URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Гельфанд И.М., Розенфельд Б.И., Шифрин М.А. Очерки о совместной работе математиков и врачей
Id: 116380
 

Очерки о совместной работе математиков и врачей. Изд.3, стереотипное

URSS. 2011. 320 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-354-01338-8. Букинист. Состояние: 4+. .
Обращаем Ваше внимание, что книги с пометкой "Предварительный заказ!" невозможно купить сразу. Если такие книги содержатся в Вашем заказе, их цена и стоимость доставки не учитываются в общей стоимости заказа. В течение 1-3 дней по электронной почте или СМС мы уточним наличие этих книг или отсутствие возможности их приобретения и сообщим окончательную стоимость заказа.

 Аннотация

Настоящая монография обобщает многолетний опыт коллектива математиков и врачей в решении конкретных задач медицинской диагностики и прогнозирования. Рассматриваются принципы совместной работы математиков и врачей, методы получения достоверных, адекватно организованных данных.

Большое внимание уделяется структурной организации информации на основе врачебного опыта. В связи с этим предлагаются способы выявления и формализации врачебных знаний, составления медицинских вопросников.

Для специалистов по медицинской информатике, врачей, интересующихся математическими методами в медицине, а также разработчиков экспертных систем в любых слабоформализованных областях знаний.

Gelfand I.M., Rosenfeld B.I., Shifrin M.A.

Essays on Collaboration of Mathematicians and Physicians

The book summarises the long term experience of the joint group of mathematicians and physicians in diagnostic and prognostic problems solving. Detailed account of nine of these problems is given. Questions discussed: how to state problems, obtain relevant, reliable, adequatly organized initial data, construct medically interpretable, experimentally verified decision algorithms. To achieve this goal special attention is paid to elicitation and formalization of physicians experience and knowledge. "Diagnostic game" --- the method based on real medical situations simulation --- is proposed for that.

The book is for mathematicians and artificial intellegence specialists working in medicine, physicians interested in formal methods, knowledge engineers constructing expert systems in weakly formalized fields of knowledge.


 Оглавление

Предисловие от редколлегии серии (Г.Г.Малинецкий)
Предисловие ко второму изданию (И.М.Гелъфанд, Б.И.Розенфелъд, М.А.Шифрин)
Несколько вступительных замечаний
От авторов
Введение
КРАТКИЙ ОБЗОР РАБОТЫ
Глава 1. Решавшиеся задачи. Становление методики
 1.1. Прогнозирование исхода гипертонических внутримозговых кровоизлияний при разных методах лечения
 1.2. Прогнозирование исхода острого инфаркта миокарда
 1.3. Прогнозирование заживления дуоденальных язв
 1.4. Прогнозирование сроков сохранения нормального синусового ритма после устранения мерцательной аритмии
 1.5. Классификация электрокардиограмм больных хронической ишемической болезнью сердца при резком поражении коронарных артерий
 1.6. Классификация типов течения острого периода инфаркта миокарда и прогнозирование осложнений
 1.7. Прогнозирование рецидива кровотечения у больных язвой желудка и двенадцатиперстной кишки
 1.8. Диагностика морфологической картины хронического гломерулонефрита по клинико-функциональным данным
 1.9. Дифференциальный диагноз гнойных менингитов различной этиологии у детей первого года жизни
 1.10. Этапы работы над задачей и возникающие при этом трудности
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ
Глава 2. Структурная организация информации на основе врачебного опыта
 2.1. Цели. Задачи. Структурные единицы
 2.2. Адекватный язык
Глава 3. Диагностические игры
 3.1. Проблема формализации врачебного опыта
 3.2. Примеры диагностических игр
 3.3. Организация диагностических игр
 3.4. Пути использования диагностических игр
ЭТАПЫ РАБОТЫ
Глава 4. Постановка задачи и предварительная структуризация данных
 4.1. Первые встречи с врачом: от обсуждения медицинских проблем к формальной постановке задачи
 4.2. Предварительная структуризация данных: пример
Глава 5. Составление многоцелевого вопросника
 5.1. Многоцелевые вопросники и предъявляемые к ним требования
 5.2. Проверка полноты вопросника
 5.3. Проверка воспроизводимости ответов
 5.4. Формализация вопросов и ответов
 5.5. Организация вопросника
 5.6. Пример вопросника: "Карта больного гнойным менингитом"
Глава 6. Разработка адекватного языка описания больного
 6.1. Отбор и организация информации для построения адекватного языка
 6.2. Формирование новых понятий
 6.3. Редуцированные вопросники
Глава 7. Разработка и проверка решающих правил
 7.1. Построение решающих правил на основе структурной организации данных
 7.2. Примеры
 7.3. Принципы проверки решающих правил
 7.4. О некоторых особенностях процедуры проверки
ЗАДАЧИ: ТОЧНЫЕ ПОСТАНОВКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Глава 8. Прогнозирование исхода внутримозговых кровоизлияний при разных методах лечения
 8.1. Постановка задачи
 8.2. Обоснование постановки задачи
 8.3. Клинический материал
  Прогнозирование на ретроспективном материале
  Прогнозирование в условиях клиники (оперативное прогнозирование)
Глава 9. Прогноз исхода инфаркта миокарда
 9.1. Постановка задачи
 9.2. Обоснование постановки задачи
 9.3. Вопросник
 9.4. Материал обучения
 9.5. Признаки
 9.6. Прогнозирование на ретроспективном материале
 9.7. Клиническая проверка правил прогнозирования
 9.8. Перенос прогностических правил в другую клинику
Глава 10. Типы клинического течения острого периода инфаркта миокарда и прогнозирование осложнений
 10.1. Формализованная классификация клинического течения острого периода инфаркта миокарда
 10.2. Связь между типами течения острого периода инфаркта миокарда и исходом болезни в клинике
 10.3. Прогнозирование осложнений: постановка задачи
 10.4. Обоснование постановки задачи
 10.5. Прогностическое правило
 10.6. Проверка алгоритма
Глава 11. Прогнозирование сроков сохранения нормального синусового ритма сердца после устранения мерцательной аритмии
 11.1. Постановка задачи и ее обоснование
 11.2. Карта больного мерцательной аритмией
 11.3. Прогностическое правило и его проверка
Глава 12. Прогнозирование заживления дуоденальных язв
 12.1. Постановка задачи
 12.2. Обоснование постановки задачи
 12.3. Определение групп риска. Результаты лечения в разных группах на материале обучения
 12.4. Экзамен. Заключительные замечания
Глава 13. Прогнозирование рецидива кровотечения язвы желудка и двенадцатиперстной кишки
 13.1. Постановка задачи
 13.2. Обоснование постановки задачи
 13.3. Материал обучения и экзамена
 13.4. Признаки, используемые для прогнозирования
 13.5. Прогностическое правило и результаты его применения на материалах обучения и экзамена
 13.6. Сравнение с результатами Международной программы Всемирной организации гастроэнтерологии по исследованию гастродуоденальных кровотечений
Глава 14. Диагностика морфологической картины хронического гломерулонефрита по клинико-функциональным данным
 14.1. Постановка задачи
 14.2. Обоснование постановки задачи
 14.3. Многоцелевые морфологический и клинический вопросники. Язык описания хронического гломерулонефрита
 14.4. Диагностические правила
 14.5. Результаты на материале обучения и экзамена
Глава 15. Дифференциальный диагноз гнойных менингитов различной этиологии у детей первого года жизни
 15.1. Постановка задачи
 15.2. Обоснование постановки задачи
 15.3. Материал обучения
 15.4. Признаки, необходимые для алгоритма определения этиологического диагноза
 15.5. Алгоритм определения этиологии менингита
 15.6. Результаты проверки алгоритма на ретроспективном материале
 15.7. Клиническая проверка алгоритма
 15.8. Заключительные замечания
ДОПОЛНЕНИЯ
Глава 16. О роли формальных методов в клинической медицине: от цели к постановке задачи (Алексеевский А.В., Гельфанд И.М., Извекова М.Л., Шифрин М.А)
 16.1. Клиническая медицина и клиническое исследование
 16.2. Постановка вопроса в клиническом исследовании
 16.3. Цель, принятие врачебного решения, вопрос, задача
 16.4. Вопрос рецидива язвенного гастродуоденального кровотечения
 16.5. Выбор тактики лечения геморрагических инсультов
 16.6. Тактика этиотропной терапии гнойных менингитов различной этиологии у детей раннего возраста
 16.7. Оценка эффиктивности одного из видов оперативного лечения хронических дуоденальных язв - селективной проксимальной ваготомии
 16.8. Заключительные замечания
Глава 17. Комментарии врача (Сыркин А.Л.)
Глава 18. Два архитипа в психологии человечества
ПРИЛОЖЕНИЯ
 1. Карта больного гнойным менингитом (многоцелевая)
 2. Карточка больного менингитом (для определения этиологии по клиническим данным первых дней болезни)
 Инструкция по заполнению
 3. Малая карта больного инфарктом миокарда (для прогнозирования осложнений по данным острого периода болезни)
 4. Карта больного постоянной формой мерцательной аритмии (многоцелевая)
 5. Карта больного аденомой гипофиза (для выбора метода лечения и оценки его результатов)
  Карта больного аденомой гипофиза
  Протокол операции
  Гистологическое, электронно-микроскопическое, иммуногистохимическое исследование опухоли
  Лучевая терапия
  Инструкция к Карте больного аденомой гипофиза
 6. Прогнозирование лавин, связанных со снегопадами, для района Приэльбрусья
  Постановка задачи и ее обоснование
  Методика работы
  Прогностические правила
  Проверка правил
Литература
Путеводитель по задачам

