淺議疾病智能診斷系統的研究

周燕玲　王羨欠

[摘要]討論疾病智能診斷系統的設計實現問題。

[關鍵詞]醫療 推理機 智能診斷系統

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120018－01

一、醫療智能診斷的過程

在任何醫療部門，專家醫生的診斷是十分重要的。為使大多數的醫生都能使用專家醫生的知識和技能，提高醫療水平，人們已把計算機技術引進醫療診斷中。計算機可以存儲病理生理機構的描述模型和專家醫生的醫療知識，并根據患者的病癥，進行推理判斷，給出診斷治療意見。在診斷中，計算機可做下列工作：詢問患者病癥，解釋病癥，推斷疾病發展，形成各種治療計劃，解釋證明上述各項的合理性，復診時重新估價患者狀況。

隨著人工智能技術的飛速發展，專家系統在醫療智能診斷中表現出越來越強大的生命力。它們為導醫系統的發展提供了新的空間。專家系統的結構主要有六大部件：知識獲取子系統、知識庫、動態數據庫、推理機、人機接口和監控機制。

二、疾病智能診斷系統的結構分析與設計

（一）疾病智能診斷系統的組成部分

疾病智能診斷系統可以分為五大部分：知識獲取子系統、知識庫、推理機、動態數據庫以及人機接口，其核心部分是知識庫和推理機。下面圖1給出了疾病智能診斷系統的簡圖。

知識獲取子系統主要負責知識的自動獲取并將這些信息轉換成內部表示形式存入知識庫。

知識表示就是如何把領域專家的知識用適當的結構表示出來，以便于在計算機中存儲、檢索和修改，最終將這些知識形成知識庫。

推理是指依據一定的原則從已有的事實出發推出結論的過程。在專家系統中，通常使用的是基于知識的推理。常用的推理方式有正向推理，反向推理和混合推理等。

（二）疾病智能診斷系統的系統流程

三、疾病智能診斷系統的實現

智能診斷模塊的結構敘述

（一）初步診斷推理機

初步診斷推理機的推理是基于數學模型和規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程。它主要是模擬醫學專家對疾病進行初步診斷的思維過程。其基本思想就是將錯綜復雜的疾病從醫學的角度進行分類，得到一些疾病類，如神經系統疾病類、內分泌系統疾病類、耳鼻喉疾病類等等。每種疾病類中又包括與該疾病類相關的諸多疾病，從而建立相應的疾病類知識庫和疾病知識庫。在這些知識庫中，除了含有疾病類和疾病的名稱集外，還存有反映某一癥狀對某一疾病類或疾病重要性的權值表，當用戶輸入患者癥狀后，可獲取癥狀對疾病類或疾病的權值，通過“加權求和”來求取疾病類及疾病的隸屬度，從而進行診斷推理得到初診結論。

據上所述，初步診斷推理機可初步推斷出患者可能患有哪幾種疾病，但根據專家診斷思維，還不能就此下結論說患者患了什么疾病，需將初診結果作為一種假設，也即是假設患者患了初診結果所定的疾病，把它作為目標，提交給鑒別診斷推理機，進行鑒別診斷。

（二）鑒別診斷推理機

鑒別診斷推理機采用反向推理方式，也即是基于初診結論（疾病）去尋找引發該疾病癥狀事實的過程。它的基本思想就是將初步診斷推理機推理出的疾病作為鑒別診斷推理的目標假設，建立假設表，并依次根據這些目標假設進行反向推理，從而進一步驗證或修改初診結論，最終得出正確結果。

鑒別診斷推理程序的基本思想具體如下所示：

鑒別診斷推理機從原始目標出發，連續反向工作，直到碰到這樣的一個子目標，不存在任何規則可用，且也不存在任何事實和相關事實與之匹配。這時，系統將詢問用戶有關信息，若用戶未提供必須的信息，則當前應用的規則不能再使用（這條推理路徑不可能達到目標），而應考慮其他的推理路徑。如果用戶提供的信息表明規則為真，那么可執行該規則的結論部分。這個過程一直持續到規則的真假性已確定或再也沒有規則可用為止。

四、臨床實驗結果及其分析

當病人輸入自己的癥狀特征時，系統能夠初步診斷出患者所患的疾病類型就有一種情況的時候，系統就會輸出該疾病類型，并且根據反向推理，系統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型。

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

算法分析過程為：

正向推理：輸出患者有可能的得的疾病類型為高血壓。

反向推理：根據高血壓疾病類型的特征，從規則庫中查找發現還有“最高血壓超過140mmHG”這種癥狀病人沒有，所以系統會發現并且輸出提示用戶是否有該癥狀，然后根據用戶輸入繼續診斷。

同樣，當病人輸入“上火”這種癥狀后，系統首先檢查規則庫，找到和此癥狀相關的疾病類型為“植物神經功能失調癥”，然后反向推理，檢索出該疾病類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90mmHG”癥狀診斷類似。

參考文獻：

[1]郭仲秋、吳健、胡正國，專家系統在醫療中的應用，醫學信息，1998.11:15-16.

[2]宋紅、林家瑞，醫學診斷專家系統進展，國外醫學生物醫學工程分冊，1995.18:129-133.