Доказательная медицина и интеллектуальный анализ данных в клинической информатике с помощью системы FCART А.А. Незнанов, к.т.н., доц. © А.А. Незнанов, 2015

Доказательная медицина или медицина, основанная на доказательствах [evidence-based medicine] – совокупность методологических подходов к медицинской практике, опирающихся на проверку эффективности любых клинических действий, причём эффективность обосновывается рандомизированными клиническими исследованиями Доказательная медицина или медицина, основанная на доказательствах [evidence-based medicine] – совокупность методологических подходов к медицинской практике, опирающихся на проверку эффективности любых клинических действий, причём эффективность обосновывается рандомизированными клиническими исследованиями В узком смысле это подразумевает, что решение о применении лечебных или профилактических мер по отношению к пациенту принимается только исходя из существующих доказательств эффективности и безопасности этих мероприятий В узком смысле это подразумевает, что решение о применении лечебных или профилактических мер по отношению к пациенту принимается только исходя из существующих доказательств эффективности и безопасности этих мероприятий В современном смысле термин введён в 1990 году введен группой ученых из Канады В современном смысле термин введён в 1990 году введен группой ученых из Канады Крупнейшая организация, специализирующаяся на доказательной медицине – The Cochrane Collaboration ( с лозунгом «Trusted evidence. Informed Decisions. Better health» Крупнейшая организация, специализирующаяся на доказательной медицине – The Cochrane Collaboration ( с лозунгом «Trusted evidence. Informed Decisions. Better health» Доказательная медицина © А.А. Незнанов,

Клиническое исследование/испытание [Clinical study/trial] – исследование воздействия медицинских препаратов, приборов и методов лечения на человека (пациента) с целью выявления любых положительных или отрицательных результатов и оценки эффективности и безопасности предлагаемого средства Клиническое исследование/испытание [Clinical study/trial] – исследование воздействия медицинских препаратов, приборов и методов лечения на человека (пациента) с целью выявления любых положительных или отрицательных результатов и оценки эффективности и безопасности предлагаемого средства Клиническое исследование (КИ) должно быть как минимум рандомизированным двойным слепым, но также очень желательно – с проверкой плацебо-эффекта Клиническое исследование (КИ) должно быть как минимум рандомизированным двойным слепым, но также очень желательно – с проверкой плацебо-эффекта Такое КИ называется контролируемым или рандомизированным (по главной процедуре ) Такое КИ называется контролируемым или рандомизированным (по главной процедуре ) Главная аббревиатура – РКИ Главная аббревиатура – РКИ  РКИ – статистический эксперимент специального вида!  РКИ – статистический эксперимент специального вида! Клинические исследования © А.А. Незнанов,

Основные свойства: Основные свойства: Ослепление (Слепое исследование [Blind Study]) – одна или несколько участвующих сторон не знают, как распределены пациенты и/или средства по группам лечения и контроля Ослепление (Слепое исследование [Blind Study]) – одна или несколько участвующих сторон не знают, как распределены пациенты и/или средства по группам лечения и контроля Одинарное, двойное, тройное, полное Одинарное, двойное, тройное, полное Рандомизация (Рандомизированное исследование [Randomized Study/Trial]) – пациенты распределяются по группам лечения на основе процедур рандомизации (для повышения равновероятности получения каждого из средств) Рандомизация (Рандомизированное исследование [Randomized Study/Trial]) – пациенты распределяются по группам лечения на основе процедур рандомизации (для повышения равновероятности получения каждого из средств) Стратификация [Stratification] – повышение равномерности распределения факторов риска () в группах лечения Стратификация [Stratification] – повышение равномерности распределения факторов риска (возраст, пол, избыточный вес, генетический маркер и др.) в группах лечения Критерии включения/исключения [inclusion/exclusion criteria] – характеристики, которые позволяют / не позволяют пациенту принять участие в КИ Критерии включения/исключения [inclusion/exclusion criteria] – характеристики, которые позволяют / не позволяют пациенту принять участие в КИ Свойства РКИ © А.А. Незнанов,