 CONTENTS

Some opening remarks
Preface
Introduction
A BRIEF REVIEW OF WORK
Chapter 1. Problems beeing solved. Development of methods
 1.1. Treatment dependent prognosis of haemorragic insult outcome
 1.2. Prognosis of acute myocardial infarction outcome
 1.3. Prognosis of duodenal ulcer healing
 1.4. Prognosis of sinus rythm maintenance term after the elimination of atrial fibrillations by countershock
 1.5. Classification of ECG of chronic coronary patients with severe coronary arteries lesions
 1.6. Classification of acute myocardial infarction clinical course and complications prognosis
 1.7. Prognosis of peptic ulcer rebleeding
 1.8. Evaluation of morfological picture of chronic glomerulonephritis with clinical and functional data
 1.9. Differential diagnosis of purulent meningitis etiology for babies of the first year of life
 1.10. Stages of work. Difficulties arising
MAIN PRINCIPLES AND METHODS
Chapter 2. Structural organization of information based on physicians experience
 2.1. Goals. Problems. Structural units
 2.2. Adequate language
Chapter 3. Diagnostic games
 3.1. Problem of physicians experience formalization
 3.2. Examples of diagnostic games: protocols with commentaries
 3.3. Conduct of diagnostic games
 3.4. Different use of diagnostic games
STAGES OF WORK
Chapter 4. Problem stating and preliminary data structuring
 4.1. First contacts with physicians: from discussions of medical questions toward stating a formal problem
 4.2. Preliminary data structuring: an example
Chapter 5. Elaboration of multipurpose questionnaire
 5.1. Multipurpose questionnaires and requirements put to them
 5.2. Checkup for completeness of the questionnaire
 5.3. Checkup for reproductible filling of the questionnaire
 5.4. Formalization of questions and answers
 5.5. Organization of the questionnaire
 5.6. Example informational card of purulent meningitis child-patient
Chapter 6. Elaboration of adequate language for patients description
 6.1. Selection and organization of information for adequate language
 6.2. Construction of new notions
 6.3. Reduced questionnaires
Chapter 7. Construction and verification of decision rules
 7.1. Decision rules construction based on data structuring
 7.2. Examples
 7.3. Principles of decision rules verification
 7.4. Some detailes of the verification procedure
PROBLEMS: PRECISE STATEMENTS AND RESULTS
Chapter 8. Treatment dependent prognosis of haemorragic insult outcome
 8.1. Problem statement
 8.2. Statement grounds
 8.3. Clinical materia
 8.4. Prognostic rules: retrospective verification
 8.5. Prospective verification in the clinic (operational prognosis)
Chapter 9. Prognosis of acute myocardial infarction outcome
 9.1. Problem statement
 9.2. Statement grounds
 9.3. Questionnaire
 9.4. Learning material
 9.5. Prognostic factors
 9.6. Prognostic rules: retrospective verification
 9.7. Prospective verification in two clinics
 9.8. Prognostic rules transfer from one to another clinic
Chapter 10. Types of myocardial infarction clinical course in the acute period and complications prognosis
 10.1. Formalized classification of myocardial infarction clinical course in the acute period
 10.2. Correlations between the types of acute myocardial infarction clinical course and the outcome of disease
 10.3. Complications prognosis: the problem statement
 10.4. Statement grounds
 10.5. Prognostic rule
 10.6. Verification of the rule
Chapter 11. Prognosis of sinus rhytm maintenance term after elimination of atrial fibrillation with countershock
 11.1. Problem statement and its grounds
 11.2. Informational card of patients with atrial fibrillation
 11.3. Prognostic rule and its verification
Chapter 12. Prognosis of duodenal ulcer healing
 12.1. Problem statement
 12.2. Statement grounds
 12.3. Definitions of risk groups. Treatment results in different risk groups (retrospective verification)
 12.4. Prospective clinical verification. Conclusive remarks
Chapter 13. Prognosis of peptic ulcer rebleeding
 13.1. Problem statement
 13.2. Statement grounds
 13.3. Learning and control samples
 13.4. Prognostic factors
 13.5. Prognostic rule. Retrospective verification of the rule
 13.6. Comparison with the results of International Upper Gastrointestinal Bleeding Survey
Chapter 14. Evaluation of morphological picture of chronic glomerulonephritis with clinical and functional data
 14.1. Problem statement
 14.2. Statement grounds
 14.3. Multipurpose morphological and clinical questionnaires. Language for chronic glomerulonephritis description
 14.4. Diagnostic rules
 14.5. Retrospective verification
Chapter 15. Differential diagnosis of purulent meningitis etiology for babies of the first year of life
 15.1. Problem statement
 15.2. Statement grounds
 15.3. Learning sample
 15.4. Diagnostic factors
 15.5. Diagnostic algorithm
 15.6. Retrospective verification
 15.7. Prospective clinical verification
 15.8. Conclusive remarks
SUPPLEMENTS
 1. Multipurpose card of purulent meningitis child-patient
 2. Small card of purulent meningitis child-patient (for differential etiological diagnosis with clinical data of the first days of desease)
 3. Small card of myocardial infarction patient (for complications prognosis with clinical data of the acute period)
 4. Multipurpose card of patient with constant atrial fibrillation
 5. Card of patient with putuitary adenoma (for the choice of treatment and evaluation of its results)
 6. Snow avalanche forecasting for the Elbrus area
Literature
Guide to the problems

 Предисловие от редколлегии серии

С большим удовольствием представляю читателям от имени редакционной коллегии серии "Синергетика -- от прошлого к будущему". Во многих отношениях она замечательна и необычна.

