肺癌诊断与治疗树的建立及其计算机表达
作者：刘燕 吴波 聂明
单位：刘燕(同济医科大学中加肿瘤早期诊断研究中心，武汉 430030)；吴波(武汉汽车工业大学计算机系，武汉 430070)；聂明(深圳明众计算机软件公司，深圳 518001)
关键词：肺肿瘤；逻辑树；专家系统
同济医科大学学报000409 摘要 采用逻辑树分析方法作为建立肺癌诊断与治疗专家系统的工具，解决了建立专家系 统获取知识困难的问题。介绍了依据患者病史和体征以及各种检查诊断结果，绘制出诊断状 况与肺癌诊断的逻辑关系图的方法。结果表明：用逻辑树来表达医生诊断肺癌和提出治疗方 案的逻辑思维过程，利用“EXSYS专家系统开发工具”将逻辑树表达为计算机语言，以建立 肺癌诊断治疗的计算机系统，是一种非计算机专业的医生建立专家系统的有效方法。
中图法分类号 R734.2， TP11
, 百拇医药
Development of the Lung Cancer Diagnosis and Treatment Tree
and Computer Expression
Liu Yan
(China-Canada Early Cancer Detection Research Cent er, Tongji Medical University, Wuhan 430030 )
Wu Bo
(Wuhan Automobile Polytechnic University，Wuhan 430070)
Nie Ming
, 百拇医药 (Shenzhen Minzhong Computer Software Co.Ltd.，Shenzhen 518001)
Abstract The logical tree analytic method was used as a tool to set up the expert system which could diagnose and treat lung cancer. The method for drawing the logical relation diagram between diagnostic status and lung can cer diagnosis was introduced according to the patient's clinical history, physic al examination and various examination diagnostic reports. The results showed th at using the logical tree to express the doctor's logical thought way of diagnos ing lung cancer and putting forward the treatment plan, utilizing the expert sys tem to develop tools to translate the logical tree into computer language, as a result setting up the computer system for lung cancer diagnosis and treatment, i s an effective method for non-computer major doctor to build the expert syste m.
, 百拇医药
Key words lung cancer; logic tree; expert system
肺癌是一种常见的恶性肿瘤，对人体危害极大，其诊断治疗专家系统的研究对提高肺癌诊断 治疗水平，充分利用专家系统的学习功能[1]，不断充实国内外专家的诊断治疗经 验，丰富专家系统知识库,提高我国不同地区医疗单位的肺癌总体治疗水平意义十分重大。 国内外有从事医疗专家系统研究的报导，但都存在知识获取困难的问题[2]，系统 开发周期长，难以投入实用。在多年研究专家系统开发工具和逻辑树的基础上，提出了解决 这一问题的方法，并用计算机加以实现。
1 方法
诊断和治疗方案使用了逻辑树表达方法，用“EXSYS专家系统开发工具”将逻辑树表达 为计算机推理过程。使计算机按逻辑树的推理过程，从数据库的治疗案例和各种治疗方案中 选用推理的结果。分期和治疗方案可从已公认的资料中得到[3]。
, 百拇医药
专家系统具有自学的能力，在使用的过程中，系统可不断学习新的治疗方法，形成新的治疗 方案。
