Система диагностики заболеваний

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматической дифференциальной диагностики в медицине для классификации различных объектов по совокупности признаков, например, микроорганизмов, животных, а также для: уточнения диагностики в первичном звене здравоохранения; обучения диагностики студентов средних и высших медицинских учебных заведений; обучения сотрудников ремонтно-эксплуатационных служб; подготовки начинающих водителей по диагностике неисправностей автомобиля; диагностики заболеваний космонавтами, находящимися в длительных космических полетах, когда радиосвязь с Землей исключена. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы диагностики заболеваний (неисправностей). Система диагностики содержит источник 1 постоянного напряжения, коммутатор 2, индикатор 3 названия болезней, матрицу 4 коэффициентов симптомов болезней, устройство 5 ввода симптомов, корректирующий конденсатор 6, аналоговый компаратор 7, индикатор 8 вероятности заболевания, генератор 9 тактовых импульсов, первый счетчик 10 импульсов, цифровой компаратор 11, элемент ИЛИ 12, блок 13 памяти граничных значений факторов риска заболеваний, источник опорного напряжения 14, ключ 15, элемент И 16, генератор 17 счетных импульсов, второй счетчик 18 и блок 19 определения уточняющих симптомов болезней, содержащий блок памяти симптомов болезней, ключи первой и второй групп, дешифратор и индикатор симптомов. Система диагностики заболеваний обладает новым качеством - получением информации о симптомах болезней (признаках неисправностей), нуждающихся в проверке для уточнения диагноза. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматической дифференциальной диагностики в медицине для классификации различных объектов по совокупности признаков, например, микроорганизмов, животных, а также для уточнения диагностики в первичном звене здравоохранения (фельдшерско-акушерских пунктах, врачебных амбулаториях в сельской местности, здравпунктах промышленных предприятий, передвижных врачебных амбулаториях); обучения диагностики студентов средних и высших медицинских учебных заведений; обучения сотрудников ремонтно-эксплуатационных служб; подготовки начинающих специалистов по диагностике неисправностей радиотехнической аппаратуры; диагностики заболеваний космонавтами, находящихся в длительных космических полетах, когда радиосвязь с Землей исключена.

Известна электронная машина для автоматической дифференциальной диагностики, содержащая источник постоянного напряжения, коммутатор, индикатор названий болезней, программируемую резисторную матрицу, устройство ввода симптомов, пороговое устройство, включающая компаратор и запоминающее устройство, индикатор вероятности заболевания и генератор тактовых импульсов. Результат диагностики определяется по шкале измерителя тока в относительных единицах вероятности заболевания как сумма токов, протекающих одновременно в параллельных цепях матрицы.

Недостатком этого устройства являются низкая точность, обусловленная применением для суммирования токов стрелочных измерительных приборов либо операционных усилителей, к входу которых подключается большое количество диодно-резисторных цепей, а также влияние изменений температуры окружающей среды на параметры диодно-резисторных цепей программируемой матрицы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система диагностики заболеваний, содержащая индикатор названий болезней, индикатор вероятности заболевания, генератор тактовых импульсов и источник постоянного напряжения, выходом соединенных с входом коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам строк программируемой резисторной матрицы, к входам столбцов которой подключены выходы устройства ввода симптомов заболеваний, а выход запоминающего устройства соединен с одним входом цифрового компаратора, а также аналоговый компаратор, корректирующий конденсатор, ключ, источник опорного напряжения, элемент И, первый счетчик, генератор счетных импульсов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с управляющим входом ключа и с первым входом элемента И, выход переполнения - с первым входом элемента ИЛИ, а разрядные выходы - с адресными входами запоминающего устройства, с управляющими входами коммутатора и с входами индикатора названий болезней, первый вход аналогового компаратора подключен к выходу программируемой резисторной матрицы и через корректирующий конденсатор и ключ к нулевой шине, второй вход аналогового компаратора подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к второму входу элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход - со счетным входом первого счетчика, второй вход цифрового компаратора соединен с разрядными выходами первого счетчика и со входами индикатора вероятности заболевания, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу останова генератора тактовых импульсов, пусковой вход которого является пусковым входом устройства.

Недостатком известной системы являются сравнительно низкие функциональные возможности, обусловленные отсутствием информации о симптомах, которые сопутствуют индицируемым болезням (неисправностям), но не введены в устройство ввода симптомов, что снижает достоверность диагноза.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы диагностики заболеваний (неисправностей), а именно получение информации о симптомах болезней (неисправностей), нуждающихся в проверке для уточнения диагноза.