Вышло так, что эта книга выходит через год после 90-летнего юбилея выдающегося математика Израиля Моисеевича Гельфанда. Автор более пятисот работ в области математики, биологии, медицины, он сегодня является одним из самых известных российских математиков. И.М.Гельфанд является одним из организаторов школьного математического кружка при МГУ, создателем Заочной математической школы. С ним, с его научной школой, с математическими олимпиадами, сыгравшими огромную роль в расцвете точных наук в Советском Союзе, связано много воспоминаний и прекрасных легенд, передаваемых от одного поколения исследователей другому.

Большая часть творческой жизни Израиля Моисеевича связана с Институтом прикладной математики Академии наук СССР, в котором он работал с 1953 года по 1990 год. Здесь им были выполнены пионерские работы по созданию вычислительных алгоритмов, функциональному анализу, квантовой теории поля, теории конечных автоматов, распознаванию образов, методам оптимизации, биофизике и медицине. Огромную роль сыграли научные семинары академика И.М.Гельфанда, на которых обсуждались многие направления современной прикладной математики. Он четыре десятилетия преподавал на механико-математическом факультете МГУ, имеет много учеников. Широко известна "школа Гельфанда". Долгие годы он возглавлял отдел математических методов в биологии в Межфакультетской проблемной НИИЛ молекулярной биологии и биоорганической химии им.А.Н.Белозерского (ныне Институт физико-химической биологии), где работал еще и в клеточной биологии и физиологии.

Широта научных интересов И.М.Гельфанда сочеталась с глубиной и стремлением взаимодействовать с ведущими исследователями в различных областях. Междисциплинарность подхода к научным проблемам -- отличительная черта этого замечательного ученого. Особенно ярко она проявилась при работе с биофизиками, физиологами, клеточными биологами и врачами. И.М.Гельфанд сам принимал участие в экспериментах по физиологии нервной системы, клеточной биологии и в анализе путей решения трудных диагностических и прогностических задач опытными медиками. В ходе этих работ И.М.Гельфандом и его сотрудниками был заложен структурный подход к изучению живых систем. Работа с врачами привела к формулировке гипотезы о структурной организации данных, которая позволяет человеку легко решать задачи с невероятным числом параметров. Все это сложилось в целостный подход, одной из важных компонент которого является "метод диагностических игр", которому и посвящена настоящая книга, значительно опередил свое время. Этот подход сейчас активно развивается в Институте прикладной математики им.М.В.Келдыша РАН. Полученным результатам посвящена работа д.ф.-м.н. Ю.Б.Котова, недавно вышедшая в нашей серии.

Пользуясь случаем,передаюот именисотрудниковИПМим. М.В.Келдыша РАН Израилю Моисеевичу пожелания новых творческих успехов, здоровья и благополучия. Эпоха Гельфанда в Институте -- это не только воспоминания сотрудников, которым довелось работать с академиком И.М.Гельфандом, быть участниками его семинара, но и сегодняшние исследования, в которых развивается ряд направлений, основы которых были заложены в те героические времена.

Развитие научного направления или междисциплинарного подхода проходит две фазы. В первой фазе исследователи стремятся подчеркнуть принципиальное отличие того, что они делают, от всего, что было раньше. Во второй -- стремятся взглянуть в прошлое, увидеть корни, проследить традицию. Достаточно вспомнить квантовую механику, создатели которой считали себя продолжателями учения Платона об идеальных формах, об универсалиях, определяющих свойства мира. На мой взгляд, синергетика и вообще, нелинейная наука -- подошла ко второй фазе, к осознанию своих истоков.

Вклад в исследование нелинейных систем, сделанный академиком И.М.Гельфандом, огромен. Достаточно вспомнить уравнение Гельфанда--Левитана, позволяющее восстановить потенциал по данным о рассеянии в квантовой механике. Именно это уравнение стало основой для разработки метода обратной задачи теории рассеяния. Этот метод, позволивший свести к линейным несколько замечательных нелинейных уравнений -- одна из жемчужин прикладной математики XX века.

Можно напомнить работы по конечным автоматам, которые велись в нашем институте И.М.Гельфандом с его учениками -- М.Л.Цетлиным и В.Ю.Крыловым. В этих работах были предложены простые и интересные модели адаптивного поведения. От этого "корня" непосредственно идут работы по автоволновым процессам в возбудимых средах, по клеточным автоматам -- новому классу моделей, любимому детищу нелинейной науки. Наконец, непосредственным развитием теории конечных автоматов является искусственная жизнь. Если конечные автоматы позволяли описать взаимодействие простейших созданий с заданной извне средой, то в "искусственной жизни" "организмы" могут и взаимодействовать друг с другом, и эволюционировать.

Математическое творчество академика И.М.Гельфанда многогранно и разнообразно. В представляемой книге преобладает предельная конкретность, нацеленность на ясный врачебный результат. Особенностью этой книги является практическое отсутствие специального математического аппарата. Главное, что привносит математик в анализ медицинских задач -- это умение и привычка иметь дело со сложными структурами.

Хотя в этой книге нет слов "синергетика", "самоорганизация", "параметры порядка", но, по-существу, книга именно о них. Интересно отметить, что в первых публикациях, посвященных методу структурной организации данных, вместо принятого в этой книге термина "структурная единица" использовалось слово "синергия". Оно использовалось по аналогии с понятием синергии в физиологии движения.

В книге развит метод диагностических игр -- способ выявлять и формализовать те скрытые компоненты врачебного знания и опыта, которые часто не вербализуются их носителями, но могут играть ключевую роль в принятии медицинских решений.

Эта книга, впервые изданная в 1989 году, быстро стала настольной у математиков, работающих с медицинскими задачами, и у медиков, использующих математику. Прошедшие годы показали, что идеи, связанные со структурной организацией данных и диагностическими играми, еще более важны, чем это мыслилось раньше.

Можно надеяться, что и новому поколению врачей и математиков, всем, кто осваивает или развивает синергетику, эта книга и ряд сделанных авторами дополнений к предыдущему изданию, сослужат хорошую службу.

