А. С. КЛЕЩЕВ, О. Д. ДОЛГИЙ, Г. В. ДОЛГОВ,

А. Я. ЛИФШИЦ, И. Е. ЗАЙЧЕНКОВ, С. Б. ОНИКИЕНКО,

С. Б. ПЕТРОВ, М. Ю. ЧЕРНЯХОВСКАЯ

База данных, управляемая базой знаний

Рассматриваются инструментальная система ОДИ, предназначенная для создания автоматизированных архивов, связанных с машиной логиче­ского вывода РЕПРО [I], а также опыт создания на основе комплекса ОДИ системы ЭМА — электронного медицинского архива.

Среди различных типов информационных систем можно выделить специальный класс, называемый архивом. Архив представляет собой коллекцию документов регламентирован­ного содержания, постоянно пополняемую новыми докумен­тами. Документы в архиве подлежат дополнению, редактиро­ванию, просмотру и доступны для произвольной обработки через каталог архива. Автоматизированный архив обладает несомненными преимуществами перед “бумажными”, так как облегчает доступ к архиву, его функционирование, а также не требует для хранения специальных помещений и персона­ла. Автоматизированный архив используется также при от­ладке баз знаний экспертных систем. Соединенная с архивом экспертная система накапливает в нем описания всех задач, которые были ею решены. При этом диалоговая подсистема архива берет на себя функции диалоговой подсистемы экс­пертной системы. Затем материал такого архива может ис­пользоваться для отладки и совершенствования базы знаний экспертной системы.

Эти приложения определяют набор функций автоматизи­рованного архива. К ним относятся удобная диалоговая под­система для ввода и редактирования документов, подсистемы хранения информации, доступа к ней через каталог и связи с экспертной системой.

Создание архивов для различных предметных областей и связь их с экспертными системами весьма трудоемки. По­этому возникает потребность автоматизации процесса разра­ботки архивов для различных предметных областей. Средства автоматизации должны обеспечивать быстрое создание архивов для работы с документами сложной структуры и со­держания, гибкость таких архивов по отношению к структуре и содержанию хранимых в них документов, а также связь ар­хивов с оболочками экспертных систем. Основой для решения этих проблем может служить ор­ганизация архивов в виде баз данных, управляемых базами знаний, в которых описываются структура и содержание до­кументов архива. База знаний управляет работой диалоговой подсистемы, определяет структуру информации в архиве и форму этой информации при передаче ее экспертной системе. Редактирование информации в базе знаний архива позволя­ет вносить в структуру документов и сценарий диалога необ­ходимые изменения.

Система ОДИ включает пустую базу знаний, редактор базы знаний, интерпретатор базы знаний и пустую базу дан­ных. Заполнение базы знаний ОДИ превращает ее в пустой архив в некоторой предметной области, а заполнение базы данных делает этот архив действующим. Заполнение и редак­тирование базы знаний архива выполняется через редактор базы знаний, что обеспечивает быстроту создания и гибкость. Интерпретатор базы знаний управляет функциями диалого­вой подсистемы, обеспечивает ввод в диалоге документов и их редактирование, формирование каталога архива и доступ через него к документам в архиве, а также передачу докумен­тов из архива экспертным системам, реализованным с помо­щью машины логического вывода РЕПРО. База данных под­держивает функции хранения и обновления информации в архиве и выдачу ее по запросам.

Система ОДИ позволяет более чем на порядок сократить время реализации прикладного архива по сравнению с таки­ми СУБД, как Clipper или Clarion. Такое ускорение дости­гается в результате использования редактора базы знаний, позволяющего легко и естественно определять структуру и содержание документов в архиве и получать без дополнитель­ных затрат редактор документов архива, настроенный на предметную область; диалогового дизайнера, позволяющего быстро создавать и корректировать наборы окон и меню; си­стемы связи архивов с машиной логического вывода РЕПРО.

ОДИ обеспечивает создание и модификацию баз знаний и дизайна редактора документов в архиве; создание и моди­фикацию архивов; выдачу документов из архива в формате РЕПРО.

База знаний архива определяет сценарий редактора до­кументов архива, т.е. набор окон и меню, связанных в виде дерева. Меню, являющиеся листьями дерева, могут быть сов­местными или несовместными. В несовместном меню можно выбрать только одно значение, а в совместном указать не­сколько. База знаний определяет также структуру документов, которые могут храниться в архиве. Эта структура документов отражается и в сценарии в названиях окон и меню, в связях между ними, в содержании строк меню. Каждое не терминальное окно может иметь лишь одного потомка, а каждое меню — столько потомков, сколько строк в меню. После выбора поля в очередном меню выполняется переход к вершине, являющейся потомком этого поля. Для терминаль­ных вершин в этом случае происходит возврат к предку. Тер- минальное окно, как правило, имеет поля для ввода данных. Управление диалогом выполняет интерпретатор базы знаний

Сценарий редактора документов архива содержит, кроме базы знаний, еще и атрибутную часть, т.е. размеры, цвета рамки, местоположение окон и меню на экране, описание полей ввода и вывода в окнах. Атрибутная часть определяется и редактируется с помощью диалогового дизайнера. После определения любого атрибута интерпретатор базы знаний позволяет просмотреть работу нужного фрагмента сценария, при необходимости модифицировать атрибутную часть и т.д.

