), соли лития (87%), флюанисол (86%), фторфеназин (82%), антидепресанты (активирующие) (79%), пипотиазин (79%), антидепресанты (иозс) (76%), риспередон (73%).
ОПИСАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ:
ОЛАНЗАПИН (Olanzapine).
СИНОНИМЫ: Зипрекса, Zyprexa.
По структуре и действию близок к клозапину (азалептину). Отличается наличием метилтиенильной группы вместо фенильной при бензодиазепиновом ядре.
Оказывает выраженное антипсихотическое действие.
Блокирует центральные дофаминовые и серотониновые рецепторы.
Применяют при острых формах шизофрении и других психозах, сопровождающихся позитивными (бред, галлюцинации, расстройства мышления, враждебность и др.) или негативными (притупленный аффект, эмоттиона.т*иая и готтиа.ттт>ная отгопожрнчоптт. белногть печеяой ттеяте.тткчопти и ттп 'i гимтттомзми
Рис. б. Блок формирования отчета
5. Систематика и диагностические критерии эндогенных психозов в свете международной статистической классификации болезней - десятый пересмотр (МКБ-10) / А.С. Тиганов и др. // Журн. невропат. и психиатр. 1997. Вып. 10. С. 4-10.
6. Системный подход и психиатрия / П.П. Волков (ред.). Минск, 1976.
7. Хейес-Рот Ф. Построение экспертных систем / Ф. Хейес-Рот, Д. Уотерман, Д. Ленат. М., 1987.
8. Quillian M.R. // Semantic Information Processing / Ed. by M. Minsky. MIT Press: Cambridge, Massachusetts. 1968. P. 216-270.
