Актуальные вопросы программирования операций в клинической диагностике

Гладков Д.И., Касаткин В.И., Шанти П. Джаясекара, Шатилов В.В., Сарбаев Р.С., Цикушев А.Х.

Применение в медицине методов машинной имитации и современных информационно-коммуникационных технологий обеспечивает разработку новых способов получения информации, ее преобразования и хранения с последующим принятием обоснованных решений. В конечном итоге именно это позволяет получать качественно новые результаты, недостижимые при использовании традиционных способов обработки медицинских данных.

Интерес к новому направлению доказательной медицины – автоматизированной (вычислительной) диагностике продиктован: во-первых, противоречием между возрастающим объемом диагностической информации о больном и возможностями ее использования в процессе распознавания заболевания;  во-вторых, необходимостью постановки задач, связанных с выявлением факторов риска здоровью в массовых скрининговых и эпидемиологических исследованиях.

Работы в данном направлении вызвали интерес к теории и методологии установления клинического диагноза и, в первую очередь, к таким вопросам, которые раскрывают логику самого диагностического процесса, ибо только понимание главных процессов человеческого суждения при установлении диагноза позволяет воспроизвести эти процессы более точно в виде соответствующих математических моделей.

Общая структура диагностического процесса включает три главных компонента: логический, технический и семиотический. Логический компонент связан с клиническим мышлением врача и правилами построения диагностических заключений. Технический компонент имеет отношение к разработке методик медицинского обследования. Семиотический компонент связан с оценкой информативности, диагностической значимости отдельных признаков (симптомов, синдромов).

Наибольшее распространение в теории диагноза получил ряд направлений логической интерпретации клинического мышления: «инсайт», «по аналогии», интуитивное и симптоматическое. Распространение первых трех направлений вряд ли оправдано, во-первых, потому, что эти направления не учитывают сущности интуиции и индукции, являющихся формами научного познания, во-вторых, потому что они не опираются на логическую специфику клинической диагностики как дедуктивной  системы  познания. Симптоматический метод, который в максимальной степени отражает диалектику развития патологического процесса в настоящее время получил наибольшее распространение.

Ссылаясь на несовершенство классификации болезней и точных критериев для выделения и разграничения отдельных патологических форм, ряд авторов пропагандируют «врачебную интуицию», «клиническое чутье», как единственно  возможный способ клинического мышления. Е.И. Чазов рассматривает интуицию, как результат обостренной наблюдательности, внимательности врача, накопленного им опыта и знаний, способности быстро ассоциировать клинические данные.

При интерпретации логической сущности диагностики ряд авторов все виды клинического мышления сводят к индуктивной способности воспринимать сходство и различие явлений. Чрезвычайно преувеличивая роль наблюдения в медицине, сторонники индуктивной логики, абсолютно противопоставляют индукцию дедукции.   Индукция, бесспорно, имела и будет иметь важное значение при заключении от частного к общему, т.е. при введении нового знания из совокупности эмпирических фактов. Но диагностика, основанная только на индукции,  всегда незавершенна и неполна. Для постановки клинического диагноза индуктивная логика должна дополняться использованием методов дедукции, без которых невозможна разработка научных понятий и систематизация знаний.

Именно поэтому логические основы диагностики следует связывать с методами дедуктивного умозаключения, которые используются при выработке решений, основанных на применении общих положений или теорий. С дальнейшим накоплением и систематизацией медицинских знаний роль дедуктивной логики, как наиболее строгого и достоверного приема мышления в диагностике заболеваний, будет неуклонно возрастать.

Обработка медицинской информации путем применения машинной имитации позволяет отдельному субъекту (врачу) наилучшим образом использовать накопленные знания, хранящиеся в памяти медицинских информационно-вычислительных систем (МИВС) в виде статистических массивов, информативных признаков, диагностических решающих правил. Эти данные являются результатом сложившихся к настоящему времени представлений о сущности патологических процессов, их клинических проявлений и коллективного опыта врачей. Именно поэтому отправным пунктом при постановке исследований, ориентированных на верификацию групп обучения, выбор диагностических признаков и проверку их эффективности является врач-специалист. Моделирование процесса диагностики МИВС основывается на логике установления клинического диагноза. При этом выделяют ряд этапов:  чувственное восприятие признаков заболевания у больного и их анализ, принятие ряда умозаключений о локализации, симптомах и синдромах заболевания, формулирование рабочей гипотезы о нозологическом диагнозе, оценка степени вероятности  этой гипотезы и, наконец, синтез всех полученных знаний в клинический диагноз, прогноз заболевания, план лечения и профилактики.  Следовательно, отсутствует всякая почва для противопоставления традиционных методов диагностики и вычислительной диагностики.

Несмотря на определенные успехи при установлении диагноза с помощью МИВС, процесс внедрения их в практику не дает, однако желаемого результата, соизмеримого с затратами сил и средств на проведение работ в данном направлении. Это связано с тем, что использование МИВС возможно только при условии соблюдения ряда требований, а именно: в основе логической схемы диагноза заболевания должна лежать строгая система знаний; точность медицинской терминологии; формализованное описание результатов медицинского обследования.

