автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.02, диссертация на тему:Разработка метода и автоматизированной экспертной системы для решения задач медицинской диагностики на базе нечеткой логики

ШИНЯй.мИй ДЕ-.РЖАВШ ТСХН141 !Й1 }Н16£РШЕТ

ргв од

. ' ' На правах рукопис/

' " "ОЯ 1д95

ЖУПАШВА Мар1я Олександр1вна

РОЗРОБКА МЕТОДУ ТА АВТОМАТИЭ0ВАН01 ЕКСПЕРТДО1 СИС1ЕМИ ДЛЯ РОЗВЯЗКУ ЗАДАЧ МЕДИЧН01 Д1АГНОСТИКИ НА БА31 НЕЧ1ТК01 Л0ГШ1

Спец1альн1еть СБ.13.02 - мзтематичне модалювання в наукових

яосл1дженнях

Автореферат дисертацП на здобуття паукового ступени кандидата техн!чних наук

в1нниця - 1995

Дисертац1ею е рукопнс

Робота аиконана на кафедр 1 автоматизованих систем управл1ння В1нницького державного техн!чного ун!верситету.

Науковий кер!вник ;

доктор техн!чних наук, професор Ротштейн О.П. •

0ф1Щйн1 опоненти:

доктор техн!чних наук, професор Карповський В.Я. кандидат педагог1чних наук, доцент Ха!мзон 1-Й.

Пров1дна установа ; 1нститут к!бернетики НАН Укра1ни 1м. В.М.Глушова, м.Ки!в

Захист в!дбудеться

.. /?. / ( 1995 р. о / 2_ годин! на зас!данн1 спец1ал1зовано1 вчено! ради Л 10.01.03 у В1нницькому державному техн!чному ун1зерситет! за адресов; 286021, м.В1нниця, Хмельницьке шосе, 95. ВЛТУ ГУН.

3 дисертац1ею мохна ознайомитися- у б!бл1отец! В1нницького державного техн1чного ун1верситету.

Автореферат роз!сланий " ^О 1995 р.

Вчений секретар спёц1ал1эовано! вчено! ради . С~Ж< С Колодний В.В.

ЗАГАЛьНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОШТИ АктуальШсть роботи; Медична д1агностика. хобто пронес розшэнавання типу захворшання-г один з найбиьш склаци/х та 1нтелектуальних вид!в лГкарсько! д!яльносП. Не обумовленно наявн1стю релйко1 к1лькост! р!знор!дних парамзтр1в хворого» як1 впливають на д1агноз, 1 в!дсутн1стю аналПичних залеию-стей, то пов'зують значенна Цйх параметра з рпом д1агнозу.

Для розв'язку задач медично1 д!агностики найбГльшого пошире'ннз набули математичн! методи, заснован! на баесовсь- . кому п!дход!, теорП планування експеременту. розп1знаванн! образ!в та лог1чному програмуванню. Головн! труднош1 застосування цих метод!в в процес! створ!ння та практичного використання автоматизованих систем медично! д!агностики пов'язан! з необх1дн!стю збору великих масив!в експериментально! 1нформац11, складн!стю' п статистично! обробки 1 !нтерпретаип у терм1нах. прийняття р!шення про « конкретниа д!агноз. Ир1м того, в!дом1 методи не дозволяють описувати причинно •• насликов! зв'язки м!а параметрами, стану хворого га його д!агнозом природньою мово». моделюючи лог1ку м!ркувань л!каря-д!агноста з використанням нечислово! (неч!тко!) инфор«ацП про так! параметри як маса, температура, артер!альний тиск,- вмГст холестерину 1 т.!.

Точна математична формал!зац!я " природньомовних висловлювань, якими користуються л!кар! п!д час прийняття д!агностичних р!шень, може зд!йснюватися в межах теорП неч!тких множин. Але методология використання ц!е1 теорП для медичного д!агнозування розроблена недостатньо. •

Об'ектом лосл!дження в робот! е системи ."л!кар-хворий" з в! домими множинами д!агноз!в I параметр!в стану хворого.

Предметом дослижеяня е задач! медично! д!агностики. математичн! модел!, шо пов'язують д!агноз хворого з параметрами його стану, алгоритми автомагизованого прийняття р!шень про д1агноз з к!льк!сними та як!сними парметрами стану хворого.

