автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Автоматизированная информационная система для обеспечения лечебно-диагностического процесса в акушерском стационаре

Академия наук Украинской ССР Ордена Ленина Институт кибернетики имени В. М. Глушкова

На правах рукописи ТАРАНЕНКО Константин Григорьевич

УДК 681.3.06:621.391:007 51

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В АКУШЕРСКОМ

СТАЦИОНАРЕ

05.25.05 — информационные системы и процессы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1991

Работа выполнена в ордена Ленина Институте кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР.

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор ПОПОВ А. А.

Научный консультант: кандидат технических наук

МАКЕЕВ С. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ДОВГЯЛЛО А. М„

доктор медицинских наук ГЕНЕРАЛОВ С. И.

Ведущая организация: 2-й ордена Ленина Московский государственный медицинский институт имени Н. И. Пирогова

Защита состоится «^3:» — 19^1 г. в ^

часов на заседании специализированного совета К 016.45.05 при Институте кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР по адресу:

252207 Киев 207, проспект Академика Глушкова, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническом архиве института.

Автореферат разослан « »—-1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

^ РЕВЕНКО В. Л.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-----Актуальность-теш. Широкое~внедрение"новой информацйонноЛ технологии ь различных лечебных учреждениях, в тем числе в акушерских отделениях многопрофильных больниц и стационарах родильных домов требует развития соответствующей информационной инфраструктуры как части общей информационной инфраструктуры здравоохранения. В этой связи в "Основных направлениях развития охраны здерозья населения и перестройки здравоохранения СССР в двенадцатой пятилетке и на период до 2СОО года" поставлена задача "сконцентрировать усилия на ... разработке современных автоматизированных систем; обеспечить розни-?;;е единой системы научной медицинской информации на основе компьютерных технологий, формирования документальных и фактографических баз данных". Важность поставленной задачи обусловлена необходимостью совершенствования лечебно-диагностического процесса (приоритетно в области охраны материнства и детства), от глубины и точности которого зависит эффективность оказываемой медицинской помощи. Однако в традиционной клинической практике имеет место несоответствие ме;'чц„ объемом накапливаемой медицинской информации и возможностями врачей по ее полноценно'",г осмыслению. К тому ж систематизация и обобщение данных зачастую становятся невозможными из-за Сольной трудоемкости обработки разнообразных ферм учетных документов, применяемых г медицине и здравоохранении.

Важным в плане расширения объема и повышения эффективности выполнения работ, связанных с информационным обеспечением лечебно-диагностического процесса, изменения формы и местонахождения информации является внедрение в клиническую практику автоматизированных информационных систем (АИС), основанных на базах медицинских данных и знаний.

Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию информационного, алгоритмического и программного обеспечения АИС акушерского профиля (на примере стационара ВДИ педиа'^ии, акулерстга и гинекологии имени П. II Буйко КЬ^ УССР, г. Киев).

Результаты диссертационной работы получены при выполнении заданий в рамках НИР "Создать на базе ЭВМ банк данных, характеризующих функциональное состояние матери, плода и новорожденного и разработать алгоритмы прогнозирования исходов беременности и родов у женщин с пороками сердца" (номер госоегистраций 01.88.0013834); части заданий по проблеме 1.1.6.4. КП НТП СЭВ на 1966-199и годы

(НИР "Прогноз"); фрагмента 03.03.05 "Комплексной экологической программы исследований последствий аварии на Чернобыльской АЭС на 1986-1990 годы (медицинские аспекты)"; НИР "Разработать систему программированного ведения беременности и родов с целью профилактики осложнений у матери и плода при некоторых видах экстрагениталь-ной патологии" (номер госрегистрации 01.89.0027581).

Экспериментальные, исследования проводились в Киевском НИИ педиатрии, акушерства и гинекологии (КНШ ПАТ) на базе акушерского отделения (зав. отд. - д-р мед. наук, профессор В. Е. Дашкевич) и отделения функциональной диагностики (зав. отд. - д-р мед. наук С. А. Бабко), которым автор, пользуясь возможностью, выражает глубокую благодарность за помощь в организации проведения исследований.

Целью диссертации являлась разработка и апробация алгоритмического II программного обеспечения АИС для сбора, накопления и анализа биомедицинской и социологической информации о беременных с эк-страгенитальной и акушерской патологией, а также о женщинах, подвергшихся радиационному воздействию в результате загрязнения окружающей среды.