系统的建立步骤如下：①建立治疗方案案例库，收集大量的成功治疗案例，输入电脑；②用逻辑树表达诊断所需的基本情况。底事件为：“患者基本情况”，顶事件为 “诊断结果和分期”；③ 用逻辑树表达治疗方案。底事件为：“分期及各种治疗条件”， 顶事件为“多种治疗方案”；④ 将逻辑树用EXSYS计算机语言表达；⑤将EXSYS专家系统的 推理结论与治疗方案库对接。
2 结果
2.1 肺癌诊断逻辑树
肺癌诊断逻辑树的建立原理为：依据患者病史和体征对各种检查诊断情况采用故障树诊断分 析理论、方法绘制出诊断状况与肺癌的逻辑关系图。为诊断肺癌提供定性和定量的分析方法 ，同 时为肺癌专家系统推理和知识库的建立提供依据。图1 为采用故障树诊断分析理论方法 [4]绘制的肺癌诊断逻辑树原型。
, 百拇医药
2.2 肺癌治疗逻辑树
肺癌治疗逻辑树的建立方法与肺癌逻辑树的建立方法相同，区别在于肺癌治疗逻辑树的 建立应考虑治疗方法与技术的发展、患者的全身状况、专家的经验等。图2为肺癌治疗逻辑 树原型。
2.3 诊断治疗逻辑树的计算机表达
诊断治疗逻辑树的计算机表达即为将诊断逻辑树和治疗逻辑树(图1和图2)细化后转化为诊 断治疗专家系统中的知识库。
图1 肺癌诊断逻辑树示意图
图2 肺癌治疗第一级逻辑树示意图
, 百拇医药
2.4 诊断治疗逻辑树知识化
诊断治疗树的知识化就是将诊断治疗逻辑树的推理逻辑和诊断方法判断原理转化成专家系统知识库中的规则库。规则采用以下形式表示[5]。 IF
Conditions (条款项)
THEN
Conditions and Choices (选择项)
ELSE
Conditions
Conditions and Choices
上述规则IF 部分包含症状、检查结果或数学表达式表示的一组简单条款，是推理的条 件部 份；THEN部分包含当条件为真时发生的事件；ELSE部分包含当条件为假时的发生的事件。TH EN 部分和ELSE部份都可调用数据库中的治疗方案。
, 百拇医药
2.5 诊断治疗专家系统推理机制
由诊断治疗逻辑树(图1、图2)，专家系统推理机制为诊断专家系统推理机制为正、反向混 合推理机制；治疗专家系统为正向单向推理机制。3 讨论
人类思维的过程由一系列的逻辑推理过程组成，可将这一系列的推理过程分解到推理过程的 基本单元：“如果……那么……否则……” 。笔者在肺癌诊断治疗专家系统研究 中提出了用逻辑树表达医生诊断肺癌和提出治疗方案逻辑思维过程的方法，再将逻辑树表达 为计算机语言，从而达到建立肺癌诊断治疗计算机专家系统的目的。
肺癌诊断治疗逻辑树包括两大部分即肺癌诊断树和肺癌治疗树。两者之间存在着有机的 联系，联结点为肺癌的临床分期。肺癌的诊断树系针对患者依据影像学检查和细胞学和病理 组织学诊断，采用逻辑推理诊断出是否患有肺癌和作出临床分期。肺癌的治疗树则是根据诊 断结果、患者的全身状况、治疗手段、专家的经验建立多种综合治疗方案，以供优选。
, 百拇医药
采用故障树诊断理论建立肺癌治疗逻辑树，并应用于肺癌诊断治疗专家系统的开发，方法简 单可行，极大地提高开发速度和准确性。
将医生的诊断和治疗的思维过程用计算机语言表达。通过治疗方案的模拟，在医生实施治疗 前提供多种辅助的治疗方案，并可提供可能的治疗效果模拟。
系统可延伸医生的思维的过程，扩充医生选用治疗方案的能力。 系统可向使用医生学习新 的治疗方案。
湖北省重点科技发展项目(No.991B30)
刘燕，女，1958年生，副主任医师。现址：湖北十堰东汽中心医院，十堰 442008
参 考 文 献
1，杨祥金,蔡庆生.人工智能.重庆：科学技术文献出版社重庆分社,1988.63～65
, 百拇医药
2，Zhao Y K,Tsutui T, Endo A et al. Design and development of an ex pert system to assist diagnosis and treatment of chronic hepatitis using traditi onal Chinese medicine. Med Inform,1994,19:40
3，张明和.新编常见恶性肿瘤诊治规范 原发性支气管肺癌分册.北京: 北京医科 大学中国协和医科大学联合出版社,1999.13
4，吴永桥,吴 波. 锻压机大型轴瓦供脂润滑系统故障树分析.润滑与密封,1998, 4(1)：21
5，聂 明. EXSYS专家系开发工具使用指南.北京:中国科学院希望出版社,1992.3 8～39
(2000-03-20 收稿), http://www.100md.com
