淺議疾病智能診斷系統(tǒng)的研究

周燕玲　王羨欠

[摘要]討論疾病智能診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]醫(yī)療 推理機(jī) 智能診斷系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0120018－01

一、醫(yī)療智能診斷的過(guò)程

在任何醫(yī)療部門(mén)，專(zhuān)家醫(yī)生的診斷是十分重要的。為使大多數(shù)的醫(yī)生都能使用專(zhuān)家醫(yī)生的知識(shí)和技能，提高醫(yī)療水平，人們已把計(jì)算機(jī)技術(shù)引進(jìn)醫(yī)療診斷中。計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)病理生理機(jī)構(gòu)的描述模型和專(zhuān)家醫(yī)生的醫(yī)療知識(shí)，并根據(jù)患者的病癥，進(jìn)行推理判斷，給出診斷治療意見(jiàn)。在診斷中，計(jì)算機(jī)可做下列工作：詢(xún)問(wèn)患者病癥，解釋病癥，推斷疾病發(fā)展，形成各種治療計(jì)劃，解釋證明上述各項(xiàng)的合理性，復(fù)診時(shí)重新估價(jià)患者狀況。

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，專(zhuān)家系統(tǒng)在醫(yī)療智能診斷中表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)大的生命力。它們?yōu)閷?dǎo)醫(yī)系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的空間。專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有六大部件：知識(shí)獲取子系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、人機(jī)接口和監(jiān)控機(jī)制。

二、疾病智能診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

（一）疾病智能診斷系統(tǒng)的組成部分

疾病智能診斷系統(tǒng)可以分為五大部分：知識(shí)獲取子系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)以及人機(jī)接口，其核心部分是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。下面圖1給出了疾病智能診斷系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。

知識(shí)獲取子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)知識(shí)的自動(dòng)獲取并將這些信息轉(zhuǎn)換成內(nèi)部表示形式存入知識(shí)庫(kù)。

知識(shí)表示就是如何把領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)表示出來(lái)，以便于在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)、檢索和修改，最終將這些知識(shí)形成知識(shí)庫(kù)。

推理是指依據(jù)一定的原則從已有的事實(shí)出發(fā)推出結(jié)論的過(guò)程。在專(zhuān)家系統(tǒng)中，通常使用的是基于知識(shí)的推理。常用的推理方式有正向推理，反向推理和混合推理等。

（二）疾病智能診斷系統(tǒng)的系統(tǒng)流程

三、疾病智能診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

智能診斷模塊的結(jié)構(gòu)敘述

（一）初步診斷推理機(jī)

初步診斷推理機(jī)的推理是基于數(shù)學(xué)模型和規(guī)則的正向不精確推理。所謂“正向”指的是從患者的癥狀推斷出患者疾病的過(guò)程。它主要是模擬醫(yī)學(xué)專(zhuān)家對(duì)疾病進(jìn)行初步診斷的思維過(guò)程。其基本思想就是將錯(cuò)綜復(fù)雜的疾病從醫(yī)學(xué)的角度進(jìn)行分類(lèi)，得到一些疾病類(lèi)，如神經(jīng)系統(tǒng)疾病類(lèi)、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病類(lèi)、耳鼻喉疾病類(lèi)等等。每種疾病類(lèi)中又包括與該疾病類(lèi)相關(guān)的諸多疾病，從而建立相應(yīng)的疾病類(lèi)知識(shí)庫(kù)和疾病知識(shí)庫(kù)。在這些知識(shí)庫(kù)中，除了含有疾病類(lèi)和疾病的名稱(chēng)集外，還存有反映某一癥狀對(duì)某一疾病類(lèi)或疾病重要性的權(quán)值表，當(dāng)用戶(hù)輸入患者癥狀后，可獲取癥狀對(duì)疾病類(lèi)或疾病的權(quán)值，通過(guò)“加權(quán)求和”來(lái)求取疾病類(lèi)及疾病的隸屬度，從而進(jìn)行診斷推理得到初診結(jié)論。