Метою роботи г створення методу та автрматизовано! експертно! системи для розв'язку задач медично! д!агностики на баз! неч1тко! лоПки- Цей' метод повинен об'еднувати »чатематичн! модел1, алгоритми та програмне забезпеч"ення для д!агкостики хворого !з заданими значениями параметра його стану. Програма досл!джень складалась так, щоб=

-(1роанал|эуьати головн! мащ<ямки застосування матемэгичних метод!в в медичШй . д!агностиц!. ощикти 1х недолги, сформуловати принципи меличноГ диагностики на теорИ

, неч1тких множич (глава 1);

-роэробити математичн! нодел! 1 алгоритм«, як! формал!эують проиес прийняття д!агностичних р!шень на баз! неч!тко! лог1ки з к!льк!сними та як1сними параметрни стану хворого (глава 2):

-роэробити математичн1 модел! функц!Й налекност!> як! формал!зують к1льк!сн1 1 як!сн1 параметри стану хворого у вигдяд! неч1тких мнияин в моделях та алгоритмах д!агностики (глава 3); «

-застосувати роэроблен! модел! та алгоритми для роэв'язху задач! диференц!йно! д!агностики 1шем1чно! хвороби серия» роэробити оболонку неч!тко! експертно! системи для автоматизацП д!агнс-тичних процедур (глава 4);

Методи досл1д«еиь баЗуються на !деях та принципах штучного 1нтелекту тз 'нгснерп энань. плануванн» екслеримёнту. теор!! неч1тких множин 1 л!нгв!стичних зм!нних> комп'ютерного моделювання.

Наукова новизна розробленого методу полягае вт1м, пр 'на в!дм!ну в1д традиц!йних метод1в неличного д1агностування, як1 базуються на засобах теорIX ймов!риостей. матеиатично! статистики та б1нарно! лог!ки. запропонований метод опираеться на теор!п неч!тких множин > що дозволяет описуватк причинно-насл1дков! зв'яэки м!я д!агнозои хворого ! параметрами його стану природньою новою. зв!льнюючи дссл1дника в1д* процедур збирання 1 обробки великих масив!в експериментальних даних.

Розробдений метод базуеться на таких наукових результатах. як1 виносяться на захист;

1. Принаипи медично! д!агностики на основ1 неч!тко! лог1ки. Суть результату полягае в т!м. що д!агноз хворого 1 параметри його стану розглядаються як л!нгв!стичн! зм!нн!. а причинно-насл1дков! зв'язки "параметру стану - д1агноз" зобрахуються у вигляд1 спеШально введених 1 1ерарх!чно вкладених одна в одну експертних матриць знань, елементамк яких е неч!тк! терм-множини.

Новизна результату полягае в т!м. що вперше введена 1 визначена неч!тка матриця энань, яка е нос!ем експертно!

-J-

1нфсрмац11. необхШо! для побудови моделей та алгоритма д1агност„вання.

2. Математична модель та алгоритм медично! д!агностики з к1льк!сними параметрами стану хворого. Суть результату полягае в переход1 в!д експертних матриць знань до неч!тких лог1чних р1внянь, як1 пов'язують функц11 належностей д!агноз!в 1 параметр!в стану , шо дозволяе для конкретного хворого вибрати д!агноз з найб!льшим ступенем належност!.

Новизна результату полягае в узагальнен! в!домих в неч1тк!й лог1ц! операц!й min I шах на всю матрицю знань, що дозволяе приймати р!шення про д!агноз при будь-якому числ! к!льк!сних парамегр1в стану хворого. ' .

3- Математична модель та алгоритм медично! д1агностики з як1сними параметрами стану хворого. Суть результату полягае в переход! в!д експертних матриць зн^нь до спец!ально одержано! формули, яка дозволяе знайти вих!дну неч1тку множину-д!агноз э 1нтерпретац1ею останньо! в терм!нэх одного з мояливих д!агноэ1в по м!н1муму неч!тко! в1дстан1 по Хемм1нгу. }

Новизна результату полягае в узагальнен! в!домого композитйного правила висновку на всю матриц» знань,ею дозволяе врахувати будь-як! к!лькост1 параметра стану -хворого та 1стор1й хвороб.

