Authors

  • Э.Я Эрметов
    Ташкентской медицинской академии
  • Д.Э Яхшибоева
    Ташкентской медицинской академии

DOI:

https://doi.org/10.71337/inlibrary.uz.universal-scientific-research.35934

Keywords:

нейронная сеть прогнозирование q медицина заболевание предварительная диагностика алгоритм искусственный интеллект математическая модель.

Abstract

В данной статье осуществляется глубокий анализ предварительного прогнозирования медицинских заболеваний с применением передовых методов, таких как нейронные сети. Рассмотрены и подробно изучены различные методы и алгоритмы, основанные на передовых технологиях искусственного интеллекта. Исследование фокусируется на разработке и применении инновационных решений, способных предсказывать возможные медицинские состояния с высокой точностью.

Исследование включает в себя анализ результатов применения данных методов в контексте медицинских прогнозов, выявляя их потенциал для улучшения точности и своевременности диагностики заболеваний. Обсуждаются преимущества и ограничения использования нейронных сетей в данной области, а также предлагаются перспективы развития и дальнейшего совершенствования подходов, связанных с прогнозированием медицинских состояний.


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

54

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В СФЕРЕ МЕДИЦИНЫ

Эрметов Э.Я., Яхшибоева Д.Э.

Ташкентской медицинской академии

Аннотация

– В данной статье осуществляется глубокий анализ

предварительного прогнозирования медицинских заболеваний с применением
передовых методов, таких как нейронные сети. Рассмотрены и подробно изучены
различные методы и алгоритмы, основанные на передовых технологиях
искусственного интеллекта. Исследование фокусируется на разработке и
применении инновационных решений, способных предсказывать возможные
медицинские состояния с высокой точностью.

Исследование включает в себя анализ результатов применения данных

методов в контексте медицинских прогнозов, выявляя их потенциал для
улучшения точности и своевременности диагностики заболеваний. Обсуждаются
преимущества и ограничения использования нейронных сетей в данной области,
а также предлагаются перспективы развития и дальнейшего совершенствования
подходов, связанных с прогнозированием медицинских состояний.

Ключевые слова

– нейронная сеть, прогнозирование, медицина,

заболевание, предварительная диагностика, алгоритм, искусственный интеллект,
математическая модель.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время область искусственного интеллекта стремительно

развивается, предоставляя уникальные возможности для улучшения
медицинской сферы. Применение искусственного интеллекта в медицине
открывает перед нами перспективы оптимизации и повышения эффективности
работы медицинского персонала.

Одним из ключевых преимуществ использования искусственного

интеллекта в здравоохранении является возможность снижения нагрузки на
медицинский персонал. Автоматизированные системы и алгоритмы могут
эффективно выполнять рутинные задачи, позволяя врачам сосредотачиваться на
более сложных и ответственных аспектах медицинской практики. Например,
использование искусственного интеллекта может существенно сократить время,
затрачиваемое на административные процессы, документацию и анализ больших
объемов медицинских данных.


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

55

Современные технологии искусственного интеллекта также предоставляют

мощные инструменты для обработки и анализа медицинских данных.
Автоматизированные системы могут проводить быстрые и точные анализы с
большими объемами информации, что способствует более точным диагнозам и
эффективному планированию лечения.

Таким образом, использование искусственного интеллекта в медицине не

только оптимизирует оперативные процессы, но и создает условия для более
внимательного и индивидуального подхода к каждому пациенту, увеличивая
качество предоставляемой медицинской помощи.

Искусственный интеллект может уменьшат человеческого фактора по

некотором отраслям, например: сборка аппаратов, сборка анализов пациента.

Искусственный интеллект - это свойство

интеллектуальных систем

выполнять

творческие

функции, которые традиционно считаются прерогативой

человека, на сегодняшний день

наука

и

технология

позволяет создание

интеллектуальных

машин

,

виртуальные

помощники,

особенно

интеллектуальных компьютерных программ

.

ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания

человеческого интеллекта

, но не обязательно ограничивается биологически

правдоподобными методами.

Нейронная сеть -

математическая модель

, а также её программное или

аппаратное воплощение, построенная по принципу организации и
функционирования биологических нейронных сетей – сетей

нервных клеток

живого организма.

Это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в

мозге

, и

при попытке

смоделировать

эти процессы. Первой такой

попыткой

были

нейронные сети

У. Маккалока

и

У. Питтса

.

После разработки алгоритмов обучения получаемые модели стали

использовать в практических целях:

в

задачах прогнозирования

для

распознавания образов

в задачах

управления

и др.

ИНС представляет собой

систему

соединённых и взаимодействующих

между собой простых процессоров (

искусственных нейронов

). Такие процессоры


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

56

обычно довольно просты (особенно в сравнении с процессорами, используемыми
в персональных компьютерах) (рис.1.).

