Разработка алгоритма табличного метода дифференциальной диагностики органического расстройства личности и его реализация в форме компьютерной экспертной системы

В современной клинической психодиагностике одним из информативных и в тоже время технологичных являются табличные методы. Их создание основываются на методических приемах интерпретации психологического содержания синдромов психических расстройств. В наиболее общем виде табличная диагностика представляет собой совокупность моделей психических заболеваний и моделей их диагностики (распознавания), включая модели дифференциальной диагностики (различительного познания нескольких объектов). В этом плане задача диагностики и дифференциальной диагностики представляет собой вариант реализации алгоритмов, рассматриваемых в теории распознавания образов, а табличный метод (модель) -специфическую форму реконструкции объекта (в форме «образа»). Принятие решения при клиникопсихологической диагностике носит субъективный (иначе - экспертный) характер, свойственный задачам, решаемым в так называемых нечетких предметных областях (психиатрия и клиническая психология являются наиболее яркими примерами нечеткой предметной области «медицина»).

Табличный метод представляет собой, во-первых, алгоритмы создания и формализации модели объекта нечеткой предметной области (его описание в более строгом табличном, матричном виде, отражающем, тем не менее, все специфические клинические особенности объекта). Во-вторых, в табличном методе отражены формализованные алгоритмы отнесения «нового» объекта к моделируемому классу либо алгоритмы различения сходных объектов. В-третьих, представленные выше алгоритмы в большей или меньшей степени соответствуют процедурам принятия решения, реально существующим в клинической и психологической практике.

Приведенные выше концептуальные положения были применены для решения задач дифференциальной диагностики различных форм органического расстройства личности (ОРЛ) при военно-врачебной экспертизе. Значимость такого исследования вызвана нормативно закрепленным требованием о строгом соотнесении особенностей психических нарушений с дифференцированными категориями годности к военной службе.

С этой целью проводилось исследование системы представлений 20 психологов и 20 психиатров о клинико-психологической картине ОРЛ в целом и его различных вариантов - «псевдопсихопатическо- го ОРЛ» (ОРЛппс) и «псевдоолигофренического ОРЛ» (ОРЛпол). Методология исследования основана на применении положений инженерии знаний в медицинской психодиагностике [6], в частности, посредством оригинальной технологии «извлечения скрытых знаний» (hidden knowledge) в русле общей методологии Data Mining. Полученная база знаний подвергалась экспертному оцениванию этим же коллективом экспертов по специальной технологии. Для обработки полученных массивов экспертных оценок применялись математические методы, реализованные в компьютерной программе «EXPANE-2». В итоге получены многомерные модели ОРЛ и его вариантов, содержательно наполненные клинико-психологическими характеристиками этого психического расстройства.

Затем используемая в настоящее время методология построения диагностических таблиц [1,2, 4] была нами дополнена новой технологией. На первом этапе 40 экспертами оценивался перечень из 39 клинико-психологических проявлений ОРЛ, выделенный на основании анализа научной литературы по проблеме. Кроме того, экспертами оценивались клинические синдромы ОРЛ, выделенные по диагностическим критериями раздела F.07.0 Международной классификации болезней 10-го пересмотра (МКБ-10). Интегральная экспертная оценка имела двумерную характеристику вида ахр, где а - «интенсивность проявления симптома в клинической картине ОРЛ», р - «важность (вес, значимость,) этого симптома для вынесения диагноза ОРЛ».

Итоговое значение симптома определялось по формуле:

(            X п к

К = --г .   Z S а^    j^’     (!)

\sw-Grad где a(i,j) - оценка у-го симптома z-м экспертом, p(i,j) - вес у-го критерия (симптома) у z-ro эксперта, к - общее число симптомов, sw - сумма весов всех симптомов, п - число экспертов, Grad - число градаций шкалы (3).

В итоге были получен иерархические перечни 19 наиболее информативных симптомов ОРЛ и каждого его варианта ОРЛ_ППС и ОРЛ_пол с значениями 7?, превышающими рекомендованный для такого рода задач пороговое значение R _ср ± 1/4а. По такому же алгоритму получены экспертные оценки вида ахр всех семи диагностических синдромов ОРЛ по МКБ-10.