Медицинская статистика – отрасль статистики, изучающая явления и процессы в области здоровья населения и здравоохранения Медицинская статистика – отрасль статистики, изучающая явления и процессы в области здоровья населения и здравоохранения Задачи медицинской статистики: Задачи медицинской статистики: Разработка специальных методов исследования массовых процессов и явлений в медицине и здравоохранении Разработка специальных методов исследования массовых процессов и явлений в медицине и здравоохранении Выявление наиболее существенных тенденций в здоровье населения во взаимосвязи с конкретными условиями и образом жизни Выявление наиболее существенных тенденций в здоровье населения во взаимосвязи с конкретными условиями и образом жизни Особенности Особенности Акцент на анализе временных рядов, анализе выживаемости и и специальных методах подготовки данных Акцент на анализе временных рядов, анализе выживаемости и и специальных методах подготовки данных Развивалась ещё до формулировки термина «доказательная медицина» и дала много результатов, обогативших другие отрасли Развивалась ещё до формулировки термина «доказательная медицина» и дала много результатов, обогативших другие отрасли Медицинская статистика © А.А. Незнанов,

Цензурированные наблюдения – наблюдения, которые содержат неполную информацию Цензурированные наблюдения – наблюдения, которые содержат неполную информацию Пример: «пациент A был жив, по крайней мере, 4 месяца с момента начала наблюдений до момента перевода в другую клинику, когда контакт с ним был потерян» Пример: «пациент A был жив, по крайней мере, 4 месяца с момента начала наблюдений до момента перевода в другую клинику, когда контакт с ним был потерян» Наблюдения формализуются в виде «событий» разных типов на временной оси Наблюдения формализуются в виде «событий» разных типов на временной оси Механизмы цензурирования: Механизмы цензурирования: Фиксированное цензурирование Фиксированное цензурирование Случайное цензурирование Случайное цензурирование Направления цензурирования Направления цензурирования Правостороннее цензурирование Правостороннее цензурирование Левостороннее цензурирование Левостороннее цензурирование Цензурирование наблюдений © А.А. Незнанов,

Графики жизни при левостороннем и правостороннем цензурировании Графики жизни при левостороннем и правостороннем цензурировании Пример на цензурирование наблюдений © А.А. Незнанов,

Анализ выживаемости [Survival analysis] – область медицинской статистики, занимающаяся оценкой вероятности наступления события некоторого типа на основе истории аналогичных событий Анализ выживаемости [Survival analysis] – область медицинской статистики, занимающаяся оценкой вероятности наступления события некоторого типа на основе истории аналогичных событий В методах анализа выживаемости вместо функции распределения удобнее использовать функцию выживания – вероятность того, что объект проживет время большее t В методах анализа выживаемости вместо функции распределения удобнее использовать функцию выживания – вероятность того, что объект проживет время большее t Описательные методы исследования цензурированных данных: Описательные методы исследования цензурированных данных: Построение таблиц времен жизни Построение таблиц времен жизни Подгонка распределения выживаемости Подгонка распределения выживаемости Оценивание функции выживания с помощью процедуры Каплана-Мейера Оценивание функции выживания с помощью процедуры Каплана-Мейера Введение в рассмотрение факторов риска и оценивание кумулятивных конкурирующих рисков Введение в рассмотрение факторов риска и оценивание кумулятивных конкурирующих рисков Разнообразие моделей Разнообразие моделей Анализ выживаемости © А.А. Незнанов,

Пример дискретной функции выживаемости © А.А. Незнанов,

Superiority Superiority Обоснование превосходства Обоснование превосходства Equivalence Equivalence Обоснование эквивалентности Обоснование эквивалентности Non-inferiority Non-inferiority Обоснование не меньшей эффективности Обоснование не меньшей эффективности Постановки проблем при сравнении © А.А. Незнанов,

© А.А. Незнанов,

Проведение и использование результатов РКИ – огромная высокотехнологичная отрасль! Проведение и использование результатов РКИ – огромная высокотехнологичная отрасль! Регистры РКИ Регистры РКИ Пример одного из наиболее важных регистров РКИ – ClinicalTrials.gov ( Пример одного из наиболее важных регистров РКИ – ClinicalTrials.gov ( Клинические регистры и службы сопровождения [Clinical Trial Management Software] Клинические регистры и службы сопровождения [Clinical Trial Management Software] Пример веб-службы – Sealed envelop: Randomisation and online databases for clinical trials ( Пример веб-службы – Sealed envelop: Randomisation and online databases for clinical trials ( Пример интегрированной среды – Bio-Optronics Clinical Conductor ( optronics.com/clinical-conductor) Пример интегрированной среды – Bio-Optronics Clinical Conductor ( optronics.com/clinical-conductor) optronics.com/clinical-conductorhttp://bio- optronics.com/clinical-conductor Средства планирования и анализа результатов Средства планирования и анализа результатов Универсальные R, SAS, SPSS, XLSTAT и др. Универсальные R, SAS, SPSS, XLSTAT и др. Создаются многочисленные расширения для нужд медицинской статистики Создаются многочисленные расширения для нужд медицинской статистики Специальные средства, например Aptiv Solutions ADDPLAN ( Специальные средства, например Aptiv Solutions ADDPLAN ( Интеграционные средства Интеграционные средства Пример – средства, поддерживающие стандарт HL7 ( Пример – средства, поддерживающие стандарт HL7 ( Технологии РКИ © А.А. Незнанов,