Цель достигается тем, что в систему диагностики заболеваний, содержащую индикатор названий болезней, индикатор вероятности заболевания, генератор тактовых импульсов, источник постоянного напряжения, коммутатор, матрицу коэффици- ентов симптомов болезней, устройство ввода симптомов, аналоговый компаратор, источник опорного напряжения, коррек- тирующий конденсатор, ключ, первый и второй счетчики импульсов, элемент И, генератор счетных импульсов, элемент ИЛИ, цифровой компаратор и блок памяти граничных значений факторов риска заболеваний, причем выход источника постоянного напряжения подключен к информационному входу коммутатора, управляющие входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика импульсов, входами индикатора названий болезней и адресными входами блока памяти граничных значений факторов риска заболеваний, выходы коммутатора подключены к соответствующим входам строк матрицы коэффициентов симптомов болезней, к входам столбов которой подключены выходы устройства ввода симптомов заболеваний, первый вход аналогового компаратора подключен к выходу матрицы коэффициентов симптомов болезней и через корректирующий конденсатор и ключ к нулевой шине, второй вход аналогового компаратора подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а выход аналогового компаратора соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а третий вход - с выходом генератора тактовых импульсов, счетным входом второго счетчика импульсов и управляющим входом ключа, выход элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к входам индикатора вероятности заболевания и первому входу цифрового компаратора, второй вход которого поразрядно подключен к выходу блока памяти граничных значений факторов риска заболеваний, выход цифрового компаратора соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика импульсов, выход элемента ИЛИ подключен к входу останова генератора тактовых импульсов, пусковой вход которого является пусковым входом системы, дополнительно введен блок определения уточняющих симптомов болезней, информационные входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, а управляющие входы соединены с выходами устройства ввода симптомов заболеваний, причем блок определения уточняющихся симптомов болезней содержит блок памяти симптомов болезней, ключи первой и второй групп, дешифратоp и индикатор симптомов, выход блока памяти симптомов болезней подключен к первым входам ключей первой группы, вторые входы которой соединены с управляющими входами блока определения уточняющих симптомов болезней, информаци- онные входы которого подключены к объединенным первым входам ключей второй группы, вторые входы которых соединены с выходами ключей первой группы, выходы ключей второй группы подключены к соответствующим входам дешифратора, выход которого соединен со входом индикатора названий болезней.

При анализе известных технических решений не обнаружены решения, имеющие признаки, сходные с совокупностью отличительных признаков предлагаемого изобретения. На основе проведенного анализа можно сделать вывод, что заявленное техническое решение обладает существенными отличиями.

Наличие совокупности существенных признаков обеспечит расширение функциональных возможностей системы.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы; на фиг. 2 - структурная схема блока определения уточняющих симптомов болезней; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу системы.

Система диагностики заболеваний (неисправностей) содержит источник 1 постоянного напряжения, коммутатор 2, индикатор 3 названий болезней, матрицу 4 коэффициентов симптомов болезней, устройство 5 ввода симптомов, корректирующий конденсатор 6, аналоговый компаратор 7, индикатор 8 вероятности заболевания, генератор 9 тактовых импульсов, первый счетчик 10, цифровой компаратор 11, элемент ИЛИ 12, блок 13 памяти граничных значений факторов риска заболеваний, источник опорного напряжения 14, ключ 15, элемент И 16, генератор 17 счетных импульсов, второй счетчик 18 и блок 19 определения уточняющих симптомов болезней, содержащий блок 20 памяти симптомов болезней, ключи первой 21 и второй 22 групп, дешифратор 23 и индикатор 24 симптомов. Конденсатор 6 имеет температурный коэффициент емкости, равный по величине и противоположный по знаку температурному коэффициенту сопротивления резисторов матрицы 4.

Значения факторов риска заболеваний, соответствующие граничным значениям, при достижении которых можно квалифицировать наличие данного заболевания, занесены в блок 13 памяти граничных значений факторов риска заболеваний. С помощью устройства 5 ввода симптомов устанавливаются значения R_ji сопротивлений резисторов матрицы 4 (в том числе и нулевые значения) пропорционально коэффициентам К_ij, с которыми симптомы В_i входят в болезни А_j. Эти коэффициенты определяются априорно анализа большого количества статистических данных. Вероятность болезни (неисправности) А_j определяются как сумма коэффициентов К_j1. . . К_jn.