Председатель редколлегии серии
"Синергетика -- от прошлого к будущему",
заместитель директора
Института прикладной математики
им.М.В.Келдыша РАН

Г.Г.Малинецкий

 Предисловие ко 2-му изданию

Переиздание через 15 лет книги в столь динамично развивающейся области, как медицинская информатика -- дело рискованное. Тем не менее, когда от издательства URSS поступило предложение о переиздании "Очерков... ", авторы согласились без долгих размышлений. В чем же дело, почему мы уверены, что к книге будет проявлен достаточный интерес? Ведь за прошедшие годы на порядки выросла вычислительная мощность компьютеров, значительно изменились и медицина, и медицинская информатика.

Причин актуальности книги несколько.

Во-первых, перенос центра тяжести с вычислительных методов на близкие к психологическим методы работы с врачами объясняется вовсе не маломощностью компьютеров тех лет. Конечно, они были не столь удобны и быстры, как современные, но вполне подходили для содержательной работы, и в те годы с их помощью было получено немало интересных результатов. Дело в том, что авторы обратились к той стороне деятельности врача, которая была недоступна компьютерам и 15 лет тому назад, и сейчас. Похоже, что будет недоступна и в обозримом будущем. Человек обладает удивительной способностью принимать решения в условиях, когда данных, с одной стороны, невероятно много, а, с другой, явно недостаточно. Ситуация для компьютера тупиковая, а для врача -- заурядная. Вот в этом-то мы и пытались разобраться и понять, как можно зафиксировать и передать врачам хоть малую толику умения лучших специалистов.

Конечно, современные компьютеры в то время оказали бы немалую помощь в наших исследованиях. Не нужно было бы перепечатывать на пишущей машинке вопросники, резко ускорился бы анализ данных, и многое из того, на что раньше уходили месяцы работы, было бы сделано за недели и даже дни. Но, скорее всего, время работы уменьшилось бы не на 80% а на 20%. Осталась бы без изменений самая трудоемкая ее часть: общение с врачом и анализ протоколов наших совместных встреч. Работа кропотливая и медленная по своей сути -- но именно ей и посвящена большая часть книги.

Другая причина актуальности нашей книги -- это сохраняющаяся, и все возрастающая, вера во всемогущество компьютеров. На протяжении всего времени существования компьютеров люди были уверены, что раз у них в руках есть такое могучее устройство для переработки данных, то стоит только "засыпать" этих данных побольше -- и сразу будут получены ответы на нужные вопросы. Увы, знаменитое высказывание Т.Гексли о том, что "математика, подобно мельнице, перемалывает лишь то, что в нее засыпано", в полной мере применимо и к компьютерам. Сбор данных для решения любой медицинской задачи -- это не менее ответственный процесс, чем само решение этой задачи. А еще более ответственна постановка задачи. И если не разобраться в этом, то на выходе вместо муки будет труха (иногда слегка замаскированная). К сожалению, до нашего времени многие математики, решив заняться медицинскими задачами, начинают свою работу с фразы, которую мы прочли в одном неплохом руководстве по статистике: "Предположим, что данные собраны". Но опыт показывает, что неадекватно организованный сбор данных может свести на нет любые усилия по их анализу. Поэтому значительная часть нашей книги посвящена анализу того, что такое "правильные" данные и как их можно собрать, т.е. вопросам, мало зависящим от мощности вычислительной техники. А знакомство с современной литературой по медицинской информатике показывает, что этим вопросам и сейчас уделяется недостаточное внимание.

В настоящее время только один из авторов (МШ) продолжает работу в медицинской информатике, но преимущественно в другом направлении, посвященном созданию медицинских информационных систем. Поэтому было решено не изменять основной текст книги и только дополнить его несколькими статьями и небольшим дополнительным списком литературы, в котором приведены работы, непосредственно примыкающие к изложенным в книге.

В первом из дополнений -- "О роли формальных методов в клинической медицине: от цели к постановке задачи" [Доп. литература, 10] -- изложено видение самых начальных этапов работы математиков и врачей, когда только определяются цели и ставятся задачи. Эти этапы были слабо освещены в книге.

Комментарии проф. А.Л.Сыркина демонстрируют взгляд врача на работу с математиками (Первоначально они были опубликованы как комментарии к работам [Доп. литература, 10--12]). А.Л.Сыркин участвовал в этой работе на протяжении 20 лет и вложил в нее немало сил. Он был одним из тех медиков, в сотрудничестве с которыми сложились изложенные в книге взгляды.

Последнее дополнение -- "О двух архетипах в психологии человека"[Доп. литература, 9] -- это лекция, прочитанная И.М.Гельфандом в Университете Киото при получении премии Inamori Foundation за 1989 г. (http: // www.inamori-f.or.jp). Мысли, изложенные в ней, являются той основой, на которой была построена описанная в книге методика работы.

В предисловии к первому изданию авторы благодарят многих своих коллег -- эти благодарности остаются столь же глубокими и искренними, какими они были 15 лет назад. Авторы благодарят так же д.ф.-м.н. Ю.Б.Котова, которому принадлежит идея переиздания "Очерков...", проф. Г.Г.Малинецкого, который активно поддержал идею о переиздании книги в редактируемой им серии, и издателя Д.Рикоя, взявшего на себя все связанные с переизданием риски и обеспечившего финансовую сторону дела.

И.М.Гельфанд, Б.И.Розенфельд, М.А.Шифрин

 Несколько вступительных замечаний

Излагаемые в настоящей книге совместные работы математиков и врачей являются частью более общей программы, ставящей своей целью выяснить, что могут делать математики в неформализованных областях человеческой деятельности. В течение последних 25 лет я и ряд моих коллег задумывались над вопросом, каким должен быть язык областей знания, изучающих живые системы: биологии, медицины, психологии, лингвистики и т.д. Нужен ли для этих дисциплин переход на более формализованный язык?

Конечно, любая формализация снижает гибкость. Но мы живем в новую, компьютерную эпоху. Миллионы компьютеров, применяемых в самых разных сферах человеческой деятельности, неизбежно изменят способ коммуникации между людьми, следовательно, язык и психологию. Появилась возможность создания больших и даже глобальных информационных систем. Все это делает унификацию и структуризацию содержательного языка упомянутых областей знания совершенно необходимой. Математики, для которых формализация является старинной специальностью, естественно, не могут остаться в стороне от этой настоятельной задачи.

Неразвитость формализованного языка описания живых систем, а также различных аспектов человеческой деятельности, таких, как, например, медицина, представляется мне ахиллесовой пятой современной цивилизации.

Действительно, отсутствие единого языка создает в этих областях эффект вавилонского столпотворения. Панацеей от него считается так называемая математизация -- проникновение заимствованных из математики методов. При этом, однако, забывается, что математика развивалась на материале и в тесной связи с более "простыми" научными областями, изучающими объекты неживой природы, -- инженерным делом, физикой, астрономией и т.д. Поэтому механический перенос математических методов в области, о которых говорилось выше, не оправдан. Более того, мне он представляется опасным, так как вызывает излишний крен в сторону технократизации общества.

Довольно рано мне и моим коллегам стало ясно, что по изложенным причинам основой для искомого языка традиционная математика служить не может. В отличие от физики, для которой математический язык органичен и незаменим, положение в биологии, например, принципиально другое. Статистика и изредка дифференциальные уравнения являются для биологов полезными средствами, но, несомненно, носящими лишь вспомогательный характер.