ClinicalTrials.gov UI sample © А.А. Незнанов,

Sealed envelop UI samples © А.А. Незнанов,

Весьма ограниченное понимание статистики другими специалистам Весьма ограниченное понимание статистики другими специалистам Сложность разработки «дизайна РКИ» Сложность разработки «дизайна РКИ» Top Five Mistakes in Clinical Protocol Design ( cato.com/2014/10/top-five-mistakes-clinical-protocol-design) Top Five Mistakes in Clinical Protocol Design ( cato.com/2014/10/top-five-mistakes-clinical-protocol-design) cato.com/2014/10/top-five-mistakes-clinical-protocol-designhttp:// cato.com/2014/10/top-five-mistakes-clinical-protocol-design Вопросы интерпретации результатов Вопросы интерпретации результатов Ten Most Common Mistakes in Clinical Trial Interpretation ( trials-slidecast-version) Ten Most Common Mistakes in Clinical Trial Interpretation ( trials-slidecast-version) trials-slidecast-versionhttp:// trials-slidecast-version Подлоги Подлоги The vaccine-autism connection: a public health crisis caused by unethical medical practices and fraudulent science, Dennis K Flaherty, Annals of Pharmacotherapy, 45(10):1302-4, 2011 ( The vaccine-autism connection: a public health crisis caused by unethical medical practices and fraudulent science, Dennis K Flaherty, Annals of Pharmacotherapy, 45(10):1302-4, 2011 ( Проблемы РКИ © А.А. Незнанов,

ClinicalTrials catalog ( project.org/web/views/ClinicalTrials.html) ClinicalTrials catalog ( project.org/web/views/ClinicalTrials.html) project.org/web/views/ClinicalTrials.htmlhttp://cran.r- project.org/web/views/ClinicalTrials.html Например, Package Survival ( project.org/web/packages/survival/survival.pdf) Например, Package Survival ( project.org/web/packages/survival/survival.pdf) project.org/web/packages/survival/survival.pdfhttp://cran.r- project.org/web/packages/survival/survival.pdf Пример вызова (на основе тестовых данных, входящих в Surv): Пример вызова (на основе тестовых данных, входящих в Surv): 1. library(survival); 2. library(KMsurv); 3. library(OIsurv); 4. data(psych); 5. attach(psych); 6. my.surv <- Surv(age, age+time, death); 7. my.surv; 8. detach(psych); 9. survfit(my.surv ~ 1); 10. my.fit <- survfit(my.surv ~ 1); 11. plot(my.fit, main="Kaplan-Meier estimate with 95% confidence bounds", xlab="time", ylab="survival function") R Packages © А.А. Незнанов,

Доказательная медицина – магистральный путь развития здравоохранения Доказательная медицина – магистральный путь развития здравоохранения Без РКИ не было бы не только вполне понятного повышения эффективности ранее известных методов, но и столь бурного развития высокотехнологичной медицинской помощи (ВМП) Без РКИ не было бы не только вполне понятного повышения эффективности ранее известных методов, но и столь бурного развития высокотехнологичной медицинской помощи (ВМП) Более того – не было бы даже намёка на персонализированную медицину Более того – не было бы даже намёка на персонализированную медицину В России – всё очень печально, но есть надежда В России – всё очень печально, но есть надежда Ассоциация организаций по клиническим исследованиям ( russia.org) Ассоциация организаций по клиническим исследованиям ( russia.org) russia.orghttp://acto- russia.org Перевод международной нормативной базы Перевод международной нормативной базы Продвижение стандартов и «лучших практик» Продвижение стандартов и «лучших практик» Промежуточные выводы © А.А. Незнанов,