據(jù)上所述，初步診斷推理機(jī)可初步推斷出患者可能患有哪幾種疾病，但根據(jù)專(zhuān)家診斷思維，還不能就此下結(jié)論說(shuō)患者患了什么疾病，需將初診結(jié)果作為一種假設(shè)，也即是假設(shè)患者患了初診結(jié)果所定的疾病，把它作為目標(biāo)，提交給鑒別診斷推理機(jī)，進(jìn)行鑒別診斷。

（二）鑒別診斷推理機(jī)

鑒別診斷推理機(jī)采用反向推理方式，也即是基于初診結(jié)論（疾?。┤ふ乙l(fā)該疾病癥狀事實(shí)的過(guò)程。它的基本思想就是將初步診斷推理機(jī)推理出的疾病作為鑒別診斷推理的目標(biāo)假設(shè)，建立假設(shè)表，并依次根據(jù)這些目標(biāo)假設(shè)進(jìn)行反向推理，從而進(jìn)一步驗(yàn)證或修改初診結(jié)論，最終得出正確結(jié)果。

鑒別診斷推理程序的基本思想具體如下所示：

鑒別診斷推理機(jī)從原始目標(biāo)出發(fā)，連續(xù)反向工作，直到碰到這樣的一個(gè)子目標(biāo)，不存在任何規(guī)則可用，且也不存在任何事實(shí)和相關(guān)事實(shí)與之匹配。這時(shí)，系統(tǒng)將詢(xún)問(wèn)用戶(hù)有關(guān)信息，若用戶(hù)未提供必須的信息，則當(dāng)前應(yīng)用的規(guī)則不能再使用（這條推理路徑不可能達(dá)到目標(biāo)），而應(yīng)考慮其他的推理路徑。如果用戶(hù)提供的信息表明規(guī)則為真，那么可執(zhí)行該規(guī)則的結(jié)論部分。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到規(guī)則的真假性已確定或再也沒(méi)有規(guī)則可用為止。

四、臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析

當(dāng)病人輸入自己的癥狀特征時(shí)，系統(tǒng)能夠初步診斷出患者所患的疾病類(lèi)型就有一種情況的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)輸出該疾病類(lèi)型，并且根據(jù)反向推理，系統(tǒng)就提醒病人是否還有其它癥狀特征以便能夠更多的了解患者，從而能正確的診斷出病人的疾病類(lèi)型。

例如當(dāng)病人含有“最低血壓超過(guò)90mmHG”癥狀，系統(tǒng)則能初步診斷病人得到心血管內(nèi)科診斷，并且很有可能得的是高血壓一種疾病類(lèi)型的情況。然后根據(jù)反向推理，病人輸入的癥狀特征不是和該疾病類(lèi)型的癥狀完全相同，所以系統(tǒng)會(huì)提示病人是否還有其它癥狀，譬如“最高血壓超過(guò)140mmHG”。

算法分析過(guò)程為：

正向推理：輸出患者有可能的得的疾病類(lèi)型為高血壓。

反向推理：根據(jù)高血壓疾病類(lèi)型的特征，從規(guī)則庫(kù)中查找發(fā)現(xiàn)還有“最高血壓超過(guò)140mmHG”這種癥狀病人沒(méi)有，所以系統(tǒng)會(huì)發(fā)現(xiàn)并且輸出提示用戶(hù)是否有該癥狀，然后根據(jù)用戶(hù)輸入繼續(xù)診斷。

同樣，當(dāng)病人輸入“上火”這種癥狀后，系統(tǒng)首先檢查規(guī)則庫(kù)，找到和此癥狀相關(guān)的疾病類(lèi)型為“植物神經(jīng)功能失調(diào)癥”，然后反向推理，檢索出該疾病類(lèi)型還有其它的一系列癥狀，如：眩暈，心慌等癥狀特征。具體算法分析同上面患者具有“最低血壓超過(guò)90mmHG”癥狀診斷類(lèi)似。

參考文獻(xiàn)：

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