Нужную основу, которую мы назвали бы принципами адекватного языка описания живых систем, невозможно ни взять в готовом виде, ни построить извне. Указанные принципы могут быть извлечены только из реальной практики в соответствующих областях знания. Личный опыт экспериментальной работы в нейрофизиологии, клеточной биологии, а также совместная работа с врачами над диагностическими и прогностическими проблемами дали мне ясное ощущение, что, несмотря на все различие областей, эти принципы во многом совпадают.

В книге делается попытка осмыслить накопленный опыт работы математиков с врачами. Выбор медицины для наших целей не был случайным, так как это одна из наиболее древних и распространенных специальностей с развитым профессиональным языком. Мы не пытались уложить наш опыт в прокрустово ложе априорных концепций, а, наоборот, старались извлечь общие принципы из того, что было сделано на конкретном материале. Трудно оценить значение этих принципов. Возможно, оно окажется не таким существенным, как нам сейчас представляется. Лично я могут ручаться только за то, что в моей практической работе с врачами излагаемые в книге теоретические соображения постоянно присутствовали, часто подсознательно, а не "притянуты за уши" задним числом.

В связи со сказанным хотелось бы отметить большие трудности в написании книги. Этот процесс можно сравнить с одновременным созданием литературного произведения (в нашем случае его роль играет изложение конкретных медицинских задач) и анализом художественных принципов, которые при этом используются авторами.

Несмотря на личную некомпетентность в вопросах филологии, я рискну продолжить литературную аналогию нашей работы в медицине. С моей точки зрения, есть два способа развития литературного языка: написание высокохудожественных произведений и составление толкового словаря. Мы знаем, какое большое влияние на развитие русского языка оказали и Пушкин, и Даль.

Что касается словарного подхода -- формализации терминов, то моя мечта, осуществить которую вряд ли удастся, -- это составить толковый словарь основных медицинских понятий, которые так часто "плывут" у врачей разных медицинских школ, разных врачей одной школы и дажеодного отделения. (Замечательно, что, несмотря на это, врачи высокой квалификации, общаясь между собой, могут быстро согласовывать употребляемые медицинские термины.)

Примером такого понятия служит "сердечная недостаточность". Цель словарной статьи о сердечной недостаточности состояла бы, конечно, не в бессмысленной стандартизации этого понятия, а в уточнении смысла, вкладываемого в него специалистами разных медицинских специальностей. В данном случае нужно было бы исследовать, как оценивают тяжесть (как в теории, так и в конкретных клинических ситуациях) сердечной недостаточности врачи нескольких профилей -- кардиологи отделения интенсивной терапии и реанимации, терапевты, хирурги и т.д. В статью словаря вошли бы соответствующие различным врачебным "наречиям" определения степени сердечной недостаточности и согласованные с ними формализованные способы ее оценки в разных ситуациях.

Второй способ развития формализованного медицинского языка -- его отработка на конкретных задачах. Точнее, речь идет о получении точно формулируемых и экспериментально проверяемых медицинских результатов. Здесь большую роль играет целенаправленная структурная организация медицинской информации на основе врачебного опыта и знаний.

Оба указанных подхода -- "словарный" и "проблемный" -- продвигают нас в двух направлениях -- адекватной формализации и структуризации основных понятий изучаемой области. Словарный подход больше работает в первом направлении, проблемный -- во втором, хотя они, конечно, взаимосвязаны.

Последовательное применение принципов адекватной структуризации и формализации позволило получить простые и надежные ответы на такие излагаемые в книге вопросы, как определение этиологии гнойного менингита у детей первого года жизни по клиническим данным, классификация клинического течения острого периода инфаркта миокарда, прогнозирование рецидива язвенного кровотечения. Вряд ли они могли быть получены другим способом, без экспериментального выяснения структуры исходных данных и адекватной формализации выявленных в процессе работы с врачами понятий.

Наша книга имеет вводный характер, Ее назначение и объем не позволяют в полной мере изложить методику и результаты проведенных вместе с врачами исследований. Для этого нужно было бы написать несколько монографий по отдельным темам: инфаркту миокарда и ишемической болезни сердца, пептическим язвам, хроническому гломерулонефриту, аденомам гипофиза и т.д. Надеюсь, что со временем это будет сделано.

Необходимо сделать еще следующее замечание, Книгу можно рассматривать с двух точек зрения -- конкретного медицинского содержания и методики совместной работы математиков и врачей. Конкретное медицинское содержание неизбежно устаревает из-за появления новых методов диагностики и лечения, эволюции медицинских представлений и т.д. С этим мы столкнулись уже в одной из первых работ с врачами по прогнозированию исхода инфаркта миокарда.

Методическая же сторона нашей работы мне представляется значительно более устойчивой. На любом уровне развития медицины интересно понять и выявить, насколько это возможно, внутренние, часто неосознанные правила, которыми руководствуется данный опытный врач в конкретных клинических ситуациях. Результаты, полученные в этом направлении, долго сохраняют свою ценность. Я уверен, что если бы по излагаемой в книге методике, можно было работать с Гиппократом, то удалось бы узнать много интересного и для наших современников.

Хотелось бы также отметить, что излагаемые в книге методы применимы не только для решения медицинских задач, но и в других неформализованных областях знания. Например, они были использованы для разработки правил прогнозирования снежных лавин, формализующих опыт специалиста-гляциолога.

В заключение -- несколько слов благодарности. Мне хотелось бы выразить глубокую признательность врачам, с которыми я вместе работал и у которых многому научился: кардиологам А.Л.Сыркину и Г.Г.Гельштейну; нейрохирургам и невропатологам Э.И.Канделю, А.Н.Коновалову, Т.О.Фаллер, С.Н.Федорову, Б.А.Кадашеву; гастроэнтерологам М.Ю.Меликовой, А.А.Гринбергу, Ю.М.Панциреву; нефрологу М.Я.Ратнер; инфекционисту М.А.Райнер; акушерам-гинекологам Г.М.Савельевой, М.В.Федоровой; патологоанатомам В.В.Серову и В.А.Варшавскому и многим другим.

Я благодарен моим коллегам благодаря таланту и самоотверженности которых выполнены описанные в книге работы. Особенно хотелось бы выделить МЛ. Извекову и Ш.А.Губермана, начинавших около 20 лет назад наши совместные работы с врачами и продолжающими их до сих пор; активно работающих в настоящее время и получивших ценные результаты А.В.Алексеевского, М.А.Алексеевскую, Ю.Б.Котова, С.Ю.Лукашенко, Б.И.Розенфельда, М.А.Шифрина; много сделавшего для организации работы нашего коллектива и ее делового обсуждения С.Г.Гиндикина, принимавшего участие в решении конкретных задач.

Б.И.Розенфельд и М.А.Шифрин в течение последних пяти лет проделали трудную и важную работу как по осмыслению и письменному изложению методических вопросов, так и по организации обширного конкретного материала. Надеюсь, что эта книга, написанная вместе с ними, окажется полезной совместно работающим представителям "точных" наук и врачам.

