Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 89116 10.12737/2219-0767-2024-50-59 Технические науки Технические науки A systematic approach to solving applied medical diagnostic problems Системный подход при решении прикладных медицинских диагностических задач Коробова Людмила Анатольевна Korobova Lyudmila Lyudmila Anatol'evna Anatol'evna lyudmila_korobova@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Эйнуллаев Таги Алидадаш оглы Einullaev Tagi Alidadash ogly Тэн Роман Валерьевич Ten Roman Valerievich Воронежский государственный университет инженерных технологий Voronezh State University of Engineering Technologies Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова Воронеж Россия Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Voronezh, State University of Forestry and Technologies named after G. F. Morozov Voronezh Russian Federation 23 10 2024 23 10 2024 17 3 52 61 30 09 2024 30 09 2024 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/89116/view

Применение современных технологий в различных сфе-рах деятельности является предпосылкой к разработке систем диагностики, и в частности, систем самодиагно-стики состояния здоровья человека. Развитие медицины, компьютерной и вычислительной техники, информаци-онных технологий способствует этому. Ритм жизни со-временного человека и доступность профильных диа-гностических систем позволяет человеку обходиться без обращения в лечебные учреждения. Это связано и со сложившейся ситуацией во время пандемии. Системы диагностики дают толчок пользователю обратиться к врачу, если он в результате понимает необходимость этого. Тогда пользователь системы с установленным первичным диагнозом переходит в разряд пациента по-ликлиники. Исследования в медицинской сфере и обра-ботка данных проводятся с привлечением наукоемких технологий, мощных компьютеров, высокопроизводи-тельных методов и алгоритмов. Системы диагностики разрабатываются в виде веб или кроссплатформенных приложений. Обязательным элементом приложений является опросная анкета, качество заполнения которой определяет правильность установления диагноза. Про-веденный анализ существующих в свободном доступе приложений различного профиля показал, что на сего-дняшний момент приложения постановки диагноза заболевания глаз неинвазивным способом не существует. Актуальность разработки приложения объясняется современным течением жизни: использование ноутбуков, стационарных компьютеров и всевозможных гаджетов, которые автоматически предполагают наличие экранов с различным разрешением. При не соблюдении режима работы и усугублении использования средств вычисли-тельной техники наблюдается напряжение зрительного нерва, что может способствовать развитию серьезных заболеваний глаз. В работе представлены выводы обработки медицинских данных, наглядным образом демонстрирующих влияние неблагоприятных факторов на зрительные органы человека. Проведена систематизация причин заболевания глаз и симптомов при различных заболеваниях. Анализ собранных данных показал их разноплановый характер. Разработана модель поддержки принятия решения на основе аппарата нечеткой логики для исследования состояния глаз человека. Показана возможность диагностики состояния органов человека по радужной оболочке глаз