4. Математична модель функц1й належност! параметр!в стану хворого. Суть результату полягае в побудов! спец1ального генератору функций належност! терм-множин для д!агностичних парметр!в на баз! тако1 !нформац!1: д!апазон зм!ни параметра, к!льк!сть л!нгв!стичних терм!в, назва кожного терму-

Новизна результату обумовлена трикутною апроксимац1ею функц!й налекност1, яка дозволяе адаптувати ц! функцП шляхом Шдбору лише одного параметру стиснення-розтягнення-5.0болонка неч!тко! експертно! системи для р!шення задач медично! д1агностики. Суть результату полягае в створенн! ,ia п!дстав1 запропонованних моделей та алгоритм!^ спец!ального програмного забезпечення. яке дозволяе будувати експертн! д1агностичн! системи, включаючи формування неч!тких баз знань та прийнягтя р!шень про д1агноз.

Новизна результату полягае в тому, шо на в1дм!ну в1д. наявнгх с болонок експертних д!агностичних систем, б!льш!сть

13 яких peajilaoBdHi на логичному програмуванн!, эапропонована оболокка 'базуеться на розробленних в дисертацП. моделях неч!тко! лоПки, вк> дозволяв суттево зменыпити об'сяг необх!дно! бази знань.

Результат впровадження: ДисергаШя виконувалась в межах д/б теми 46-Д-104 "Розробка моделей та алгоритма прийняття рГшень на баз! неч1тко! лог!ки". Результата роботи впроваджено; 1) в В!нницькому державноцу медичному ун!верси-тет! в експертних системах для-- а) диФеренц!йно! д1агностики ■ 1гаем1чно1 хвороби серия; б) прогнозування небезпеки кровотеч п1д час полог!в; в) прогнозування здоров'я п!дл!тк!в; 2) на пШриемств! "Аввакс" в експертн!й систем! для прогнозування якосП д!яльност1 людини-оператора на основ! психоф!зич-них показник1в; 3) в В1нницькому державному техн!чному ун!-верситет! в д/б тем! 67-Д-74 п!д час розробц! "Способу оц!н-ки стану серцево-судинно! системи" (заявка на видачу патенту Укра1ни, N94097072 в!д 27.09.94), в навчальному лроцес! каФедри АСУ. -

.Анробтц in роботи: Основн! положения дисертац!йно! роботи допов!дались 1 були представленн1 на Науково-техн1ч-н!й конференцИ з м!жнародною участю "Приборостроение-92" (Керчь, 1992), М!жнародн!й конферениИ "Эргономика в России, СНГ и мире: опыт и перспективы" . (Санкт-Петербург, Рос!я, 1993), Науково-техн1чн1й конференцИ з м!жнародною участю "Приборостроение-93" (Микола1в, 1993), :2-!й • Науково-техн1ч-н!й конференцП кра!я СНД "Контроль и управление в технических системах" <В1нниия, 1993), Пленум! правл!ння наукового товариства акушер!в-г!неколог!в Укра1ни "Пути снижения материнской смертности от маточных кровотечений" (В1нниця,1993), Симпозиум! з м!«народною участю "Наука и предпринимательство" (Льв!в, 1994), Науково-техн!чн!й конференцИ з м!жнарод-ною участю "Лриладобудування-94" (Симфероп!ль,1994), 4-й м!ж-народн1й конференцП "Work with Display Units" (]тал!я,1994), 7-1й М1жнаро'дн!й конференц!! "Mode Baaed Biomeasurenients" (Словакия, 1995), а також на пост!йних сем1нарах кафедр- АСУ та КПКТ ВйТУ .

Публ1кацП. За матер!алами дисертацП надруковано 7 наукових праць •

Структура та обсяг роботи. Робота м!стить в соб! вступ, чотдри. глави, висновки, перел!к л!тератури з 92 на!м8нувань

та два додатки. »оловну часгииу роботи виклздкяо на Ш cToplHKax тексту. Робота н!стить 28 рисунк!в та 24 табллиь.

