Uitleg expertsysteem 1-1-2 harthulp

Bij dit practicum is het de bedoeling dat je experimenteert met een medisch expertsysteem dat advies kan geven bij pijn op de borst.

Een medisch expertsysteem bestaat gewoonlijk uit twee delen:

Veronderstel dat een arts gebruik wil maken van zo'n expertsysteem voor een bepaalde patiënt. De arts voert dan eerst enkele de patiëntgegevens in. Het systeem zal vervolgens aanvullende vragen stellen om aanvullende informatie. Tenslotte zal het redeneermechanisme een aantal conclusies trekken die gebaseerd zijn op de medische kennis in de kennisbank en de ingevoerde gegevens.

Medische kennis in de kennisbank van een expertsysteem wordt vaak vastgelegd met behulp van zogenaamde produktieregels (of regels). Een (vereenvoudigd) voorbeeld van zo'n produktieregel is:

if
  1. ischaemia is present
  2. the oxygen demand of the heart is normal
then
  1. it is definite that the oxygen supply of the heart
     is decreased
Een kennisbank kan vele honderden van dit soort regels bevatten (het kleine practicumsysteem bevat er 37). Deze regel brengt tot uitdrukking dat
als het hart te weinig zuurstof krijgt (ischaemia), en de zuurstofvraag van het hart is normaal (de patiënt is bijvoorbeeld in rust), dan moet de toevoer (via de kransslagaderen) van zuurstof naar het hart wel verlaagd zijn.

De bovenstaande regel zou toegepast kunnen worden door het redeneermechanisme, die -- aangenomen dat er sprake is van ischaemie en de zuurstoftoevoer afgenomen is -- de conclusie zal trekken dat er sprake is van afgenomen zuurstoftoevoer naar het hart. Als de patiënt één van deze twee verschijnselen niet heeft, wordt deze conclusie niet getrokken. Er zijn ook andere manieren om medische kennis vast te leggen; in het bijzonder wordt vaak gebruik gemaakt van de kansrekening. In dit practicum zullen we hier echter niet op ingaan.

Een kenmerkende eigenschap van expertsystemen is dat de gebruiker de mogelijkheid heeft de inhoud van de kennisbank te bekijken. Dit is mogelijk omdat de computertaal waarmee de kennisbank is geconstrueerd (na enige vereenvoudiging) ook voor een gewone gebruiker zonder informaticakennis te begrijpen is.


Bediening

De bediening van het expertsysteem gaat met behulp van de muis en het toetsenbord. In het rechter window is telkens de uitvoer van het expertsysteem zichtbaar. Dit kan een vraag, een conclusie, of andere door de gebruiker opgevraagde informatie zijn. In het linker window is telkens een aantal knoppen zichtbaar waarmee bepaalde speciale functies bediend kunnen worden.


Beantwoorden van vragen

Het beantwoorden van vragen is eenvoudig en geschiedt in de meeste gevallen met de muis. Bij de meeste vragen staan de mogelijke antwoorden opgesomd en kan de gebruiker er nul, één en soms nog meer selecteren.

Wanneer de mogelijke antwoorden vooraf gegaan worden door symbolen van de vorm dan is het slechts mogelijk nul of één antwoord te selecteren. De vraag verwacht een zogenaamd single-valued antwoord.

Wanneer de mogelijke antwoorden vooraf gegaan worden door symbolen van de vorm dan is het mogelijk nul, één of meer antwoorden te selecteren. De vraag verwacht een zogenaamd multi-valued antwoord.

Vervolgens kan de invoer naar het expertsysteem gestuurd worden door op de Continue knop te drukken. Het indrukken van de Reset knop heeft tot gevolg dat het geselecteerde antwoord gewist wordt.

Het gevolg van het selecteren van nul antwoorden (dat staat gelijk aan geen mogelijk antwoord aanklikken) is dat de waarde unknown (onbekend) wordt aangenomen.

Bij sommige multi-valued vragen is een van de mogelijke antwoorden none (geen). Het selecteren van none samen met andere mogelijke antwoorden heeft tot gevolg dat alleen none wordt aangenomen.

