INTERNIST I: Ранняя система компьютерной диагностики в медицине.

Введение

Компьютерный инструмент для диагностики
INTERNIST I представлял собой широкопрофильное компьютерное дерево решений, разработанное в начале 1970-х годов в Университете Питтсбурга как образовательный эксперимент. Система INTERNIST была разработана главным образом пионером в области ИИ и ученым-компьютерщиком Гарри Поплом для отражения диагностического опыта Джека Д. Майерса, председателя кафедры внутренней медицины в Медицинской школе Университета Питтсбурга. Финансирование INTERNIST I осуществлялось Отделом исследовательских ресурсов и Национальной медицинской библиотекой. Среди других ключевых участников проекта были Рэндольф А. Миллер и Кеннет "Кейси" Куэйл, которые внесли значительный вклад в реализацию INTERNIST и его последующих версий.

Разработка

INTERNIST I является преемником системы DIALOG. В течение десяти лет INTERNIST I был центральным элементом курса в Питтсбурге под названием «Логика решения проблем в клинической диагностике». В консультации с экспертами факультета значительная часть ответственности за ввод данных и обновление системы возлагалась на студентов-медиков четвертого курса, обучавшихся на этом курсе. Эти студенты кодировали данные из стандартных клинико-патологических отчетов. К 1982 году проект INTERNIST I представлял собой пятнадцать человеко-лет работы и, по некоторым данным, охватывал 70–80% всех возможных диагнозов в области внутренней медицины. Данные, вводимые операторами в систему, включали признаки и симптомы, результаты лабораторных исследований и другие элементы анамнеза пациента. Главные исследователи INTERNIST I не стали следовать примеру других разработчиков медицинских экспертных систем, применив байесовские статистические модели или методы распознавания образов. Это объяснялось тем, что, как объяснил Майерс, «метод, используемый врачами для постановки диагноза, требует сложной обработки информации, которая мало напоминает статистические манипуляции, выполняемые большинством компьютерных систем». Вместо этого INTERNIST I использовал мощный алгоритм ранжирования для постановки диагнозов в области внутренней медицины. Эвристические правила, лежащие в основе работы INTERNIST I, использовали алгоритм разбиения для выделения проблемных областей и функции исключения для отсеивания диагностических возможностей. Эти правила, в свою очередь, формировали ранжированный список диагнозов на основе профилей заболеваний, хранящихся в памяти системы. Если система не могла установить диагноз, она задавала вопросы или предлагала рекомендации по проведению дополнительных исследований или наблюдений для прояснения ситуации. INTERNIST I лучше всего работал в случаях, когда у пациента проявлялось только одно заболевание, но плохо справлялся со сложными случаями, когда присутствовало несколько заболеваний. Это было связано с тем, что система опиралась исключительно на иерархическую или таксономическую логику дерева решений, которая связывала каждый профиль заболевания только с одним «родительским» классом заболеваний.

INTERNIST I is the successor of the DIALOG system. For ten years, INTERNIST I was the centerpiece of a Pittsburgh course entitled “The Logic of Problem Solving in Clinical Diagnosis.” In consultation with faculty experts, much responsibility for data entry and updating of the system fell to the fourth year medical students enrolled in the course. These students encoded the findings of standard clinicopathological reports. By 1982, the INTERNIST I project represented fifteen person years of work, and by some reports covered 70 80% of all the possible diagnoses in internal medicine. Data input into the system by operators included signs and symptoms, laboratory results, and other items of patient history. The principal investigators on INTERNIST I did not follow other medical expert systems designers in adopting Bayesian statistical models or pattern recognition. This was because, as Myers explained, “The method used by physicians to arrive at diagnoses requires complex information processing which bears little resemblance to the statistical manipulations of most computer based systems.” INTERNIST I instead used a powerful ranking algorithm to reach diagnoses in the domain of internal medicine. The heuristic rules that drove INTERNIST I relied on a partitioning algorithm to create problems areas, and exclusion functions to eliminate diagnostic possibilities. These rules, in turn, produce a list of ranked diagnoses based on disease profiles existing in the system’s memory. When the system was unable to make a determination of diagnosis it asked questions or offered recommendations for further tests or observations to clear up the mystery. INTERNIST I worked best when only a single disease was expressed in the patient, but handled complex cases poorly, where more than one disease was present. This was because the system exclusively relied on hierarchical or taxonomic decision tree logic, which linked each disease profile to only one “parent” disease class.

Использование INTERNIST-I

К концу 1970-х годов INTERNIST I использовался в экспериментальных целях как консультационная программа и образовательный "ведущий викторины" в Пресвитерианской университетской больнице в Питтсбурге. Разработчики INTERNIST I надеялись, что система однажды станет полезной в удаленных районах – сельской местности, космосе и на иностранных военных базах, например – где не хватало специалистов или они были недоступны. Однако врачи и фельдшеры, желавшие использовать INTERNIST I, обнаружили, что обучение занимает много времени, а интерфейс неудобен в использовании. Средняя консультация с INTERNIST I требовала от тридцати до девяноста минут, что было слишком долго для большинства клиник. Чтобы решить эту проблему, исследователи из расположенного поблизости университета Карнеги-Меллон разработали программу ZOG, которая позволяла быстрее освоить систему тем, кто с ней не знаком. INTERNIST I так и не вышел за рамки своего первоначального статуса исследовательского инструмента. Например, неудачная попытка извлечь "синтетические" клинические случаи "искусственных пациентов" из базы знаний системы в середине 1970-х годов наглядно продемонстрировала ее "недостаточную глубину" на практике.

INTERNIST-I и QMR

В первой версии INTERNIST I (завершенной в 1974 году) компьютерная программа рассматривала врача как неспособного решить диагностическую задачу или как "пассивного наблюдателя", выполняющего лишь ввод данных. В 1980-х годах Миллер и его коллеги стали считать эту функцию недостатком, презрительно называя INTERNIST I примером устаревшей модели "греческого оракула" для медицинских экспертных систем. В середине 1980-х годов INTERNIST I был заменен мощным консультантом на базе микрокомпьютера, разработанным в Университете Питтсбурга под названием Quick Medical Reference (QMR). QMR, созданный для исправления технических и философских недостатков INTERNIST I, все еще оставался зависимым от многих алгоритмов, разработанных для INTERNIST I, и эти системы часто упоминаются вместе как INTERNIST I/QMR. Основными конкурентами INTERNIST I были CASNET, MYCIN и PIP.