стасш ЗМ1СТ роботи

У вступи до дисертацИ сТисло обгрунтована актуальнють II тематики» окреслен! об'ект та предмет досл!джень, сформульована мета роботи. означен! методи досл!джень, описан! основн! науков! результати дисертацИ» охарактеризован! ix суть, новизна. достов1рн1сть»" обмекення на застосування» практична Шнн!сть. впроваддення та апроб^шя роботи на р!зних конференц!ях, приведена структура роботи-

Перша глдва присвячена огляду стану . питания та формулюванню задач досл1дження. В* н!й роэглядаються задач! медично! д!агностики (НД) та дощльн!сть побудови д!агностичних експертних систем, анал!зуються головн! напрямкн застосування магематичних ' метод!в в МД,' формулюються принципи МД на неч!тк1й логtul I на баз! • запропонованих принцип!в, ставляться задач! досл!д®еннж > Поняття "медична д!агностика" в дисертацИ трактуеться. ' як досл!дження тепер!шнього стану хворого або прогноз на иайбутве. Типовими представниками задач МД, як! розглянут! в робот!, е дифферентйна д!агностика 1шем!чно1 хвороби серия, прогнозування небезпеки маточних кровотеч п!д час полог(в, прогнозування здоров'я п!дл1тк1в, комплексной анал1з кровь В кожн1й з задач МД вванаються в!домими=

Х-(х^,12,...,хп)-множина к!дьк!сних та /абошсних параметра стану хворого;

D=(df,d2.....dBI)-множина д1агноз!в, характерних для дано! галуз! медииини.

Задача МД полягае в знаходжённ! в!дображення=

J-77M, де x*=(x*,x2î ...множима параметр!в стану конкретного хворого.

Для розв'язку те! задач! найб!дьше поширення набули' А- байесовський п!дх!д. Б-регрес!йний анзл!з, 8-метод фазового !нтервалу, Г-лог!чн9 прогрднування- Складност! застосування иих метод!в в!добраадються в тзбл.1•

Як видно з таблиц!, в!дом! методи не пристосован! до роботи з як!сними (нечисловими) • 1 неч!ткими- д!агостичними знаниями, шо задаються природньою мовою. М!ж тим.» саме так! знания моделюють лог!ку м!ркуванБ досв1дченного спец!ал!ста-д!агноста, наприклад; "якщо висока температура

тримаеться х1лька дн1в» то можлиье запалення леген1в". Ции обумовленна ц!кав!сть до застосування в МД теор11 нештких множим, яка дозволяй формально описувати так! поняття як "високий". "калька", "можливо" 1 т.1. В npoqecl -розробки методу р!шення задач ИД на баз! неч1тко! лог!ки автор

Таблиця 1

Складност1 :е(+),немае(-) и i т 0 д и

А Б В Г

-збирання I обробки статистично! 1нформацИ + + - -

-поповнення бази знань + + - -

-забезпеченност! ст!йкост! модел! до впли- + +

вах)чих Фактбр1в

-врахування як!сних параметр1в стану хворого + + + +

-роботи з неч!ткими знаниями . + + + +

виходйв !з таких принциШв:

по-перше, д!агноз хворого (d)l парамвтри його стану (xj,í=í,n) розглядаються як л!нгв!стичн1 зм!нн! з неч!ткими терм-множинами, що ■Формал1зуються за допомого» функц!й належност!;

по-друге, причино-насл!дков! зв'язки м!ж параметрами стану ! д!агнозом представляються у вигляд! нецПких лоПчних висловлювань' "ЯКЩО-ТОДГ, 1НАИШЕ", як1 беруться з peaльних iстор!й хвороб або базуються на досв1д! експерт!в в дан!й галуз1 медицина;

. по-трете. представления неч1тких д1агностичних знань виконуеться 1ерарх1чно, тобто зг1дно класиф1кац11 параметр!в стану хворого. що дозволяе враховувати необмежене число параметра, ш> впливають на д1агноз.

Друга глава поисвячена Формал!заи!1 процесу прийняття д!агностичких р!шень на баз! запропонованих принцип!в. В н!й вводиться поняття неч!тко! матриц! знань» яка Формал!зуе" експертну д!агностичну 1нФорма'и1ю. На основ! матриц! знань розробляються модел1 ! алгоритм« МД з к1льк!сними та як1сними параметр»! стану хвброго. а такох рекомекдацП по врахуванню параметр!в двох тип1в-

° Неч1тка матриця знань визначена автором як табл.2, де

-в -

я,

* та неч1*к1 терм-множини для оц1нки л1нгв!сгйчни* зм1нних *£ та а в 1сторП хвороби за номером

К1льк1сн| зм!нн1 д -<1 задаються на неперервних ун!версальних множинах и(=[ж{,х{], *=[<1,3]. де ) 1

' ' Таблиця 2

Я 1стор11 Параметри стану хворого Д1агноз

хвороби ' Х1 • » • • • ч 4 •

•'Л а" ®2 * • С •

' • • • • « • Л 1 а?' Л • • • , "п .ь

« • •

л » т • 3*3 Л я, м ■л ®2 Л • » •• ' ••»оц••• Л я. й)

...

