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医学与计算机 医学与计算机 许诺和变革问题 许诺和变革问题 W B Schwartz NEJM 1970 认识问题 医师缺乏和分配不均 不断扩大知识量以至于医师不能跟上 把计算机开发成一个有智力的可推理的工具 改善医学保健 从记忆中分离实践 允许人类有探索的时间 在医学中鼓励不同的个性 医疗艺术 任务是什么 诊断 预后 治疗 在任何水平的培训中 临床医师都有在任何水平的培训中 临床医师都有 助手助手 对于非专家可以有专家咨询或会诊对于非专家可以有专家咨询或会诊 监测和错误发现监测和错误发现 批评批评 引导患者的保健引导患者的保健 教育与训练教育与训练 捐献和医学研究捐献和医学研究 在如何建立专家系统问题上两家医院观点 在如何建立专家系统问题上两家医院观点 非常聪明 强大的推理能力 从一开始就要有推理 大容量的知识储存 也可能是有限的推理能力 但是需要具有 巨大的相关知识的仓库 以一种容易应用的形式来编辑索引 如何诊断 医学推理 如何诊断 医学推理 编程 使用流程图 自1995年以来 使用标准 自1970年以来 推论 使用疾病的一些表现和诊断运算法则 疾病 症状的联系 自1960年以来 概率论 自1960年以来 因果关系模型 自1980年以来 1 流程图包括以下 流程图包括以下 Diagnostic Approach 诊断途径 Domain Knowledge 知识范围 Inference Engine 推理工程 流程图 流程图 好的 简单的 容易建立 坏的 难以处理 缺失数据 序列数据之外的 不确定 难以维持 Mycin 标准系统Mycin 标准系统 任务 血液中细菌感染 随后的脑膜炎 的诊断和处方任务 血液中细菌感染 随后的脑膜炎 的诊断和处方 方法方法 规则规则037 标准组件的收集标准组件的收集 追溯链追溯链 确定因素确定因素 如果是有机物如果是有机物 1 革兰氏阳性球菌革兰氏阳性球菌 2 2 簇有球菌形状簇有球菌形状 3 簇状生长簇状生长 然后然后 才有提示性的证据 才有提示性的证据 7 有机体的身份是 链球菌 有机体的身份是 链球菌 参考 参考 Davis et al Artificial Intelligence 8 15 45 1977 如何进行MYCIN工作如何进行MYCIN工作 找到事实找到事实 如果能得到结论的规则就试试如果能得到结论的规则就试试 询问使用者询问使用者 运行规则运行规则 尽量发现前提事实是正确的尽量发现前提事实是正确的 如果都是正确的 就可以用适当肯定语言来断言结论如果都是正确的 就可以用适当肯定语言来断言结论 从目标到给定事实来向后追溯从目标到给定事实来向后追溯 在 有可能是 流程图之外有动力踪迹在 有可能是 流程图之外有动力踪迹 用于任何地方均适当的信息用于任何地方均适当的信息 任何一点知识的单一表达任何一点知识的单一表达 探索 MYCIN知识的运用探索 MYCIN知识的运用 用规则规则163能找到关于有机体 1的任何线索吗 在有机体 1中试用了规则163 但是不成功 原因是患者有生殖 泌尿道控制 程序 这是不正确的 条款3 为什么不把链球菌的作为一种可能性考虑在内呢 以下规则本来能用来决定有机体 1就是链球菌的 规则033 但是对有机体 1 已知条款2 有机体的形态是球菌 是错的 因此这个规则 从未试过 MYCIN包括 MYCIN包括 3 Rule 规则 Rule interpreter 规则解释 表示法表示法 卡片选择诊断卡片选择诊断 4 穿孔卡片优势诊断穿孔卡片优势诊断 Dx是各种疾病的交集 可以解释所有可见的症状 困难 不确定 多种疾病 问题与知识的连接者 卡片的概率译本卡片的概率译本 假定单一疾病 症状仅依赖于疾病状态 y条件非独立性 xP s t d P s d P t d 贝叶氏规则更新了建立在观察症状基础之上的疾病概率 下一讲稿一个夸大的例子 取现在的疾病 通过匹配指定的模式来诊断取现在的疾病 通过匹配指定的模式来诊断 5 PIP的诊断理论PIP的诊断理论 从最初的症状来猜测适当的假设从最初的症状来猜测适当的假设 使用目前的假设引导建立问题使用目前的假设引导建立问题 不能满足期望值是达到一个好假设的最大线索 鉴别诊断不能满足期望值是达到一个好假设的最大线索 鉴别诊断 假设有活性 或没有活性 可被证实或被拒绝 均是建立在以下基础上假设有活性 或没有活性 可被证实或被拒绝 均是建立在以下基础上 1 合乎逻辑的标准合乎逻辑的标准 2 基于以下条件的概率 基于以下条件的概率 