И.М.Гельфанд

 От авторов

Предлагаемая вниманию читателей монография является обзором и обобщением двадцатилетнего опыта работы большого коллектива математиков и врачей. Этот опыт накоплен в процессе решения диагностических и прогностических задач из разных областей медицины: кардиологии, гастроэнтерологии, неврологии, нефрологии и др. Итогом проведенных исследований явились как конкретные клинические результаты, так и определенные общие принципы и методы совместной работы математиков и врачей.

По своему замыслу книга адресована двум категориям читателей. Первая категория включает людей, использующих в медицине (или в любой другой слабоформализованной области знаний) методы, характерные для "точных" дисциплин. В настоящее время они выступают под разными именами: математики, кибернетики, специалисты по медицинской информатике, анализу нечисловых данных и т.д. (в зарубежной литературе встречаются также термины "analyst", "knowledge engineer"). Ввиду того что данная область еще молода и "не устоялась", могут появиться новые слова. Пока для указанной категории людей будем употреблять условный термин "математик".

Вторая категория потенциальных читателей -- врачи, которые интересуются методами точных наук и рассчитывают использовать их в клинической практике. Авторы надеются, что эта книга поможет им получить реальное представление о возможностях сотрудничества медиков и математиков.

Ряд работавших с нами врачей отмечали, что благодаря применявшейся методике они стали лучше осознавать некоторые принципы и способы, по которым принимаются решения в диагностике и лечении. Это помогло им более четко и осознанно принимать решения, а также принесло пользу в обучении начинающих врачей и студентов. В этом плане книга может оказаться интересной не только врачам, которые работают или собираются работать с математиками. Нам бы было очень приятно, если бы она принесла пользу именно таким врачам.

Авторы не ставили перед собой цели отобразить все существующие применения математических методов в медицине. Это неизбежно сделало бы книгу поверхностной. Цель книги скромнее -- продемонстрировать на работах одного коллектива определенный подход к проблеме взаимодействия столь разных наук, как медицина и математика. В соответствии с этим библиография к книге также не претендует на полноту и ограничивается лишь работами, имеющими непосредственное отношение к излагаемым задачам и методам.

Монография условно делится на четыре части: краткий обзор решавшихся задач, основные принципы и методы, выработанные в процессе их решения, этапы работы над задачами и подробное изложение конкретных результатов.

Первая часть в сжатом виде знакомит читателей с девятью задачами, на примере которых ведется все дальнейшее изложение. Показывается, какие медицинские вопросы привели к постановке этих задач, в чем вкратце заключался путь их решения и какие уроки удалось извлечь в процессе работы над ними. В последнем разделе первой части описываются общие для всех задач этапы работы и встретившиеся на этих этапах характерные трудности.

Вторая часть посвящена принципу адекватной формализации и структуризации медицинской информации -- центральному с методической точки зрения. Его осуществление опирается на врачебный опыт и знания. В связи с этим рассматривается основной инструмент, применяемый авторами излагаемых в книге работ для выявления и формализации врачебного опыта -- "диагностические игры". Приводятся и комментируются протоколы реально проведенных игр.

Третья часть описывает применяемую технологию работы на разных ее этапах -- постановки задачи, составления вопросника, создания адекватного языка, разработки решающих правил, проверки результатов. Изложение методических вопросов сопровождается конкретными примерами.

В четвертой части для упомянутых девяти задач приведены точные формулировки, разработанные решающие правила и результаты экспериментальной проверки этих правил. Упор в изложении сделан на подробные и четкие определения употребляемых медицинских терминов, а также на описание условий, в которых были получены результаты. Это связано с тем, что получение медицинских результатов, которые другие исследователи могут однозначно понять и проверить на своем материале, мы считаем одной из главных целей совместной работы математиков и врачей.

В Приложениях приводятся несколько разработанных медицинских вопросников, а также пример, иллюстрирующий, как излагаемые в книге методы используются в иной слабоформализованной области -- гляциологии.

Для удобства читателей, которые хотели бы ознакомиться с методикой работы над отдельными задачами, к содержанию прилагается специальный Путеводитель, где даны ссылки на соответствующие страницы книги.

Излагаемые в книге методы и результаты являются плодами совместного труда многих врачей и математиков. Они получены прежде всего благодаря энтузиазму и незаурядному терпению замечательных врачей, участвовавших в работе. Всем им мы выражаем глубокую благодарность: в первую очередь начинавшим около 20 лет назад совместные исследования с математиками и продолжающим их до настоящего момента А.Л.Сыркину, Г.Г.Гельштейну; принимавшим в разное время активное участие в описываемых работах М.А.Бродскому, В.А.Варшавскому, В.Д.Вахляеву, Е.Е.Гогину, Л.Д.Головне, А.А.Гринбергу, Р.М.Заславской, Л.С.Зингерману, Э.И.Канделю, В.П.Лахтиной, Н.В.Лебедевой, Д.К.Луневу, И.В.Мартынову, М.Ю.Меликовой, А.В.Недоступу, И.Ф.Николаевой, М.А.Райнер, М.Я.Ратнер, В.М.Саблину, В.В.Серову, В.А.Сулимову, Н.М.Чеботаревой.

Мы признательны также врачам, работы или беседы с которыми не нашли непосредственного отражения в книге, но принесли существенную пользу: И.В.Бабковой, А.С.Древалю, Б.А.Кадашеву, А.И.Кобленц-Мишке, А.Н.Коновалову, Д.Б.Корману, Ю.М.Панциреву, Г.М.Райнеру, Г.М.Савельевой, Н.А.Томилиной, Т.Л.Файн, Т.О.Фаллер, М.В.Федоровой, С.Н.Федорову, С.А.Чернякевич, Э.А.Эдельштейн.

Мы глубоко благодарны нашим коллегам -- математикам, авторам и участникам изложенных в книге работ: М.Л.Извековой, сыгравшей ключевую роль в нескольких описываемых задачах, М.А.Алексеевской, А.В.Алексеевскому, Ш.А.Губерману, Е.С.Клюшину, Ю.Б.Котову, С.Ю.Лукашенко, И.П.Лукашевич, И.М.Ротвайн, М.Н.Старковой, И.И.Стениной, С.М.Хорошкину, И..В.Череднику.

Нам помогли обсуждения излагаемых в книге вопросов с Т.В.Алексеевской, М.В.Боровым, М.С.Гельфандом, Ю.Б.Гиппенрейтер, А.К.Звонкиным, Е.И.Каспаровой, Р.Ю.Кирилловой, И.С.Лосевым, В.В.Минахиным, И.Б.Мучником, Л.К.Смирениной. Очень полезными были беседы с безвременно ушедшими В.М.Алексеевым и Д.И.Калининым, умевшими увидеть с неожиданной стороны многие привычные вещи.

Особую благодарность мы выражаем научному редактору книги С.Г.Гиндикину, а также А.В.Алексеевскому, М.Л.Извековой и Д.Р.Лещинеру, которые внимательно прочитали рукопись и сделали ряд ценных замечаний и предложений. Большую техническую помощь при подготовке рукописи книги оказали А.М.Герасимова и О.А.Лочагина.