Методы исследования определялись характером задач, решаемых на различных этапах разработки АИС. Применялись методы математической логики, математической статистики, теории вероятностей, теории информации, многомерного анализа, методы информационного и математического моделирования.

Научная новизна-работы заключается в разработке логико-вероятностных моделей и алгоритмов диагностики и прогнозирования состояния беременных с экстрагениталыюй патологией в рамках автоматизированных рабочих мест (АРМ) врачей акушерского стационара. Впервые предложена человеко-машинная процедура параметрического обучения вероятностных алгоритмов принятия прогностических решений параллельно с формированием и ведением локальных баз данных (БД) АРМ. Определен критерий целесообразности завершения процесса обучения алгоритмов, учитывающий объем накапливаемых данных, информативность функциональных показателей и точность принятия решений.

Практическая ценность работы определяется тем, что разработанное информационное, алгоритмическое и программное обеспечение ЛИС ориентировано на реальные условия функционирования акушерских отделений многопрофильных больниц и стационаров родильных домов. Результаты проведенных исследований позволяют в структуре родовспомогательных учреждений реализовать автоматизированные системы сбора ь

обрабозчсн данных о функционировании основных жизнеобеспечивакм'лх систем матери и плода с целью решения _аадач_ медицинской диагностики: и прогнозирования.

К числу важнейших задач, решаемых с помощью разработанной ЛИС, относится изучение влияния последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды в результате аваоии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) на состояние здоровья беременных и новорожденных.

¡¿эториалк диссертации использованы б упомянутых в юте научно-исследовательских работах. Результаты проведенных .исследований нашли практическое применение в разработке мультипроцессорных средств аБ7сц^гиг::&е«лы1ой диагиоегшн се оде чко- сосудистых и респираторных г&Сзлгз&шЯ. а геигкз пои- автоматизации процессов сбора и обработки экспериментальных клинических данных, что подтверждено ссответству-ейзп.гл актами.

Основные поломзния и результаты, выносимые на пубдмчну» защиту:

- разработанная структура АКС акушерского стационара;

- разработанный алгоритм диагностики Функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма на основе определена интегральной Функции регуляции (ИФР) кардиореслираторной снс-тени С КРС) и последующего анализа вила ее динамики, на этапе воиета-ноьленп.'! при проведении спирзоргометрическпх исследований;

- разработанные алгорвтш прогнозирования риска вогь'шшогошт отдельных осложнений беременности и родов, основанные на экспертных оценках вкладов натапливаемых в БН АРМ врачей акушерского стационара данных анамнеза и результатов шпшпто-лабораторных исследований беременных в величину прогнозируемой вероятности;

- критерий целесообразности завершения процесса обучения вероятностных алгоритмов принятия решений, разработанных для случая прогнозирования недостаточности кровообращения .(НЮ 1 и 1!-Л стадий;

- разработанная методика повышения точности прогноза срока начала родов у беременных с акушерской патологией и рекомендации но ее практическому применению.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсувдались на региональной научно-технической конференции "Медицинские информационные системы" (г. Таганрог. 26-28 мая 1937 года): VI съезде детских врачей Грузинской ССР (г.Тбилиси. 1-3 декабря 1987 года); Всесоюзном семинаре "Моделирование Функционирования развивающихся систем с изменяющейся структурой" (г.Славское Львовской обл., 7-14 марта 1988 года): конференции

молодых ученых и специалистов отделения ИТиС Института кибернетики имени В. Л Глушкова АН УССР "Информационные системы и технологии в науке и на производстве" (20 апреля 1988 года); республиканской конференции "Проблемно-ориентированные диалоговые системы" (г.Батуми, 25-28 октября 1988 года); республиканском семинаре "Медицинская кибернетика" Научного совета по проблеме "Кибернетика" АН УССР (г.Киев, 29 марта 1989 года); IV Всесоюзной научной конференции "Системы баз данных и знаний" (г. Калинин, 21-23 ноября 1989 года); VII Всесоюзной школе-семинара молодых ученых "Проблемы кибернетики" (г.Киев, 28 мая - 1 июня 1990 года).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пятнадцать работ, перечисленных в конце реферата.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, изложенных на 149 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 23 таблицы, список литературы из 273 наименований .и 6 приложений.

