Применение моделей нечеткой математики для решения задач медицинской диагностики

Автор: Гермашев Илья Васильевич, Дубовская Виктория Игоревна

Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu

Рубрика: Моделирование, информатика и управление

Статья в выпуске: 4 т.24, 2021 года.

Бесплатный доступ

Теория нечетких множеств и нечеткая логика являются весьма перспективным аппаратом для разработки основанных на знаниях систем в медицине для таких задач, как интерпретация наборов медицинских результатов, дифференциация синдромов, диагностика различных заболеваний, выбор оптимальной тактики лечения, а также мониторинг пациентов в режиме реального времени. Нечеткая логика в некотором смысле подобна системе человеческого мышления и, следовательно, может справиться с неопределенностями и неточностями, обнаруженными специалистом в ходе работы с пациентом и постановки медицинского диагноза. Анализ современной медицинской практики и литературных источников показывает преимущества использования методов нечеткого анализа данных. В данной работе представлен обзор различных исследований в области заболеваний сердечно-сосудистой системы, холеры, опухолей головного мозга, легких и др. Успешное использование различных систем нечеткой логики и приложений классификации позволяет подчеркнуть преимущества использования методов нечеткой логики при борьбе с заболеваниями, которые требуют методов искусственного интеллекта, машинного обучения для их достаточно надежного обнаружения, и сделать вывод о применимости данного подхода к дифференциальной диагностике и лечению рака молочной железы.

Еще

Медицинская диагностика, нечеткая логика, рак молочных желез, консультативно-диагностические системы, методы машинного обучения

Короткий адрес: https://sciup.org/149139556

IDR: 149139556   |   УДК: 519.7   |   DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2021.4.4

Application of fuzzy mathematics models for solving medical diagnostics problems

Fuzzy set theory and fuzzy logic are a very suitable and applicable framework for developing knowledge-based systems in medicine for tasks such as interpreting medical outcome sets, differentiating syndromes, diagnosing various diseases, choosing optimal treatment tactics, and monitoring patients in real time. fuzzy logic is similar to the system of human thinking and, therefore, can cope with the uncertainties and inaccuracies found by the specialist in the course of working with the patient and making a medical diagnosis. The analysis of modern medical practice and literature sources proves the advantages of using fuzzy data analysis methods. this paper presents an overview of various studies in the field of diseases of the cardiovascular system, cholera, brain tumors, lungs, etc. the successful use of various fuzzy logic systems and classification applications highlights the advantages of using fuzzy logic methods in the fight against diseases that require software for their accurate detection, and concludes that this strategy is applicable to the differential diagnosis and treatment of breast cancer.

Еще

Список литературы Применение моделей нечеткой математики для решения задач медицинской диагностики