Р(А_j) = P(A_j)= K_jiК_ji (1) и идентифицируется суммарным сопротивлением R_j соответствующей строки матрицы R_j = R_j= R_ji R_ji . (2) Пользуясь тем, что коэффициенты К_ji определены заранее, целесообразно составить матрицу 4 из жестко запаянных резисторов, величины сопротивления которых пропорциональны К_ji. При этом автоматический ввод симптомов из устройства 5 ввода симптомов в матрицу 4 коэффициентов симптомов болезней обеспечивается использованием клавиатуры с фиксацией положения клавиш. Клавишные переключатели S_i содержат m секций S_ji по числу строк матрицы 4, контакты которых замыкают соответствующие резисторы R_ji. Поскольку однократное нажатие клавиш S_i обеспечивает одновременное включение всех резисторов R_j по столбцу B_i, этим способом гарантируется мгновенная готовность матрицы 4 сразу по всем видам болезней (неисправностей) А_j. Таким образом, применение групповых клавишных переключателей позволяет ускорить набор симптомов и запомнить этот набор на неограниченное время.

Последовательная резисторная цепь R_ji. . . R_jn матрицы 4 образует с конденсатором 6 управляемую RC-цепь, которая вместе с источником 1 постоянного напряжения, соответствующим ключом коммутатора 2 и разрядным ключом 15 является генератором экспоненциального напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Цикл работы машины начинается подачей сигнала "Пуск" на вход генератора 9 тактовых импульсов. Первый тактовый импульс увеличивает на единицу содержимое счетчика 10, после чего открывается первый канал коммутатора 2. Напряжение источника 1 постоянного напряжения через замкнутый ключ первого канала коммутатора 2, последовательную резисторную цепь матрицы 4 заряжает конденсатор 6 (см. U_c на фиг. 3). Разрядный ключ 15 в это время разомкнут в результате воздействия на его управляющий вход сигнала U_g с выхода генератора 9 тактовых импульсов. Напряжение на конденсаторе 6 возрастает по экспоненте U_с(t)= E1-exp- , (3) где С - емкость конденсатора 6.

Аналоговый компаратор 7 фиксирует момент равенства напряжения U_c(t) и опорного напряжения U_o(t) с выхода источника 14 опорного напряжения и выдает сигнал U_т на первый вход элемента И 16. На третий вход элемента И 16 с генератора 17 поступают импульсы с частотой следования f_n. На выходе элемента И 16 образуется сигнал U₁₆ в виде пачки импульсов, количество которых подсчитывается считчиком 10. Длительность пачки импульсов определяется по формуле T₁= R_1iC ln , (4) а число импульсов, подсчитываемых счетчиком 10 N₁= f_nT₁= R_1i , (5) где = f_nCln = fnC ln = const= const . (6) Принимая во внимание выражение (1) и (2) устанавливаем пропорциональность цифрового кода N₁, вероятности Р(А_j) заболевания болезнью А_j. С выходов первого счетчика 10 цифровой код N₁ подается на первые входы цифрового компаратора 11, на другие входы которого поступает из запоминающего устройства 13 цифровое граничное значение N_1гр фактора риска заболевания болезнью A_j. Выбор нужного значения фактора риска из запоминающего устройства 13 гарантируется поступлением на его адресный вход цифрового сигнала с выхода второго счетчика 18. В случае, если N₁ < N_1гр, цифровой компаратор 11 вырабатывает сигнал останова, который через элемент ИЛИ 12 поступает на вход останова генератора 9 тактовых импульсов, запрещая его работу. При этом машина останавливается, индикатор 3 индицирует название болезни, блок 24 - симптомы, сопутствующие данной болезни (неисправности), но не введенные в устройство 5, а индикатор 8 - цифровое значение N₁ вероятности заболевания этой болезнью. Устройство 5 ввода симптомов (признаков неисправностей) обеспечивает блокирование индикации на индикаторе 24 уже введенных симптомов (признаков неисправностей) В_к болезни (неисправности) А_j. Таким образом, если болезни А_j соответствуют симптомы В_j, то на индикаторе 24 индицируются названия (l - K)симптомов, которые не введены в устройство 5, но целесообразны для проверки с целью уточнения диагноза. Дальнейшая работа системы при такой ситуации возможна только при повторной подаче сигнала "Пуск".