Во введении излагается общая характеристика работы, формулируется цель, перечисляются задачи, решаемые в диссертации. Дается краткий обзор состояния рассматриваемого вопроса и основные подходы к его решению.

В первой главе анализируются основные особенности автоматизации процессов сбора и обработки информации в медигчне вообще и в акушерстве - в частности. Рассматриваются основные направления применения АИС в данной предметной области, а так..ю методы и средства решения задач, связанных с информационным обеспечением лечебно-диагностического процесса.

Во второй главе разрабатывается организационно-функциональная структура АИС акушерского стационара. При этом уделяется внимание вопросам, касающимся ЕЫбора технических и программных средств АИС. Приводятся аналитические выражения, связанные с решением задач диагностики и прогнозирования состояния беременных с помощью АИС, определяется необходимость решения задачи обучения соответствующих алгоритмов.

В третьей главе разрабатываются алгоритмы, положенные в основу . программного обеспечения АРМ врачей акушерского стационара. Определяются параметры и функциональные показатели, значения которых анализируются в ходе принятия диагностических и прогностических решений. Разрабатывается процедура обучения вероятностных алгоритмов прогнозирования на основе данных, накапливаемых в БД АРМ.

В четвертой главе излагается методи-а и приводятся результаты — экспериментальных-исследований разработанного информационного, ал— горитмического и программного обеспечения АИС применительно к задачам диагностики функционального состояния КРС организма, а таклз прогнозирования срока родов и осложнений беременности у пациентов акушерского стационара.

Заключение содержит краткий обзор результатов исследований и выводы, следующие из проделанной работы.

В приложениях приводятся: входные и выходные документы, обеспечивающие функционирование ЛИС; блок-схемы алгоритмов прогнозиро-ванил; результаты экспериментальных исследований; листинги прикладных программ; машинограммы, отражающие функционирование отдельное подсистем АКС; акты внедрения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе анализируются теоретические аспекты автоматизации процессов-сбора и обработки информации в акушерской практике,

рассматриваются принцип построения и Функционирования АйС медицинского назначения, проводится обзор кибернетических методов диагностики и прогнозирования, применяемых в медицине. Проведенный анализ показал следующее.

Создание медицинских информационных систем происходит преимущественно эмпирическим путем, так как сама предметная область не обладает той упорядоченностью, которая является необходимой предпосылкой для внедрения информационных технологий. Поэтому разработанные в смежных областях медицину АИС реализованы на различной техни-• ческой основе с использованием различного системного и прикладного математического обеспечения при отсутствии единой системы классификации и кодирования информации. Все эти факторы не позволяют широко внедрить эти системы, а также интегрировать- их информационные базы.

В процессе потребления медицинских информационных ресурсов в последнее время наблюдается тенденция к более тесном-/, непосредственному ..онтакту конечных пользователей со средствами персональной вычислительной техники, размещенными преимущественно в местах возникновения информации. Вместе с тем, предоставление клиницистам все большего количества информации оказывается недостаточным для повышения эффективности лечебно-профилактических мероприятий. Напротив, рост потоков информации, которую необходимо осмысливать врачам в их

профессиональной деятельности, нередко увеличивает имеющуюся у них неопределенность в выборе методов и средств лечения пациентов. Этому способствует постоянно усиливающаяся дифференциация медицинских специальностей и связанная с этим специализация отделений и служб лечебных учревдений. Для выявления внешних и внутренних факторов, обусдавлизглшх возникновение и оазвитие заболеваний у беременных, необходимо обеспечить сбор и обработку требуемого объема медицинской информации с учетом специфики решаемых клинических задач.

При анализе и формализованном списании структур медицинских данных на основе машинно-ориентированных форм учетных документов наиболее перспективным представляется использование систем управления базами данных (СУБД) реляционного типа, обеспечивающих разработку прикладного программного обеспечения, ориентированного на непрограммирующих (конечных) пользователей соответствующих АИС. Создание конечным пользователям таких условий работы, при которых они оперируют понятиями своей предметной области обеспечивает максимальное сокращение потерь времени на ввод данных в информационную базу системы, что является одним из условий ее эффективной эксплуатации.

Следовательно, разработка АИС акушерского стационара целесообразна з виде совокупности АРМ врачей, повышающих их интеллектуальную отдачу благодаря освобождению от рутинной работы по сбору и обработке специализированной медицинской информации, объединенных общностью решаемых задач по информационному обеспечению лечебно-диагностического процесса и медицинских научных исследований. В свою очередь уровень решения задач, связанных с диагностикой и прогнозированием состояния беременных с помощью таких систем определяется качеством заловленных в них данных и знаний о течении беременности и родов у женщин с различными сопутствующими заболеваниями.