я 1 ** п 1 > а7 я! 2 я! • * •• • •••••• ' Я! ■л С"

<1(3)- нижн1 (верхн!) значения зм!нних х^ 1 «1, С-Пп. Тому неч!тк! инокини 1 *визначенн! таким чином:

а£= | Цо<*с>/*с» Ц,,-(и)/«»,. 1-1.п; У1,т.

К 'Й 3

• де ц р(х{) 1 Иа'(и)- неперервн1 функиП належност1 эм1нних

1 ш е V неч!тким термам 1 в1дпов1джи Для як!сних зм1нних 1 а • введен! дискретн!

ун!версальн1 мнохини: 1 ш*т),

1' 1 О»

в яких та ш (ь> )-бальн! оЩнки наименьших

(найб!лывих) эначень параметра х4 та Л; 1-Т7я» В цьому

випадку неч!тк1 множини а^ 1 визначен! так:

а? = р Щ > ' ' " (иГ)/'ыГ.. .ИТ».

де ц 1 (иг)-дискретн1 функц11 налеяност!- елемент!в

3

еи£ 1 (ЛгЯ неч!тким термам а^ та Л3, в!дпов!дно. Введен1й матриц! знань однозначно в!дпов!дае система неч!тких лог1чних висловлювань

Г И Л> 1

яка у явн1й форм! оэнэчзе, во;

ЯКШО (х^а^) ТА (х2=а^) ТА..! .ТА (^а^Ь АБО ...

/Б»

...(хг=аг •') ТА (х2=а2-') ТА...ТА Ц^а,*) , Т0Д1 /=Т7М.

Д1 агностика з к!льк!сними параметрами х^е[х{,х{] спираеться на вих!дну з (7) систему неч1тких лог!чних р1внянь=

<1, Ъ г П /р ;

й1

•в як1й ц '(х^.хр,....х^) - функц!я калекност! вектора параметра (х^хг,...,хГ1) д1агнозу ц^р(х{) - функц!я надежность параметра х^ неч1ткому терму V (л) лог1чна операЩя ТА (АБО), яко! в теорИ неч1тких множин в!дпов!дае тая (ппп). > • Алгоритм прийняття р1шення про д1агноз, розробленний на основ! системи (2), полягте в тому, июб: 1. Для конкретного хворого визначити вектор (х*, х^.....х^)

ф___

параметр!в його стану» х(е1х(,х{], ЫТ,п.

2.3адати неперервн! функцП належност! неч1тких терм!в I знайти Тх значения з ф.!ксованими значенными'

параметр!в х£, í=T,n, p=T75j, J=77ñ.

di t 4 t _

3.3a формулами (2) обчислитц Ц J=T~,m.

4. Визначити д!агноз d .для якого

..d*, * * r..dJ/ » » »,',

(x^ ,x2,... max til J (Xf ,x2.....

Для д!агностики з як!сними параметрами стану хворого одержано сп!вв!дношення:.

п kJ г п г Л* и а(х^,х2,...,х)=Д ^U ^ ^Г,Дх£0(а£ J х dj)Jj, • (3)

J3

в якому: dCx^,^,...^)- неч1тка . множина-д!агноз, залежна

в1д неч1тких множин-параметр!в х£; а^/ i dj~\ неч!тк! множини э матриц! знань; "х" >та "0"-неч1тк1 операц!! декартова добутку ! композицЛ, 1-ТЦп» J-Тл-

Сп!вв!дношення (3) узагальнюе композиц!йне правило висновку на всю матрицю знань, а в1дпов!дний /алгоритм . прийняття р!шення Про д!агноз полйгае в тому, щэб;

í-Для конкретного хворого визначити вектор (а^а^....,^), параметр!в його стану, де а£'- неч1тка оц!нка параметра х£, £-77«.

Д.

