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中樞神經(jīng)系統(tǒng)CT影像診斷專家系統(tǒng)的設計效果統(tǒng)計

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1、中樞神經(jīng)系統(tǒng)CT影像診斷專家系統(tǒng)的設計效果統(tǒng)計  【摘要】 目的:探討專家系統(tǒng)在輔助中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的CT影像診斷中的價值。方法:根據(jù)影像診斷觀察習慣,選取20個指標,建立中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷知識庫,并根據(jù)公認的發(fā)生概率設置各征象的初始值。采用VFP9.0數(shù)據(jù)庫語言編程。選取三甲醫(yī)院有完整臨床和影像學資料并經(jīng)病理證實的術前誤診病例共173例,分別由兩名三甲醫(yī)院副主任醫(yī)師(第一組)共同閱片,根據(jù)經(jīng)驗進行討論并達成一致,作出診斷;由一名副主任醫(yī)師(第二組)和一名住院醫(yī)師(第三組)分別將上述病例的相關信息輸入專家系統(tǒng),記錄所得結果。各組間閱片結果采用 字2檢驗。結果:第一組診斷準確率為37.57%

2、(65/173),第二組診斷準確率為63.01%(109/173),第三組診斷準確率為46.89%(81/173)。經(jīng)統(tǒng)計學處理表明,第二組與另外兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P0.05)。結論:將專家系統(tǒng)融入中樞神經(jīng)系統(tǒng)CT影像診斷具有重要的實用價值。   【關鍵詞】 影像診斷; 專家系統(tǒng); 中樞神經(jīng)系統(tǒng)   隨著信息技術和人工智能的不斷發(fā)展,專家系統(tǒng)在醫(yī)學領域的應用逐步推廣。但在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影像診斷方面,較完整的應用尚未見報道,現(xiàn)將筆者在這一方面做的一些嘗試介紹給大家,以供參考。   1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷專家系統(tǒng)的背景   專家系統(tǒng)的任務是應用人工智能日趨成熟的各種技術,將專家的知識和經(jīng)驗

3、以適當?shù)男问酱嫒胗嬎銠C,利用類似專家的思維規(guī)則,對事例的原始數(shù)據(jù)進行邏輯或可能性的推理、演繹,并作出判斷和決策[1-2]。   醫(yī)療專家系統(tǒng)最早成功應用的實例,是1976年美國斯坦福大學肖特列夫(Shortliff)等[3]開發(fā)的醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN,這個系統(tǒng)后來被視為“專家系統(tǒng)的設計規(guī)范”。此后的近四十年間,尤其是最近十多年,在網(wǎng)絡互連技術、數(shù)據(jù)庫技術、程序設計技術等信息處理技術的迅猛發(fā)展的推動下,專家系統(tǒng)技術的應用在廣度和深度上都到達了一個新的高度,診斷的準確性或特異性均較傳統(tǒng)診斷方法明顯提高[4-8]。   目前在醫(yī)學影像診斷領域內,專家系統(tǒng)在肺部結節(jié)定性、乳腺癌診斷及骨齡測定、骨腫瘤

4、診斷等方面取得了不同程度突破。   2 設計原理   專家系統(tǒng)是基于知識的系統(tǒng)。一個完整的醫(yī)學專家系統(tǒng)應由下列五個部分組成:數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理機、解釋接口和知識獲取模塊。數(shù)據(jù)庫存放的是已確診病例的臨床和影像信息等數(shù)據(jù)集;知識庫是用來存儲已知的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病各種診斷信息數(shù)據(jù)以及各種診斷信息的發(fā)病概率;推理機是專家系統(tǒng)的思維機構,本質是一組程序,用來控制和協(xié)調整個系統(tǒng),它通過輸入的數(shù)據(jù),利用知識庫的原有知識按一定的推理策略解決所提出的問題;解釋接口是用戶與專家系統(tǒng)交互的環(huán)節(jié),負責對推理給出必要的解釋,便于用戶了解推理過程,為用戶向系統(tǒng)學習提供方便;人機接口主要用來完成輸入輸出工作;學習系統(tǒng)就是