Медицинская информатика (МИ) [Medical informatics] Медицинская информатика (МИ) [Medical informatics] Наиболее общее определение: the discipline, dedicated to the systematic processing of data, information and knowledge in medicine and health care Наиболее общее определение: the discipline, dedicated to the systematic processing of data, information and knowledge in medicine and health care Включает также: Клиническая информатика [Clinical Informatics], Оптимизация ухода за пациентами [Nursing Informatics] Включает также: Клиническая информатика [Clinical Informatics], Оптимизация ухода за пациентами [Nursing Informatics] Примыкает к: Биоинформатика [Bioinformatics] Примыкает к: Биоинформатика [Bioinformatics] Официальная история начинается в 1967 году с создания International Medical Informatics Association (IMIA) Официальная история начинается в 1967 году с создания International Medical Informatics Association (IMIA) С конца 1990-х годов – специализации в ведущих университетах (например, Гарвардской медицинской школе) С конца 1990-х годов – специализации в ведущих университетах (например, Гарвардской медицинской школе) В соответствии с новыми стандартами и сертификационными программами (например, Board Certified in Clinical Informatics) В соответствии с новыми стандартами и сертификационными программами (например, Board Certified in Clinical Informatics) Число публикаций за последние пять лет – более статей только по базам Springer Link и Elsevier Science Direct! Число публикаций за последние пять лет – более статей только по базам Springer Link и Elsevier Science Direct! Медицинская информатика © А.А. Незнанов,

Программируемые электронно-вычислительные машины (компьютеры) Программируемые электронно-вычислительные машины (компьютеры) Телекоммуникационные технологии Телекоммуникационные технологии Базы данных Базы данных Онтологическое моделирование и базы знаний Онтологическое моделирование и базы знаний Робототехника Робототехника (телеприсутствие, робо-хирурги, роботизированные аптеки, …) (телеприсутствие, робо-хирурги, роботизированные аптеки, …) Молекулярная биология и фармацевтика Молекулярная биология и фармацевтика Средства объективной диагностики пациентов с выдачей показателей в цифровом виде Средства объективной диагностики пациентов с выдачей показателей в цифровом виде Доказательная медицина Доказательная медицина Формализация стандартов медицинской помощи Формализация стандартов медицинской помощи Генетика и персонализированная медицина Генетика и персонализированная медицина Основные драйверы развития МИ © А.А. Незнанов,

Основная цель МИ – повышение качества здравоохранения за счет применения современных алгоритмов анализа и обработки данных Основная цель МИ – повышение качества здравоохранения за счет применения современных алгоритмов анализа и обработки данных Задачи Задачи Повышение качества медицинских данных (без дополнительной нагрузки на пациента) Повышение качества медицинских данных (без дополнительной нагрузки на пациента) Менеджмент и управление операциями в клинике Менеджмент и управление операциями в клинике Принятие решений Принятие решений Факторный анализ результатов клинического исследования Факторный анализ результатов клинического исследования Компьютерная диагностика Компьютерная диагностика Математическое моделирование Математическое моделирование Интеграция и стандартизация Интеграция и стандартизация Конфиденциальность и обмен данными Конфиденциальность и обмен данными Цель и примеры задач МИ © А.А. Незнанов,

Многоуровневое регулирование сферы здравоохранения => непроизводительные затраты и время Многоуровневое регулирование сферы здравоохранения => непроизводительные затраты и время Жесткие требования надёжности и информационной безопасности => повышение стоимости и понижение удобства Жесткие требования надёжности и информационной безопасности => повышение стоимости и понижение удобства Трудность пилотного развёртывания решений Трудность пилотного развёртывания решений Огромная косность мышления и кадровые проблемы Огромная косность мышления и кадровые проблемы Отсутствие ясно выраженных плюсов к дальнейшему развитию большинства методов для большинства врачей и медперсонала после решения локальных критических проблем Отсутствие ясно выраженных плюсов к дальнейшему развитию большинства методов для большинства врачей и медперсонала после решения локальных критических проблем Интеграция большого числа разнородных компонентов МИС Интеграция большого числа разнородных компонентов МИС НО! Наличие явных плюсов и синергетический эффект от комплексного внедрения решений! НО! Наличие явных плюсов и синергетический эффект от комплексного внедрения решений! Основные проблемы © А.А. Незнанов,

