Алгоритмическое обеспечение вероятностной оценки рецидива инсульта с использованием методики формирования словаря информативных признаков на основе критерия Кульбака

УДК 616.23/ 25:681.3

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТНОЙ ОЦЕНКИ РЕЦИДИВА ИНСУЛЬТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ СЛОВАРЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ НА ОСНОВЕ КРИТЕРИЯ КУЛЬБАКА

И.Я. Львович, Н.А. Гладских, И.В. Казьмина

В статье представлена алгоритмическая реализация методики расчета вероятности повторного инсульта на основе формирования словаря информативных признаков на основе критерия информативности Кульбака и расчета диагностических коэффициентов.

Ключевые слова: информативность по Кульбаку, диагностические коэффициенты, формирование словаря информативных признаков, расчет вероятности повторного инсульта

Восстановление больных, перенесших инсульт,

— сложная медико-социальная проблема, актуальность которой из года в год возрастает. Это связано с тем, что цереброваскулярная патология не только занимает второе-третье место в ряду главных причин смертности, но и является ведущей причиной инвалидизации населения в экономически развитых странах.

Любому врачу в его работе необходимо «вероятностное мышление» и, в частности, понимание вероятностного подхода к диагностике. По-видимому, на таком подходе в значительной мере основан тот подсознательный процесс, который лежит в основе установления диагноза опытным врачом, учитывающим патогномические симптомы, частые симптомы, симптомы, не характерные для данного заболевания или не встречающиеся при нем никогда. Вероятностный подход придает диагностическим построениям строгую количественную форму, дает в руки врача хорошо разработанный и, вместе с тем, не слишком сложный математический аппарат, но это не означает, что врачу необходимо его применять каждый раз у постели больного.

Все эти вычисления можно осуществить один раз при определении плана лечения.

В процессе проведенных исследований применялись клинические методы, методы математической статистики, математического и компьютерного моделирования.

В данной работе приводится алгоритм программы, предназначенной для расчета вероятности повторного инсульта..

Львович Игорь Яковлевич - ВИВТ, д-р техн. наук,

профессор, тел. 8(4732)727398

Гладских Наталья Александровна - ВГМА им. Н.Н.

Бурденко, канд. техн. наук, ассистент

тел. 89192320285, Е-таі1: ngladskikh@rambler.ru

Казьмина Ирина Вячеславовна - ВГУ, студент,

тел. 89507528202

На предварительном этапе при расчете вероятности повторного инсульта необходимо получить перечень наиболее информативных признаков В медицинских исследованиях понятие информативности признака связывают с его диагностической ценностью в задачах дифференциальной диагностики. Формирование словаря признаков, используемого для расчета вероятности повторного инсульта, является важной и достаточно сложной задачей. В рабочем словаре следует использовать лишь те признаки, которые, с одной стороны, наиболее информативны и, с другой

- могут быть в принципе определены имеющимися или специально созданными средствами наблюдения.

Построенный таким образом словарь признаков должен явиться информативной базой для расчета вероятности повторного инсульта .

В рамках данного исследования был выбран подход, основанный на определении

информативности признаков по Кульбаку. Данный метод по сравнению с другими методами

минимизации информативной избыточности наиболее прост и доступен для алгоритмизации. Его машинная адаптация не является трудоемкой и не влечет за собой значительных вычислительных затрат и ресурсов.

Далее представлена математическая база

данного метода, ее основные формулы.

Диагностический коэффициент:

Щ / 4)

ДК=^

р(Ху\Л1) - вероятность проявления данного признака в основной группе,

р(Ху'\Л1) - вероятность проявления данного признака в контрольной группе.

Определение информации, которую несет признак:

ДК

Информативность признака в целом 1

Цх1) = £ ДК(х( )[р(Х1]\Л1) -р(Х1]\Л2)] (3) Формула информационного критерия

Кульбака:

1(Х) =Е1001вр(хЦ|А1) [ р(Ху\Л1) -

р

р

Основная формула для расчета вероятности, используемая в данной программе, выглядит следующим образом:

Р

Р

к

р(Л1)- априорная вероятность появления повторного инсульта,

р(Л2)- априорная вероятность отсутствия повторного инсульта,

р(Х1]\Лк) - условная вероятность (частость) появления признака при принадлежности к основной или контрольной группе.

Эта формула - модифицированная формула Байеса, она позволяет вычислить вероятность по комплексу информативных признаков, используя частоту проявления того или иного признака и априорные вероятности появления повторного инсульта.

Программа должна быть предназначена для ведения базы данных пациентов и анализа вероятностей повторного инсульта как за определенный временной интервал (5 лет), так и в отдельности по годам (1-й го, 2-й год, ...).

Программа расчета вероятности повторного инсульта должна отвечать следующим требованиям:

- эффективный способ ввода информации;

- полнота и наглядность выходной информации;

- любая информация должна выдаваться и на экран, и в файл. Экран позволяет быстро ориентироваться и тут же вносить поправки. Запись в файл позволяет хранить информацию в электронном виде;

- простота эксплуатации. Использование программа не должна требовать от врача никаких специальных знаний и навыков, кроме владения клавиатурой компьютера.

Алгоритм работы программы представлен на рисунке.

Алгоритм работы программы расчета вероятностной оценки рецидива инсульта.

В основу алгоритма программы положен метод, основанный на вычислении вероятности рецидива инсульта по комплексу независимых симптомов.

Литература

1. Гублер Е.В. Вычислительные методы распознавания патологических процессов / Е.В. Гублер. -Л.: Медицина, 1970. - 320с.

2. Горелик А.Л. Некоторые вопросы построения систем распознавания / А. Л. Горелик, В.А. Скрипкин. -М.: Советское радио, 1974. - 224с.

Воронежский институт высоких технологий Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Воронежский государственный университет ALGORITHM FORMING THE INFORMATIVE SET BY USING KULBAC RULE ON CALCULATION THE PROBABILITY OF RELAPSE STROKE I.Y. Lvovich, N.A. Gladskikh, I.V. Kazmina

The methodic and algorithm forming the informative set by using Kulbac rule on calculation the probability of relapse stroke is presented at the article

Key words: the informative set, Kulbac rule, probability of relapse stroke