WEB-ресурс научно-практических конференций

МОЖЛИВОСТІ побудови інформаційних моделей медицини

Л. Б. Лотоцька, У. Б. Лотоцька-Дудик

Розвиток медицини і охорони здоров'я сьогодні суттєво залежить від використання математичних методів і засобів автоматизації обробки інформації як в наукових дослідженнях, так і в практичній діяльності установ охорони здоров'я. Проблема оцінки якості та ефективності медичної допомоги потребує комплексного системного підходу до її вирішення. Вирішенням цих питань займається медична кібернетика, яка сьогодні інтенсивно розвивається

Проблема побудови інформаційних (медико-математичних і машинних) моделей клінічної медицини на даний час є однією з найважливіших . Автоматизація діагностичного і лікувального процесів в клінічній медицині повинна відбутися в три етапи:

1. розробка методів машинної діагностики і прогнозування клінічної медицини, автоматизація діагностичного процесу і методів вибору лікування;

2. створення інформаційних (медико-математичних, машинних) моделей клінічної медицини;

3. створення операційних систем автоматизації діагностичного і лікувального процесів в клінічній медицині.

У минулому десятилітті широко велися роботи щодо реалізації завдань першого етапу. Проте, розроблені методи машинної діагностики і прогнозування виявилися недостатньо ефективними, оскільки не враховували динаміки розвитку захворювання, а тому не дозволяли оцінити status preasens організму. Останнє ж є дуже важливим, оскільки тактика лікування, тобто послідовність тих або інших лікувальних заходів, повністю залежить від того, на якому етапі розвитку знаходиться патологічний процес.

Крім того, існуючі методи машинної діагностики не враховують впливу зовнішніх чинників на організм хворого (наприклад, лікарських засобів, лікувальних процедур тощо), хоча ці дії викликають істотні зміни в організмі, впливаючи на динаміку перебігу захворювання. Облік відомостей про ці чинники важливий ще і тому, що при помилково певному стані організму на якомусь з етапів лікування застосування вибраних лікувальних засобів може не призвести до очікуваного результату. Тоді повторне вирішення діагностичної задачі з урахуванням відомостей про передісторію патологічного процесу, а також про прийняті засоби лікування і отриманий результат дозволить точніше визначити status preasens . Найбільш доцільно вирішувати завдання щодо тактики лікування хворого шляхом діагностики його стану, вибору лікувальних маніпуляцій , застосування рекомендованих лікувальних засобів на кожній стадії розвитку патологічного процесу.

І, нарешті, існуючі методи машинної діагностики вирішують тільки частково завдання лікування хворого, а саме — діагностування, тоді ж як інша частина — рекомендація послідовності лікувальних дій — залишається остаточно невирішеною.

Другий етап автоматизації діагностичного і лікувального процесів | пов'язаний з розробкою інформаційних моделей клінічної патології.

У сучасних наукових дослідженнях розрізняють два основні типи моделей: матеріальні та ідеальні. Матеріальні моделі — їх інколи називають фізичними — є речовинними, реально функціонуючими агрегатами, здатними виконувати певні функції, властиві моделі як «заступнику» об’єкта. На відміну від матеріальних ідеальні моделі, хоч і втілені в матеріальну форму (графічні символи, креслення тощо), функціонують не за законами свого матеріального буття, а за законами логіки або математики. Таке моделювання можна назвати інформаційним, оскільки йдеться про інформацію, що фіксується моделлю на тому або іншому рівні нашого пізнання модельованого об'єкту. Інформаційні моделі самі по собі «м ертві» і «оживають» лише в результаті дії деякого активного початку - мозку людини або універсальної обчислювальної машини [ 1 ].

Моделювання інформаційних процесів принципово відрізняється від традиційного моделювання патології. Відмінність способу інформаційного моделювання полягає в можливості додати до моделі власну, незалежну від людини, функцію переробки інформації. Разом з вирішенням практичних задач клінічної медицини модель дозволить поглибити загальні уявлення про клінічну патологію, що є не менш важливим, ніж конкретні рекомендації для клініцистів.

Інформаційна модель є деякою формою відображення реальних відносин речей і повинна бути адекватна модельованому об'єкту, а інформація і правила її перетворення, закладені в моделі , повинні бути такими, щоб властивості функціонуючої моделі були аналогом (з певним ступенем наближення) властивостей дійсного об'єкту.

Моделювання тих або інших сторін, елементів або всього патологічного процесу — один з методів об'єктивного вивчення клінічної медицини, що дозволяє підтверджувати або відкидати гіпотези про закономірності розвитку захворювання або про формальний взаємозв'язок елементів патології, що вивчається. Крім того , слід визнати, що при дослідженні об'єкту, погано пристосованого для формалізації, важливо створювати хоча б найпростіші моделі на конструктивному рівні, наприклад у вигляді комп’ютерних програм. Все це суттєво спрощує задачі дослідження, дозволяє перейти від розпливчатих, неоднозначних формулювань на рівні загальних асоціацій до конкретніших визначень і понять , до формалізації даного об'єкту або процесу. При цьому легше виявляються труднощі дослідження і намічаються конкретні напрями подальших досліджень.

Важливо, щоб результати, отримані при моделюванні, були наочними, тобто в певному розумінні схожими до відповідних лікарські рішень, і викликали ті ж реакції, що і при сприйнятті результатів лікарських рішень.

Значення моделювання патології того чи іншого захворювання при застосуванні комп’ютерних програм зводиться не тільки до ви рішення питань діагностики, прогнозу та вибору лікування. В процесі спільної роботи з моделлю лікарю доводиться осягати тонкощі управління механізмами патології, визначати і дозувати лікувальні дії з метою ефективності їх застосування.

У теоретичній і практичній медицині існує безліч задач, де математичні методи дійсно забезпечують принципово нове і істотне проникнення в суть проблеми, яке неможливе досягти традиційними описовими методами або експериментальними дослідженнями.

Проте далеко не кожен математичний опис можна назвати моделлю ( враховуючи необхідність отримувати суттєві результати, не дуже відмінні від реальності). Не тільки складність структури живого організму служить перешкодою для проникнення математичних методів в медицину. Цілеспрямоване пристосування і інше функціональні особливості саморегуляції організмів не дозволяють безпосередньо застосовувати загальні математичні закономірності для вирішення медичних задач [1].

Математичний опис можна визнати моделлю за умови, якщо результати досліджень моделі стабільні в часі, а відхилення від реальності - несуттєві.

На третьому етапі автоматизації діагностичного і лікувального процесів у клінічній медицині з'явиться можливість створити операційні системи автоматизації цих процесів, в яких буде організована спільна робота комп’ютерних програм і людини впродовж усього часу, необхідного для вирішення тієї або іншої конкретної задачі клінічної медицини. Людина при цьому скеровує роботу машини, пропонує їй нові ідеї побудови різних варіантів діагностики і лікування, а машина здійснює формальний пошук у заданому напрямку.

Вирішення суперечностей між високими вимогами, які ставляться до сучасних методів і засобів аналізу медичних даних, та існуючими аналітичними апаратами обробки подібних даних можливе на шляху створення якісно нових моделей і алгоритмів, заснованих на підвищенні повноти відображення і отримання якісно нових ознак медичних об’єктів.

Література:

1. Воробьёв С.А., Яшин А.А. Математическая обработка результатов исследований в медицине, биологии и экологии: Монография / Под ред. А.А. Яшина. - Тула: ТулГУ, 1999. - 120 с.

2. Борисов А.Н., Крумберг О.А., Федоров И.П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования. – Рига: Зинатне, 1990. -184 с.