The use of modern technologies in various fields of activity is a prerequisite for the development of diagnostic systems, and in particular, self-diagnosis systems for human health. The development of medicine, computer and computing technology, information technology contributes to this. The rhythm of life of a modern person and the availability of specialized diagnostic systems allows a person to do without going to medical institutions. This is also due to the current situation during the pandemic. Diagnostic systems give an impetus to the user to see a doctor if he ultimately understands the need for this. Then the user of the system with an established primary diagnosis becomes a patient of the clinic. Research in the medical field and data processing are carried out with the involvement of high-tech technologies, powerful computers, high-performance methods and algorithms. Diagnostic systems are developed as web or cross-platform applications. A mandatory element of the applications is a questionnaire, the quality of which determines the correctness of the diagnosis. The conducted analysis of existing freely available applications of various profiles showed that at the moment there is no application for diagnosing eye diseases in a non-invasive way. The relevance of the application development is explained by the modern flow of life: the use of laptops, desktop computers and all sorts of gadgets that automatically assume the presence of screens with different resolutions. If the operating mode is not observed and the use of computing equipment is aggravated, optic nerve strain is observed, which can contribute to the development of serious eye diseases. The paper presents the conclusions of medical data processing confirming the negative impact of unfavorable factors on the human visual organs. The causes of eye diseases and symptoms in various diseases are systematized. The analysis of the collected data showed their diverse nature. A decision support model based on the fuzzy logic apparatus for studying the state of the human eyes has been developed. The possibility of diagnosing the state of human organs by the iris of the eye is shown

 Диагноз узконаправленная система лингвистическая переменная правила вывода нечеткая композиция модель базы знаний нечеткие правила Diagnosis narrow-focused system linguistic variable inference rules fuzzy composition knowledge base model fuzzy rules

Жукова А. Виртуальные клоны: как цифровые двойники пациентов помогают врачам – Режим доступа: https://scientificrussia.ru/articles/virtualnye-klony-kak-cifrovye-dvojniki-pacientov-pomogaut-vracam Загл. с экрана (дата обращения 21.02.2024) Zhukova A. Virtual'nye klony: kak cifrovye dvoyniki pacientov pomogayut vracham – Rezhim dostupa: https://scientificrussia.ru/articles/virtualnye-klony-kak-cifrovye-dvojniki-pacientov-pomogaut-vracam Zagl. s ekrana (data obrascheniya 21.02.2024) Эйнуллаев, Т. А. Цифровые двойники и их роль в экономическом моделировании / Т. А. Эйнуллаев, Л. А. Коробова // Моделирование энергоинформационных процессов : Сборник статей XII национальная научно-практическая конференция с международным участием, Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2024. – С. 319-323. – EDN KDUHFH. Eynullaev, T. A. Cifrovye dvoyniki i ih rol' v ekonomicheskom modelirovanii / T. A. Eynullaev, L. A. Korobova // Modelirovanie energoinformacionnyh processov : Sbornik statey XII nacional'naya nauchno-prakticheskaya konferenciya s mezhdunarodnym uchastiem, Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy universitet inzhenernyh tehnologiy, 2024. – S. 319-323. – EDN KDUHFH. Абгарян, К.