Диагностическое вычислительное устройство

ОПИСАН И Е 18188 ОИЗОБЕЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советовиз Социалистичвскил РвслубливЗависимое от авт. свидетельства1003479/26-24) Заявлено 21.17,19 л. 42 тп, 1404 42 тп, 14/18 вкис присоединением з МПК б 061 6 061УДК 681,142.001.57: :616-07(088,8) ПриоритетОпубликовано 21 ЛУ.1966. Бюллетень10 Комитет по лвлаю зооретений и аткрыти при Совете Министров СССРописания 1.И 11.1966 Дата опубликова Авторизобретения М. Л. Быховский Институт хирургии им, А. В. Виптневског Н аявите АГНОСТИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО априорные вероя ности заболеван В; и признаков 5,. в данном классе заболевания, а Рз, (В,) и Рв (Я,) -т- ий стройство при вых элементах, ма устройства; на юще-потенциируюв токовая харакента; на фиг. 4 -ет упростить у на аналоговы дана блок-схе ма сум миру ля; на фиг. 3 линейного элеь тная схема. Это позволяполнении егоНа фиг. 1 фиг. 2 - схе щего усилите теристика не диодно-реост Рв (фт -- 1 одР (3;) Известны диагностические вычислительные машины, содержащие запоминающее устройство, арифметическое устройство, устройство управления и устройство ввода-вывода,Предложенное устроиство отличается тем, что оно содержит запоминающее устройство на сопротивлениях для хранения коэффициентов количества информации, содержащейся в признаке заболевания относительно заболевания, подсоединенное к тумблерам или реле ввода симптомов; выходы запоминающего устройства подключены ко входам суммирующе-потенциирующих усилителей, выходы которых подключены к индикаторам и схемам сравнения, на которые поданы соответствующие пороговые напряжения; выходы схем сравнения подключены к индикаторам; выходы суммирующе-потенциирующих усилителей подсоединены через суммирующий усилитель и усилитель постоянного тока ко входам суммирующе-потенциирующих усилителей,Для объяснения принципа действия аппарата изложены вкратце основы принятого метода диагностики.Пусть класс заболеваний содержит т, за болеваний В В., В , В . Количественнаясвязь между некоторым признаком Я; и заболеванием В, определяется в виде количества информации, содержащейся в признаке относительно заболевания В:г( ) вя," =1 од = 1 од, (1)Р(в,)Рр,)где Р(В,) и Р(Я,) 20 соответствующие условные вероятности.Так же определяется количество информации относительно данного заболевания, заключающееся в отсутствии признака (отсутствие признака - отрицательный результат некото рого исследования - часто оказывается не менее, а более информативным, чем наличиепризнака):где 5; в означа, что испытание номер 1 проведено у больного, но этот признак отсутствует.Если у больного проведено й испытаний, которые дали определенную систему признаков (наличие или отсутствие) - 0,(515), то вероятность каждого заболевания при этой системе признаков О, равна1 од Р(В,)о,. =, а - а, (3)ка = - 1 ор Р(В), (3) где причем, должно иметь место условиеР(В,.),=1, (4)=1 Для выполнения этого условия (так как практически оно не осуществляется вследствие неточности исходных данных а) вводится дополнительный нормализующий множитель Атак, чтоАР(В,)о, = 1, (4) где Р(В )о - вероятности, вычисленные до/ кнормализации. Тогда истинные вероятности суть Р(В,)о, - Р(В,)о, А. (5) С учетом нормализующего множителя формула (3) превращается в1 од Р(В,)о, - а, - а + 1 од А, (6) где А выбирается из условия (4). Формула (6) определяет вероятность заболевания,Для определения заболевания вводится система чисел-порогов Т Т, , ТТ,.Имеет место то заболевание, для которогоР(В ) Т (7) нением сопротивления 2 к источнику напряжения +е или - е, Аналогично сопротивления2 выбр аны р а в ными. Следовательно, в основе проведения диагностического процесса лежат формулы (6), (4) и (7).Медицинской памятью является таблица чисел а, и а рассчитанная заранее на основе медицинского опыта и принятых в исследовательском центре процессов обучения. Указанные числа представлены в схеме сопротивлениями 1 и 2 соответственно. Система этих сопротивлений образует сменный (микромодульный) блок памяти аппарата.