  • Башлыков, И. А. Использование методов нечеткой логики принятия решений для прогнозирования и диагностики язвенной болезни желудка / И. А. Башлыков, В. В. Буняев, B. Н. Гадалов // Вестник новых медицинских технологий. — 2006. — Т. 13, № 2. — C. 10—12.
  • Вайсблат, А. В. Использование микроволновой радиотермометрии в диагностике рака молочной железы / А. В. Вайсблат, В. Г. Веснин, М. А. Конкин. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: http://www.resltd.ru/rus/literature/cancer.htm. — Загл. с экрана.
  • Веснин, С. Г. Современная микроволновая радиотермометрия молочных желез / С. Г. Веснин, А. М. Каплан, Р. С. Авакян // Медицинский альманах. — 2008. — № 3. — С. 82-87.
  • Дубовская, В. И. Нейронные сети и регрессионный анализ в диагностике рака молочной железы / В. И. Дубовская, А. Г. Лосев // Интеллектуальные системы в науке и технике. Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем XXI века. — Пермь : Изд-во Перм. гос. ун-та, 2020. — С. 93-99.
  • Зайченко, Ю. П. Применение систем на нечеткой логике к задаче медицинской диагностики / Ю. П. Зайченко, Н. А. Мурга // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический университет». — 2008. — № 49. — С. 14-23.
  • Замечник, Т. В. Управляемый классификатор в диагностике рака молочной железы по данным микроволновой радиотермометрии / Т. В. Замечник, А. Г. Лосев, А. Ю. Петренко // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2019. — № 3. — С. 53-67. — 001: https://doi.Org/10.15688/mpcm.jvolsu.2019.3.5.
  • Кобринский, Б. А. К вопросу о формальном отражении образного мышления и интуиции специалиста слабо структурированной предметной области / Б. А. Кобринский // Новости искусственного интеллекта. — 1998. — № 3. — С. 64-76.
  • Кореневский, Н. А. Использование нечеткой логики принятия решений для медицинских экспертных систем / Н. А. Кореневский // Медицинская техника. — 2015. — № 1 (289). — С. 64-76.
  • Лапытов, А. И. Применение нечеткой логики в дифференциальной диагностике стоматологических заболеваний / А. И. Лапытов, С. В. Радченко. — Электронный медицинский журнал. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: http://emm.infomed.su/articles/13-2009-04-10-11-06-36.html. — Загл. с экрана.
  • Лорьер, Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта / Ж.-Л. Лорьер. — М. : Мир, 1991. — 568 ^
  • Лосев, А. Г. Интеллектуальный анализ данных микроволновой радиотермометрии в диагностике рака молочной железы / А. Г. Лосев, В. В. Левшинский // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2017. — № 5 (342). — С. 16-22. — 001: https://doi.Org/10.15688/mpcm.jvolsu.2017.5.6.
  • Лосев, А. Г. Анализ данных микроволновой радиотермометрии и гипотеза термоасимметрии / А. Г. Лосев, Е. А. Мазепа, Х. М. Сулейманова // Современная наука и инновации. — 2019. — № 1 (25). — С. 63-72.
  • Мазепа, Е. А. Исследование однородности данных РТМ- диагностики по типу датчика / Е. А. Мазепа, В. И. Дубовская // Труды института математики и информационных технологий Волгоградского государственного университета. — Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2019. — С. 24-30.
  • Мазепа, Е. А. Пространство термометрических признаков в задаче диагностики рака молочной железы / Е. А. Мазепа, В. И. Дубовская // Современная наука и инновации. — 2019. — № 4. — С. 39-50.
  • Оразбаев, Б. Б. Экспертные системы для медицинской диагностики с применением методов теории нечетких множеств / Б. Б. Оразбаев. — ИТпортал. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: http://tportal.ru/science/tech/ekspertnye-sistemy-diya-meditsinsko/. — Загл. с экрана.
  • Поворознюк, А. И. Применение нечеткой логики в компьютерных системах медицинской диагностики / А. И. Поворознюк, Е. С. Харченко // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Серия: Информатика и моделирование. — 2015. — № 33 (1142). — С. 125-133.
  • Поляков, М. В. Математическое моделирование пространственного распределения радиационного поля в биоткани: определение яркостной температуры для диагностики / М. В. Поляков, А. В. Хоперсков // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. — 2016. — № 5 (36). — C. 73-84.
  • Финн, В. К. Об одном варианте логики аргументации / В. К. Финн // НТИ. Сер. 2. — 1996. — № 5-6. — C. 3-19.
  • Adlassing, K. P. Fuzzy Set Theory in Medical Diagnosis / K. P. Adlassing // 1ЕЕЕ Trans. — 2012. — Vol. SMC-16, № 2. — P. 260-265.