К. Многомасштабное моделирование в задачах структурного материаловедения: монография / К. К. Абгарян. – Москва: МАКС Пресс, 2017. – 284 с. Abgaryan, K.K. Mnogomasshtabnoe modelirovanie v zadachah strukturnogo materialovedeniya: monografiya / K. K. Abgaryan. – Moskva: MAKS Press, 2017. – 284 s. Haug, Ch. J. Artificial Intelligence and Machine Learning in Clinical Medicine, 2023 / Ch. J. Haug, J. M. Drazen // New England Journal of Medicine. – 2023. – Vol. 388, No. 13. – P. 1201-1208. – DOI 10.1056/nejmra2302038. – EDN TXQTNL. Haug, Ch. J. Artificial Intelligence and Machine Learning in Clinical Medicine, 2023 / Ch. J. Haug, J. M. Drazen // New England Journal of Medicine. – 2023. – Vol. 388, No. 13. – P. 1201-1208. – DOI 10.1056/nejmra2302038. – EDN TXQTNL. Коробова, Л. А. Современные возможности многомасштабного моделирования в решении прикладных прогностических медицинских задач / Л. А. Коробова, А. В. Калач // Актуальные проблемы деятельности подразделений уголовно-исполнительной системы : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, Воронеж: Издательско-полиграфический центр "Научная книга", ФКОУ ВО Воронежский институт ФСИН России., 2023. – С. 406-409. – EDN PEZTYD. Korobova, L. A. Sovremennye vozmozhnosti mnogomasshtabnogo modelirovaniya v reshenii prikladnyh prognosticheskih medicinskih zadach / L. A. Korobova, A. V. Kalach // Aktual'nye problemy deyatel'nosti podrazdeleniy ugolovno-ispolnitel'noy sistemy : sbornik materialov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Voronezh: Izdatel'sko-poligraficheskiy centr "Nauchnaya kniga", FKOU VO Voronezhskiy institut FSIN Rossii., 2023. – S. 406-409. – EDN PEZTYD. Program Development for Choosing a Surgical Treatment Option and Mathematical Prediction of Findings in Patients with Postoperative Median Abdominal Hernias / D. V. Arapov, E. F. Cherednikov, S. A. Skorobogatov [et al.] // International Journal of Biomedicine. – 2022. – Vol. 12, No. 2. – P. 303-307. – DOI 10.21103/Article12(2)_OA19. – EDN HYJZRL. Program Development for Choosing a Surgical Treatment Option and Mathematical Prediction of Findings in Patients with Postoperative Median Abdominal Hernias / D. V. Arapov, E. F. Cherednikov, S. A. Skorobogatov [et al.] // International Journal of Biomedicine. – 2022. – Vol. 12, No. 2. – P. 303-307. – DOI 10.21103/Article12(2)_OA19. – EDN HYJZRL. Диагностика заболеваний методами теории вероятностей / М. Л. Жмудяк [и др.]. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. – 170 с. – ISBN 5-7568-0524-9. – EDN QLNMYD. Diagnostika zabolevaniy metodami teorii veroyatnostey / M. L. Zhmudyak [i dr.]. – Barnaul: Izd-vo AltGTU, 2006. – 170 s. – ISBN 5-7568-0524-9. – EDN QLNMYD. The Study of Fuzzy Quantifiers in Multi-criteria Decision-Making / M. Matveev, N. Alejnikova, V. Safonov, L. Korobova // Communications in Computer and Information Science. – 2022. – Vol. 1539. – P. 167-179. – DOI 10.1007/978-3-030-95494-9_14. – EDN QSPNIN. The Study of Fuzzy Quantifiers in Multi-criteria Decision-Making / M. Matveev, N. Alejnikova, V. Safonov, L. Korobova // Communications in Computer and Information Science. – 2022. – Vol. 1539. – P. 167-179. – DOI 10.1007/978-3-030-95494-9_14. – EDN QSPNIN. Гладких, Т. В. Разработка системы поддержки принятия решений на основе исследований статистических данных для диагностики заболеваний / Т. В. Гладких, Л. А. Коробова // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. – 2018. – № 66-1. – С. 130-138. – DOI 10.21667/1995-4565-2018-66-4-1-130-138. – EDN PKITTD. Gladkih, T. V. Razrabotka sistemy podderzhki prinyatiya resheniy na osnove issledovaniy statisticheskih dannyh dlya diagnostiki zabolevaniy / T. V. Gladkih, L. A. Korobova // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotehnicheskogo universiteta. – 2018. – № 66-1. – S. 130-138. – DOI 10.21667/1995-4565-2018-66-4-1-130-138. – EDN PKITTD. Абрамов, Г. В. Проектирование информационных систем: Учебное пособие / Г. В. Абрамов, И. Е. Медведкова, Л. А. Коробова. – Воронеж : Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2012. – 172 с. – EDNZVCUUV. Abramov, G. V. Proektirovanie informacionnyh sistem: Uchebnoe posobie / G. V. Abramov, I. E. Medvedkova, L. A. Korobova. – Voronezh : Voronezhskiy gosudarstvennyy universitet inzhenernyh tehnologiy, 2012. – 172 s. – EDNZVCUUV. Иомдина Е.