Software & Systems

Экспертная система анализа фармакологического взаимодействия лекарственных препаратов, применяемых в кардиологии (ФАРЭКС-К) предназначена для консультирования по вопросам, связанным с особенностями фармакологического взаимодействия лекарственных средств, применяемых в кардиологии. Система содержит подробную информацию о клинических последствиях и механизмах взаимодействия кардиологических препаратов между собой и с веществами других фармакологических групп; о методах контроля успешности комбинированной терапии, коррекции ее нежелательных результатов и несовместимых сочетаниях веществ. Кроме того, система предоставляет врачу рекомендации о рациональном выборе препаратов для терапии кардиологических заболеваний и синдромов, сведения о механизме действия, об особенностях применения, о побочных эффектах, противопоказаниях к назначению, формах выпуска кардиологических лекарственных средств. Система ФАРЭКС-К помогает врачу оптимизировать терапию больных сердечно-сосудистыми заболеваниями с учетом индивидуальных особенностей пациента.

ФАРЭКС-К состоит из базы знаний и трех подсистем: подсистемы управления, интерфейса с пользователем, подсистемы логического вывода. Все подсистемы представляют собой отдельные программные модули, работающие в составе общей исполняемой программы. В системе реализован многооконный интерфейс на основе меню. Работа с системой организована в терминах, хорошо знакомых пользователю. В процессе диалога на экран монитора выводятся различного рода подсказки. В целом система выполнена таким образом, что пользователь может работать с ней без какой-либо специальной подготовки.

ФАРЭКС-К исполнена в двух вариантах: в русскоязычном и англоязычном. В первом варианте система ориентирована на номенклатуру лекарственных препаратов и на особенности их использования в СНГ, во втором – на номенклатуру и особенности использования препаратов в западноевропейских странах и в США. Знания предоставлены профессором А.И. Венгеровским (Сибирский медицинский университет, г. Томск). ФАРЭКС-К получила положительную оценку у ведущих специалистов Сибирского медицинского университета и НИИ кардиологии СО АМН РФ (г. Томск) и используется в этих учреждениях с 1992 г.

Экспертная система ФАРЭКС-К функционирует на IBM-совместимых ПЭВМ под управлением MS-DOS (версии 3.3 и выше).

Взаимодействие с системой

После запуска системы на экран выводятся основное меню (верхняя строка), строка состояния (нижняя строка) и окна системы, в которых отражается взаимодействие с пользователем. В строке состояния указана подсказка об использовании клавиш, доступных пользователю в текущий момент. Окно "Система" предназначено для сообщений системы пользователю. В окне "Текущий выбор" помещается информация о режиме, в котором работает система. Окно "Пользователь" предназначено для формирования ответа пользователя системе.

В основном меню системы предлагаются пять режимов работы: "Инфо"; "Выбор препарата"; "Результат"; "Настройка цвета"; "Выход". При нажатии клавиши на экран будет выведена справочная информация об этих пяти режимах. В режиме "Инфо" пользователь получает информацию о назначении системы и ее разработчиках. Во втором режиме пользователь имеет возможность выбрать названия тех препаратов, по применению которых он желает получить консультацию системы. В третьем режиме система формирует и выводит информацию о взаимодействии пар выбранных кардиологических препаратов, кардиологических и прочих препаратов, а также о методах контроля и коррекции. В режиме "Настройка цвета" пользователь может изменить цвета окон и меню, отображаемых на экране в процессе диалога. В режиме "Выход" происходит окончание работы экспертной системы.

На каждом этапе (шаге) диалога пользователю предоставляется вся необходимая информация для дальнейшей работы с системой. На любом шаге пользователь имеет возможность возвратиться к предыдущему этапу (клавиша ) или вернуться в основное меню (клавиша ).

Формирование списков препаратов для последующего анализа осуществляется тремя способами, которые могут быть использованы в любом порядке:

-     из общего списка;

-     из списка препаратов, рекомендуемых для лечения кардиологических патологий;

-     из списка препаратов, названия которых начинаются с указанной пользователем группы букв.

В результате выбора препаратов система формирует два списка: список препаратов, применяемых для лечения кардиологических заболеваний, и список препаратов, используемых для лечения прочих (сопутствующих) заболеваний.

В ответ на выбор пользователем режима "Выбор препарата" система выводит на экран следующее меню: "Фармакологические группы"; "Заболевания"; "Выбор вводом названия"; "Коррекция выбора"; "Новый выбор".

В первом случае ("Фармакологические группы") осуществляется выбор группы препаратов из списка девятнадцати групп с последующим выбором конкретных препаратов в группе. Возможен выбор препаратов, применяемых для лечения кардиологических заболеваний (десять групп), либо лекарственных средств, применяемых для лечения прочих (сопутствующих) заболеваний. Поэтому система предлагает пользователю выбрать в меню из двух пунктов ("Кардиологические препараты"; "Прочие препараты"), какие группы препаратов его интересуют. После выбора одного из них система выводит на экран список соответствующих групп препаратов. Указав группу, пользователь получит список препаратов этой группы, в котором он может выбрать нужные ему препараты.

Выбрав второй способ ("Заболевания"), пользователь увидит на экране список кардиологических патологий. После указания патологии система предложит список его форм или стадий (если такие есть). Если пользователь выбрал один из предложенных вариантов, система выведет на экран список кардиологических препаратов, наиболее часто применяемых для лечения этого заболевания.