Теоретический и практический интерес представляет применение кибернетических методов для выбора параметров и функциональных по-¡сазателей. описывающих состояние основных жизнеобеспечивающих систем организма беременных и наиболее значимых в плане принимаемых врачебных решений. Повышение объективности и точности диагностики и прогнозирования состояния беременных обеспечивается разработкой методов и средств, реализующих с учетом накапливаемых в БД АРМ экспериментальных клинических данных процесс обучения соответствующих алгоритмов.

Решение перечисленных задач является содержанием последующих глав диссертационной работы.

Во второй глазе разрабатывается организационная и функциональная структура АИС акушерского стационара. Рассматриваются вопроси, — касающиеся-вьйора- аппаратная:- и - программных _средств_скстемы. Определяется роль и место АИС в системе специализированной медицинской помощи беременным и новорожденном, подвергшимся ра&юшышшу воздействию в результате аварии па ЧАЭС. Анализируются циркулиружтае в стационаре информационные потога. Исходя из суицости процесса взаимодействия медицинского персонала и пациентов обосновывается выбор математических методов диагностики и прогнозирования.

Аргументируется выбор распределенного подхода к форхчрозапи» информационной базы АИС, в структуре которой выделяются два основных уровня - нижний и верхний. Необходимость такого разделения вызывается различными функциональными возможностями АРМ врачей приемного отделения,' первого (физиологического) и второго (обсервационного) акушерских отделений, родильного зала, отделения функциональной диагностики.

Б глаге описывается модель ИФР, на основе которой разрабатывается алгоритм диагностики функционального состояния КРС, объединяющей в себе сердечно-сосудистую и дыхательнуп системы организма.

Разра5от1са алгоритмов прогнозирования вероятности возникновения у беременных осложнений, связанных с нарушениями функционирования лру-гих физиологических систем, проводится в рангах логико-вероятлсстг.о-го подхода.

Необходимость поэтапного накопления в БД АРМ дачных о течении' беременности и родов при отсутствии части данных делает целесообразным применение метода последовательного статистического диализа для разработки алгоритмов автоматизированного принятия прогностических решений. Последние основываются на следующих допущениях:

1) одна из априорно выделенных гипотез о возможных состояниях беременной верно отражает наблюдаемую клиническую картину,

2) каждой гипотезе соответствует априорное распределение геро-ятностей встречаемости значений признаков, обуславливающих прогнозируемые осложнения;

3) вновь появлявшиеся данные о течении беременности способствуют улучшению классификации, то есть отнесению пациентов к счорлгнро-ванныи по ¡¡юр.лам патологии группам бол! них.

Приводятся аналитические выр&акшп здг впчпел?!:пп сппоптнос: ы-ч характеристик анамнестических д..нн1>х, клннпко-'лабераторних и гпгтру-ментальных показателей, выделенных клиницистах.»! для прогнозирован»»!,

комплексный анализ которых дает представление об их дифференциально-диагностической и прогностической значимости. Рассматривается задача изменения параметров распознающих алгоритмов на основе автоматизированного сбора и обработки данных с целью повышения точности принятия решений. Для решения задачи предлагается человеко-машинная процедура, включаюшая следующие основные шаги:

1. ЭВМ проводит все вычисления, предусмотренные алгоритмами автоматизированной диагностики и прогнозирования и представляет полученные результаты лицу, принимающему решения (ЛПР).

2. ЛПР оценивает точность принятых ЭВМ решений исходя из того, '.♦■о его знания об объекте исследований более полны, чем заложенные в формальной модели.

3. В соответствии с верифицированным врачебным заключением, введенным ЛПР в БД системы, ЭВМ пополняет данными обучающую выборку.

4. ЛПР на основе объективного критерия определяет целесообразность завершения процесса обучения алгоритмов и, если условия критерия удовлетворяются, то переход на п. 6.

5. ЭВМ корректирует информационную основу алгоритмов принятия решений, используя обучающую Еыборку, после чего переход на п. 1.

6. Конец.