Кроме того, проводился анализ частоты отнесения каждым экспертом каждого из 19 симптомов в один из 7 синдромов ОРЛ. По результатам частотного анализа была сформирована табличная модель ОРЛ и вариантов - ОРЛ^ и ОРЛ „_П„ в которой каждый из 7 синдромов ОРЛ был наполнен наиболее информативными клинико-психологическими симптомами.

В дальнейшем для каждого симптома и синдрома модели были рассчитаны линейные коэффициенты вида

^орог где Ry - полученное теоретическое балльное значение к-го синдрома (симптома) в у-й группе (в модели ОРЛплс и ОРЛПол соответственно), и 7?ПОрОГ -пороговое значение.

Описанный выше алгоритм позволил получить содержательное и математико-статистическое наполнение модели ОРЛ и ее вариантов ОРЛПпс и ОРЛпол- в виде линейно преобразованных показателей каждого синдрома и иерархии синдромов

«Обучение» полученной табличной модели и разработка алгоритма дифференциальной диагностики ОРЛплс и ОРЛпол проводились на основании результатов перевода качественных данных экспериментально-психологического исследования 148 подростков с диагнозом ОРЛ в квантифицированные показатели (0-3 балла, в зависимости от степени выраженности нарушений психических функций). Клиническая дифференциация 148 испытуемых по группам ОРЛппс и ОРЛПол рассматривалась в качестве «внешнего критерия» надежности и валидности проводимой табличной диагностики.

На следующем этапе исследования результаты каждого испытуемого были представлены в виде иерархии синдромов ОРЛ и были рассчитаны среднегрупповые иерархические показатели (см. пример в таблице).

Иерархия синдромов модели ОРЛпол

Синдром ОРЛПол	Усредненный показатель
Нарушения познавательной деятельности	6,2 ± 0,7
Нарушения мышления	4,8 ±2,2
Нарушения организации целенаправленной деятельности	4,2 ± 0,92
Интеллектуальные способности	4 ± 1,68
Эмоциональные изменения	3,4 ± 2,04
Нарушения поведения	3,1 ±2,12
Расторможенность влечений	2,4 ± 0,3

Диагностический алгоритм основан на сравнении иерархий рангов каждого конкретного испытуемого с иерархией синдромов каждой из моделей ОРЛппс И ОРЛпол,-

Сравнение проводилось путем расчета значений метрики пространства Хемминга:

^} =Zht-^|>             о)

где хд - ранговое место Л-го синдрома у конкретного z-ro пациента; x_Jk - ранговое место этого Л-го синдрома в теоретической модели соответствующей у-той группы (ранг этого синдрома в иерархии синдромов ОРЛплс и ОРЛпол соответственно); и -общее число синдромов в теоретической модели.

Метрика dy отражает меру удаленности-приближенности показателей z-ro испытуемого от обобщенных показателей соответствующей теоретической модели ОРЛппс или ОРЛ_Пол-

Рассчитанные таким образом значения пар метрик dy у каждого испытуемого явились основанием для эмпирического отнесения испытуемых к определенной группе ОРЛ. В случае превышения значений одной из метрик dy над значениями другой dy (например, 4орлп_ол > 4орлп_пс), испытуемый был отнесен к соответствующей группе ОРЛ_Пол.

Из дальнейшего исследования были исключены 16 испытуемых (10,8 % выборки), у которых обнаружены расхождения между оценкой по «внешнему критерию» (диагнозу соответствующего варианта ОРЛ) и полученной описанным выше методом оценкой dy. Дальнейшее обучение модели проводилось на выборках пациентов с ОРЛ_Ппс (и = 73) и ОРЛпол (и = 59). Для каждой группы описанным выше способом были рассчитаны значения первичных статистик d и о: 4о^{рлПол = =} 15,1 ± 2,84 и 4о^рлппс⁼ Ю,3 ± 3,6.