Коллектив врачей и математиков, работы которого обсуждаются в книге, конечно, не находился в вакууме. Очень полезными были контакты с другими коллективами и исследователями, развивающими математические методы в медицине. Среди них хотелось бы назвать Ю.Д.Волынского, В.А.Геловани, С.И.Гольдберга, В.А.Зеленского, В.П.Карп, О.В.Ковригина, А.И.Курочкину, О.И.Ларичева, Л.Д.Мешалкина, И.Д.Новикова, В.С.Переверзева-Орлова, Г.А.Хая. Мы рекомендуем читателям ознакомиться с их работами. В то же время нужно объяснить, почему эти работы не излагаются в книге.

Во-первых, как уже говорилось, наша монография отражает опыт лишь одного коллектива совместно работающих врачей и математиков. Во-вторых, область, о которой идет речь, еще очень молода. Язык ее только развивается. В этих условиях в печатном тексте трудно передать неформальные приемы и нюансы даже собственной работы, а изложение по имеющимся публикациям чужих работ могло бы привести к двойным искажениям. Пока лучший способ передачи опыта в обсуждаемой научной области (как, впрочем, и в медицине) -- не учебники, а совместная работа.

Только что сказанное относится, естественно, и к данной книге. Было бы самонадеянным полагать, что в ней удалось передать все необходимое для полного овладения описываемой методикой. Хотелось бы думать тем не менее, что внимательно прочитавшие книгу смогут при желании самостоятельно опробовать на практике предлагаемый способ работы медиков и математиков.


 Введение

Попытки использовать математику в медицине имеют относительно давнюю историю. Диапазон применявшихся в ней математических методов очень широк -- от классического анализа и теории вероятностей до многомерной статистики и теории катастроф. Хотя современная математика уже принесла реальную пользу медицине (возможно, самым ярким примером является компьютерная томография), ее использование для решения конкретных клинических проблем носит, как в этом примере, скорее опосредованный характер. Математический язык не стал для врачей столь же необходимым и органичным, как, например, для физиков.

В чем же дело, почему язык математики, без которого не могут обойтись "точные" науки, пока еще не стал незаменимым в медицине и, добавим, биологии, социологии, психологии...? Причина, на наш взгляд, вовсе не в какой-то "неразвитости" этих наук, их неготовности в полном объеме использовать математику. Скорее наоборот, математики только ищут подходы к задачам гуманитарных наук и тех естественных наук, которые принято называть описательными.

Математический язык, новые идеи и методы на протяжении веков развивались в тесной связи с задачами физики, механики, техники. Это математический анализ, ряды Фурье, дифференциальные уравнения и многое другое. Почти все новое, рожденное внутри математики, поразительным образом находило рано или поздно применение в физике. Назовем лишь два удивительных научных феномена XX века. В первой его половине только что сформировавшийся функциональный анализ стал языком квантовой механики, В наши дни теория элементарных частиц и квантовая теория поля используют язык и методы топологии и алгебраической геометрии, разработанные также недавно вне всякой связи с физикой.

Гораздо беднее список математических идей, инспирированных исследованиями в других областях знания. Примерами могут служить идеи Фишера в статистике и планировании эксперимента, факторный анализ, формальные грамматики Хомского. Множество исследований, которые формально относятся к приложениям математики в медицине, биологии и т.п., в действительности лишь навеяны обсуждением проблем этих наук. В них иногда ставятся интересные математические задачи, но они, к сожалению, подчас оторваны от той области, в которой были призваны принести пользу.

"Непостижимая эффективность математики в естественных науках" (формулировка известного физика Ю.Вигнера) не распространяется пока на науки гуманитарные и описательные, Прежде всего существующий язык математики оказался мало приспособленным для описания живых систем, будь то отдельная клетка, человеческий организм или общество. То же самое, по-видимому, можно сказать и о сверхсложных (или, как их иногда называют, больших) неживых системах.

Для того чтобы найти новые принципы и методы работы в таких нетрадиционных для применения математики областях знания, как медицина, имеется, по нашему мнению, только один путь -- решение конкретных, важных для этих областей задач. Причем они должны рассматриваться во всей реальной сложности, без попыток уложить их в прокрустово ложе заранее готовых математических моделей и методов.

У коллектива, работы которого излагаются в данной книге, имеется двадцатилетний опыт решения реальных клинических задач. Он позволил сформировать определенный общий подход к проблеме взаимодействия математики и медицины. Одной из главных целей этого подхода является получение точно формулируемых и экспериментально проверяемых медицинских результатов.

Объясним подробнее, к чему мы стремимся. Авторы многих работ и книг по клинической медицине обосновывают выдвигаемые положения, например правила диагностики, прогнозирования течения болезни, выбора метода лечения и т.д., ссылками на собственный опыт, мнения признанных в данной области авторитетов или на описания отдельных "типичных" клинических случаев. Иногда у них можно прочитать: такой-то автор считает по данному поводу следующее, другой -- нечто противоположное, а третий придерживается точки зрения, не совпадающей ни с первым, ни со вторым автором. Далее приводятся результаты клинических исследований, подтверждающие различные точки зрения, иногда противоречащие друг другу.

Описанные способы представления медицинских знаний, имеющие многовековую историю, безусловно, важны и продуктивны. Часто им пока нет альтернативы. Однако в некоторых случаях можно подвести под обоснование клинических положений более современную научную основу -- экспериментальную.

Сведения о довольно большом числе сходных клинических случаев (несколько десятков, иногда сотен больных), накопленные крупными специализированными лечебными учреждениями, предоставляют принципиальную возможность такой экспериментальной работы. Нужно, чтобы она базировалась на тех же принципах, что и в других науках, например в биологии: исследователи формулируют условия эксперимента, при соблюдении которых полученные результаты должны воспроизводиться.

Применительно к клинической медицине сказанное означает, что разработанные диагностические или прогностические алгоритмы, схемы лечения и т.д. формулируются и экспериментально проверяются так, чтобы другой врач мог однозначно их интерпретировать и получить на своем контингенте больных сопоставимые результаты. (Конечно, для этого может понадобиться адаптация этих алгоритмов к новым условиям.) Подчеркнем, что все правила и результаты исследований должны описьшаться в привычных медицинских терминах, но достаточно четких, чтобы быть одинаково понятыми врачами определенной квалификации.

Для достижения этой цели приходится вести кропотливую работу, пока довольно непривычную в медицине: составлять специальный вопросник для сбора данных о больных, проверять его полноту, уточнять медицинские термины с тем, чтобы заполнение вопросника было воспроизводимым и т.д. Письменное изложение методики нашей работы с врачами местами выглядит скучным, даже бюрократическим документом. Но все это вызывается существом дела. Если не проявлять необходимой тщательности, то, с большой вероятностью, полученные результаты будут не более чем игрой в числа.

Наряду с работой по формализации исходной медицинской информации, на наш взгляд, не менее важной составной частью совместной работы математиков и врачей является структуризация этой информации.

Отметим, что данное положение созвучно математике XX в., в которой изучение структур, составляющих основу той или иной области, играет гораздо большую роль, чем в математике предыдущих веков. Математик XX в., занимаясь конкретными проблемами, одновременно думает, в каких структурах можно выразить формулировку задачи и способ решения. В его распоряжении имеется целый ряд таких структур, глубоко и всесторонне разработанных. Это, например, гомологическая алгебра, функциональные пространства, алгебры Ли, векторные расслоения и многое другое. Наличие таких структур делает работу современного математика совершенно непохожей на ту, которая велась 100 лет назад.

