Из-за интенсивного развития науки, появления новых областей знаний и увеличения общего объема знаний, когда не только обмен знаниями между специалистами смежных областей, но и овладение узкой специальностью сильно затруднены, проблема cоздания и внедрения в здравоохранение современных информационных технологий приобретает особое значение. К числу таких областей знаний можно отнести электроэнцефалографию (ЭЭГ), рентгенологию, включая все ее усовершенствованные аналоги, гистологию, клинико-лабораторную диагностику (КЛД) и некоторые другие. Поэтому наибольший интерес для создания систем поддержки принятия решения представляют именно эти области знания.
Для решения поставленной задачи необходимо: создание методов вербализации интуитивных профессиональных знаний для того, чтобы наиболее ценная часть знаний стала доступна широкому кругу специалистов; разработка методов организации медицинской информации, которые позволяют унифицировать способ представления знаний; установление содержательных связей, уменьшающих объем материала, повышая, при этом, его информативность, что должно способствовать эффективности научных исследований и повышению квалификации специалистов. Для более эффективного использования компьютерных сетей врачам необходимо предложить диагностические, прогностические, экспертные, обучающие и справочные системы в разных областях медицинских знаний.
В ИППИ РАН совместно с экспертами разработан метод структурной организации слабоформализованной информации, который состоит в выделении минимального числа ключевых характеристик (структурных единиц), знание которых достаточно для принятия решения. Работа заключается в выявлении систем, изучаемых в данной области медицины; определении функций, которые эти системы выполняют, и симптомов, характеризующих нарушение этих функций [4, с. 3].
Структурная организация информации была успешно проведена в областях знаний, связанных с изучением функционального состояния головного мозга, а также данных клинико-лабораторной диагностики [5, с. 18; 10, с. 108; 11, с. 276]. Полученные результаты использованы для создания экспертных, обучающих систем, а также для решения целого ряда научных и медицинских задач, связанных с нарушением функционального состояния мозга у детей и взрослых, а так же диагностикой состояния организма по лабораторным анализам крови (общий клинический анализ крови, коагулограмма, биохимический анализ крови) [2, с. 117; 6, с. 29; 9, с. 81; 7, с. 6].
Лабораторные исследования являются самыми доступными и массовыми, составляют 90% общего объёма диагностических исследований и в 70% случаев для принятия медицинских решений необходимо использование лабораторных данных [8, с. 145]. Лабораторная диагностика необходима не только для постановки диагноза, но и для оценки тяжести заболевания и прогноза течения заболевания. При этом многообразие патологических форм, индивидуальность их проявления у различных людей делают процесс диагностики крайне трудным и зависящим от знаний и умения врача.
Поскольку все патологические процессы происходят на уровне биохимических реакций в клетке, то знание и понимание значений показателей биохимического анализа чрезвычайно велико. В то же время, форма представления этих показателей в клинической практике такова, что нередко они остаются невостребованными лечащим врачом частично или полностью.
Для диагностики заболеваний внутренних органов: печени, поджелудочной железы и почек ключевую роль играют данные биохимического анализа. Ранее мы воспользовались методом структурной организации информации для диагностики заболеваний печени и поджелудочной железы [11, с. 276].
Подавляющее большинство органических соединений и ферментов, играющих главную роль в функционировании всех внутренних органов, синтезируются печенью. Основной функционирующей системой для печени является клетка гепатоцит. Эти клетки выполняют несколько функций, главными из которых являются синтетическая, детоксикационная и выделительная. Нарушение каждой из этих функций характеризуется определенным синдромом и связано со специфическими заболеваниями.
Поджелудочная железа (ПЖ) состоит из двух видов тканей: экзокринной ткани (ацинарные клетки) и эндокринной, так называемые островки Лангерганса. Экзокринная (внешнесекреторная) функция связана с образованием панкреатического сока за счет синтеза и секреции пищеварительных ферментов (амилаза, липаза, трипсин), а также секреции жидкостей и электролитов. Эндокринная (внутрисекреторная) функция заключается в продуцировании гормонов (инсулин, глюкагон, соматостатин). Нарушение этих функций в первом случае приводит к панкреатитам, а во втором — к нарушению толерантности к глюкозе и сахарному диабету, которые можно дифференцировать по специфическим для каждого случая данным биохимического анализа крови и мочи.