  • Belacel, N. Multicriteria Fuzzy Classification Procedure PROCFTN: Methodology and Medical Application / N. Belacel, M. R. Boulassel // Fuzzy Sets and Systems. — 2004. — № 2 (141). — P. 203-217.
  • Castillo, O. Forecasting of COVID-19 Time Series for Countries in the World Based on a Hybrid Approach Combining the Fractal Dimension and Fuzzy Logic / O. Castillo, P. Melin // Chaos, Solitons & Fractals. — 2020. — № 140. — Article ID: 110242. — DOI: https://doi.org/10.1016/j-.chaos.2020.110242.
  • Di Lascio, L. Medical Differential Diagnosis Through Type-2 Fuzzy Sets. / L. Di Lascio, A. Gisolfi, A. Nappi // Proceedings of IEEE FUZZ Conference. — Reno, NV, 2005. — P. 371-376.
  • Gunes, S. Automated Identification of Diseases Related to Lymph System from Lymphography Data Using Artificial Immune Recognition System with Fuzzy Resource Allocation Mechanism (Fuzzy-AIRS) / S. Gunes, K. Polat // Fuzzy Sets and Systems. — 2006. — Vol. 1, № 4. — P. 253-260.
  • Hwang, C. An Interval Type-2 Fuzzy Spherical Shells Algorithm. / C. Hwang, F.-H. Rhee // Proceedings of IEEE FUZZ Conference. — Budapest, Hungary : IEEE, 2004. — P. 1117-1122. — DOI: 10.1109/FUZZY.2004.1375568.
  • Joly, H. Application of Fuzzy Set Theory to the Evaluation of Cardiac Functions. / H. Joly // MEDINFO '80, Proc. 3rd World Conference on Medical Information. — Tokyo : North Holland Publications, 1980. — Vol. 1. — P. 91-95.
  • Lee, C.-S. A Fuzzy Expert System for Diabetes Decision Support Application / C.-S. Lee, M.-H. Wang // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. — 2011. — Vol. Part B (Cybernetics), № 41(1). — P. 139-153.
  • Mazepa, E. Neural Network Modeling in the Construction of Multiple Nonlinear Regression of RTM-Diagnostic Data. / E. Mazepa, V. Dubovskaya // 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). — Lipetsk, 2020. — P. 439-444.
  • Modern Microwave Thermometry for Breast Cance / S. Vesnin, A. K. Turnbull, J. M. Dixon, I. Gorynin // Journal of Molecular Imaging & Dynamics. — 2017. — Vol. 7, iss. 2. — Article ID: 1000136. — DOI: 10.4172/2155-9937.1000136.
  • Moein, S. Iris Disease Classifying Using Neuro-Fuzzy Medicaldiagnosis Machine / S. Moein, M. H. Saraee, M. Moein // Springer Adv Intell Soft Comput. — 2009. — № 56. — P. 359-368.
  • Phuong, N. H. Fuzzy Logic and its Applications in Medicine / N. H. Phuong, V. Kreinovich // International Journal of Medical Informatics. — 2001. — № 62. — P. 165-173.
  • Polat, K. An Expert System Approach Based on Principal Component Analysisand Adaptive Neuro Fuzzy Inference System to Diagnosis of Diabetes Disease / K. Polat, S. Gunes // Elsevier Digital Signal Process. — 2007. — № 17 (4). — P. 702-710.
  • Rana, M. Design of Expert System for Medical Diagnosis Using Fuzzy Logic / M. Rana, R. R. Sedamkar // Int. J. Sci. Eng. Res. — 2013. — № 4 (6). — P. 2914-2921.
  • Sakaguchi, S. Development of an Early Diagnostic System Using Fuzzy Theory for Postoperative Infections in Patients with Gastric Cancer / S. Sakaguchi // Digestive Surgery. — 2004. — № 3 (21). — P. 210-214.
  • Sanchez, E. Linguistic Approach in Fuzzy Logic of W.H.O. Classification of Dyslipoproteinemias / E. Sanchez // Fuzzy Set and Theory Recent Development. — 1982. — P. 582-588.
  • Predictive Data Mining for Medical Diagnosis: Anoverview of Heart Disease Prediction / G. Soni, U. Ansari, D. Sharma, S. Soni // Int. J. Comput. Appl. - 2011. - № 17 (8). -P. 43-48.
  • Ten Years of Genetic-Fuzzy System: a Current Framework and New Trends. / O. Cardon, F. Herrera, F. Gamide, F. Haffman, L. Magdalena // Proceeding of Joint 9th IFSA World Congress and 20th NAFIPS International Conference. — Vancouver : North Holland Publications, 2012. — Vol. 39, iss. 3. — P. 2947-2955.
  • Torres, A. Fuzzy Logic in Medicine and Bioinformatics / A. Torres, J. J. Nieto // Journal of Biomedicine and Biotechnology. — 2006. — P. 1-7.
  • Uduak, A. Proposed Fuzzy Framework for Cholera Diagnosis and Monitoring / A. Uduak, M. Mfon // Int. J. Comput. Appl. — 2013. — № 82 (17). — P. 1-10.
  • Wills, K. Combining Categories in Nursing Assessment Using Interval Valued Fuzzy Sets. / K. Wills, R. I. John, S. Lake // Proceedings of 10th Information Processing and Management of Uncertainty in Knowledge Based Systems (IPMU 2004). — Perugia, Italy : Springer, 2004. — P. 139-53.
Еще