© А.А. Незнанов,

Базовые медицинские системы (МИС) – управление историями болезни и карточками пациентов (Electronic Healthcare Records) Базовые медицинские системы (МИС) – управление историями болезни и карточками пациентов (Electronic Healthcare Records) Лабораторные информационные системы – автоматизация лабораторных исследований Лабораторные информационные системы – автоматизация лабораторных исследований Системы диагностики реального времени – поддержка реанимационных мероприятий и др. Системы диагностики реального времени – поддержка реанимационных мероприятий и др. Системы поддержки принятия врачебных решений – экспертные системы в клинической практике Системы поддержки принятия врачебных решений – экспертные системы в клинической практике Системы трансфузиологии – управление донациями и компонентами крови Системы трансфузиологии – управление донациями и компонентами крови PACS-системы – накопление и анализ мультимедийных диагностических данных PACS-системы – накопление и анализ мультимедийных диагностических данных Клинические регистры – сопровождение рандомизированных клинических исследований Клинические регистры – сопровождение рандомизированных клинических исследований Телемедицинские системы – организация удалённой коллективной работы, телеконференций, телеприсутствия Телемедицинские системы – организация удалённой коллективной работы, телеконференций, телеприсутствия И многие другие … И многие другие … Медицинские информационные системы © А.А. Незнанов,

До 1990 г. – исследования + EHR До 1990 г. – исследования + EHR С 1990 гг. – резкое удешевление персоналок – локальные и клиент-серверные системы, повсеместное внедрение в США Европе С 1990 гг. – резкое удешевление персоналок – локальные и клиент-серверные системы, повсеместное внедрение в США Европе С 2000 гг. – новое поколение МИС, интероперабельность, веб- интерфейсы, интеграция с диагностическими системами С 2000 гг. – новое поколение МИС, интероперабельность, веб- интерфейсы, интеграция с диагностическими системами С 2010 гг. – резкое удешевление обработки больших данных, реальное внедрение крупномасштабной аналитики, начало поддержки персонализированной медицины С 2010 гг. – резкое удешевление обработки больших данных, реальное внедрение крупномасштабной аналитики, начало поддержки персонализированной медицины С 2012 г. – появление полноценных интерфейсов для пациентов и методология постоянного сопровождения, носимое медицинское оборудование С 2012 г. – появление полноценных интерфейсов для пациентов и методология постоянного сопровождения, носимое медицинское оборудование История развития МИС © А.А. Незнанов,

В первую очередь – новые возможности систем поддержки принятия врачебных решений (CDSS) В первую очередь – новые возможности систем поддержки принятия врачебных решений (CDSS) Майнинг данных Майнинг данных Выявление знаний в неструктурированных данных (тексты, изображения) Выявление знаний в неструктурированных данных (тексты, изображения) Визуализация Визуализация Согласование знаний: как в рамках предметных областей, так и междисциплинарных Согласование знаний: как в рамках предметных областей, так и междисциплинарных Онтологическое моделирование: формализация и уточнение понятий и связей между ними, интеграция онтологий Онтологическое моделирование: формализация и уточнение понятий и связей между ними, интеграция онтологий Стандарты на обмен знаниями Стандарты на обмен знаниями Новые методы обработки и интерпретации результатов РКИ Новые методы обработки и интерпретации результатов РКИ Новый уровень метаанализа (анализа результатов нескольких РКИ в одной области за многие годы) Новый уровень метаанализа (анализа результатов нескольких РКИ в одной области за многие годы) Что даёт интеллектуальный анализ данных? © А.А. Незнанов,

Важнейшее направление – базис нового поколения баз знаний и систем анализа медицинских данных Важнейшее направление – базис нового поколения баз знаний и систем анализа медицинских данных Развивается во всех предметных областях – от общей терминологии и связи базовых понятий медицины (метаонтологии) до заболеваний, симптомов, возбудителей, лекарственных препаратов и их компонентов, методов лечения, геномных маркеров и т.д. Развивается во всех предметных областях – от общей терминологии и связи базовых понятий медицины (метаонтологии) до заболеваний, симптомов, возбудителей, лекарственных препаратов и их компонентов, методов лечения, геномных маркеров и т.д. Многие онтологии свободны и доступны для непосредственного использования через web-сервисы или пользовательские web- интерфейсы Многие онтологии свободны и доступны для непосредственного использования через web-сервисы или пользовательские web- интерфейсы Приведём лишь несколько примеров Приведём лишь несколько примеров Онтологическое моделирование в медицине © А.А. Незнанов,