Вычисление для каждого заболевания В, вероятности Р(В,)о,. по формуле (6) с переходом от логарифма вероятности к вероятности (потенциированием) осуществляется операционным суммируюше-потенциирующим усилителем.Каждое сопротивление 1 выбрано обратно пропорциональным модулю величины а т, е,11 у - К 1 , а знак а учтен присоеди/а 1/15 го 1 г = - 11г 5 зо токовая характеристика нелинейного элемента представляет собой часть логарифмической кривой (см. фиг, 3). С большой степенью точности эту кривую можно заменить кусочно- линейной аппроксимацией (фиг. 3 - хорды) и тогда нелинейное сопротивление 4 реализуется в виде диодно-реостатной схемы с опорными напряжениями Еь ЕЕ, (см. фиг. 4). Величины опорных напряжений и сопротивлений рассчитываются в соответствии с принятой аппроксимацией логарифмической кривой. Обычно достаточно 4 - 5 опорных напря жений, Так как для всех усилителей 3 логарифмическая функция (е 2) должна быть одна и та же, то опорные напряжения Е Е, для ьсех усилителей одни и те же и снимаются с одного источника.Для каждого заболевания выделена своя суммирующая шина, к которой подключаются напряжения+е через сопротивления 1 при помощи тумблеров 5 (по количеству симптомов). Если признак у больного есть, тумблер устанавливаем в левое положение и напряжения+ е подключаются через сопротивления 1 (т, е. вводим а,;), если признака у больного нет, тумблер устанавливаем в правое положение и напряжения 4- е подключаются через сопротивления б (т, е. вводим ац). Наконец, если испытание не проведено, тумблер устанавливаем в среднее положение, и он не подключает ни то, ни другое напряжение. 35 4045 50 55 бо б 5 Нормирующее напряжение вводится из специальной цепи автоматического нормирования, При включении в цепь обратной связи усилителя блока нелинейного сопротивления 4 с токовой характеристикой ь 2 -- 2 (е 2) потенциал точки О такого операционного усилителя практически равен нулю и, значит, входной ток 1, равене е,=Е - + -- АЯу Ру или, при надлежащем подключении сопротивлений Я, и Я к источникам соответствующей полярностй, получим1 = - К (Е а, - а + А) = - К 21 оцР (В ) о, . (8) В соответствии с уравнением Киргофа для точки О (имея в виду, что ео=о, и, следовательно, 1 О = о) имеем Выбираем далее нелинейное сопротивление 4 так, чтобы его токовая характеристика представляла собой логарифмическую функцию12 = Кяое 2 (10) Тогда из формул (8), (9), (10) получиме, = Р(В,)од, (и) Так как Р(В,)о,-(1, а 1 о Р(В,)о(0,(12) Напряжения могут быть включены и при помощи реле 7, так что возможен автоматический ввод признаков по шинам 8. Суммирующие усилители 3 одновременно вычисляют для каждого заболевания В В 2, В их вероятности Р(В,)р, при данной системе при. знаков, имеющегося у больного.Для выполнения операции нормализация следует вычислить сумму согласно условию (4) и установить Атаким, чтобы сумма вероятностей была равна единице. Для вычислетиии суммыР(В;)л служит усилитель 9.1=1Причем он сразу вырабатывает сигнал раз- ности который через цепь автоматической нормализации (обратной связи), включающей в себя усилитель 10 с большим коэффициентом усиления, устанавливает такое корректирующее напряжение А на входе усилителей 3, чтобы сигнал разности (12) был практически равен нулю.Таким образом, устройство (схема фиг. 1) мгновенно после включения тумблера б устанавливает на выходных шинах усилителей 3 напряжения, соответствующие вероятности заболеваний. Их можно прочесть на шкалах приборов 11. Далее эти напряжения автоматически сравниваются с пороговыми напряжениями Т по входам 12. Это осуществляется при помощи схем сравнения 13, представляющих собой, например, диодную цепочку сравнения или поляризованное реле.Когда диагноз установлен, т. е. Р(В,)п, )Т, то срабатывает схема сравнения 13, загорается световой сигнал на индикаторе 14 и посылается по этой шине управляющий сигнал к больному, если аппарат используется для диагностики состояния больного и управления тем или другим лечебным воздействием. Микромодульный блок сопротивлений 1 целесообразно выполнить в виде набора плат так, что одна плата соответствует одному заболеванию В, (один ряд на фиг. 1). Тогда замена в памяти чисел, связанных с каким-либо заболеванием, сводится к замене одной платы в данном блоке.