局部假设的发现局部假设的发现 与其它假设的因果联系与其它假设的因果联系 PIP的记忆结构PIP的记忆结构 6 肾病综合症的PIP模型肾病综合症的PIP模型 肾病综合症 肾病综合症 一个临床症状一个临床症状 发现发现 1 低白蛋白浓度的血清 2 高蛋白尿 3 5GM的蛋白尿 4 严重对称浮肿 5 面部或眼窝的对称浮肿 6 高胆固醇血清 7 出现尿脂 充分条件 严重脚的浮肿和充分条件 严重脚的浮肿和 5GM的蛋白尿的蛋白尿 不必有的 不必有的 不必有蛋白尿 得分得分 可能由以下引起 可能由以下引起 AGN CGN 对肾脏有害的药物 昆虫的咬伤 先天的肾病综合症 狼 疮 糖尿病的药物 可能由以下情况变的更复杂 可能由以下情况变的更复杂 血容量减少 蜂窝织炎 可能原因 可能原因 钠贮留 鉴别诊断鉴别诊断 颈静脉曲张颈静脉曲张 紧缩性心包炎 腹水腹水 硬化 肺部血栓肺部血栓 肾脏血栓 PIP实例分析PIP实例分析 目前症状 目前症状 浮肿 红斑 疮疤 对称的 在晚上状况较坏 第一次 连续四天严重 没有呼吸困难 有酗酒的习惯 没有黄疸 不明确以前是否患过蛋白尿 在部队里 服役过 没有静脉曲张 没有浮肿史 蛋白尿史 现在是正常的BUN 正常的肌氨 酸酐和眼窝浮肿 眼窝浮肿在早上比较重 第一次 联系四天和对称的 可以接受的诊断 肾病综合症和钠贮留 7 主要的假设是 先天肾病综合症 吻合 可解释的 得分 先天肾病综合症 0 80 0 37 0 58 急性血管球性肾炎 0 22 0 27 0 24 HENOCH SCHOENLEIN紫癜 0 07 0 10 0 09 其它结构系统其它结构系统 内科医师 QMR DXPLAIN ILIAD 局部贝叶氏模型 内科医师 QMR内科医师 QMR 知识基础知识基础 956个假设 4090种表现 大约75种假设 P H M 唤起 P H M 频率 每一个M的重要性 在H之间的因果关系 诊断策略 得分函数 分割 几个质问策略 QMR得分 QMR得分 正性因素 诱发可观察症状表现的强度 从可证实的因果联系进行频率测量 负性因素 预测的频率缺乏症状表现 无法解释症状表现的重要性 多种测量参数 粗略指数 QMR分割 QMR分割 8 竞争者竞争者 仍然是竞争者仍然是竞争者 9 可能的补充可能的补充 多诊断假设多诊断假设 10 将补充假设放在一边 下一步预测症状表现 在竞争者中解决诊断问题 去除可证实的假设和可解释症状表现 在剩余数据中只要有一致性问题就重复 基础结构诊断 基础结构诊断 DX程序问题 DX程序问题 在有限领域是好的 但不适宜用于一般医学 不很精确 非常难以建立和维持 单纯的推理 时间 空间 严格 因果关系 数据很少开发 人们知道什么 人们知道什么 人类的专门技术似乎超过统计联系 医学知识 生理学 病理生理学 病理学 遗传学 11 临床知识 注意力集中 紧随过程 启发式 令人惊讶的正常PH值令人惊讶的正常PH值 痢疾引起重碳酸盐 碱 流失 呕吐引起酸流失 因此 正常的PH值可以是痢疾加呕吐的显示 时间推理时间推理 记录时间关系的多种形式记录时间关系的多种形式 时间线时间线 去年去年12月月12日日 特殊可参考事件特殊可参考事件 1965年我就医后的三天年我就医后的三天 时间排序链条时间排序链条 一定是在我高中毕业之后一定是在我高中毕业之后 约束传播约束传播 原始关系 原始关系 e1 e2 较低 较高的界限较低 较高的界限 启发式的传播建立在语义的分组上启发式的传播建立在语义的分组上 时间关系推理 时间关系推理 12 在腹疼和黄疸之前有输血史暗示着急性输血性乙肝 就象在1中 但仅有一天 黄疸发生在20年以前 输血和疼痛发生在最近 对于去除不可信的假设非常有意义 用因果 时间模型解释过去 13 心力微弱心力微弱 心衰心衰 洋地黄作用洋地黄作用 保持保持 利尿剂作用利尿剂作用 浮肿浮肿 液体治疗液体治疗 低心输出量低心输出量 明确原因 可能原因 可能修正 14 模型推理模型推理 模型能显示所有可能的相互作用 但不能明确预见 适合生理模型的合适参数 然后预测提出的结果 其它预测的结果 有道理的干涉 定性模型 结合相关关系和以模型为基础的推理 心血管动力学Guyton模型 心衰的临床模型 用锻炼来预测狭窄 心脏疾病模型心脏疾病模型 15 多水平原因模型多水平原因模型 技术状况 1989 小的自身可控制的系统是容易的 但并非有许多 与此相对照 Feigenbaum等人指出1988年有1500商业系统投入使用 更多的 进行了发展 少数尖端的 现代的有可能产生的系统正在建立 HIS真正建立起来 虽然慢但很确定 并且提供实验临床机会 无需大型 宽领