Алгоритмы принятия решений в консультативной интеллектуальной системе диагностики молочных желез
Автор: Зенович Андрей Васильевич, Глазунов Виктор Анатольевич, Опарин Андрей Сергеевич, Примаченко Филипп Германович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Информационные технологии
Статья в выпуске: 6 (37), 2016 года.
Бесплатный доступ
В последнее время для раннего выявления температурных аномалий молочной железы, являющихся косвенными признаками опухолей активно используется метод микроволновой радиотермометрии. Но существующий диагностический комплекс, разработанный на базе этого метода, предназначен для использования врачом-маммологом высокой квалификации, что сужает область применения данного метода и нивелирует его уникальные возможности, особенно связанные с выявлением температурных аномалий на ранних стадиях заболевания. С целью решения указанной проблемы разрабатывается консультативная интеллектуальная система, то есть экспертная система, предлагающая врачу предварительный диагноз и его обоснование на языке, понятном медику. Работа выполнена в рамках группового проекта, посвященного реализации такой системы. Рассматривается технология создания двух отдельных модулей блока принятия решения проектируемой системы. Данные модули на основе полученного ранее А.Г. Лосевым и В.В. Левшинским набора диагностических признаков реализуют два алгоритма диагностики заболеваний молочной железы. Первый алгоритм проводит диагностику с помощью линейных комбинаций признаков набора, коэффициенты которых подбираются так, чтобы максимизировать эффективность алгоритма. Второй алгоритм основан на использовании нейросетей. В рамках реализации первого модуля авторами создан алгоритм диагностики на основе параметров, подбираемых генетическими алгоритмами, и выбрана оптимальная конфигурация этих параметров, обеспечившая хороший результат диагностики на тестирующей выборке. При создании второго модуля авторами реализованы несколько типов нейросетей и проведены многочисленные вычислительные эксперименты с целью подбора оптимальной конфигурации нейросети и алгоритма ее обучения.
Интеллектуальный анализ данных, микроволновая радиотермометрия, консультативные интеллектуальные системы, маммология, онкология
Короткий адрес: https://sciup.org/14969035
IDR: 14969035 | УДК: 004.89 | DOI: 10.15688/jvolsu1.2016.6.13
Algorithms of decision-making in intelligent advisory system for diagnostics of the mammary glands
Recently, for early detection of the temperature abnormalities in breast, that are indirect signs of tumors, specialists widely use the method of microwave radiometry. But the current diagnostic system developed on the basis of this method is designed for use by physician-mammologist with high qualifications, which narrows the scope of this method, and eliminates its unique features, especially those related to the identification of temperature anomalies in the early stages of the disease. To solve this problem we are developing intelligent advisory system, i.e. Expert System, that offers physicians a preliminary diagnosis and its rationale in a language understood by the physician. Our work is the group project on the implementation of such a system. We consider the technology of the creation of two separate modules for decision-making subsystem of the designed system. These modules are based on a previously obtained by A.G. Losev and V.V. Levshinsky set of diagnostic features and implemented two algorithms for diagnosis of breast diseases. The first algorithm diagnoses using linear combinations of a set of signs, the coefficients of which are chosen to maximize the efficiency of the algorithm. The second algorithm is based on the use of neural networks. As a part of the first module we established the diagnosis algorithm based on the parameters obtained by genetic algorithms and we adjust the optimal configuration of these settings to provide a good diagnostic result on the test sample. When creating the second module we implemented several types of neural networks and conducted numerous computational experiments in order to select the optimal configuration of the neural network and its training algorithm.
Список литературы Алгоритмы принятия решений в консультативной интеллектуальной системе диагностики молочных желез
- Анисимова, Е.В. Интеллектуальный анализ данных и алгоритмы классификации в диагностике венозных заболеваний по данным комбинированной термометрии: автореф. дис.... канд. техн. наук/Анисимова Екатерина Вячеславовна. -Волгоград, 2013. -16 c.
- Веснин, С.Г. Современная микроволновая радиотермометрия молочных желез/С.Г. Веснин, А.М. Каплан, Р.С. Авакян//Медицинский альманах. -2008. -№ 3. -C. 82-87.
- Глазунов, В.А. Генетические алгоритмы определения высокоинформативных признаков заболеваний молочных желез/В.А. Глазунов, А.В. Зенович, А.Г. Лосев//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 5 (30). -C. 72-83.
- Интеллектуальный анализ многомерных термометрических данных в медицинской диагностике/А.Г. Лосев, А.В. Зенович, О.А. Бочкарев, В.В. Левшинский//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2016. -№ 5 (36). -C. 149-160.
- Кобринский, Б.А. Консультативные интеллектуальные медицинские системы: классификация, принципы построения, эффективность/Б.А. Кобринский//Врач и информационные технологии. -2008. -№ 2. -C. 38-47.
- Лосев, А.Г. О взаимосвязи некоторых признаков РТМ-диагностики заболеваний молочных желез/А.Г. Лосев, Е.А. Мазепа, Х.М. Сулейманова//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 4 (29). -C. 35-51.
- Лосев, А.Г. О некоторых характерных признаках в диагностике патологии молочных желез по данным микроволновой радиотермометрии/А.Г. Лосев, Е.А. Мазепа, Т.В. Замечник//Современные проблемы науки и образования. -2014. -№ 6. -C. 254-261.
- Моисеенко, В.М. Кинетические особенности роста рака молочной железы и их значение для раннего выявления опухоли/В.М. Моисеенко, В.Ф. Семиглазов//Маммология. -1997. -№ 3. -C. 3-11.
- О некоторых характерных признаках в диагностике заболеваний нижних конечностей методом комбинированной термографии/Е.В. Анисимова, Т.В. Замечник, А.Г. Лосев, Е.А. Мазепа//Вестник новых медицинских технологий. -2011. -№ 18 (2). -C. 329-330.
- Проблемы измерения и моделирования тепловых и радиационных полей в биотканях: анализ данных микроволновой радиотермометрии/А.Г. Лосев, А.В. Хоперсков, А.С. Астахов, Х.М. Сулейманова//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 6 (31). -C. 31-71.
- Хайкин, С. Нейронные сети. Полный курс/С. Хайкин. -М.: Вильямс, 2006. -1103 c.