Спиридонов И.Н., Самородов А.В. - Методы и алгоритмы вычислительной диагностики (1035409), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Из 304 ИБ в группу обучения были включены 229 ИБ, а в группу контроля — 75 ИБ. Размер групп обучения и контроля по ИБ с разными диапюзами составил соответственно для.0! — 104 и 34, для 231 — 64 и 21, для 271 — б1 и 20. ИБ в группы контроля отбирались случайным образом. В результате проведенного анализа медицинских данных, с учетом указанных в разд. 3 требований была сформирована карта признаков и симптомов для дифференциальной диагностики РА, ПсА и ПА, содержащая 185 симптомов для 79 признаков. Данная карта представлена в приложении.
Из всех существующих методов кодировки ИБ наиболее эффективным при автоматизации процесса ВД является метод сквозной нумерации симптомов. При этом закодированная ИБ представляет собой последовательное перечисление номеров симптомов, присутствующих у пациента. Ниже приведен пример закодированной ИБ 1табл. 9). Таблица У Код 1 1,5,!0,12,14,16,18,1923,32,34,38,42,45,48,51,54,56,58,60,62,64,66,68,71,7 2,75,76,78,82,84,86,87,91,92,94,97,107,109,111, ! ! 3,115,117,1 19,121,123,1 25,127,129,131,!33,135,137,139,141,143,145,147,!49,151,153,155,156,!58, !60,!63,165 167 169,171 173 175 177,!79,181 183 184 37 2. Отбор информации.
Этап отбора данных заключается в расчете показателей информативности симптомов и в отборе информативных симптомов, т. е. в формировании пространства информативных симптомов. Условныс вероятности наличия симптома Яь относящегося к признаку Хь при данной болезни Рз вычисляются по формуле (15). Для расчета информативности симптомов целесообразно использовать коэффициент информативности по Кульбаку, который дает наиболее объективную оценку диагностической ценности симптома. Коэффициент информативности по Кульбаку 1-го симптома для диффсрсицирования болезней Р~ и Р» вычисляется по формуле (! 7). Значение коэффициента информативности показывает, насколько симптом эффекп~всн для разделения у-го и К-го диагнозов. Симптом считался информативным, если (,. > 0,25.
Информативность симптомов определялась как для дифференцирования всех трех диагнозов, так и отдельно для каждой пары диагнозов. В первом случае условием информативности симптома является превышение суммой коэффициентов информативности для всех трех пар диагнозов значения 0,75, а получаемое пространство информативных симптомов является общим для всех диагнозов. Во втором случае для каждой пары диагнозов формирусгся свое пространство информативных сиьпггомов.
Из 185 симптомов обшее пространство информативных симптомов для трех болезнен составило 72 симптома, для пары Р, и Р, — 55 симптома, для пары Р, и Р, — 56 симптомов, для пары Рз и Р, — 68 симптомов. 3. Классификация. Как следует из разд. 1, для решения задачи построения системы ВД ранних форм РА, ПсА и ПА пелссообразно применять явные вероятностные алгоритмы. Различные варианты построения явных вероятностных алгоритмов основаны иа двух методах. Это использование формулы Байеса в различных модификациях и последовательныс процедуры. Для выбора диагностического алгоритма был проведен анализ результатов применения алгоритмов на основе формулы Байеса (7) и ПСП Вальда с использованием ДК.
В качестве пороговой величины апостсриориой вероятности было первоначально взято значение 0,7. 38 В связи с тем, что рассматриваемых диагнозов больше двух, возможны две модификации диагностического алгоритма на основе формулы Байеса: а) попарная и б) объединенная.
При попарной модификации вычисляются апостериорныс вероятности для каждой пары болезней, из которой выбирается более вероятный диагноз (при превышении порога). По результатам трех парных классификаций окончательным диагнозом является тот, который набрал два голоса по результатам парных классификаций. Если два голоса не набрал ни один из диагнозов, то диагноз считается неопределенным.
Особенностью попарной модификации является то, что каждая парная классификация проводится по симптомам, информативным для дифференцирования именно этой пары болезней. При объединенной модификации вычисляются апостериорные вероятности совместно для трех болезней с использованием общего пространства информативных симптомов. Для оценки эффективности сформированного пространства информативных симптомов ВД указанными методами проводилась как в данных пространствах, так и с использованием всех присутствующих в ИБ симптомов, включая пеинформативные.
Применение ПСП Вальда возможно только для пары диагнозов, поэтому в данном алгоритме используется попариое сравненис, аналогичное попарной модификации диагностического алгоритма на основе формулы Байеса. ПСП Вальда заключается в последовательном рассмотрении симптомов, начиная с наиболее информативного, в порядке убывания информативности. Диагностические коэффициенты симптомов последовательно суммируются до тех пор, пока значение Ф суммы не выйдет за диагностические пороги ПД, и ПДз, Например, при дифференциации .О, и Рь если ~ДК, > ПД~, то ставится диагноз Рь если ~ ДК, < ПДз, то ставится диагноз Рь Гели все ! симптомы исчерпаны, а значение суммы ДК не вышло за диагностические пороги, диагноз считается неопределенным. Для расчета диагностических порогов были приняты допустимые диагностические ошибки а и ~3 по 0,05 (5;4).
Для указанных значений ошибок ПД, =13, ПД = -13 (см. разд. 2.5). Для снижения вероятности ошибок, связанных со случайным формированием группы обучения и группы контроля, эти группы были сформированы три раза с пересчетом исходных данных и с 39 опрсдслснисм ошибок диагностики по группам контроля.