Наличие цепи автоматического нормирования позволяет (если для того или другого класса заболеваний это предпочтительнее) составлять медицинскую память не в виде таблицы информационных коэффициентов а, а непосредственно в виде логарифмов условйых вероятностей Ре 1 (5;) так, что сопротивления матрицы устанавливаются обратно пропорциональными модулю логарифмов этих вероят 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 цостей Р= Р1При этом1 од Р (3)вместо шин 8 двух полярностей +е и - е используют одну шину, а переключатели ставят не двухполюсные, а однополюсные.Так как включение сопротивлений 1 можно производить не только через тумблеры Ю, но и при помощи группы реле 7, то возможен автоматический ввод признаков больного прямо по внешним линиям в виде ступенчатых напряжений.Положительное напряжение означает, что есть признак, и реле срабатывает в одну сторону, отрицательное напряжение - нет признака, и реле срабатывает в другую сторону, отсутствие напряжения - испытание це проведено, и реле остается в среднем положении,При автоматизации ввода признаков от датчиков, связанных с больным, и мгновенном решении на аппарате задачи диагностики, возможна автоматическая даоа состоянии больного в процессе операций или в после. операционный период. Кроме того, шины можно использовать для подключения специ. ального вводного устройства с перфокарточным входом.Реализуя в матрице сопротивлений элементы, обратно пропорциональные не а,;, а квадратам вероятностей Рв (Я,), получим возможность проводить на данном аппарате диагностику в соответствии с другим предложенным нами методом диагностики - методом фазового интервала, При этом нелинейное сопротивление Ре, в усилителях 3 заменено линейным,Предлагаемый аппарат позволяет осуществить последовательную диагностику, так как ца нем можно проводить диагностику в рамках любых испытаний, а не обязательно всех испытаний. Это следует цз применяемого информационного принципа диагностики, а технически выражается в том, что на входе можно устанавливать не только признак есть или признака нет, но и испытание не проведено.Последовательная диагностика заключается в том, что сначала проводим у больного легкие испытания и в рамках этих испытаний проводим на аппарате диагностику. Если этих сведений недостаточно для диагностики (ни для одного В не будет иметь место Р(В 1)0, =Т 1), то постепенно, проводя у больного более сложные испытания, можно последовательно включать их в диагностику на аппарате до тех пор, пока сведения не окажутся достаточными для вынесения определенного решения. На этом испытания больного заканчиваются. Таким образом, больной подвергается не всем испытаниям, а только тем, которые в данной ситуации необходимы.Предмет изобретенияДиагностическое вычислительное устройства, содержащее запоминающее устройство,+е е -е е -е7 арифметическое устройство, устройство управления и устройство ввода - вывода, отличаюиееся тем, что, с целью упрощения устройства при выполнении его на аналоговых элементах, оно содержит запоминающее устройство на сопротивлениях для хранения коэффициентов количества информации, содержащейся в признаке заболевания относительно заболевания, подсоединенное к тумблерам или реле ввода симптомов; выходы запоминающего устройства подключены ко входам суммирующе-потенциирующих усилителей, выходы которых подключены к индикаторам и схемам сравнения, на которые поданы соответствую щие пороговые напряжения; выходы схемсравнения подключены к индикаторам; выходы суммирующе-потенциирующих усилителей подсоединены через суммирующий усилитель и усилитель постоянного тока ко входам сум мирующе-потенциирующих усилителей,181880 е -е фиг 2юг ФСоставитель В. А. Субботин Редактор Л, А, Утехина Техред Г, Е, Петровская Корректоры; В. В, Крылова Заказ 1947/19 Тираж 1075 Формат бум. 60 Х 90/в Объем 0,58 изд. л. Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр, Серова, д. 4Типография, пр, Сапунова, 2