单位：刘燕(同济医科大学中加肿瘤早期诊断研究中心，武汉 430030)；吴波(武汉汽车工业大学计算机系，武汉 430070)；聂明(深圳明众计算机软件公司，深圳 518001)
关键词：肺肿瘤；逻辑树；专家系统
同济医科大学学报000409 摘要 采用逻辑树分析方法作为建立肺癌诊断与治疗专家系统的工具，解决了建立专家系 统获取知识困难的问题。介绍了依据患者病史和体征以及各种检查诊断结果，绘制出诊断状 况与肺癌诊断的逻辑关系图的方法。结果表明：用逻辑树来表达医生诊断肺癌和提出治疗方 案的逻辑思维过程，利用“EXSYS专家系统开发工具”将逻辑树表达为计算机语言，以建立 肺癌诊断治疗的计算机系统，是一种非计算机专业的医生建立专家系统的有效方法。
中图法分类号 R734.2， TP11
, 百拇医药
Development of the Lung Cancer Diagnosis and Treatment Tree
and Computer Expression
Liu Yan
(China-Canada Early Cancer Detection Research Cent er, Tongji Medical University, Wuhan 430030 )
Wu Bo
(Wuhan Automobile Polytechnic University，Wuhan 430070)
Nie Ming
, 百拇医药 (Shenzhen Minzhong Computer Software Co.Ltd.，Shenzhen 518001)
Abstract The logical tree analytic method was used as a tool to set up the expert system which could diagnose and treat lung cancer. The method for drawing the logical relation diagram between diagnostic status and lung can cer diagnosis was introduced according to the patient's clinical history, physic al examination and various examination diagnostic reports. The results showed th at using the logical tree to express the doctor's logical thought way of diagnos ing lung cancer and putting forward the treatment plan, utilizing the expert sys tem to develop tools to translate the logical tree into computer language, as a result setting up the computer system for lung cancer diagnosis and treatment, i s an effective method for non-computer major doctor to build the expert syste m.
, 百拇医药
Key words lung cancer; logic tree; expert system
肺癌是一种常见的恶性肿瘤，对人体危害极大，其诊断治疗专家系统的研究对提高肺癌诊断 治疗水平，充分利用专家系统的学习功能[1]，不断充实国内外专家的诊断治疗经 验，丰富专家系统知识库,提高我国不同地区医疗单位的肺癌总体治疗水平意义十分重大。 国内外有从事医疗专家系统研究的报导，但都存在知识获取困难的问题[2]，系统 开发周期长，难以投入实用。在多年研究专家系统开发工具和逻辑树的基础上，提出了解决 这一问题的方法，并用计算机加以实现。
1 方法
诊断和治疗方案使用了逻辑树表达方法，用“EXSYS专家系统开发工具”将逻辑树表达 为计算机推理过程。使计算机按逻辑树的推理过程，从数据库的治疗案例和各种治疗方案中 选用推理的结果。分期和治疗方案可从已公认的资料中得到[3]。
, 百拇医药
专家系统具有自学的能力，在使用的过程中，系统可不断学习新的治疗方法，形成新的治疗 方案。