В настоящей работе метод структурной организации знаний применен для диагностики заболеваний почек.
Основной морфологической и функциональной структурой почек является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка и почечных канальцев, а также интерстициальная ткань. Главные функции почек заключаются в сохранении ионного состава и объема биологических жидкостей, которые обеспечиваются согласованной деятельностью клубочков и канальцев почек, в которых происходят клубочковая фильтрация, канальцевая секреция и реабсорбция. Воспаление интерстициальной ткани с последующим вовлечением всего нефрона приводит к нарушению способности концентрирования и разведения мочи. Отметим, что выделение белка с мочой является основным и общим признаком поражения почек, а протеинурия считается, если белок превышает 0,15 г/сут [8, с. 145].
Нарушение функций почек приводит к специфическим клиническим вариантам, каждый из которых характеризуется определенным набором изменений биохимических показателей ─ синдромом (значения этих показателей приведены на рисунке 1):
- Гломерулопатии ( преимущественное поражение функции клубочкового фильтра): а. мочевой синдром (протеинурия и гематурия); б. анализ крови (гипопротеинемия с диспротеинемией).
- Тубулопатии (первично-ведущее поражение канальцев с нарушением секреторной и реабсорбционной функций канальцев): а. умеренный мочевой синдром (протеинурия и гематурия); б. нарушение водно-электролитного обмена.
III. Интерстициальный нефрит с последующим вовлечением в процесс всего нефрона.
Каждому варианту нарушения функций соответствует определенный ряд заболеваний со своими симптомами [8, с. 145; 1, с. 547; 3, с. 232]. Рассмотрим эти симптомы подробно на примере тубулопатии при нарушениях секреторной и реабсорбционной функций канальцев (таблицы 1 и 2).
Таблица 1.
Дистальный канальцевый ацидоз — нарушение секреции ионов водорода в дистальных канальцах.
| Клинические варианты тубулопатии. | Анализ мочи. | Анализ крови. |
| 1. Наследственное заболевание: синдром Баттлера-Олбрайта: нарушение секреции ионов водорода в просвет дистальных канальцев или обратной диффузии в клетку. | а. PH мочи>6; б. гиперкаль-циурия: Са |
Гипокалиемия: К ¯¯; |
| 2. Дистальный тубулярный ацидоз может возникать вторично при ряде аутоиммунных заболеваний. | гипокальци-урия: Са ¯; | К в крови не снижен; |
| 3. Почечный несахарный диабет. Отсутствие реакции рецепторов дистальных канальцев на АДГ (альдостерон). | гипостенурия: d= 1003-1005; |
Таблица 2.
Проксимальный канальцевый ацидоз — снижение проксимальной реабсорбции бикарбонатов.
| Клинические варианты тубулопатии | Анализ мочи | Анализ крови (N – норма) |
| 1. Проксимальный канальцевый ацидоз –снижение проксималь-ной реабсорбции бикарбонатов: | а. РН , но может быть < 5,5 б. HCO3 ; |
а. РН крови ¯; б. возможны нарушения электролитного баланса: К — N,¯; Са — N,¯; |
| 2. Синдром Фанкони – генерализованная дис-функция проксимальных канальцев: характерна полиурия; | а. РН , но < 5,5 б. гипостенурия; в. НСО3, НРО4, Na; г. глюкоза ; д. аминоацедурия;
|
а. мочевая кислота ¯;
б. нарушение водно-электролитного баланса: K ¯, Na¯, Ca ¯, HPO4 ¯; |
| 3. Почечная глюкозурия: нарушение реабсорбции глюкозы. |
а. глюкоза в моче повышена до 5-30 г/сут. | а. глюкоза в крови N или снижена |
| 4. Фосфат-диабет – наследств. заболевание: ¯ реабсорбции фосфатов |
а. НРО4 в моче ; | а. НРО4 в крови ¯ б. возможна гипокаль-циемия: Са – N или ¯; |
| 5. Вторичные хронические тубулопатии. | ||
| 5.1 Подагрическая почка: обструкция канальцев в связи с повышенным выделением почками мочевой кислоты. | а. мочевой синдром (возможно) пиелонефрит (возможно); б. мочевая кислота (возможно); |
а. мочевая кислота ; |
| 5.2 Миеломная почка: закупорка канальцев парапротеином, секретируемым миеломными клетками. |
а. выраженная протеинурия: белок до 30 г/сут; б. белок Бен-Джонса; |
а. диспротеинемия: наличие М-градиента; общий белок; б. гиперкальциемия: Са; в. гиперфосфатемия:Р↑ |
Рисунок 1. Схема дифференциальной диагностики заболеваний почек
На рисунке 1 представлен результат структурирования знаний при диагностике заболеваний почек. Таким образом, установление содержательных связей, в основе которых лежит внутренняя логика врачебного мышления, может способствовать как более эффективной диагностике, так и более эффективному обучению специалистов, что и отличает предложенный метод от существующих справочников.