Unified Medical Language System (UMLS) Metathesaurus ( Unified Medical Language System (UMLS) Metathesaurus ( Интегратор источников данных, предметных онтологий и метаонтологий Интегратор источников данных, предметных онтологий и метаонтологий SNOMED Clinical Terms ( SNOMED Clinical Terms ( Medical Subject Headings (MeSH) ( Medical Subject Headings (MeSH) ( MedDRA текущая версия 17.1 ( MedDRA текущая версия 17.1 ( HL7 Reference Information Model ( HL7 Reference Information Model ( … Инструменты группы Medical Ontology Research ( Инструменты группы Medical Ontology Research ( Базовые метаонтологии © А.А. Незнанов,

Болезни (Diseases) – важнейшая область онтологического моделирования,с точки зрения классификации – класс проблем со здоровьем, который можно выделить с точки зрения причин, симптоматики, последствий и способов лечения Болезни (Diseases) – важнейшая область онтологического моделирования,с точки зрения классификации – класс проблем со здоровьем, который можно выделить с точки зрения причин, симптоматики, последствий и способов лечения International Classification of Diseases and Related Health Problems, ICD – 10 пересмотр, сейчас готовится 11 пересмотр ( International Classification of Diseases and Related Health Problems, ICD – 10 пересмотр, сейчас готовится 11 пересмотр ( ICD-O (Oncology) – 3 пересмотр ( ICD-O (Oncology) – 3 пересмотр ( Международная классификация болезней, МКБ Международная классификация болезней, МКБ Перевод ICD с некоторыми странными несоответствиями Перевод ICD с некоторыми странными несоответствиями The Disease Ontology ( The Disease Ontology ( … Классификаторы и онтологии заболеваний © А.А. Незнанов,

FDA Substance Registration System – Unique Ingredient Identifier ( FDA Substance Registration System – Unique Ingredient Identifier ( RxNorm – нормализованные названия лекарственных препаратов ( RxNorm – нормализованные названия лекарственных препаратов ( Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification system ( Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification system ( Drug Interactions Checker ( Drug Interactions Checker ( Gene Ontology Consortium ( Gene Ontology Consortium ( … Другие предметные онтологии © А.А. Незнанов,

Департамент анализа данных и искусственного интеллекта факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ ( Департамент анализа данных и искусственного интеллекта факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ ( Направление подготовки «Прикладная математика и информатика» Направление подготовки «Прикладная математика и информатика» Магистерская программа «Науки о данных» [Data Science] Магистерская программа «Науки о данных» [Data Science] Дисциплины «Введение в медицинскую информатику», «Практикум по анализу данных в медицине» Дисциплины «Введение в медицинскую информатику», «Практикум по анализу данных в медицине» Проекты по анализу данных в медицины Проекты по анализу данных в медицины Структурированных данных диагностики и назначений Структурированных данных диагностики и назначений Текстов на естественном языке – историй болезни, осмотров и т.п. Текстов на естественном языке – историй болезни, осмотров и т.п. Мультимедийных данных Мультимедийных данных Проекты по оптимизации бизнес-процессов в медицине Проекты по оптимизации бизнес-процессов в медицине Проекты по развитию медицинской статистики и поддержке рандомизированных клинических исследований Проекты по развитию медицинской статистики и поддержке рандомизированных клинических исследований Проекты ДАДиИИ НИУ ВШЭ © А.А. Незнанов,

Математика (медицинская статистика, методы оптимизации, анализ временных рядов, …) Математика (медицинская статистика, методы оптимизации, анализ временных рядов, …) Анализ данных и методы искусственного интеллекта (майнинг данных, визуализация данных, машинное обучение, компьютерная лингвистика, рекомендательные системы, онтологичекое моделирование) Анализ данных и методы искусственного интеллекта (майнинг данных, визуализация данных, машинное обучение, компьютерная лингвистика, рекомендательные системы, онтологичекое моделирование) Программная инженерия (МИС) Программная инженерия (МИС) Робототехника Робототехника Менеджмент и оптимизация бизнес-процессов Менеджмент и оптимизация бизнес-процессов Образовательные аспекты МИ: области знания © А.А. Незнанов,