2.3адати дискретн! функц!! належност! неч!тких терм!в а( J, áj, ,1 за формулою (3) обчислити неч1тку 'множину-д1агноз

А*( * * *\

в v^-j • • *

. З.Обчислити неч1тк1 в!дстан1- за Хемм1нгом. м!ж неч!ткими мнокинами d та dj-.

A(d*fdj) J^TPñ.

r-t

4. Визначити д!агноз dj. цлА Якого k(A*dj)- ynln £ ¿(dídj)j

В тих випадках, коли серед ítat?dMeípfб. Що впливають на д1агноз, е як як!сн!» Táfe. 1. К1льк1сн1 параметр«. Пропонуеться' .користуватися буДЬ-йкИМ з роэробленйх áJropHTMlBr перетворюючи вс! napaMet{>fl tío одного з вид!в.

Трын г'.нс«ыя пиисьячена формал1зацП параметра ртану хворого у виглял! неч!тких множим. В н!й розроблюються модел! функкГ й належност!, кеобх1дн! для эастосування алгоритм!в д1агностики. Ц1 модел! будуються для к!льк1сних 1 як1сних лараметр1в э однаковими та р!зними термами для оц!нки кожного параметра. '

- Задача генерацП функц1й належност1 ставиться в умовах, коли в1дом! : назва параметра х^ С-ТТп; д1апазон [х^.х^] його зм1нювання; к!льк1сть л!нгв!стичних терм1в; назва кожного терма. Для розв'язку ц!е! задач1 пропонуеться описувати Функц11 належност1 у вигляд! трикутник1в з такими властивостями-

-основою трикутника е ун!версальна множима £-*]»

де - число терм!в л1нгв!стично! зм1нно! х(, 1-77«;

-вершина трикутника. в1дпов1дае номеру терма (в1д 1 до;

.V

-1нтерпретац!я номера -терма може бути залежност1 в!д специФ1ки л1нгв1стично! зм!нно1.

Це дозволило побудувати генератор моделей сп1вв1дношень-\

р!зною в.

у вигляд1

х{-х,

(4)

-

1-

1,-1

}-1.

1,-1

хг®|

/ и &[0,1|-11,

I )

' , и Е[(и-Л

№

и еи-1,1г11 иЕ[0,1Г1].

(5)

де Ц (х^*)— функШя налекност1 параметра х|е[х(,хр до ./-го

неч!ткого терма 3-1

За допомого» сп!вв1дношень (4) та (5) отримана б!бл!отека типових неперервних та • дискретних функц1й напежност! для числа терм!в в!д 2-х до 9-ти, необх!дних для алгоритм!в прийняття д1агностичних р!вень. Для. настроювання отриманих функЩй на • експериментальн! дан! запропановано

--Í5-

• к

користатися операцию п!днесення до степеня , в як!(1 .

й - параметр стиснення-розтягнення:" при fc>f функция; стискубться при зб!лыиенн1 S; при 0<fc<1 функШя розтягуеться i може наближатися до 1 при fe—О.

• Четрерта глава присвячена застосуванню розробленого методу та його автоматизацП. Бона м1стить контрольна приклади, !люструючу методику розв'язку 'задач МД з.. застосуванням запропанованих моделей та алгоритмов, експериментальну оц!нку 1х адекватность досл!дження чутливост! р!шення про д!агноз до дм!ни форми функц!й надежность а також опис програмно-техн1чних 'засоб!в, розроблених на основ! результат^ 2-1 та'3-! глав.

Методика застосування розробленого метода розглядаеться на приклад! диференшйно! д!агностики 1шэм!чно1 хвороби серця (1ХС).,В ц!й задач1 стан хворого оЩнюеться 12-ма ■ параметрами, на баз! яких необх!дно поставйти один з. 6-ти д!агноз!в. Для розв'язку задач! використовуеться двор!внева система матриць знань з неч!ткими термами-- Н-низький, нС-нижче середнього. С-середн!й, вС-вище -середнього, В-висохий. Матриця верхнього р!вня м1стить 18. рядк1в (3 рядки, для кожного д!агнозу), а дв! матриц! нижчого ■ р!вня-по 15 рядк!в (три рядки для кожного терма).