Н., Полоз М.В. Биомеханическая модель глаза человека как основа для изучения его аккомодационной способности. Российский журнал биомеханики. 2010. T. 14. № 3(49). C.7–18. Iomdina E.N., Poloz M.V. Biomehanicheskaya model' glaza cheloveka kak osnova dlya izucheniya ego akkomodacionnoy sposobnosti. Rossiyskiy zhurnal biomehaniki. 2010. T. 14. № 3(49). C.7–18. Полоз М.В. Биомеханическая модель глазного яблока человека: дис. канд. физ.-мат. наук. Москва, 2011. Poloz M.V. Biomehanicheskaya model' glaznogo yabloka cheloveka: dis. kand. fiz.-mat. nauk. Moskva, 2011. Rajpurkar, P. The Current and Future State of AI Interpretation of Medical Images / P. Rajpurkar, M. P. Lungren // New England Journal of Medicine. – 2023. – Vol. 388, No. 21. – P. 1981-1990. – DOI 10.1056/nejmra2301725. – EDN QVJDIZ. Rajpurkar, P. The Current and Future State of AI Interpretation of Medical Images / P. Rajpurkar, M. P. Lungren // New England Journal of Medicine. – 2023. – Vol. 388, No. 21. – P. 1981-1990. – DOI 10.1056/nejmra2301725. – EDN QVJDIZ. Коробова, Л. А. Разработка модели принятия решения для постановки диагноза заболеваний на основе нечеткой логики / Л. А. Коробова, Т. В. Гладких // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2018. – Т. 80, № 4(78). – С. 80-89. – DOI 10.20914/2310-1202-2018-4-80-89. – EDN RJTMUW. Korobova, L. A. Razrabotka modeli prinyatiya resheniya dlya postanovki diagnoza zabolevaniy na osnove nechetkoy logiki / L. A. Korobova, T. V. Gladkih // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tehnologiy. – 2018. – T. 80, № 4(78). – S. 80-89. – DOI 10.20914/2310-1202-2018-4-80-89. – EDN RJTMUW. Краснопеева И. Ю., Сизых Т. П. Иридодиагностика как скрининг-метод в клинике внутренних болезней // Сибирский медицинский журнал. - 1998. - №1. – Т.12. – С. 34-44. Krasnopeeva I. Yu., Sizyh T. P. Iridodiagnostika kak skrining-metod v klinike vnutrennih bolezney // Sibirskiy medicinskiy zhurnal. - 1998. - №1. – T.12. – S. 34-44. Антипов, Е.В. Обоснование возможностей метода иридодиагностики для комплексной оценки функционального состояния внутренних органов / Е.В. Антипов, О.Н., Киселева, Ю.В. Первова, Т.В. Старикова. – г. Самара // Вестник медицинского института «РЕАВИЗ» - 2019 - № 4 - С. 169-175 Antipov, E.V. Obosnovanie vozmozhnostey metoda iridodiagnostiki dlya kompleksnoy ocenki funkcional'nogo sostoyaniya vnutrennih organov / E.V. Antipov, O.N., Kiseleva, Yu.V. Pervova, T.V. Starikova. – g. Samara // Vestnik medicinskogo instituta «REAVIZ» - 2019 - № 4 - S. 169-175 Blender 4.1.0 Blender Foundation Текст: электронный – URL: https://blender.ru.uptodown.com/windows Загл. с экрана (дата обращения: 30.03.2024) Blender 4.1.0 Blender Foundation Tekst: elektronnyy – URL: https://blender.ru.uptodown.com/windows Zagl. s ekrana (data obrascheniya: 30.03.2024) Кански Д.Дж. Клиническая офтальмология: систематизированный подход. Под ред. В.П. Еричева. М.: Логосфера, 2006. C. 517–522. Kanski D.Dzh. Klinicheskaya oftal'mologiya: sistematizirovannyy podhod. Pod red. V.P. Ericheva. M.: Logosfera, 2006. C. 517–522. Шамшинова А.М., Волков В.