В третьем случае ("Выбор вводом названия"), набрав с клавиатуры любое количество букв, пользователь получит список названий препаратов, в которых хотя бы одно слово начинается с этих букв. Если название указано полностью, система считает данный препарат выбранным и высвечивает сообщение "Препарат добавлен в список кардиологических" или "Препарат добавлен в список сопутствующих".

При выборе пользователем пункта "Коррекция выбора" ему предоставляется возможность уменьшить список выбранных препаратов ("Кардиологические препараты" или "Прочие препараты"). Эти списки выводятся на экран, и пользователь может указать те препараты, которые он желает удалить.

Работая со списками кардиологических препаратов любым из описанных выше способов, пользователь при необходимости (клавиша ) может получить справочную информацию об этих препаратах по механизму действия, применению, противопоказаниям, побочному действию и форме выпуска.

Режим "Новый выбор" обеспечивает очистку списков ранее выбранных препаратов.

Получение результатов анализа производится в третьем режиме основного меню ("Результат"). После выбора пользователем этого режима на экран выводится меню из следующих трех пунктов: "Формирование"; "Вывод на печать"; "Просмотр". В первом случае система формирует и выводит на экран информацию о клинических последствиях и механизмах взаимодействия пар выбранных кардиологических препаратов, кардиологических и прочих препаратов, а также о методах контроля успешности комбинированной терапии, коррекции ее нежелательных результатов и несовместимых сочетаниях веществ. При выборе второго или третьего пункта меню система выводит эту информацию соответственно на печатающее устройство или экран, если выполнено формирование результатов.

В режиме "Настройка цвета" пользователь может изменить цвета окон и меню. Для выбранного окна или меню предлагается последовательная настройка цвета элементов: рабочей области окна и меню, рамки окна и меню, а также указателя меню. Использование клавиш управления курсором вправо/влево (цвет фона) и вверх/вниз (цвет символов) позволяет установить желаемое сочетание цветов, которое отображается в окне-примере в центре экрана. При нажатии клавиши происходит установка выбранного сочетания цветов и переход к следующему элементу, при нажатии клавиши – переход с игнорированием изменений. Настройка по желанию пользователя может быть сохранена.

Компоненты системы

В процессе функционирования системы подсистема управления выполняет следующие задачи:

-     контроль целостности всей системы;

-     начальная инициализация подсистем, завершение работы подсистем и обработка аварийных ситуаций, возникающих в подсистемах;

-     запуск других подсистем и передача им управления и необходимой информации в соответствии с протоколом обмена информацией между подсистемами;

-     защита системы и отдельных ее компонент от несанкционированной эксплуатации.

Предметная область характеризуется достаточно высокой сложностью и разнообразием взаимосвязей между своими объектами. В качестве объектов предметной области используются фармакологические группы медицинских препаратов, препараты для лечения кардиологических заболеваний, препараты для лечения прочих (сопутствующих) заболеваний и их характеристики. Кроме того, в предметной области определены виды кардиологических заболеваний, клинические последствия и механизмы взаимодействия препаратов, методы контроля успешности комбинированной терапии и коррекции ее нежелательных результатов, а также несовместимых сочетаний лекарственных средств.

В качестве модели предметной области была выбрана неоднородная семантическая сеть. Узлы сети соответствуют отдельным объектам или множествам объектов предметной области (списки объектов). Семантическая сеть разбита на подсети. Каждая подсеть соответствует части предметной области и анализируется подсистемой логического вывода как один сложный объект. В каждой подсети основным узлом является узел, соответствующий списку объектов для выбора. Остальные узлы используются для проведения действий вспомогательного характера (например вывод сопроводительной информации).

Подсистема логического вывода (ПЛВ) состоит из двух компонент. Первая компонента осуществляет логический вывод. Задачей второй компоненты является оформление и анализ информации (по правилам внутрисистемного протокола) при обмене с другими подсистемами.

Процесс логического вывода начинается с анализа подсети, определяемой выбором пользователем режима формирования списка препаратов для анализа (через фармакологические группы, заболевания, синдромы и т.д.). В процессе этого анализа ПЛВ определяет дуги, связывающие корневой узел данной подсети с другими узлами этой подсети, и отношения, соответствующие этим дугам. Далее выполняются действия (определенные этими отношениями) над узлами, с которыми связан корневой узел. Например, отношение может определять, что пользователю необходимо вывести содержимое узла (список объектов) в виде меню для выбора; другое отношение может определять, что необходимо вывести содержимое узла (текст) в определенное окно и т.п. В процессе выполнения действий, определяется объект, выбранный пользователем из предложенного списка, содержащегося в основном узле подсети. Выбор объекта определяет, к какой подсети необходимо перейти для дальнейшего анализа. Анализ следующей подсети аналогичен описанному. Если подсеть не связана с другими подсетями, процесс логического вывода заканчивается. Объекты концевых узлов сети определяют выбираемые препараты. Эти объекты ПЛВ запоминает в специальном списке выбранных препаратов.

Если пользователь указывает системе выдать результат фармакологического взаимодействия препаратов (пункт меню "Формирование" в режиме "Результат"), ПЛВ выбирает корневой узел, с которого начинается формирование результата. Далее, руководствуясь ранее сформированным списком выбранных препаратов, по семантической сети производится поиск узлов, содержащих тексты с результатами фармакологического взаимодействия пар выбранных препаратов, а также узлы с текстами о методах контроля успешности комбинированной терапии, коррекции ее нежелательных результатов и несовместимых сочетаниях веществ. В процессе анализа рассматриваются все пары препаратов для лечения кардиологических патологий, а также кардиологических и прочих заболеваний.