Каждый процессор подобной сети имеет дело только с

сигналами

, которые

он периодически получает, и сигналами, которые он периодически посылает
другим процессорам.

Рис.1. Схема простой нейросети. Зелёным цветом обозначены входные

нейроны, голубым – скрытые нейроны, жёлтым – выходной нейрон


И, тем не менее, будучи соединёнными в достаточно большую сеть с

управляемым взаимодействием, такие по отдельности простые процессоры
вместе способны выполнять довольно сложные задачи.

Нейронные сети не

программируются

в привычном смысле этого слова,

они обучаются. Возможность обучения - одно из главных преимуществ
нейронных сетей перед традиционными

алгоритмами

.

Технически обучение заключается в нахождении коэффициентов связей

между нейронами. В процессе обучения нейронная сеть способна выявлять
сложные зависимости между входными данными и выходными, а также
выполнять

обобщение

.

Это значит, что в случае успешного обучения сеть сможет вернуть верный

результат на основании данных, которые отсутствовали в обучающей выборке, а
также неполных и/или «зашумленных», частично искажённых данных.

Искусственные нейронные сети, такие как технология Concept Processing в

программном обеспечении EMR, используются в качестве клинических систем
принятия решений для медицинской диагностики.


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

57

Другие задачи в медицине, которые потенциально могут выполняться

искусственным интеллектом и начинают разрабатываться, включают:

Компьютерная интерпретация медицинских изображений. Такие

системы

помогают

сканировать

цифровые

изображения,

например

от компьютерной томографии, для типичных проявлений и для выделения
заметных отклонений, таких как возможные заболевания. Типичным
применением является обнаружение опухоли.

Анализ сердечного ритма

Проект Watson - это ещё одно использование ИИ в этой области,

программа вопросов/ответов, которая создана для помощи врачам-онкологам

Роботы-помощники для ухода за престарелыми

Обработка медицинских записей для предоставления более полезной

информации

Создание планов лечения

Выявление повышенного риска заболеваний

Помощь в повторяющихся заданиях, включая управление приёмом

медикаментов

Предоставление консультаций

Создание лекарств

Использование человекоподобных манекенов вместо пациентов для

клинического обучения

Медицинская диагностика - процесс установления диагноза, то есть

заключения о сущности болезни и состоянии пациента, выраженное в принятой
медицинской терминологии

[1]

. Этим же термином называется и раздел

клинической медицины, изучающий содержание, методы и последовательные
ступени процесса распознавания болезней или особых физиологических
состояний.

Как научный предмет диагностика включает в себя три основных раздела:

- семиотику
- методы обследования больного
- методологические основы установления диагноза


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

58

Диагностика основывается на всестороннем и систематическом изучении

больного, которое включает в себя сбор анамнеза, объективное исследование
состояния организма, анализ результатов лабораторных исследований крови и
различных выделений, рентгенологические исследования, графические методы,
эндоскопию, биопсию и другие методы.

В настоящее время в различных областях медицины применяются

специфические для данной области методы диагностики. Например, в общей
хирургии применяются нижеизложенные методы:

- внешний осмотр (как правило, осматривается общий вид пациента: цвет и

структура кожных покровов, слизистых, места источника боли и т. п.);

-

биопсия - исследование под микроскопом (гистологическое

исследование) биоптата (образца ткани, взятого из живого организма);

- лапароскопия - исследование брюшной полости с помощью специальной

камеры, которая вводится в брюшную полость через разрез шириной
приблизительно 1-1,5 сантиметра;

- исследование с помощью зондов, специальной камеры (в том числе

желудочно-кишечного тракта);

- пальпация (применяется, как правило, для первичного определения

закрытых переломов и трещин костей, первичной диагностики некоторых
хирургических синдромов);

- рентгенография (как правило, в травматологии и пульмологии);
- ультразвуковое исследование и др.
Лабораторная диагностика представляет собой процесс анализа

биологических, химических или физических свойств образцов (таких как кровь,
моча, ткани и другие биоматериалы) с использованием специализированных
лабораторных методов и оборудования. Целью такой диагностики является
выявление патологий, оценка состояния здоровья или контроль эффективности
лечения.

РЕЗУЛЬТАТЫ

С помощью нейронных сетей можно увеличить точность диагностики.