Разработанная процедура способствует уменьшению времени реакции 'системы на запросы конечных пользователей, а также позволяет сократить требуемые ресурсы оперативной и внешней памяти ЭВМ. Ставится задача проведения экспериментальных исследований с целью определения объективного критерия целесообразности завершения процесса обучения разработанных алгоритмов.

В третьей главе представлены алгоритмы,- положенные в основу программного обеспечения АРМ врачей акушерского стационара. Приводятся блок-схемы алгоритмов, реализующих процесс автоматизированной обработки поступающего в ЭВМ информационного потока. Описывается их реализация на основе стандартных и оригинальных программных средств. Последние предназначены, в основном, для ввода и первичной обработки сигналов, поступающих в ЭВМ с медицинской аппаратуры.

Разрабатываются алгоритмы диагностики функционального с стояния КРС организма беременных, а также прогнозирования у них срока родов и вероятности возникновения угрозы прерывания беременности, анемии беременных, развития НК I и JI-A стадий. Для обеспечения более детальных исследований сердечной деятельности разрабатываются алгоритмы автоматизированной регистрации электрокардиограмм с целью

анализа длительностей последовательных ¡гардиоинтервалов.

Применяемые в традиционной акушерской практике независимо друг' _от_ друга методы-вычисления даты-родов полоиеньгв" основу'"разрабатываемого алгоритма прогнозирования срока родов. Оригинальность подхода, реализованного в системе, заключается в предоставлении врачу возможности сравнения итераций машинного прогноза, по пученных при совместном использовании клинических признаков (по триместрам беременности) конкретной женщины.

Решение задач прогнозирования вероятностей возникновения таких осложнений, как угроза прерывания беременности и анемия беременных, в свою очередь, основывается на экспертных оценках вкладов функциональных показателей, значения которых накапливается в БД АРМ, в величину прогнозируемой вероятности. Для АРМ нижнего уровня иерархии разрабатываются алгоритмы прогнозирования по данным анамнеза, а для АРМ верхнего уровня - по данным клинико-лабораторных исследований беременных. В качестве управляющих структур применяются продукции, сформулированные на множестве предикатов:

Р, & Рг.& ... & Pn — Sk ,

где S(j- утверждение, Р = | Р^ | I € [ t , a] J - множество одноместных предикатов, определенных на множестве атрибутов БД АРМ. Полученные в результате логического вывела заключения выдаются в виде числового значения и вербальной характеристики (дополнительной словесной интерпретации принятого системой решения), сформулированной экспертами на профессиональном подмножестве естественного языка.

Алгоритмы прогнозирования вероятности развития НК I и II-A стадий разрабатываются на основе метода последовательного статистического анализа, предполагающего определение множества условных вероятностей встречаемости градаций функциональных показателей (признаков)

P-{P(*4|Sk), I€[i,n] , ¿£[t,m] , fc€fl,2]} ,

диагностических коэффициентов

а также информативности" признаков ж

ИНФ^=Е [РЩ S0&,")]• АКЧ ,

где а - количество признаков, m - количество градаций, к - количество прогнозируемых состояний (в данном случае а = 10 , количество градаций признаков га различно). Указанные характеристики объединяются в дифференциально-диагностические таблицы (Д2ГГ), представляющие собой

информационную основу алгоритмов прогнозирования ("медицинскую" память системы). Для решения задачи обучения алгоритмов согласно предложенной человеко-машинной процедуре разрабатывается алгоритм пересчета ДДГ в процессе пополнения обучающих выборок по НК. При этом, в частности,- проводятся тождественные вычисления условных вероятностей

[PCxjJSfcVN] +1

N + !

N

при

пг

ч N + 1

где N - объем выборки, ^ - номор градации, соответствующей вкачению признака сси, к - состояние конкретной беременной (стадия ПК), на основе которых рассчитываются ДК и информативность признаков.

Для оценки функционального состояния КРС- разрабатываются алгоритмы вычисления ИФР и определения вида ее динамики в восстановительном периоде на основе эталонных кривых, е также полиномое Лезкан-дра, наилучшим образом аппроксимирующих экспериментальные ИФР. Отсчеты ИФР представляют собой взвешенную сумму значений функционал,-ных показателей

5

F; «

i-1

X

> ¡>=1,2,.

где оOf - весовые коэффициенты (значения факторных нагрузок, вычисленные методом главных компонент), OCji - исходные и расчетные показатели газообмена и сердечной деятельности, регистрируемые в ходе проведения слирооргометрических исследований.