В. В: Функциональные методы исследования в офтальмологии. М.: Медицина, 1999. C. 361–365. Shamshinova A.M., Volkov V.V. V: Funkcional'nye metody issledovaniya v oftal'mologii. M.: Medicina, 1999. C. 361–365. Гладких, Т. В. Применение нечетких множеств для диагностики глазных заболеваний / Т. В. Гладких, Л. А. Коробова, И. С. Толстова // Инновации в создании материалов и методов для современной медицины: материалы региональной конференции. – Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2020. – С. 161-167. – EDN KDANAV. Gladkih, T. V. Primenenie nechetkih mnozhestv dlya diagnostiki glaznyh zabolevaniy / T. V. Gladkih, L. A. Korobova, I. S. Tolstova // Innovacii v sozdanii materialov i metodov dlya sovremennoy mediciny: materialy regional'noy konferencii. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy universitet inzhenernyh tehnologiy, 2020. – S. 161-167. – EDN KDANAV. Korobova, L. A. The use of logical-linguistic apparatus to describe the functioning of medical systems / L. A. Korobova, I. A. Matytsina // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies, Krasnoyarsk, 04 марта 2020 года / Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Vol. 1515. – Krasnoyarsk, Russia: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. – P. 52020. – DOI 10.1088/1742-6596/1515/5/052020. – EDN LJMCUE. Korobova, L. A. The use of logical-linguistic apparatus to describe the functioning of medical systems / L. A. Korobova, I. A. Matytsina // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies, Krasnoyarsk, 04 marta 2020 goda / Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Vol. 1515. – Krasnoyarsk, Russia: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. – P. 52020. – DOI 10.1088/1742-6596/1515/5/052020. – EDN LJMCUE. Ухоботов, В. И. Избранные главы теории нечетких множеств: учеб. пособие / В. И. Ухоботов. – Ч.: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2011. – 245 с. Макеева, А.В. Основы нечеткой логики. Учебное пособие для вузов / А.В. Макеева. – Н. Новгород: ВГИПУ, 2009. – 59 с. Uhobotov, V. I. Izbrannye glavy teorii nechetkih mnozhestv: ucheb. posobie / V. I. Uhobotov. – Ch.: Izd-vo Chelyab. gos. un-ta, 2011. – 245 s. Makeeva, A.V. Osnovy nechetkoy logiki. Uchebnoe posobie dlya vuzov / A.V. Makeeva. – N. Novgorod: VGIPU, 2009. – 59 s. Каид, В.А.А. Методы построения функций принадлежности нечетких множеств / В.А.А. Каид // Известия ЮФУ. Технические науки.– 2013. – №2 (139). – С. 144–153. Kaid, V.A.A. Metody postroeniya funkciy prinadlezhnosti nechetkih mnozhestv / V.A.A. Kaid // Izvestiya YuFU. Tehnicheskie nauki.– 2013. – №2 (139). – S. 144–153. Коробова, Л. А. Логико-лингвистическое моделирование процесса диагностики / Л. А. Коробова, И. А. Матыцина // Моделирование энергоинформационных процессов: Сборник материалов VII национальной научно-практической конференции с международным участием. – Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2019. – С. 405-408. – EDN QRCKJD. Korobova, L. A. Logiko-lingvisticheskoe modelirovanie processa diagnostiki / L. A. Korobova, I. A. Matycina // Modelirovanie energoinformacionnyh processov: Sbornik materialov VII nacional'noy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy universitet inzhenernyh tehnologiy, 2019. – S. 405-408. – EDN QRCKJD. The path from task-specific to general purpose artificial intelligence for medical diagnostics: A bibliometric analysis / Ch. Chang, W. Shi, Y. Wang [et al.] // Computers in Biology and Medicine. – 2024. – Vol. 172. – P. 108258. – DOI 10.1016/j.compbiomed.2024.108258. – EDN OXUIFZ. The path from task-specific to general purpose artificial intelligence for medical diagnostics: A bibliometric analysis / Ch. Chang, W. Shi, Y. Wang [et al.] // Computers in Biology and Medicine. – 2024. – Vol. 172. – P. 108258. – DOI 10.1016/j.compbiomed.2024.108258. – EDN OXUIFZ.