Для эмпирического подтверждения верности решения экспертной задачи проводилось изучение нескольких «новых случаев» (обследование новых испытуемых с подозрением на диагноз ОРЛ), фактически выполнявших роль «обучения» алгоритма дифференциальной диагностики («обучение с учителем» [3, 6])

Решение об отнесении испытуемых к тому или иному типу проводилось на основании следующих решающих (продукционных) правил:

• 1.    если dy > 4_ипаорл + 1/4о, то

• 2.    если dy = z/типаорл ± 1/4о, то

• 3.    если dy < 4ипаорл - 1/4о, то «Диагностируется данный тип ОРЛ».     (6)

«К данному типу ОРЛ не относится»; (4)

«Решение неопределенное»;              (5)

В развитие строгого алгоритма табличной диагностики предложено, что в случае выполнения условия (5) решение задачи дифференциальной диагностики может быть принято на вероятностном уровне.

В этом случае значения метрик dj (или в каждом частном случае - t/орлппс или 4эрлпол) рассматриваются в качестве своеобразных «центроидов» групп. Предположение о возможности отнесения z-го испытуемого к той или иной группе выносится на основании анализа выполнения неравенств

(^/ОРЛпол ^ОРЛпол) — (4оРЛппс 4)РЛппс), (7) либо

Разработка алгоритма табличного метода дифференциальной диагностики...

(^ОРЛпол _ ^ОРЛпол) 5 №)РЛпсс ~ ^ОРЛппс)- (8)

В случае выполнения неравенства (7) делается вывод о вероятности отнесения z-го испытуемого к пациентам с ОРЛппс, в случае (8) - вероятно отнесение испытуемого в группу ОРЛпол.

В случае выполнения условия (4) для каждого типа ОРЛ принимается решение либо об отсутствии органического расстройства личности, либо о наличии психических расстройств органической природы не личностного уровня.

Описанный выше алгоритм табличной диагностики позволяет, во-первых, получать адекватное отражение результатов перевода квантифицированных данных патопсихологического исследования по каждой методике в обобщенную оценку выраженности нарушения. Во-вторых, в таблице находят отражение согласованные с критериями МКБ-10 иерархические описания выявленных качественных нарушений психической деятельности при различных вариантах ОРЛ. Это позволяет выявить наиболее (наименее) выраженные патопсихологические симптомы, и, в конечном случае, иерархию этих симптомов (в случае единичного исследования пациента с подозрением на ОРЛ). Предложенные решающие правила позволяют с определенной мерой достоверности отнести каждого нового испытуемого к определенному варианту ОРЛ (ОРЛппс, либо ОРЛпол).

В целях оптимизации процедуры табличной дифференциальной диагностики и исключения трудоемких процессов при ее проведении была разработана соответствующая компьютерная программа - экспертная система (ЭС) «ОРЛ-дифференциатор», прошедшая апробацию в работе лаборатории клинической психологии Челябинской областной психиатрической больницы №1.

Основу базы знаний для ЭС составили таблицы перевода качественных результатов экспериментально-психологического исследования в баллы иерархической шкалы интенсивности выраженности симптоматики (0-3 балла).

Основу блока логического вывода ЭС составляет описанный алгоритм получения значений метрики dy и совокупность решающих правил (4)-(8).

Программная реализация ЭС позволяет представить результаты анализа в виде:

• •    алгоритмизированного вербального описания наблюдаемой картины психических нарушений (каждый синдром ОРЛ - каждая его клини

ко-психологическая характеристика - качественно-количественное описание нарушения);

• •    обобщенного вывода (заключения) о достоверном либо вероятном наличии ОРЛ в том или ином варианте (ОРЛппс, либо ОРЛ_Пол).

Отдельным фрагментом ЭС является совокупность продукционных правил, применяющихся в случае выполнения условия (4).

Представленный алгоритм табличного метода дифференциальной диагностики и его аппаратнопрограммная реализация в виде ЭС позволяют однозначно интерпретировать результаты экспериментально-психологического исследования, обеспечить реализацию единого подхода к вынесению вывода о характере и структуре наблюдаемой психической патологии, доказательно обосновать экспертное решение о категории годности к военной службе, значительно облегчить трудоемкую для психолога процедуру вынесения заключения по результатам исследования.