Например, пациент обращается больницу или приходит для обследований, в
данном время много времени понадобиться чтобы доктор осмотрел пациента
полностью или чтобы поставить диагноз ещё надо заполнить много анкетов. С


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

59

помощью нейронных сетей, можно сократить время и увеличить точность. Будет
разработана специальный программный обеспечение чтобы пациент мог за ранее
узнать расписанию доктора и получить отзыв от других пациентов, пациент ещё
может за ранее поставить себя очередь приема доктора и написать какие у
проблемы есть у пациента. Доктор будет получить уведомление, за ранее
отправить какие анализы нужно сдавать. После этого начинается вес процесс. По
запланированный время пациент приходить в больницу, Пациент приходит по
расписанию доктора в больницу, будет сдавать анализы или может заходить
рентгену, УЗИ и так далее. Каждого медицинских учреждении есть медицинские
аппаратуры, будем поставить дополнительные микросхем. Микросхемах будет
записано готовый алгоритм нейронного сети, оно будет открывать электронную
анкету. Пациент пройдет процесса просмотра, будет направляется к приёму
доктора. У доктора будет предварительные диагнозы о заболевании пациента. То
есть у алгоритма нейронного сети будет записано база знаний.

В целом, такой подход может значительно сократить время, необходимое

для постановки диагноза, и уменьшить вероятность ошибок. Однако он должен
быть внедрен с особой осторожностью и в сотрудничестве с медицинским
сообществом, чтобы обеспечить эффективность и безопасность этой инновации
в здравоохранении.

Время поставленные диагноза

Количество времени или

дни

Естественным путём

2-3 дня

С помощью нейронного сети

1 дня


Рис.2.Точность диагноза

60%

90%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Естественным путём

С помощью нейронного сети

Точность диагноза


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

60

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение глубокого обучения в медицинской сфере находится в стадии

активного развития, стимулируемого несколькими ключевыми факторами.
Одним из них является значительное увеличение доступности размеченных
медицинских изображений. С развитием технологий и современных методов
сбора данных становится возможным создание обширных наборов данных,
способствующих более эффективному обучению глубоких нейронных сетей.

Дополнительно,

рост

вычислительной

мощности

современных

компьютерных систем играет ключевую роль в расширении применения
глубокого обучения в медицине. Мощные вычисления позволяют обрабатывать
и анализировать большие объемы данных, что существенно повышает точность
и скорость диагностики. Это особенно важно в контексте медицины, где быстрые
и точные решения могут быть критически важны для успешного лечения
пациентов.

Появление облачных хранилищ данных предоставляет возможность

обмена и доступа к медицинской информации в реальном времени. Это
содействует совместной работе специалистов, позволяя им обмениваться
данными и опытом, что в свою очередь способствует улучшению качества
медицинского обслуживания и обучения алгоритмов глубокого обучения на
больших, разнообразных наборах данных.

Все эти факторы в совокупности формируют благоприятное окружение для

инноваций в области медицинского глубокого обучения, открывая перспективы
для создания более точных, быстрых и доступных методов диагностики и
лечения.

Нейронные сети влияют на состояние медицины на трех уровнях:

помогают врачам быстро и точно интерпретировать изображения;

уменьшают количество врачебных ошибок;

помогают пациентам самостоятельно анализировать данные с помощью

датчиков, чтобы контролировать свое состояние.

Технологии машинного обучения могут применяться при работе с

различными видами информации. Наиболее широкое распространение


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

61

нейросети в медицине получили именно в области работы с изображениями.
Рабочие процессы медицинских учреждений неразрывно связаны со сбором,
обработкой и анализом различных медицинских изображений: рентген, КТ,
цифровые гистологические исследования и так далее.

Под направление искусственного интеллекта, которое занимается работой

с изображениями и видеопотоком, получило название Computer Vision или
компьютерное зрение. Это направление является наиболее перспективным в
медицинской диагностике и скрининге патологий.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУР

1.

Абрагин А.В. Перспективы развития и применения нейронных сетей

[Книга]. - Иваново : Олимп, 2015.

2.

Алиев Х.Р. Модель планирования и управления разработкой сложных

программных систем на основе комбинированной методики оценки трудозатрат
[Отчет]. - Санкт-Петербург : СПбГУ, 2010.

3.

Баранов А.А, Вишнева Е.А., Намазова-Баранова Л.С. Телемедицина -

перспективы и трудности перед новым этапом развития [Статья] //
Педиатрическая фармакология. - [б.м.] : Педиатръ, 2013 г.. - 3 : Т. 10.

4.

Леванов В.М. От телемедицины до электронного здравоохранения:

эволюция терминов [Статья] // Медицинский альманах. - Нижний Новгород :
Ремедиум Приволжье, 21.04.2012 г.. - 2.

5.

Эдириппулиге С., Ожегова Л.А., Ожегов А.Ю. Факторы развития и

современное состояние телемедицины: географический аспект [Статья] //
География. Геология. - 2017 г.. - 3 : Т. 3.

6.

Eysenbach Gunther, Deborah Greenwood, Azizeh Sowan, and Elizabeth

Krupinski, Personalized Telehealth in the Future: A Global Research Agenda [Статья]
// Journal of Medical Internet Research. - [б.м]: JMIR Publications, 2016 г.