Сред- нис вероятности правильного, ошибочного и неопределенного диагнозов, полученные в результате проведенных исследований, представлены в табл. 10. Таблица /О Вероятность диагноза Метод вычислительной диагностики оШИбОЧНОГО правильного о формуле Байеса а попарпой одификапии с использованием сох симптомоа 0,02 0,92 0,0б о формуле Байсса в нопарной одификапни с использованием и о мативных симптомов 0,03 0,94 0,03 о формуле Байсса в объединен- ой модификации, с нспользова- исм всех симптомов 0,02 0,93 0,05 о формуле Байсса в обьсдинсной моднфикалии, с использова~ием ин о мативиых симптомов 0,03 0,04 0,93 03 Ваяьла 0.09 ОВЗ 003 Как следует из полученных данных, использование информативных симптомОВ пОВьппаст Всроятиосп посиновки правильною диаг'- ноза и снижает вероятность ошибочною диагноза (ддя попарной модификации — в 2 раза). Применение попарной модификации дополнителыш снижает вероятность ошибочного диагноза.
Использование ПСП Вальда обеспечивает нижий уровень вероятности ошибочного диагноза, но резко увеличцвзет вероятность неопределенного диагноза (в 3 раза по сравпсщпо с диагностикой по формуле Байеса). Таким образом, для построения системы ВД целесообразно применять вычислительный диагностический алгоритм на основе формулы Байсса в попарной модификации с использованием информативных симптомов. При проведении вгнчислигельной диагностики необходимо снизить вероятность ошибочного диагноза.
При этом можно допустить незначительное увеличение вероятности неопределенного диагноза. Для оптимизации порогового значения апостериорной вероятности необходимо проанализировать его влияние на результаты ВД. Результаты применения системы ВД на основе формулы Байсса в попарпой модификации с использованием информативных симптомов на тех же группах контроля с разными диагностическими порогами представлены в табл. 11 и на рисунке. 40 чыоныойад о о о о о о в а о О ~ с" ~ О СО а 1' сЧ О 1 с о о о о о о о о 1 Ю ОО о о И ~$ 3"- ( 4> Ф <Р С> Е о о О, о $ й И й Й о Б Ф й о о о ~Я И )й а 41 Тиблыцо !1 Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что в качестве диагностического порога целесообразно взять значение апостериорной вероятности 0,9.
При этом вероятность правильного диагноза будет равна 90 %, вероятность ошибочного диагноза — 2 %, вероятность неопределенного диагноза — 8 %. Вели требуется максимально снизить вероятность ошибочного диагноза, можно взять пороговое значение апостериорной вероятности 0,97. При этом вероятность правильною диагноза будет равна 84,4 %, вероятность ошибочного диагноза — 0,4%, вероятность неопределенного диагноза — 15,1 %. Таким образом, создание системы ВД РХА на основе диагностического алгоритма по формуле Байеса в соответствии с общими методами и этапами создания ВД позволяет существенно повысить вероятность постановки правильного диагноза на ранней стадии, формализовать и оптимизировать процедуру обследования пациента, использовать дорогостоящие методы дифференциального анализа только в исключительно сложных случаях, когда результатом применения системы ВД является исопрсдсленный диагноз. Получение наилучших результатов в рассмотренной задаче обеспечивает применение алгоритма иа основе формулы Байеса в попарной модификации с использованием информативных симптомов, а изменение диагностического порога позволяет выбрать допустимый с точки зрения врача баланс между вероятностями ошибочного и неопределенного диагнозов.
Созданная система ВД для диагностики ранних форм ряда хронических артритов может быть применена в качестве автоматизированной информационно-диагностической системы для поддержки решений врача в различных диагностических учреждениях, в том числе спспиализируюпшхся на дифференциальной диагностике аргритов. ПРИЛОЖЕНИЕ Карта признаков и симптомов дли дифференциальной диагностикн ранних форм хронических артритов Симптом Признаки Название 11омср !. Возраст, лет До 39 40-59 60 и более 2. Поз 3. Предшествующие факторы Простудные заболевания Пищсвыс Травма Нег 10 4. Предшествующий фактор: стресс Нет 12 13 Нет 14 6.
Предшествующий фактор: алкоголь Есть 15 16 Есть 17 До 36,9 19 37 — 37,5 20 37,6-38 21 9. Первоначальный диагноз 23 Псо иатнческий артрит Под ичсский а ит 25 26 27 Ревматический а ит 29 1О. Характер порвксния Мопса ит 30 31 Олигоа грит Полиартрит 11. Сакронлент в характере порюкепия 33 Нет 34 43 5, Предшествующие факторы: переутомление, персохлюкдсиие, физическая нагрузка 7.
Предшествуюпшй фактор: аллергия 8. Температура тела, 'С Обострения хронических заболеваний Более 38 Рсвматоидный а ит Остеоа ит Реактивный а ит Недифференцированный а ит Симптом Признаки Название Номер 35 До! 36 2-3 37 4 — 6 38 7-12 39 13 и более 40 Менее ЗО 41 ЗО -59 42 60-119 43 120 и более 44 0-2 сустава 45 3-!О суставов 46 11 суставов и более 15. Тест Ли 47 0-3 балла 48 4 — 1О баллов 49 11-16 баллов 50 17 баллов н более 53 Есть 54 Нет 57 Есть 58 Есть Нет 60 61 Есть 62 Нет 63 64 66 Нет 68 Ревматические лы То сы 70 7! Нет Нет 12. Длительность заболевания, мес 13. Утренняя скованность, мин 14. Число пораженных суставов 16. Начальные проявления: артралгии 17, Начальные проявления: миачгни 1В. Начальные проявления: озноб 19. Начальные проявления: слабость '20. Начальныс проявления: похуданис , 21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