На практике же врачи, зачастую, вынуждены работать в условиях недостатка времени при проведении стационарного обследования больного в интересах получения объективных и достоверных результатов исследований. Кроме того, не всегда возможна логическая упорядоченность этапов диагностики и лечения. В работе врача присутствует элемент неопределенности. Ему приходится оперировать неполными не всегда достаточно определенными и меняющимися в относительно короткие промежутки времени классификациями болезней, который подчас значительно «пересекаются». Так, например, артериальная гипертензия является симптомом целого ряда заболеваний: гипертоническая болезнь, хронического пиелонефрита, гломерулонефрита, ряда эндокринных заболеваний. Дифференциальная диагностика между ишемией, очаговой дистрофией и инфарктом миокарда не всегда возможна даже при тщательном обследовании больных. Весьма часто наблюдается сочетание различных заболеваний, что приводит к так называемой атипичной клинической картине, характеризующейся появлением новых или исчезновением типичных симптомов. Клиническая картина одного и того же заболевания может претерпевать изменения в зависимости от возраста, пола и т.д.

О многих патологических состояниях врачи, как правило, судят по их косвенным проявлениям. Так, диагностика очагового поражения миокарда, прежде всего, основана на характерном болевом синдроме, нарушениях гемодинамики, изменениях ЭКГ, острофазовых реакциях, а не на изменении кровотока в соответствующих коронарных артериях. Ряд надежных диагностических признаков (катетеризация полостей сердца или селективная коронарография) широко не могут быть использованы из-за технических сложностей и опасности для здоровья и жизни пациентов.

Каждое заболевание представляет собой развивающийся во времени и пространстве процесс, что необходимо учитывать в ходе диагностики. По мнению С.П. Боткина, «диагноз является более или менее вероятной гипотезой, которая опровергается или подтверждается дальнейшим течением болезни». Поэтому диагностика болезней должна обязательно дополняться указанием стадии заболевания и особенностей клинического течения, что следует учитывать при формировании обучающих выборок.

Отсутствие точных количественных критериев оценки состояния больного  требует больших усилий для формализации описания клинической картины болезни.  В этой связи логико-математической основой вычислительной диагностики следует считать теорию распознавания образов, которая отличается большой универсальностью. В рамках данной теории разрабатываются математические модели и правила их анализа. При этом выбор математического аппарата, адекватного характеру медицинской задачи, является важным фактором.

Медицинская практика, как известно, представляет собой совокупность задач различной сложности, решаемых врачами общего профиля и «узкими» врачами-специалистами. Какие же врачи в первую очередь нуждаются в помощи МИВС?

Основные направления диагностических работ по машинной диагностике представлены в таблице.

Приведенный перечень свидетельствует о том, что машинные методы широко применяются при диагностике именно тех заболеваний, диагноз которых основывается на учете многих показателей. Для таких заболеваний создаются компьютерные программы, которые подсказывают порядок обследования больного с тем, чтобы сократить количество трудоемких и иногда небезопасных дополнительных процедур, (пороки сердца, заболевания печени, опухоли мозга и других органов).

Таблица − Основные направления автоматизации диагностики заболеваний

Авторы многих  работ с помощью вычислительной диагностики пытаются распознать острые состояния, требующие принятия экстренных мер (острый живот, сосудистые заболевания головного мозга и сердца, тяжелая травма черепа, угрожающие жизни состояния). Это именно те заболевания, которые нередко ставят врача в затруднительное положение из-за невозможности собрать в сжатые сроки большое количество сведений о больном. Но при этом диагноз должен быть поставлен точно и быстро. Именно для таких заболеваний создаются компьютерные программы, которые позволяют с достоверностью 86 – 96 % дать оценку тяжести состояния больного и выдают рекомендации к оптимальному плану его лечения. В данном случае МИВС выступает в роли врача-консультанта общего профиля.

В последнее время наметилась четкая тенденция к использованию компьютерных технологий в профилактической медицине, где важно определить наличие не только болезни, но и факторов риска здоровью. В связи с этим правомерна постановка задач по социально-гигиеническому мониторингу и скрининг-диагностике. Опыт разработки систем многопрофильного скрининга свидетельствует о его высокой эффективности при решении задач контроля состояния.

Таким образом, при решении врачами-специалистами  сложных задач, связанных с планированием  обследования и лечения больного, если то или иное воздействие предпринимается с некоторой степенью риска, или когда необходим точный расчет и индивидуальный подбор дозировок лекарственных средств, МИВС оказывает им информационную поддержку. Во всех этих случаях МИВС выступают в роли электронного помощника врача, т.е. «консультанта» или «подсказчика». Ответственность за конечную реализацию задач медицинской практики, безусловно, возлагается на врача-специалиста.