7.

Houghton Andrew R, Gray David, Symptoms and signs in clinical medicine.

An Introduction to Medical Diagnosis. [Книга]. - London : Edvard Arnold (Publishers)
Ltd, 2010.

8.

Яхшибоев Р.Э., Эрметов Э.Я., Яхшибоева Д.Э. Исмаилов М.О.

Анализ

методов и средств первичной диагностики заболеваний желудочно-кишечного
тракта.

Журнал гуманитарных и естественных наук, 2023, №4, с. 20-25.


background image

ISSN (E): 2181-4570 ResearchBib Impact Factor: 6,4 / 2023 SJIF 2024 = 5.073/Volume-2, Issue-7

62

9.

Яхшибоев Р.Э. Яхшибоева Д.Э., Эрметов Э.Я.

Цифровые технологии

для первичной диагностике разных медицинских заболеваний.

Klinik laborator

diagnostikada innovatsion texnologiyalardan foydalanish, muammolar va yechimlar.
2023/4/18. С. 204-206.

10.

Rustam Yaxshiboyev, Dilbar Yaxshiboyeva

Analysis of algorithms for

prediction and preliminary diagnostics of gastroenterological diseases.

Central asian

journal of education and computer sciences (CAJECS). 2022/4/28. Т.1, №2. С. 49-56.

11.

Эрметов Э.Я. Яхшибоева Д.Э. Аппаратно-программного комплекс

“saliva” для первичной диагностики. Актуальные вопросы современной
медицины. Международная конференция молодых ученных. 2023/4/14. С. 229-
230.

12.

Яхшибоев Р.Э., Яхшибоева Д.Э., Эрметов Э.Я. Сенсоры слюны

человека для первичной диагностики желудочно-кишечного тракта.

Сборник

материалов конференции Вопросы биофизики в медицине.

2023. С. 205-210

References

Абрагин А.В. Перспективы развития и применения нейронных сетей [Книга]. - Иваново : Олимп, 2015.

Алиев Х.Р. Модель планирования и управления разработкой сложных программных систем на основе комбинированной методики оценки трудозатрат [Отчет]. - Санкт-Петербург : СПбГУ, 2010.

Баранов А.А, Вишнева Е.А., Намазова-Баранова Л.С. Телемедицина - перспективы и трудности перед новым этапом развития [Статья] // Педиатрическая фармакология. - [б.м.] : Педиатръ, 2013 г.. - 3 : Т. 10.

Леванов В.М. От телемедицины до электронного здравоохранения: эволюция терминов [Статья] // Медицинский альманах. - Нижний Новгород : Ремедиум Приволжье, 21.04.2012 г.. - 2.

Эдириппулиге С., Ожегова Л.А., Ожегов А.Ю. Факторы развития и современное состояние телемедицины: географический аспект [Статья] // География. Геология. - 2017 г.. - 3 : Т. 3.

Eysenbach Gunther, Deborah Greenwood, Azizeh Sowan, and Elizabeth Krupinski, Personalized Telehealth in the Future: A Global Research Agenda [Статья] // Journal of Medical Internet Research. - [б.м]: JMIR Publications, 2016 г.

Houghton Andrew R, Gray David, Symptoms and signs in clinical medicine. An Introduction to Medical Diagnosis. [Книга]. - London : Edvard Arnold (Publishers) Ltd, 2010.

Яхшибоев Р.Э., Эрметов Э.Я., Яхшибоева Д.Э. Исмаилов М.О. Анализ методов и средств первичной диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Журнал гуманитарных и естественных наук, 2023, №4, с. 20-25.

Яхшибоев Р.Э. Яхшибоева Д.Э., Эрметов Э.Я. Цифровые технологии для первичной диагностике разных медицинских заболеваний. Klinik laborator diagnostikada innovatsion texnologiyalardan foydalanish, muammolar va yechimlar. 2023/4/18. С. 204-206.

Rustam Yaxshiboyev, Dilbar Yaxshiboyeva Analysis of algorithms for prediction and preliminary diagnostics of gastroenterological diseases. Central asian journal of education and computer sciences (CAJECS). 2022/4/28. Т.1, №2. С. 49-56.

Эрметов Э.Я. Яхшибоева Д.Э. Аппаратно-программного комплекс “saliva” для первичной диагностики. Актуальные вопросы современной медицины. Международная конференция молодых ученных. 2023/4/14. С. 229-230.

Яхшибоев Р.Э., Яхшибоева Д.Э., Эрметов Э.Я. Сенсоры слюны человека для первичной диагностики желудочно-кишечного тракта. Сборник материалов конференции Вопросы биофизики в медицине. 2023. С. 205-210