5、知識獲取模塊,它為修改和擴充知識庫存的原有知識提供相應的手段,隨著醫(yī)學的不斷發(fā)展和人類對疾病認識的不斷深入,結合實踐過程中總結出的經(jīng)驗和教訓,程序設計者與臨床醫(yī)師間進行交流后可以通過學習系統(tǒng)來完成顱內疾病知識的完善和規(guī)則的修訂,并輸入知識庫中。   當系統(tǒng)診斷一個疑似患者時,就可以將該患者的臨床癥狀和影像信息通過人機接口輸入計算機,推理機將這些資料與知識庫當中的規(guī)則進行比對、匹配。處理的結果通過屏幕或打印系統(tǒng)提供給用戶。   2.1 知識庫的建立 系統(tǒng)各相關指標的設置是根據(jù)日常工作中,影像診斷醫(yī)師的常規(guī)觀察習慣,并結合各種CT征象在診斷中的權重來選取。主要有:發(fā)病部位(額葉、顳葉、頂葉、枕葉、

6、小腦半球、腦干、基底節(jié)區(qū)、鞍區(qū)、橋小腦腳區(qū)、松果體區(qū)、側腦室、三腦室、四腦室、腦膜、脊髓、顱骨以及跨多部位等)、病灶形態(tài)(圓形、類圓形、不規(guī)則形)、占位效應(有、沒有)、平掃時病灶的密度(等密度、低密度、高密度和混合密度)、是否有鈣化(沒有、斑點狀、條片狀、完全鈣化)、囊變、壞死(沒有、小囊、大囊、多囊)、水腫(沒有、輕度、中度、重度)、腦積水(沒有、有)、強化程度(沒有、輕度、明顯)以及強化的特征(均勻、不均勻、厚環(huán)形、薄環(huán)形、開環(huán)形、壁結節(jié)強化等)、病灶境界(清楚、模糊)、病灶數(shù)量(單發(fā),多發(fā))等十二個CT征象,以及發(fā)病年齡、發(fā)熱、智力障礙、功能障礙、外傷史、疫區(qū)生活史等臨床指標信息,并建

7、立每項影像特征的標準化選項。   根據(jù)各指標分別建立信息庫,信息庫包括每種疾病各指標的屬性值及發(fā)生概率。各指標發(fā)生概率的系統(tǒng)初始值以目前學術界公認的概率為標準設置。在系統(tǒng)開始使用后,隨著每一條隨訪記錄的錄入,系統(tǒng)通過后臺的維護模塊將自動調整各指標的發(fā)生概率。   2.2 程序編寫 中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷專家系統(tǒng)編程開發(fā)語言為VFP9.0,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件為VFP9.0,操作系統(tǒng)為Windows。系統(tǒng)采用采用VFP9.0數(shù)據(jù)庫和SQL技術。為了確保信息采集的準確性,系統(tǒng)采用下拉式選項框方式進行信息采集。按照影像專家日常分析圖像的習慣,分步驟采集患者各種影像及臨床信息。通過SQL技術獲取符合上述特

8、征的候選疾病,通過各參數(shù)在相關疾病的發(fā)病概率計算,得出可能的疾病,再結合關鍵性信息,得出最終的診斷結果,供影像診斷醫(yī)師參考,見圖1~2。   2.3 準確性驗證 采用三甲醫(yī)院有完整臨床和影像學資料并經(jīng)病理證實的術前誤診病例共173例,包括腫瘤、感染、中毒、外傷、血管、先天性、變性、代謝、脫髓鞘、遺傳性病變等十大類疾病。測試方法:⑴由兩名三甲醫(yī)院副主任醫(yī)師(第一組)共同閱片,根據(jù)經(jīng)驗進行討論并達成一致,作出診斷;⑵由一名副主任醫(yī)師(第二組)和一名住院醫(yī)師(第三組)分別將上述病例的相關信息輸入專家系統(tǒng),記錄所得結果。并分別對第一組與第二組 ,第二組與第三組進行準確率統(tǒng)計。 2.4 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 13.0軟件,對三組結果分別進行兩組間 字2檢驗,以P

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