Вычислительное устройство для диагностики заболеваний

Вычислительное устройство для диагностики заболеваний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

! Мтбитно-5 " кт...ч, -;„ä 4

ОГГ *

Союз Советсккк

Социалисткческик

Республик

КСАН ИЕ (iii752356

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 24.07.78 (21) 2648890/18 24 (5l ) М. Кл. с присоединением заявки ¹

6 06 F 15/42

Государственный комитет (23) Приоритет ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80, Бюллетень Эй 28

Дата опубликования описания 30,07.80 (53) УДК 681.325. .5 (088.8) Ю. В. Балтайтис, A. И. Гудименко, И. М. Матяшин, В. Н. Мальцев, В, Г. Мочалов и В. С. Ракитянский (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени заневский медицинский институт им, академика А. A. Богомолова и Конструкторское бюро (5рдена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени киевского радиозавода (71) Заявители (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИАГНОСТИКИ

ЗА БОЛЕВА HHA

Достигаемая с помощью данного устройства достоверность результатов диагнос- Устройство отличается очевидной сложтики недостаточна для практических целей. ностью, несмотря на простоту решения ЗУ, Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в медицине для проведения дифференциального диагноза, например, в классе острых хирургических заболеваний органов брюшнрй полости.

Известно устройство, содержащее коммутатор, схемы совпадения, выход каждой из которых подключен к счетному входу соответствующего счетчика, и ассоциатив50 ный запоминающий блок с последовательным опросом по словам и разрядам, информационный выход и три управляющих выхода которого подключены соответственно к первому входу коммутатора, к второ55 му входу коммутатора, к первым входам схем совпадения и к управляющим входам счетчиков, а второй вход каждой схемы совпадения соединен с соответствующим выходом коммутатора $1), 2

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является диагностическое вычислительное устройство, которое содержит запоминающее устройство (ЗУ) на сопротивлениях для хранения коэффициентов количества информации, содержащейся в признаке заболевания относительно заболевания, входы которого соединены с устройством ввода, а выходы - к входам решакацего блока, включакецем в себя суммирующе-потенциируюецие усилители, выходы которых подключены к индикаторам и схемам сравнения, на которые поданы соответствующие пороговые напряжения, выходы схем сравнения подключены к индикаторам, а выходы суммируюше-потенциирукацих усилителей подсоединены через суммирующий усилитепь и усилитель постоянного тока к входам суммирующе-потенциирукецих усилителей и устройство управления (2).

3 7 623 и не обеспечивает необходимой достоверности результатов диагностики.

Последнее объясняется следующими приЧиHSMHa

Метод диагностики, который использо5 ван при построении этого устройства, основан на применении формулы Байеса для определения вероятности заболевания при наличии некоторой системы признаков. При этом признаки, влияющие на выбор диаг- 10 ноэа, характеризуются как независимые.

Однако в медицинской практике могут иметь место и зависимые признаки, например "давность заболевания" и "состояние

1 больного», "возраст и "сопутствуюшие 15 заболевания" и т.п. Поэтому формула Байеса не может быть использована во всех случаях диагностики заболеваний и не обеспечивает достаточно высокую достоверность результатов диагностики.

Кроме того, применение формулы Байеса усложняет вычислительный процесс и получение информационных коэффициентов между некоторым признаком и заболеванием. Йля определения коэффициентов исполь-15 зуют экспертные оценки, а специалистам легче оперировать с общепринятыми понятиями типа "признак сильно влияет на оценку заболевания" или "признак уменьшает оценку заболевания" и т,д„ чем с вероятностными оценками. Это также снижает достоверность диагностики.

Цель изобретения — повышение достоверности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство для диагностики заболеваний, содержащее блок ввода исходной информации, входы которого являются входом устройства, а выходы—

40 подключены соответственно к входам блока памяти, индикаторы и измерительный прибор, введены два сумматора, формирователь пороговых уровней напряжения,формирователь разностного сигнала, коммута-45 тор, блок выделения заболевания с наибольшей оценкой и блок коммутации, входы которого соединены соответственно с входом устройства и выходами блока памяти, а выходы подключены соответствен50 но к входам первого и второго сумматоров и к входам формирователя пороговых

;уровней напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к входам формирователя разностного сигнала, выход которого подключен к второму входу коммутатора, выход коммутатора соединен с входами

56 4 измерительного прибора и блока вы целе ни я заболевания с наибольшей оценкой, выходы которого соединены с входами соответствующих индикаторов.