Хотя в совместной работе с врачами конкретный математический аппарат (за исключением арифметики и простейших элементов теории вероятностей) нам непосредственно использовать не удавалось, накопленный в современной математике большой опыт структуризации знаний оказался исключительно полезным и плодотворным.

В связи со сказанным у многих читателей может появиться естественный вопрос: какие общие структуры возникают при работе математиков и врачей?

В этой книге будет идти речь о некоторых таких структурах. Это понятия цели, задачи и структурной единицы; многоцелевой вопросник, редуцированный вопросник (т.е. минимальный, достаточный для принятия решения врачом по определенному вопросу), адекватный язык описания больного; способы принятия решений врачом путем классификации больных по группам и учета в каждой группе индивидуальных особенностей больного (что делает из стереотипного врачебного решения индивидуализированное) и некоторые другие,

Мы стараемся провести структуризацию медицинского материала на основе врачебного опыта и знаний. Нет необходимости доказывать, что человек, в нашем случае врач, часто успешно справляется с поступающим к нему огромным потоком информации, разобраться в котором с помощью традиционных математических методов (даже учитывая мощь современных ЭВМ) практически невозможно. По-видимому, большую роль в этой удивительной человеческой способности играет специфика процесса восприятия, которая позволяет адекватно отражать организацию сложных, в частности живых, систем.

Отметим два фундаментальных свойства организации живых систем -- функциональность и целостность. Они выражаются в том, что элементы живой системы могут объединяться в самостоятельно функционирующие подсистемы в зависимости от целей, которые стоят перед системой как целым. (Подробнее эти свойства обсуждаются на биологических примерах в работе.)

Какие же особенности человеческого восприятия отвечают этим сторонам организации живых систем? Первое -- это активность восприятия. Человек организует поступающую к нему информацию в соответствии со своим опытом, знаниями и, что особенно важно, теми целями, которые перед ним стоят в данный момент. Второе -- целостность восприятия. Организация информации об изучаемой системе не сводится к суммированию информации о ее частях, а интерпретация части информации зависит от целого.

Мы предполагаем, что в каждой конкретной ситуации человек организует поступающую к нему информацию в структуры, состоящие из небольшого числа структурных единиц. Эти структурные единицы определяются целостными свойствами рассматриваемого объекта и целями исследователя.

Выявив и формализовав используемые врачом в рассматриваемой ситуации структурные единицы, можно, по нашему мнению, создать адекватный решаемой задаче язык описания больных, а именно естественный и в то же время однозначно понимаемый разными врачами язык, на котором относительно легко и коротко формулируются как задача, так и ее решение.

Решающие алгоритмы, построенные на основе адекватного языка, иногда выглядят настолько просто, что могут показаться примитивными. Но, возможно, простота в этих вещах, является достоинством и "всего нужнее людям".

В родстве со всем, что есть, уверясь
И знаясь с будущим в быту,
Нельзя не впасть к концу, как в ересь,
В неслыханную простоту.
Но мы пощажены не будем,
Когда ее не утаим.
Она всего нужнее людям,
Но сложное понятней им.


Б.Л.Пастернак "Волны"

Структуризация и формализация врачебного опыта и знаний, естественно, поднимает вопрос о доступе к ним. Во многих случаях знания и опыт врача имеют скрытый характер. Для того чтобы их выявить, недостаточно провести обычные беседы с врачом, прослушать лекции или прочитать медицинскую литературу. Пришлось разработать специальную экспериментальную методику -- "диагностические игры".

В диагностических играх имитируются реальные клинические ситуации. Врача просят поставить диагноз, назначить лечение, дать прогноз дальнейшего течения болезни и т.п. для конкретного больного. Требующуюся для этого врачу информацию о больном ему сообщает ведущий игру. При таком способе работы есть возможность контролировать поступающую к врачу информацию и выяснять структуру данных, реально используемых им при принятии того или иного решения.

И еще одно важное замечание. Из многолетнего общения с врачами стало ясно, что они в процессе лечения больного выступают в трех лицах. Одно из них -- "научное", т.е. лицо человека, принимающего решения по четким правилам. Второе -- лицо человека, работающего на основе опыта и интуиции. Наконец, третье можно условно назвать "шаманским", имея в виду обладание хорошим врачом способности внушения больному веры в свое врачебное искусство и возможность излечения.

"Шаманскую" сторону медицины мы формализовать не пытались. Мы имели дело с интуитивной и "научной" стороной медицины. Излагаемые в книге работы являются, по сути дела, попытками перевести некоторую часть интуитивно-опытного компонента медицины в "научный" (т.е. в четкие понятия и правила) и, самое важное, научиться делать это бережно -- добиваясь от врача четкости, не "сбивать" его интуицию.

Двигаясь по пути органичного сочетания "художественной", интуитивной, стороны деятельности врача и формализованной, "научной", мы встретили много вопросов, на которые пока ответить не умеем. Трудность продвижения по этому неизбежному пути состоит еще и в том, что перекос в любую из названных сторон может принести скорее вред, чем пользу. В настоящий момент, видимо, следует больше бояться безоглядной компьютеризации, или, как принято говорить, математизации медицины в ущерб врачебному искусству. Мы думаем, что работающие в этой области представители точных наук должны следовать тому же завету, которому следуют мудрые врачи -- не навреди.


 Об авторах

Израиль Моисеевич Гельфанд

Один из лидеров математики XX века, чьи работы во многом сформировали лицо современного функционального анализа и смежных областей математики. Действительный член РАН, член многих Академий мира, лауреат многих престижных премий. Начиная с 60-х годов, профессионально занимался клеточной биологией и физиологией. Позже начал разрабатывать тему поддержки принятия решений в медицине. В этой области под его руководством был развит цельный подход, позволяющий выявлять и формализовать врачебные знания на основе гипотезы о структурной организации данных о человеке. Этот подход позволяет получать в клинической медицине результаты, сравнимые по своей строгости с результатами экспериментальных наук, при полном соблюдении этических законов медицины.

Бoрис Иосифович Розенфельд

Окончил с отличием механико-математический факультет МГУ (1970) и аспирантуру АН СССР, канд. физ.-мат. наук (1975). Автор более 40 научных работ по чистой и прикладной математике, медицинской информатике. До 1990 г. -- старший научный сотрудник Института xимической физики АН СССР. С 1990 г. живет в Израиле. В настоящее время работает в области обработки сигналов.

Михаил Абрамович Шифрин

Окончил механико-математический факультет и аспирантуру МГУ, канд. физ.-мат. наук, автор более 50 научных работ по чистой и прикладной математике. С 1976 г. работает в области медицинской информатики. В настоящее время -- руководитель медико-математи-ческой лаборатории НИИ нейрохирургии им. академика Н.Н.Бурденко РАМН. Основные научные интересы: выявление и формализация врачебного знания, поддержка принятия решений в медицине, создание медицинских информационных систем.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце