Разработка медицинской информационной системы

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время создано большое количество медицинских центров различной формы собственности, в которые могут иметь доступ граждане за получением медицинской помощи. Для оказания высококачественной помощи врачу необходимо иметь полную информацию о состоянии здоровья пациента, а также данные об оказании ему медицинской помощи и установленных диагнозах. Наличие единой информации в электронном виде о состоянии здоровья позволит сэкономить рабочее время врача-специалиста на запрос истории болезни, сократить временные затраты, связанные с назначением правильного курса лечения. Таким образом, задача разработки медицинских информационных систем является актуальной в настоящее время.
Норма знаний, необходимых для успешной работы медицинских работников, значителен. Поэтому актуальность усиления информационной поддержки профессиональной врачебной деятельности, медицинских работников в целом обусловлена не только потребностью в повышении качества оказываемой медицинской помощи населению, но и необходимостью оптимизации используемого для этого потенциала лечебного учреждения.
Эффективное решение указанных задач обеспечивается только посредством современных подходов, с использованием систем информатизации основных направлений работы учреждений здравоохранения и труда сотрудников, работающих в сфере здравоохранения, через реорганизацию системы управления ресурсами (кадрового, финансового обеспечения, материально-технической базы, лечебно-диагностического процесса, обеспечения лекарственными средствами, медицинской техникой и средствами реабилитации и др.) с использованием медицинской техники и информационных технологий.
Целью работы является анализ использования экспертных систем для автоматизации постановки медицинских диагнозов.
Объектом автоматизации в рамках данного проекта является использование информационных систем в медицине.
Задачи работы:
- анализ теоретических аспектов использования экспертных систем;
- функциональное моделирование использования экспертных систем в медицинской диагностике;
- разработка математической модели задачи;
- постановка задач автоматизации;
- построение информационной модели системы;
- обоснование выбора средства разработки;
- разработка прототипа приложения для автоматизации постановки диагнозов.
Практическая значимость работы состоит возможности использования экспертной системы в работе медицинских учреждений в части постановки диагнозов.


 
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ
1.1. Общая характеристика использования экспертных систем
Экспертные системы – прикладные программы искусственного интеллекта, в которых база знаний представляет собой формализованные эмпирические знания экспертов в какой-либо узкой предметной области.
Экспертная система представляет собой программный продукт, оперирующий с базой знаний в заданной предметной области с целью выработки рекомендаций или решения поставленных задач.
Работа экспертных систем основана на использовании базы знаний, в которую внесена информация экспертами соответствующей предметной области. Пользовательский режим экспертных систем предполагает возможности выдачи рекомендация по определённым признакам поведения предметной области.
Функции экспертных систем:


Основное назначение экспертных систем – выдача рекомендаций в предметных областях, требующих привлечения узких специалистов. Экспертные системы в рамках выдачи рекомендаций, как правило, используют дедуктивные модели. преимущество экспертных систем – возможность их хранения, изменения, тиражирования. При этом возможна работа в предметных областях, требующих привлечения сотрудников с узкой специализацией, которых призвана заменять экспертная система.

Экспертная система – это интеллектуальная информационная система, которая используется при решении слабо формализуемых задач на основе накапливаемого в базе знаний опыта работы экспертов в исследуемой проблемной области. Она использует базу знаний с набором правил и механизмом вывода и позволяет на основании предоставляемых пользователем фактов провести распознавание ситуации, осуществить постановку диагноза, провести формулировку решения или дать рекомендации для выбора вариантов действия. ЭС используются при воссоздания опытных данных, знаний специалистов высокого уровня и использования данных знаний в технологии управления. Разработка экспертных систем осуществляется с использованием математического аппарата нечеткой логики для эксплуатации в специальных областях применения, так как их использование предполагает наличие больших аппаратных ресурсов. В основе проектирования экспертных систем лежит база знаний, основывающаяся на моделях представления знаний. В системах, основанных на знаниях, правила (или эвристики), по которым решаются проблемы в конкретной предметной области, хранятся в базе знаний. Проблемы ставятся перед системой в виде фактологической информации, описывающей некоторую ситуацию, и ЭС с использованием базы знаний производит вывод заключения из данных фактов.
1.2. Функциональная модель использования экспертной системы
В рамках данной работы проведено создание экспертной системы для использования в области постановки диагнозов в медицине. Специфика деятельности врачей в части постановки диагнозов связана с необходимостью учета множества факторов для определения причин заболеваний, постановки диагнозов и назначения лечения. Задача постановки диагноза связана с необходимостью учета множества факторов, так как набор одних и тех же факторов и схожесть симптомов могут приводить к ошибкам в принятии решений по тактике лечения из-за неверно поставленного диагноза.
Использование баз знаний обеспечивает возможности обеспечения точности при диагностировании заболеваний. В рамках построения функциональной модели задачи проведено построение IDEF0-модели задач. На рисунке 1 изображена контекстная диаграмма.

Рисунок 1. Контекстная диаграмма

Как изображено на рис.1, входящие информационные потоки в систему постановки медицинских диагнозов включают: информацию из базы знаний по заболеваниям и симптомам, данные о симптомах пациента. Результирующий информационный поток включает результат постановки диагноза. На рис.2 приведена диаграмма основного процесса.