Кроме того, в вычислительном устройстве блок выделения заболевания с наибольшей оценкой содержит последовательно соединеннь|е пиковый детектор, первый дифференцируюший элемент, ждуший мультивибратор и второй дифференцирукюиий элемент, выход которого соединен с пер° В выми входами триггеров, вторые входы которых через соответствующие контактные переключатели соединены с выходом ждущего мультивибратора, вход пикового детектора является входом блока, выходы триггеров являются выходами блока, На фиг. 1 представлена блок-схема .устройства на фиг. 2 — схема блока памяти; HB фиг . 3 — схема второго варианта реализации устройства.

Ус1ройство содержит блок 1 памяти, блок 2 ввода исходной информации, решающий блок 3, блок 4 коммутации, измерительный прибор 5, индикаторы 6, запоминающие узлы 7, резисторы 8, выходы 9 и 10 блока памяти, сумматоры 11 и 12, формирователь 13 разностного сигнала, коммутатор 14, включающий пороговый элемент 15 и коммутирующий элемент 16, формирователь 17 пороговых уровней напряжения, блок 18 выделения заболеваний с наибольшей оценкой, включающий пиковый детектор 19, дифференцируюший элемент

20, ждущий мультивибратор 21, дифференцируюший элемент 22, релейный блок 23 переключения, -,риггеры 24 блока 18, генератор 25 импульсов, распределитель 26 импульсов, блок 27 индикации (фиг. 3), разделительную диодную схему 28, переключатели 29 и 30, блок 31 ввода диагноза, переключатель 32.

Б устройстве используется метод эвристического моделирования нейроноподобных элементов, метод М-сетей. Сущность метода заключается в суммировании оценок влияния признаков (факторов) на диагноз и определении диагноза, имекацего большую оценку.

Например, принято, что класс острых хирургических заболеваний органов брюшной полости содержит восемь заболеваний (острый аппендицит„острый холецистит, острый панкреатит, перфоративная язва, кишечная непроходимость, ущемленная грыжа, внематочная беременность, разлитой перитонит), а количество характерных фак-торов, соответствующих этому классу5 752

196, В общем случае характерные факторы устанавливаются на основании отечественного и зарубежного медицинского опыта и включают паспортные данные н жалобы больного, анамнестические сведения, 5 данные объективного исследования, а так- . же сведения лабораторных и инструментальных методов исследования относительно рассматриваемого класса заболеваний.

Комбинации факторов имеют пороги оценки, которые различны для каждого заболевания и имеют пределы точности в выявлении одного заболевания. Выбирают указанные пороги оценки методом экспертных оценок.

Принятая пороговая сценка для эаболеания устанавливается на основании порогов оценки для комбинации факторов и уточняется по мере накопления статистических денных. 20

Устройство работает следующим образом. (фиг. 1, 2). Необходимые уточнения в работе устройства по варианту 2 (фиг.3), связанные со схемными отличиями, приводятся ниже, Посредством блока 2 в блок 1 памяти вводится система С 1, факторов больного.

Схемно это означает, что соответствующая система факторов комбинации заломинающих узлов 7 подключается к входу устройства (плюсовой шине питания) и на выходах 9 и 10 составляется комбинация запитанных резисторов 8.

Блок 4 коммутации последовательно и синхронно подключает выходы 9 и 10соответственно к нкодам сумматоров 11 и 12, В результате этого на выходах сумматоров 1 1 и 12 формируются суммы и О и ;ф; с, а на выходе ск

40 формирователя 13 — дискретная последовательность уровней, равных

356 б

10 где сА-, — соответственно оценки уси45 ливакицего и тормозного влияния факторов на диаг- нозы заболеваний

0 — оценка заболевания.

Таким образом, эа один цикл .опроса блока 1 на вход коммутатора 14 последовательно подаются уровни (по числу заболеваний в рассматриваемом классе),.представляющие собой оценки заболеваний.

Синхронно с указанной последователь55 ностью, на коммутатор 14 с выхода формирователя 17 пороговых уровней напряжения 2 подаются соответствующие уровни, Коммутатор 14 разрешает прохождение на вход блока 18 только тех сигналов с выхода формирователя 13, которые от вечают условию (1).

Очевидно, что наиболее полно соответ ствует системе факторов то заболевание „которое имеет наибольшую оценку

Выделение заболевания с наибольшей оценкой выполняется блоком 18 следуюI M образом.

Из последовательно поступающих на вход блока 18 сигналов на выход мультивибратора 21 проходят начальный сигнал и затем только те, у которых амплитуда больше, чем у всех предшествующих.

