Математические методы в задачах медицины
Математики обратили внимание на медицинские задачи в 60-е годы прошлого века. Огромные объемы информации, обращающиеся в лечебной практике, сулили широкое поле применения только что появившихся электронных вычислительных машин, алгоритмов массовой обработки данных.
В 1960-х годах начал работу Московский семинар И.М.Гельфанда по фундаментальным проблемам биологии и медицины. Первые годы основное внимание уделялось проблемам анатомии и физиологии организма, принципам организации взаимодействия различных систем в нем. На этом пути были получены выдающиеся результаты. Был сформулирован важный принцип организации взаимодействия элементов живых систем - принцип синергии [157]. В те же годы был выполнен большой цикл работ по нейрофизиологии мозжечка и его роли в построении движений человека [158]. Данные работы позволили выдвинуть принцип наименьшего взаимодействия в управлении биологическими системами. Эти фундаментальные принципы оказали большое влияние на построение систем и правил диагностики.
Начиная с 1970 г., собственно медицинские задачи приобрели самостоятельное звучание. Была опубликована работа по прогнозированию исхода инсульта [159] и выдвинуты основные принципы построения таких прогнозов. Во-первых, ставилась цель прогнозирования исхода у данного больного; во-вторых, прогноз делался на основе сведений, реально используемых врачом при лечении соответствующих больных; в-третьих, решалась задача о выборе лечебного действия, который должен сделать врач в реальной обстановке. Прогноз оправдывался более чем в 90% случаев. В дальнейшем внимание к знаниям и действиям врача было еще усилено. Это привело к созданию совершенно нового подхода к получению информации от врача - метода диагностических игр.
Диагностическая игра представляет собой диалог двух специалистов, врача и математика. В процессе диалога врач решает свою профессиональную задачу (постановку диагноза, назначение лечения, выработку прогноза течения заболевания) на основе информации, которую доставляет второй участник игры. Если для принятия решения на очередной стадии диалога врачу не хватает каких-то сведений, его партнер читает их из карты больного, истории болезни или иного документа. Как только у врача сложилось решение, он сообщает об этом, и игра заканчивается. В дальнейшем анализ протоколов диагностических игр служит для извлечения сведений, использованных врачом при решении медицинской задачи.
Диагностические игры могут использоваться на различных этапах работы: при составлении вопросника для сбора данных о больных по медицинской проблеме, при редуцировании вопросника для решения конкретной медицинской задачи внутри проблемы, при конструировании адекватного языка описания больного, при создании решающих правил. Использование диагностических игр позволяет эффективно контролировать адекватность технических средств решаемой задаче [160]. В настоящее время это направление исследований продолжает развиваться в работах сотрудников ИПМ. Построены формальные языки для описания решений врача в статическом и динамическом случаях. Решены прикладные задачи построения методов прогнозирования состояния больных, созданы формализованные логические структуры, моделирующие решения врача [161,162].