Длительность импульса на выходе генератора 9 тактовых импульсов должна быть больше максимально возможной длительности интервала времени Т, определяемой по формуле (4) при максимальных значениях сопротивлений R_ji, после чего следует пауза, в течение которой разрядный ключ 15 замыкается, разряжая конденсатор 6, а соответствующий ключ коммутатора 2 размы- кается, отключая источник 1.

Второй импульс на выходе генератора 9 тактовых импульсов появляется при отсутствии запрещающего сигнала с выхода компаратора 11 (при N < N_гр) или при появлении сигнала "Пуск". При этом открывается второй канал коммутатора 2, подключая к источнику 1 постоянного напряжения вторую последовательную цепь резисторов, соответствующих второй строке матрицы 4. Далее все процессы повторяются аналогично первому каналу, в результате чего принимаются решения о вероятностях заболевания болезнями А₂, А₃, . . . . . . А_j. . . . . А_m.

При возникновении для какой-либо болезни условия N_j > N_jгр система останавливается и индицирует название болезни и величину вероятности (фактора риска) заболевания этой болезнью. При необходимости название болезней и соответствующие факторы риска могут фиксироваться на технических носителях информации.

В машине может быть предусмотрен контактный режим управления, при котором генератор 9 тактовых импульсов формирует один импульс при подаче сигнала "Пуск", с целью индикации факторов риска при условии N < N_гр.

Останов машины происходит также по окончании цикла работы, т. е. после опроса последней m-й строки матрицы 4. При этом счетчик 18 тактовых импульсов переполняется, сигнал переполнения проходит через элемент ИЛИ 12 на вход останова генератора 9 тактовых импульсов.

Предложенная система диагностики заболеваний обладает новым качеством - получением информации о симптомах болезней (признаках неисправностей), нуждающихся в проверке для уточнения диагноза.

(56) Авторское свидетельство СССР N 181830, кл. G 06 F 15/42, 1965.

Авторское свидетельство СССР N 1140132, кл. G 06 F 15/42, 1983.

Формула изобретения

СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ, содержащая индикатор названий болезней, индикатор вероятности заболевания, генератор тактовых импульсов, источник постоянного напряжения, коммутатор, матрицу коэффициентов симптомов болезней, устройство ввода симптомов, аналоговый компаратор, источник опорного напряжения, корректирующий конденсатор, ключ, первый и второй счетчики импульсов, элемент И, генератор счетных импульсов, элемент ИЛИ, цифровой компаратор и блок памяти граничных значений факторов риска заболеваний, причем выход источника постоянного напряжения подключен к информационному входу коммутатора, управляющие входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика импульсов, входами индикатора названий болезней и адресными входами блока памяти граничных значений факторов риска заболеваний, выходы коммутатора подключены к соответствующим входам строк матрицы коэффициентов симптомов болезней, к входам столбцов которой подключены выходы устройства ввода симптомов заболеваний, первый вход аналогового компаратора подключен к выходу матрицы коэффициентов симптомов болезней и через корректирующий конденсатор и ключ к нулевой шине, второй вход аналогового компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход аналогового компаратора - с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а третий вход - с выходом генератора тактовых импульсов, счетным входом второго счетчика импульсов и управляющим входом ключа, выход элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к входам индикатора вероятности заболевания и первому входу цифрового компаратора, второй вход которого поразрядно подключен к выходу блока памяти граничных значений факторов риска заболеваний, выход цифрового компаратора соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика импульсов, выход элемента ИЛИ подключен к входу останова генератора тактовых импульсов, пусковой вход которого является пусковым входом системы, отличающаяся тем, что введен блок определения уточняющих симптомов болезней, информационные входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, а управляющие входы соединены с выходами устройства ввода симптомов заболеваний, причем блок определения уточняющих симптомов болезней содержит блок памяти симптомов болезней, ключи первой и второй групп, дешифратор и индикатор симптомов, выход блока памяти симптомов болезней подключен к первым входам ключей первой группы, вторые входы которой соединены с управляющими входами блока определения уточняющих симптомов болезней, информационные входы которого подключены к объединенным первым входам ключей второй группы, вторые входы которых соединены с выходами ключей первой группы, выходы ключей второй группы подключены к соответствующим входам дешифратора, выход которого соединен с входом индикатора названий болезней.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3