Начальный сигнал И (@ ) заряжает

2 конденсатор пикового детектора 19 до амплитуды этого сигнала, первый дифференцирукхций элемент 20 формирует импульс, а ждуший мультивибратор 21 по последнему — прямоугольный импульс, по переднему фронту которого второй дифференцирукнций элемент 22 формирует сбросовый импульс для всех триггеров 24. По окончании сбросового импульса, и так как в этом случае только контакты 23 r соот ветствующие заболеванию f3 замкнуты, поданный на установочный вход триггера, соответствующего Ь q импульс перебрасывает его в положение, при котором включается соответствующий индикатор 6.

Следующий сигнал О(6 Д 4 0 (Ь пряжения на конденсаторе детектора 19 не изменяется и индикатор 6 остается включенным, указывая на то, что из В

17

9,1, 8 > заболевания R имеет наибольшую оценку, При поступлении сигнала 0(65 < (S>) напряжение на конденсаторе детектора

l9 резко увеличивается и формируется прямоугольный импульс, который с ломощью второго диффере щирующего элемента 22 сбрасывает триггер и, так как в этом случае замкнуты только контакты

23г (В }, перебросит другой триггер в положение, при котором включается индикатор, соответствующий заболеванию Bg и т.п.

По завершению цикла опроса включен только индикатор 6, соответствующий заболеванию 3 имеющему наибольшую оценку из рассматриваемого класса заболеваний.

Работа устройства по второму варианту (фиг, 3) в режиме "Оценка не отличается от работы устройства (фиг. 1), 7 523 так как в режиме "Оценка" блоки 27 и

31 отключены, а разделительная схема

28 не вносит особенностей в работу уст ройства. B этом режиме устройство(фиг, 3) производит оценку заболеваний из рассмат- 5 риваемого класса, r.е. выполняет ту же функцию, что и устройство по первому asрианту и таким же образом.

В режиме Контроль устройство работает следующим образом. t0

Предварительно проверяемый по заданному заболеванию вводит систему факторов,характерных (как ему представляется) для этого заболевания. Затем переключатели

29 и 30 устанавливаются в режим "Конт-15 роль", переключатель 32 - в положение

Ручное", а блоком 31 устанавливают контролируемый диагноз.

B результате этих переключений выхо« ды блока 1 памяти отключены от входов 20 сумматоров 11 и 12 и подключены один к минусовой шине питания, другой — к выходу генератора 25 импульсов, а выход блока 31 ввода диагноза - к релейномублоку 23.

Независимо от положений переключателей блока 2 ввода, т.е. введенной системы факторов, индицируется та комбинация резисторов 8 (т.е. система факторов), которая является экстремальной для заданно 40 го диагноза.

Практически индикаторы блока 27 установлены на каждом положении переключате лей блока 2 ввода и в режиме "Контроль 35 указывают, в каком положении должны быть установлены переключатели, т.е. какие факторы должны быть учтены при данном диагнозе.

Факторы с тормозным влиянием инди- 40 цируются на индикаторах того же блока

27 с тем отличием, что соответствующие индикаторы запитываюася генератором 25 импульсов и поэтому мигают.

Рассмотренное устройство отличается 45 от известных устройств, использующих метод диагностики, основанный на формуле

Байеса, более высокой достоверностью резельтатов диагностики, так как оно использует большое многообразие зависимых факторов и учитывает усиливающее и тор-. мозное влияние каждого фактора.

56 8

Формула изобретения

1. Вычислительное устройство для диагностики заболеваний, содержащее блок ввода исходной информации, входы которого являются входом устройства, а выходыподключены соответственно к входам блока памяти, индикаторы и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности работы, в него введены два сумматора, формирователь пороговых уровней напряжения, формирователь разностного сигнала, коммутатор, блок выделения заболевания с наибольшей оценкой и блок коммутации, входы которого соединены соответственно с входом устройства и выходами блока памяти, а выходы подключены соответственно к входам первого и второго сумматоров и к входам формирователя пороговых уровней напряжения, выход которого соединен .с первым входом коммутатора, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к входам формирователя разностного сигнала, выход которого подключен к второму входу коммутатора, выход коммутатора соединен с входами измерительного прибора и блока выделения заболевания с наибольшей оценкой, выходы которого соединены с входами соответствующих индикаторов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ e e с я тем, что блок выделения заболевания с наибольшей оценкой содержит последовательно соединенные пиковый детектор, первый дифференцирующий элемент, ждущий мультивибратор и второй дифференцирующий элемент, выход которого соединен с первыми входами триггеров, вторые входы которых через соответствующие контактные переключатели соединен с выходом ждущего мультивибратора, вход пикового детектора является входом блока, выходы триггеров являются выходами бло-каф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 485456, кл, S OG Р 15/42, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 181880, кл. G 06 Р 15/42, 1965 (прототип).