Прикладное программное обеспечение, реализующее разработанные алгоритмы, позволяет отразить функциональную зависимость измеряемых показателей от времени и условий проведения обследования независимо от процедур ввода и аналого-цифрового преобразования сигналов, поступающих в ЭВМ со спироэргометрической аппаратуры.

В четвертой главе излагается методика и приводятся результаты экспериментальных исследований разработанного программно-алгоритмического обеспечения. Показывается организация лиальной БД АРМ врача-акушера, приводится технология ее формирования и Ьедения, ориентированная на персональные ЭВМ, совместимые с IBM PC. Апробация алгоритмов диагностики функционального состояния КРС организма бере-

менных и прогнозирования вероятности возникновения угрозы прерывания _ беременности,анемии - беременных,- НК-1 и-11-А отадчй показана—-----------

соответствие принятых автоматизиоэванпой системой решений наблюдавшейся клинической картине.

Выполнены экспериментальные исследования алгоритма прогнозирования срока родов. Результаты прогнозирования, полученные для традиционно используемых врачами клинических признаков и их комплексов, формируемых по предложенной методике, сравнивались с действительными датами родов. Анализ величин соответствующих отшоьзний (в днях), находящихся в ¿тределах 7 дней, 8-14 дней и превышающих 14 дней позволил определить тсшостъ разработанного алгоритма- Уетаиогитено. что комплексирование клинических признаков, регистрируемых в ррзных сроках (триместрах) беременности на 3- й итерации прогноза обеспечивает максимальную точность определения даты родов, равную 92,9 X (рис. 1). Выработаны практические рекомендации по повышению в целом достоверности прогнозирования срока качала родов:

1) комплекоирование клинических признаков, определяемых в 1-ом триместре беременности и получение 1-й итерации пригкоаа;

?,) уточнение- прогноза на основе признаке?,, регистрируемых во II триместре с целью получения 2- й итерации прогноза:

3) учет признаков, соответствующих III триместру, на 3- й итерации обеспечивает достижение максимальной точности прогноза.

В главе обсуждаются результаты экспериментальных исследований процедуры обучения вероятностных алгоритмов принятия решений применительно к задаче прогнозирования вероятное?;: развития НК I к П-А стадий. Проанализировано изменение вероятностных характеристик показателей, отражающих состояние сердечнс-сосудисто:: и дыхательной систем - минутного объема кровообращения (МОК), жизненной емкости легких (ЯЕЛ), максимальной вентиляции легких (МВД), оО'дегс периферического .¡осудистого сопротивления (ОНО), объема форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ-1), максимальной объемной скорости воздуха при форсированном выдохе (СКВ), ударного сбгема сердца (УОС), форсированной аизненвой емкости легких (ФКЕЛ), частоты дыхания (ЧД), частоты сердечных сокращений (ЧСС) - в процессе пополнения локальной БД (на каждом этапе обучения алгоритмов) данными, сгруппированными в файлы по 50 и 39 записей для НК I и И-Л стадий соответственно. Полученные зависимости, показанные на рис. 2 и рис. 3. позволили отметить стабилизацию суммарной информативности признаков при 6-8 кратном увеличении первоначального объема БД. Последнее

Распределение прогнозов начала родов (по величином отклонений)

. О ТРИМ 1 ТРИМ II ТРИМ III ТРИМ 1 ИГЕР 2 ИТ ЕР 3 ИТЕР

Лриэнахи

Рис. 1. Распределение результатов прогнозирования сроков начала родов у беременных

Динамика суммарной информативности

7 в 9 10 . Этапи обучгнил алгоритма*

Рис. 2. Диаграмма для высокоинформатквных признаков в плане прогноза недостаточности кровообращения

также способствует снижению числа ошибочных и неопределенных решений, принятых при 9095 % уровнях.точности-(рис. 4).----------------------'----------

Исходя из проведенных исследований, критерием целесообразности завершения процесса обучения алгоритмов прогнозирования предложено считать факт превышения на порядок г рвоначальных объемов выборок при условии стабилизации динамики суммарной информативности признаков и повышения точности принимаемых системой репений. Это позволяет ЛПР обоснованно управлять полнотой накапливаемой информации, при которой не ухудшается точность прогноза.