Список литературы:
1.Адо А.Д. Патологическая физиология. -М.: Триада-Х, 2000. 574 с.(24-ая глава)
2.Киселева О.А., Лукашевич И.П., Ткачева Т.В. Формализация знаний в офтальмологии. Экспертная система «ОСГ-ЭКСПЕРТ» // Информационные процессы. 2007. — Т. 7. — № 2. С. 117-123.
3.Клинический диагноз — лабораторные основы ; под редакцией В.В. Меньшикова. -М.: Лабинформ, 1997. 320 с.
4.Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Эльнер А.М. и др. Структурная организация медицинской информации для установления диагноза в детской неврологии // Медицинская техника. — 1995. — № 2. — C. 3-9.
5.Лукашевич И.П., Шипкова К.М., Шкловский В.М. Структурный подход к представлению и анализу нейропсихологической информации // Медицинская техника. — 1998. — № 5. — С. 18-21.
6.Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Фишман М.Н. Автоматизированная диагностическая система “ЭЭГ-ЭКСПЕРТ” // Медицинская техника. 1999. — № 6. — С. 29-34.
7.Лукашевич И.П., Степанян К.В., Балугян Р. Ш., Попов А.К. Автоматизированное формирование заключений по данным общего клинического анализа крови // Врач и информационные технологии. 2015. — № 2. — С. 6-11.
- Нефрология: Руководство для врачей ; под ред. И.Е. Тареевой. 2-е издание. -M.: Медицина, 2000. 688 с.
- Степанян К.В., Лукашевич И.П., Балугян Р.Ш. Программный комплекс поддержки принятия решения в области клинико-лабораторной диагностики. // Искусственный интеллект и принятие решений. 2013. — № 4. — С. 81-88.
- Balugyan R.Sh., Lukashevich I.P., Mostovoy A.S., Peremyachkna S.Yu., Stepanyan K.V. Formalization of medical knowledge with conceptual scheme // Journal of International Scientific Publication: Educational Altetnatives. — 2011. — Vol. 9. — Part 3.- P. 108-116.
- Lukashevich I.P., Savina M.I. The Role of the Structural Organization of Knowledge in Analyzing Biochemical Data // Scientific and Technical Information Processing. – 2012. — Vol. 39 — No. 5 – P. 276–282.
Original Russian Text © 2010, published in Iskusstvennyi Intellekt i Prinyatie Reshenii, 2010. — № 1. — С. 33-40[schema type=»book» name=»СТРУКТУРНЫЙ ПОДХОД ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПОЧЕК ПО БИОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ» description=» Метод структурной организации информации был использован для представления данных биохимического анализа при диагностике заболеваний почек. В основе метода лежит описание нарушений функций отдельных структур почек, каждое из которых приводит к специфическим клиническим вариантам с характерным набором биохимических показателей. Такой подход позволяет проводить эффективно как диагностику, так и обучение.» author=»Лукашевич Ирина Павловна, Савина Марина Ивановна, Степанян Карен Вартанович» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-04″ edition=»euroasia-science_30_22.09.2016″ ebook=»yes» ]