Поля ввода в окнах допускают автоматическую проверку вводимых данных. Имеется несколько стандартных типов полей ввода: целые, вещественные, строки, время, дата, географические координаты. Для целых и вещественных полей при их определении можно указать интервал допустимых значений; поля типа “время”, “дата” и “географические координа­ты” контролируются в соответствии с их семантикой

При вводе информации через поля в окне обеспечиваются возможность выхода из окна без сохранения результата, обход полей вперед и назад, возможности редактирования и скруллинга строк, выдача сообщений о нарушении ограничении целостности. При работе с меню обеспечиваются возможность возврата к предку, перемещение выделенной строки вверх и вниз, в начало и конец меню, выбор указанной альтернати­вы (для совместного меню нескольких альтернатив). Имеет­ся возможность связывать группы вводимых данных с вре­менем и датой. Сценарий обеспечивает также просмотр и ре­дактирование (в том числе и дополнение) введенных в архив документов. Для каждой вершины сценария могут быть со­зданы HELP-тексты, которые отображаются на экран при на­жатии специальной клавиши.

Для доступа к отдельным документам в архиве формиру­ется каталог. При определении каталога задается набор клю­чей по которым осуществляются запись в архив и выборка из архива отдельных документов. База данных, поддержива­ющая архив, обеспечивает выдачу каталога архива, выбор документа по ключу, редактирование или удаление из архи­ва уже существующего документа или занесение нового по ключу (при этом в каталог добавляется ключ нового доку­мента), выдачу по ключу документа в формате РЕПРО.

С помощью средств системы ОДИ создан медицинский архив историй болезни — ЭМА Работа врача по ведению историй болезни, будучи рутинной, занимает значительную часть его рабочего времени. Возможность автоматизации это­го процесса сдерживалась наряду с технической отсталостью еще и тем, что не была разработана адекватная модель ме­дицинских знаний, которая отражала бы всю ширину и глу­бину используемых в медицине понятий. В работе [2] предло­жена модель, которая позволяет создавать системы, автома­тизирующие различные этапы врачебной деятельности, в том числе и автоматизированные архивы историй болезни.

Электронный медицинский архив (ЭМА) предназначен для ввода историй болезни, включающих любое количество посещений больного, а также хранения, просмотра и докумен­тирования архива, который легко можно использовать для любых статистических и других исследований. История болез­ни документируется традиционно во всей полноте и глубине:

жалобы, анамнез жизни и болезни, данные объективного об­следования, лабораторные и инструментальные исследования. Система может быть использована следующими специалиста­ми: терапевт, эндокринолог, уролог, гинеколог, иммунолог, хирург. Возможны расширение состава медицинских специа­листов и адаптация диалоговой системы к потребностям поль­зователей. Известные системы, решающие аналогичные зада­чи, обладают, как правило, двумя существенными недостат­ками: жесткостью (трудность адаптации системы к потреб­ностям пользователя) и статичностью (данные не привязаны к времени осмотра врачом). Новизна системы ЭМА состоит в том, что она управляется базой знаний, содержащей описа­ния наблюдений из различных областей медицины (что обе­спечивает ее гибкость), имеет дополнительные возможности настройки на потребности пользователей, поддерживает ди­намическую концепцию истории болезни, объединяет множе­ство необходимых функций (ввод в диалоговом режиме пас­портных данных, анамнеза и осмотра больного), дополнение истории болезни данными новых осмотров, исправление оши­бок в историях болезни, хранение историй болезни в элек­тронном архиве с доступом к ним по каталогу, просмотр ис­торий болезни в архиве и, при необходимости, документиро­вание их на бумаге, совместимость с оболочкой экспертных систем РЕПРО и инструментальным комплексоом “Консуль­тант-4” для разработки экспертных систем медицинской диаг­ностики.

База знаний ЭМА включает описание 485 различных ме­дицинских наблюдений, из которых 251, в свою очередь, яв­ляются составными, т. е. имеют несколько характеристик (до 24 характеристик в описании одного наблюдения). Для на­блюдений и характеристик, имеющих качественные значения, область возможных значений включает до 46 значений. Глу­бина вложенности сценария (структуры наблюдений в исто­риях болезни) достигает 7.

В отличие от существующих систем ЭМА комплексно ре­шает проблему работы с электронным архивом историй бо­лезни, допускает адаптацию к потребностям пользователей и имеет дружественный интерфейс. Версия ЭМА находится в опытной эксплуатации. Продолжается расширение и совер­шенствование ее базы знаний. Система освобождает врачей от рутинной работы по ведению историй болезни, заменяет бу­мажный архив историй болезни легко доступным электрон­ным архивом, не требующим для размещения специального помещения. Делается важный шаг к последующему использо­ванию медицинских экспертных систем.

Системы ОДИ и ЭМА разработаны для персональных компьютеров типа IBM PC XT, AT -286,386 с операционной системой MS DOS.

Список литературы

1. Переносимый генератор экспертных систем РЕПРО / И. Л. Арте­мьева, А. С. Клещев, А. Я. Лифшиц и др. // Тез. докл. Всесоюз. конф. “Актуальные проблемы системного программирования”, Таллинн, 16—18 янв. 1990. — Таллинн, 1990. — С. 84—86.

2. Черняховская М. Ю. Представление знаний в экспертных системах медицинской диагностики. — Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1983 — 212 с.