В заключении сообщаются основные результаты работы и делаются выводы на их основе. В том числе:

1. Показано место автоматизированной информационной системы в структуре акушерского стационара. Обоснована важность и необходимость ее разработки в качестве элемента, предназначенного для информационной поддержки принятия управляющих (врачебных) решений в процессе оказания специализированной медицинской помсши беременным и новорожденным.

2. Предложены алгоритмы прогнозирования угрозы прерывания беременности и анемии беременных в виде продукций, содоргащи,. обобщенные и формализованные врачебные знания.

3. Задачу прогнозирования даты родов необходимо решать поэтапно, осуществляя перманентное уточнение г.ропюга в процессе накопления данных о течении беременности у конкретной женщины. 3 этом случае достигается максимальная точность прогноза даты родов в пределах ¿14 дней, разная 92,9%. Значения усредненных отклонений прогнозируемых дат родов по данным 71 беременной по&воляиг рекомендовать разработанный алгоритм для практического применения в акушерстве. Условием его правильного применения является соответствующая корректировка значений констант, отражающих ,:лителы;ость течения беременности у женщин с патологией, отличной от профиля акушерского отделения ННИИ НАГ. •

4. Разработаны методика, алгоритм и программное обеспечение обучения алгоритмов прогнозирования недостаточности кровообращения

I и И-А стадий, построенных на основе метода последовательного статистического анализа, адаптированного для медицинских приложений. Определен критерий п. инятия решения о целесообразности завершения процесса обучения вероятностных алгоритмов прогнозирования. В качестве критерия предложено считать момент достижения объема экспериментальных данных, на порядок превышавшего первоначальный при ус-

Динамика суммарной информативности

Зтипи ссучен:^-, алгоритмов

Рис. 3. Диаграмма 7длп. признаков с малой информативностью в плане прогноза недостаточности кровообращения

Прогнозирование НК I и II—А ст.

Этапы обучв-нил алгоритмов

Рис. 4. Зависимости количества ошибок прогнозирования НК от объема легальной базы данных АРМ врача-акушера

ловки стабилизации динамики значений показателей суммарной информативности признаков. участвующих в работе алгоритма, и ловиззпни точности принятия прогностических _ решений.---------------------------------

5. Предложен метод и алгоритм диагностики функционального состояния основных кизпеобоспечивакщих систем организма с позиций теории функциональной системы. На основе методологии баз дани»:-: разработано программное обеспечение АРМ врача-исследователя, обеспечивающего автоматизацию обработки результатов спирозргсметрич-зс-)шх исследований и принятия диагностических решений. Апробация метода верификации клинического диагноза легочно-дыхательной недостаточности у беременных позволяет оценить работоспособность алгоритма днагнсетшси стадии нарушений функционального состояния кэр-диоресяираторлой системы организма как удовлетворяющую требованиям клиницистов.

6. Разработана организация информационной базы системы, основанная на унифицированной технологии сбора и обработки данных в объеме истории родов, применяемой в лечебно-диагностическом процессе. Выбор в качестве технических средств АРМ врачей акушерского стационара современных ПЭВМ способствует дальнейшему развитии АИС >гак с точки зрения расширения перечня принимаемых диагностических к прогностических решений, представления врачебнлх знаний т$ памяти ЭВМ н нх использования на основе методов искусственного интеллекта, так и для постепенного перехода па распределенную обработку информации в раеработашюй Ш2.

Приложение 1 содержит информационное обеспеченно АЮ, в частности, разработанные входные 1! выходные документы специального клинического регистра беременных и ксворохдзкккх.

Приложение 2 содержит блок-схемы алгоритмов прогнозирования .угрозы прерывания беременности и анемии беременных по данным анамнеза и результатам гашнико-лабораторных исследований.

Приложение 3 содержит. ДДГГ, оОеспечцзаю:гпо прогнозирование ЯК I и 11 - А стадий, а такта графики оависимоитей, отражающих суммарную информативность признаков на различных этапах обучения алгоритмов.

Приложение 4 содержит листинги основных подпрограмм, обеспечивали?« функционирование отдельных подсистем АКС.

Приложение 5 содержит копни тчипограмм. отражаете форьу представления информации конечным пользователям АйС.

Приложат» б содержат документы, яодтверудашдае использований и внедрение результатов диссертационной работы.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Макеев С. М., Бабко 0. А., Тараненко К. Г. Шкет программ вычисления параметров функционирования кардиореспираторной системы человека // хиибернетика и вычксл. техника. - 1984. - Был. 63. -

С. 34-35.