Перев1рка адекватност! алгоритм!в ' д!агностування зд!й'снювалась шляхом пор!вняння комп'ютерного та д!йсного д!агноз!в на матер!алах 2-1 м!сько! л!карн! м.В1нниц!. Ви-б!рка сгановила 311 хворях на IXC э вериф!козаними д!агно-зами. Повне сп!впад!ння спостер!галось у 258 хворих, тобто в 8Э# випадк!в. В решт! 17% випадк!в комп'ютер видавав по два исус1дн1х з верификованим" д!агноза. Це- ц!лком в1дпов1дае кл!н!чн!й практиц!, коли л1кар не здатний провести ч!тку межу м!ж близькими стоячим д!агнсзами,- I лотребуе додаткових . досл!джень. - •

Встэновлено, що зм!нэ форми функц!й належност! за раху-' • нок вар!ац!1 параметра к стиснення-розтягнення в межах в!д . к=0,1 до к=3 не впливае на результат комп'ютерного висновку про д!агноз. Lfe дозволяе- . рекомендувати запропонован! трикутн1 модел! без проведения додаткових експеримент!в по • знаходженню точно! форми функц!й налекност!.

Проведения комп'ютерних експеримент!в -стало можливим . завдяки розробщ програмно! 'оболонки неч!тко! експертно!

скг.теми, hf.y реал)зовано на 1Щ/РС на баз¡ теор!! з глав 2 та 3. Ця оболонка оршпована нала! категори користувач!в: (лженера по знаниям.' утворюючого експертн1 системи. та KlHUüEoro користувача в дан1й предь*етн1й г а луз!. Програмне забезпечення складаеться з 8-ми лрограмних' блок!в: вводу знань, -настроения ФункШй налекност!, бази знань. прийняття р!шень, б!бл!отеки функщд нале«ноет!, пояснения» представления знань та сшлкування з користувачем, поповнення знань*

Главу заверщуе опис способу оц1нки стану сериево-судинно! системи (заявка на патент Укра!ни N 9409072 в!д 03.09.94). Центральним еденентом цього способу е блок обробки, в якому реал!зовано алгоритм прийняття рниень на баз1 неч!тких лог!чних р!внянь (2) та матриц! знань. враховуючи параметри стану. 1 д1агнози DCC .

В зак1нчення винесел! формулювання назв. сут1, науково! новизни, достов1рност1» ебмэжень на застосування 1 практично! ц1нност1 кожного результату дисертацП.

Додатки м!стать методику t результата експерйментальних досл!джень .побудови функШй ралежност! 12-ти параметр!в хво-. poro. IXC, як| шдтвердаують можлнв!сть трикутно! апроксима-, ц!1 цих функШй, а таков документи про впровадження робот».-Г0ЛЭВН1 ВЙСН08КИ ТА РЕЗУЛЬТАТА

В ход! виконання досл!джень розроблено метод та автоматиэовану експертну систему для розв'язку задач медично! д!агностики на баз! неч!тко1 лог!ки, який об'еднкть суку11н!сть принцип!в, иатематичнйх моделей, алгоритм^ тз програмного "забезпечеЬня для прийняття р!шень про д!агноз хворого з в1домими значеннми параметр!в його стану. При цьому одержан! так! результата

1.Сформульовано принципи застосування теорII неч!тких иножин та л1игв1стичиих зи!нних для розв'язку задач медичноJ д1агностики.

2.Вперше введено поняття" матриц! знань, яка формэл1зур \ неч!тку експертну 1нформац!ю про взаемозв'язок м!8 параметрами стану хворого 1 д!агнозом. »

3.Розроблен1 математичн! модел! та алгоритма прийняття р!шень про д!агноз з к!льк!сними та як!сними параметрами стану хворого на основ! неч!тких лопчних р1внянь та неч!ткого лог!чного висновку.

4.Розроблен1 математичн! модел! ФункцП належност!, як!

-f5-

формал1зують л1нгв1стичн1 значения параметра хворого у вигляд! неч!тких множин в алгоритмах д!эгностики.

5.Адекватн!сть розробленого методу (моделей та алгоригм!в) перев!рена експериментально на репрезентативна вкборц1 хворих з 1шем1чнйю хворобою' серия.

6.Розроблен! модел! та алгоритми рёал!зовано у вигляд1 програмно! оболонки, на баз! яко! побудовано. автоматизовану експертну систему, для диФеренШйно! д1агностики 1шем1чно! хвороби серия. . .'