Улучшение качества включает в себя: Улучшение качества включает в себя: Минимизацию побочных эффектов для пациента Минимизацию побочных эффектов для пациента Создание алгоритмов для повышения «веса» наиболее диагностически- важных факторов в снимке Создание алгоритмов для повышения «веса» наиболее диагностически- важных факторов в снимке Анализ факторов восприятия качества снимка человеком Анализ факторов восприятия качества снимка человеком Проект 1: Улучшение качества изображений © А.А. Незнанов,

Удаление шума для понижения дозы радиации при сканировании пациента: Удаление шума для понижения дозы радиации при сканировании пациента: Проект 1: Улучшение качества изображений © А.А. Незнанов, 2015 Удаление шума фильтром Удаление шума на сканере Сравнимое качество 33

Улучшение диагностического качества изображений Улучшение диагностического качества изображений Проект 1: Улучшение качества изображений © А.А. Незнанов, 2015 Улучшение качества 34

Современная клиника – это сложная «фабрика» по оказанию медицинских услуг Современная клиника – это сложная «фабрика» по оказанию медицинских услуг МИ помогает анализировать и оптимально управлять различными процессами в клинике МИ помогает анализировать и оптимально управлять различными процессами в клинике Одно из направление – моделирование различных этапов обслуживания Одно из направление – моделирование различных этапов обслуживания Проект 2: Управление операциями © А.А. Незнанов, 2015 ServiceLine1Line2 Line3 35 Основной разработчик: О.С. Пьяных

Пример – моделирование потока пациентов. Например, можем ли мы предсказать время ожидания пациента? Пример – моделирование потока пациентов. Например, можем ли мы предсказать время ожидания пациента? Сложная, нелинейная задача: Сложная, нелинейная задача: Проект 2: Управление операциями © А.А. Незнанов, 2015 Поток пациентов в клинике Максимальное кол-во пациентов в единицу времени Среднее кол-во пациентов в единицу времени 36

Построенная модель и предсказанное ею время ожидания пациента: Построенная модель и предсказанное ею время ожидания пациента: Проект 2: Управление операциями © А.А. Незнанов, 2015 Предсказание времени ожидания Реальное время Предсказанное время (модель) 37

Оптимизация выделения ресурсов © А.А. Незнанов, 2015 Fixed supply Optimal supply See: Brunner JO, Bard JF, Kolisch R., “Flexible shift scheduling of physicians”, Health Care Manag Sci Sep;12(3): Задачи целочисленного линейного/нелинейного программирования 38

Большой объем медицинских данных требует автоматических алгоритмов сегментации – разделения данных на области и анатомические органы Большой объем медицинских данных требует автоматических алгоритмов сегментации – разделения данных на области и анатомические органы Задача должна решаться в реальном времени, устойчиво к шуму и артефактам Задача должна решаться в реальном времени, устойчиво к шуму и артефактам Проект 3: Сегментация изображений © А.А. Незнанов,

Интерактивные алгоритмы сегментации помогают врачу быстро и надежно определить 3D-границы интересующей области: Интерактивные алгоритмы сегментации помогают врачу быстро и надежно определить 3D-границы интересующей области: Проект 3: Сегментация изображений © А.А. Незнанов, 2015 Сегментация почек 40

Существует много процессов, которые могут быть оптимизированы только при участии эксперта Существует много процессов, которые могут быть оптимизированы только при участии эксперта Эксперт заинтересован в моделях анализа, которые: Эксперт заинтересован в моделях анализа, которые: Просто интерпретируются Просто интерпретируются Уточняются (детализируются) на нескольких уровнях Уточняются (детализируются) на нескольких уровнях На верхнем уровне имеют небольшой размер (обозримы) На верхнем уровне имеют небольшой размер (обозримы) Строятся за разумное время Строятся за разумное время Пример – модель траекторий госпитализаций пациентов Пример – модель траекторий госпитализаций пациентов Большое число параметров и скрытого знания Большое число параметров и скрытого знания Проект 4. Оптимизация госпитализаций © А.А. Незнанов, Основные разработчики: А.В. Бузмаков, С.О. Кузнецов

Траектории госпитализаций изучаются с помощью «узорных структур» [Pattern Structures] – формализма теории анализа формальных понятий Траектории госпитализаций изучаются с помощью «узорных структур» [Pattern Structures] – формализма теории анализа формальных понятий Проект 4. Оптимизация госпитализаций © А.А. Незнанов,