系统的建立步骤如下：①建立治疗方案案例库，收集大量的成功治疗案例，输入电脑；②用逻辑树表达诊断所需的基本情况。底事件为：“患者基本情况”，顶事件为 “诊断结果和分期”；③ 用逻辑树表达治疗方案。底事件为：“分期及各种治疗条件”， 顶事件为“多种治疗方案”；④ 将逻辑树用EXSYS计算机语言表达；⑤将EXSYS专家系统的 推理结论与治疗方案库对接。
2 结果
2.1 肺癌诊断逻辑树
肺癌诊断逻辑树的建立原理为：依据患者病史和体征对各种检查诊断情况采用故障树诊断分 析理论、方法绘制出诊断状况与肺癌的逻辑关系图。为诊断肺癌提供定性和定量的分析方法 ，同 时为肺癌专家系统推理和知识库的建立提供依据。图1 为采用故障树诊断分析理论方法 [4]绘制的肺癌诊断逻辑树原型。
, 百拇医药
2.2 肺癌治疗逻辑树
肺癌治疗逻辑树的建立方法与肺癌逻辑树的建立方法相同，区别在于肺癌治疗逻辑树的 建立应考虑治疗方法与技术的发展、患者的全身状况、专家的经验等。图2为肺癌治疗逻辑 树原型。
2.3 诊断治疗逻辑树的计算机表达
诊断治疗逻辑树的计算机表达即为将诊断逻辑树和治疗逻辑树(图1和图2)细化后转化为诊 断治疗专家系统中的知识库。
图1 肺癌诊断逻辑树示意图
图2 肺癌治疗第一级逻辑树示意图
, 百拇医药
2.4 诊断治疗逻辑树知识化
诊断治疗树的知识化就是将诊断治疗逻辑树的推理逻辑和诊断方法判断原理转化成专家系统知识库中的规则库。规则采用以下形式表示[5]。 IF
Conditions (条款项)
THEN
Conditions and Choices (选择项)
ELSE
Conditions
Conditions and Choices
上述规则IF 部分包含症状、检查结果或数学表达式表示的一组简单条款，是推理的条 件部 份；THEN部分包含当条件为真时发生的事件；ELSE部分包含当条件为假时的发生的事件。TH EN 部分和ELSE部份都可调用数据库中的治疗方案。
, 百拇医药
2.5 诊断治疗专家系统推理机制
由诊断治疗逻辑树(图1、图2)，专家系统推理机制为诊断专家系统推理机制为正、反向混 合推理机制；治疗专家系统为正向单向推理机制。3 讨论
人类思维的过程由一系列的逻辑推理过程组成，可将这一系列的推理过程分解到推理过程的 基本单元：“如果……那么……否则……” 。笔者在肺癌诊断治疗专家系统研究 中提出了用逻辑树表达医生诊断肺癌和提出治疗方案逻辑思维过程的方法，再将逻辑树表达 为计算机语言，从而达到建立肺癌诊断治疗计算机专家系统的目的。
肺癌诊断治疗逻辑树包括两大部分即肺癌诊断树和肺癌治疗树。两者之间存在着有机的 联系，联结点为肺癌的临床分期。肺癌的诊断树系针对患者依据影像学检查和细胞学和病理 组织学诊断，采用逻辑推理诊断出是否患有肺癌和作出临床分期。肺癌的治疗树则是根据诊 断结果、患者的全身状况、治疗手段、专家的经验建立多种综合治疗方案，以供优选。
, 百拇医药
采用故障树诊断理论建立肺癌治疗逻辑树，并应用于肺癌诊断治疗专家系统的开发，方法简 单可行，极大地提高开发速度和准确性。
将医生的诊断和治疗的思维过程用计算机语言表达。通过治疗方案的模拟，在医生实施治疗 前提供多种辅助的治疗方案，并可提供可能的治疗效果模拟。
系统可延伸医生的思维的过程，扩充医生选用治疗方案的能力。 系统可向使用医生学习新 的治疗方案。
湖北省重点科技发展项目(No.991B30)
刘燕，女，1958年生，副主任医师。现址：湖北十堰东汽中心医院，十堰 442008
参 考 文 献
1，杨祥金,蔡庆生.人工智能.重庆：科学技术文献出版社重庆分社,1988.63～65
, 百拇医药
2，Zhao Y K,Tsutui T, Endo A et al. Design and development of an ex pert system to assist diagnosis and treatment of chronic hepatitis using traditi onal Chinese medicine. Med Inform,1994,19:40
3，张明和.新编常见恶性肿瘤诊治规范 原发性支气管肺癌分册.北京: 北京医科 大学中国协和医科大学联合出版社,1999.13
4，吴永桥,吴 波. 锻压机大型轴瓦供脂润滑系统故障树分析.润滑与密封,1998, 4(1)：21
5，聂 明. EXSYS专家系开发工具使用指南.北京:中国科学院希望出版社,1992.3 8～39
(2000-03-20 收稿), http://www.100md.com