2. Макеев С. II , Тараненко К Г. Автоматизированное определение характеристик электрического поля сердца человека - Киев, 1986. -15 С. - Деп. в ШШШ МЗ СССР, N 12822-8?.

3. Макеев С. И , Тараненко К. Г. Автоматизация моделирования динамики электрического по,ля сердца, г Киев, 1986. - 12 с. - Деп. в ВНШШ МЗ СССР, N 13113-87.

4. Макеев С. М., Тараненко К. Г. Развитие автоматизированной системы обработки данных при массовых спироэргометричеосих обследованиях. - Киев, 1987. - 13 с. - Деп. в ВНИИМИ МЗ СССР, N 13128-87.

5. Вабк , С. А., Макеев С. Ы , Тараненко- К. Г. Клинико-математи-ческая диагностика физических возможностей здоровых детей // Материалы шее ->го съезда детских врачей Грузии. - Тбилиси, 1987. - Т. 1. - С. 93-94.

6. Тараненко К. Г. Автоматизация рабочего места врача с помощью персональной ЭВМ // Разработка и внедрение в народное хозяйство персональных ЭВМ. Тез. докл. 1 Всесоюз. школы-семинара, Минск, 17-20 мая 1988 г. - Минск: Ш10ВТ, 1983. - Ч. 4. - С. 137-140.

7. Тараненко К..Г., Макеев С. II Автоматизация медицинского обслуживания в акушерстве на базе систем, основанных на знаниях // Проблемно-ориентированные диалоговые системы: Тр. респ. конф., Батуми, 25-28 окт. 1988 г. - Тбилиси: Мецниереба, 1938. - Кн. 1. -С. 190-194.'

8. Макеев С. Ы. , Тараненко К. Г. Информационно-вычислительный комплекс для проведения спироэргометрических исследований на базе персональной-ЭВМ •// Кибернетика и вычисл. техника - 1988. - Вып. 78. - С. 58-60..

9. Макеев С. М., Дашкевич В. Е., Яковлев А. А., Тараненко К. Г., Коломийченко Т. В. База данных специализированного клинического регистра. - Киев, 1988. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.09.88, N 6822-В88.

10. Макеев С. М., Тараненко К. Г., Коломийченко Т. Е Некоторые вопросы создания специального клинического регистрй беременных и новорожденных, подвергшихся радиационному воздействию // Проблемы радиационной медицины: Респ. межвед. сб. - Киев: Здоров'я, 1988.

- Вып. 1. *- С.. 114-119.

11. Макеев С. М., Тараненко К. Г. Учет самоорганизации в задачах.. медицинской диагностики __на-основе - теории - функциональной" системы // Моделирование функционирования развивающихся систем с изменяющейся структурой: Сб. науч. тр. — Киев: Ин-т кибернетики им. В. М. Глуш-кова АН' УССР, 1989.— С. 57—61.

12. Коломийчспко Т. В., Тараненко К. Г., Макеев С. М. Диалоговая система прогнозирования осложнений беременности и родов на базе ПЭВМ ЕС-1840//Диалог «человек—ЭВМ»: Тез. докл. копф., Сверд-лорск. 4—9 септ. 1989 г. — Свердловск: Ин-т математики и механики УрО АН СССР, 1989, —Ч.З . — С. 123—124.

13. Тараненко К. Г., Макеев С. М. К вопросу создания и ведения базы данных в акушерской практике//Кибернетика и вычисл. техника.— 1989. — Вып. 82. — С. 96—98.

14. Тараненко К. Г., Макеев С. М., Яковлев А. А. Принципы функционирования клинического регистра беременных и новорожденных // Биомедицинская кибернетика: Сб. науч. тр. — Киев: Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1989. — С. 73—77.

15. Тараненко К. Г., Макеев С. М., Коломийчспко Т. В. Использование средств информационной технологии в акушерстве // Системы баз данных и знании. Секция 3: Тез. докл. IV Всесоюз. конф., Калинин, 21—23 нояб. 1989 г. —Калинин, 1989. —С. 66—67.

Поди, в печ. 05.05.91. Формат 60X84/16. Бум. офс. Офс. печ. Усл. печ. л. 1,16. Усл. кр.-отт. 1,16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 715. Бесплатно.

Редакционно-издательский отдел с полиграфическим участком Института кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР 252207 Киев 207, проспект Академика Глушкова, 40