Основа доказательной медицины и значимый раздел клинической информатики Основа доказательной медицины и значимый раздел клинической информатики Базируются на медицинской статистике и различных регистрах Базируются на медицинской статистике и различных регистрах Стандартизованы и обладают развитой методологией ( russia.org) Стандартизованы и обладают развитой методологией ( russia.org) russia.orghttp://acto- russia.org Поддерживаются развитыми базами данных и знаний Поддерживаются развитыми базами данных и знаний Например: Например: Актуальные задачи Актуальные задачи Эффективное сопровождение мультицентровых исследований Эффективное сопровождение мультицентровых исследований Оптимизация дизайна исследования Оптимизация дизайна исследования Повышение эффективности анонимизации и ослепления Повышение эффективности анонимизации и ослепления Новые методы анализа результатов Новые методы анализа результатов Мета-анализ Мета-анализ Проект 5. Математическое сопровождение рандомизированных клинических исследований © А.А. Незнанов,

Медицинская информатика всё более востребована в здравоохранении как прикладная дисциплина, ориентирующая на достижение реального результата Медицинская информатика всё более востребована в здравоохранении как прикладная дисциплина, ориентирующая на достижение реального результата Интересные приложения математики, информатики, менеджмента, … Интересные приложения математики, информатики, менеджмента, … Новые технологии открывают новые возможности Новые технологии открывают новые возможности Изменения методологии, методов и инструментов Изменения методологии, методов и инструментовВыводы © А.А. Незнанов,

Контакты Контакты Доцент департамента анализа данных и искусственного интеллекта ФКН НИУ ВШЭ, заведующий информационно-аналитическим отделом ФНКЦ ДГОИ им. Д. Рогачева, к.т.н., доц. Незнанов Алексей Андреевич Доцент департамента анализа данных и искусственного интеллекта ФКН НИУ ВШЭ, заведующий информационно-аналитическим отделом ФНКЦ ДГОИ им. Д. Рогачева, к.т.н., доц. Незнанов Алексей Андреевич © А.А. Незнанов,

Что такое ФНКЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева? Федеральный научно-клинический центр детской ГЕМАТОЛОГИИ, ОНКОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ им. Д. Рогачева Федеральный научно-клинический центр детской ГЕМАТОЛОГИИ, ОНКОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ им. Д. Рогачева Крупнейший в Европе центр по лечению и исследованию онкологических заболеваний детей и подростков Крупнейший в Европе центр по лечению и исследованию онкологических заболеваний детей и подростков Под руководством ведущих специалистов ФНКЦ ДГОИ ведётся разработка и внедрение эффективных протоколов терапии заболеваний крови, злокачественных новообразований, патологий иммунной системы и других тяжелых заболеваний детского возраста Под руководством ведущих специалистов ФНКЦ ДГОИ ведётся разработка и внедрение эффективных протоколов терапии заболеваний крови, злокачественных новообразований, патологий иммунной системы и других тяжелых заболеваний детского возраста Для повышения эффективности лечения и организации научных исследований в ФНКЦ ДГОИ активно разрабатываются и внедряются современные информационные системы и технологии Для повышения эффективности лечения и организации научных исследований в ФНКЦ ДГОИ активно разрабатываются и внедряются современные информационные системы и технологии © А.А. Незнанов,

Что такое ФНКЦ для специалиста в ИТ? © А.А. Незнанов, Исключительно сложные больные с опасными заболеваниями Исключительно сложные больные с опасными заболеваниями Их судьба зависит от согласованности и эффективности работы всех врачей и сотрудников разных подразделений Их судьба зависит от согласованности и эффективности работы всех врачей и сотрудников разных подразделений Необходимость адекватного сопровождения больных и грамотной организации работы персонала (оптимизация основных и вспомогательных бизнес-процессов) Необходимость адекватного сопровождения больных и грамотной организации работы персонала (оптимизация основных и вспомогательных бизнес-процессов) С точки зрения информатизации, оптимизации и анализа данных С точки зрения информатизации, оптимизации и анализа данных Сложность структуры (> 100 подразделений, > 1200 сотрудников) Сложность структуры (> 100 подразделений, > 1200 сотрудников) Уникальность многих элементов для России Уникальность многих элементов для России Совершенно новые информационные системы и пилотные проекты Совершенно новые информационные системы и пилотные проекты Участие в федеральных проектах в области здравоохранения Участие в федеральных проектах в области здравоохранения Активная научно-исследовательская и образовательная деятельность Активная научно-исследовательская и образовательная деятельность