7.Розроблена програмна оболонка дозволяе проектувати експертн! д!агностичн! системи на баз!" неч!тко1 яоПки ' в р!зних галузях медицини.

Основы! положения дисертац!I викладено в роботах;

1. Ротштейн О.П., Жупанова М.О., Шеверда В.М. Диференщяна' д! агностика !шем1чно! хвороби серия на ' основ 1 нвчцгко! .ТОПКИ // Вюник ВШ.- 1994,. J6S.- С.-' 32-38.

2. Ротштейн О.П., Штовба С.Д., Жупанова М.О. Диагностика на базе нечёткого логического . вывода». // Науково-техн1чна конферентя з м!жнародною участю "Приладобудування-94":Тез. доп.- Впгниця- Симферополь, 1994.- С.177-181.

3. Ротштейн 0.П., Кожем'яко В.П., Жупанова М.О., Устройство для диагностики ишемичвекой болезни сердца // Науково-техн!чна конферентя з м!жнародною участю- "Приладобуду-вання-94" ; Тез.доп.- В!нниця- Симферополь, 1994. С.187-188.

4.Ротштейн 0.II., Штовба С.Д., Жупанова И.О. Оптимизация алгоритмических процессов на базе теории нечетких множеств // Симпоз1ум з м!жнародною участю "Наука и предпринимательство"-- Тез. доп.г В!нниод-Льв1в, 1994.-С.44-45.

5. Ротштейн О.П., Штовба С.Д., Жупанова М.О. . Оптимизация алгоритмических процессов при нечетких исходных данных /7 2 Науково-техн!чна конферентя кра!н СНД "Контроль и управление в технических системах'"; - Тез. доп. -В1нница,1993; С. 74

6. Rotshtein A., Shtovba 5., Zhupanova М. Researoh of the Image Quality Influences Dependence Upon Characteristics of Display Operator Activity// Work with Display Units.' Proo. of the Fourth International Scientifio Conference, Milan-Italy, October 2-5, 1994 (cod. SP194).

7. Rotshterи A.,Zlepko S.',Zhupanova If. Fuzzy expert system' for liedioal Diagnoatioa, Proo. of 7th International 1MECO SC-13 Symposium on Measurement, in Clinical Medioine. Star«

Leana, Slovak Hepublik, 19Э5 <No.66).

Особистий внесок. В роботах» написаних в сп!вавторств! автору належать 4ормал1зован! постановки задач» розробка моделей та алгоритм!в. проведения комп'ютерних експерименив з оШнки адекватносп д!агностування.

Автор висловяюе подяку д.т.н. Злепко С.М. за науков1 консультацП з питань медично! к!бернетики.

Zhupanova li.A. Creation, of method and computer- aided expert system lor medioal diagnostics problems solving based on fuzzy logic // Candidat oX technical soienoe dissertation on speciality 05.13.02- Mathematical modeling in scientific researoh.- Vinnitsa State Technical University, Vinnitsa, 1995. 7 soi^otifio works are proposed, which contain the creation of medioal diagnostics principles design based on fuzzy set theory, mathematical models and algorithms of diagnostics decision making with quantitative and qualitative parameters of patients state baaed on fuzzy logic equations and fuzzy .logic evidence, generator of membership functions models for fuzzy parameters, shell of fuzzy expert system,' adequacy research of designed models and algorithms based the example Of differential diagnosis of ishemia heart disease.

Жупанова M.A.. Разработка метода и автоматизированной экспертной системы для решения задач медицинской диагностики на базе нечёткой логики. Диссертация на соискание учбной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.02- математическое моделирование в научных исследованиях, Винницкий государственный технический университет, Винница, 1995г. Защищается 7 научных работ, содержащих разработку принципов решения задач медицинской ■ диагностики на-базе теории нэчбтких множеств, математические модели и алгоритмы принятия диагностических решений при количественных и качественных параметрах состояния больного с помощь» нечетких логических уравнений и нечётного логического вывода, генератор моделей функций принадлежности нечбтких параметров больного, оболочку цечбткой экспертной системы, исследование адекватности разработанных алгоритмов на примере дифференциальной диагностики ишемической болезни сердца.

Ключов! слова? д!агноз.'неч!тка матрица знань. неч!тк1 лог!чн1 р!вняння» функцИ належност!. експертна система.