Wanneer er geen mogelijke antwoorden staan opgesomd bij een vraag, dan gaat het om een vraag waarop een getal als antwoord wordt verwacht. Zo'n getal kan ingevoerd worden door met de muis op het vakje van de vorm te klikken en dan met het toetsenbord een getal in te voeren. Er wordt hierbij onderscheid gemaakt tussen zogenaamde integers en reals. Integers zijn gehele getallen en reals zijn breuken. Bij reals kun je net als op een rekenmachine gebruik maken van een punt. Je kunt in de vraag zien welk type getal verwacht wordt en ook tussen welke twee grenzen dat getal dient te liggen. De grenswaarden zelf zijn ook toegestaan.

Ook bij integers en reals geldt dat het leeglaten van het invoervakje tot gevolg heeft dat de waarde unknown wordt aangenomen. Ook integers en reals kun je met de Continue knop aan het expertsysteem doorgeven. Reset maakt het invoervakje leeg.

Mocht je tijdens het invoeren een fout maken, dan krijg je een foutmelding te zien. Door vervolgens op de Continue knop te drukken kun je de vraag opnieuw laten stellen en beantwoorden. Kom je er zelf niet meer uit, vraag dan even één van de assistenten om hulp.


Speciale functies

In het linker window zijn een aantal knoppen te zien waarmee speciale functies bediend kunnen worden. Deze knoppen zijn op soort functie gegroepeerd.

De eerste groep knoppen bestaat uit de Why, Facts en Conclude knoppen.

De knop kun je gebruiken om uitleg te krijgen over waarom het expertsysteem de getoonde vraag stelt. Je krijgt in het rechter window de regel te zien op basis waarvan de vraag gesteld is. Door op Continue te drukken kun je vraag opnieuw laten stellen. Wanneer je echter opnieuw de Why knop indrukt krijg je in de meeste gevallen uitleg over waarom het belangrijk is de nu getoonde gegevens af te leiden.

De knop kun je gebruiken om te zien welke feiten er tot nu toe zijn ingevoerd (asked) en welke feiten er zijn afgeleid (concluded). Deze feiten worden in het rechter window gepresenteerd. Door op Continue te drukken kun je verder gaan met het beantwoorden van vragen.

De knop kun je gebruiken om het expertsysteem direct een conclusie te laten trekken, waarbij alle volgende vragen worden overgeslagen. De conclusie wordt in het rechter window getoond.

De volgende groep knoppen, die er als volgt uitziet,



kan gebruikt worden om het redeneer proces van het expertsysteem op de voet te volgen. Off zet deze optie uit, Some geeft een klein beetje informatie, More geeft wat meer informatie en Full geeft alle beschikbare informatie. Met deze optie kan onder andere bekeken worden welke informatie afgeleid wordt en welke regels daarvoor gebruikt worden. Ook kan bekeken worden welke regels juist niet bruikbaar zijn. De informatie wordt voor elke vraag afgedrukt in het rechter window.

De middelste groep knoppen, die er als volgt uitziet,


kan gebruikt worden om reeds van te voren ingevoerde patient gegevens van 3 verschillende patienten in te laden. In het rechter window verschijnen na het laden de beschikbare feiten (vergelijkbaar met Facts). Door op de Continue knop te drukken worden de geladen gegevens naar het expertsysteem gestuurd en zal de conclusie getoond worden.

De volgende groep knoppen bestaat uit de Intro, Help en Glossary knoppen.

De knop kun je gebruiken om de introductie tekst in het onderste window op te vragen. Deze tekst geeft uitleg over het onderwerp (het domein) van het expertsysteem; in dit geval `1-1-2 harthulp via de Ambulancedienst'.

De knop kun je gebruiken om deze tekst in het onderste window op te vragen.

De knop kun je gebruiken om een verklarende lijst van termen in het onderste window op te vragen.

De laatste groep knoppen bestaat uit de Restart en Home knoppen.

De knop kun je gebruiken om helemaal opnieuw te beginnen met het beantwoorden van vragen. Je krijgt dan eerst weer de introductie tekst te zien en vervolgens kun je door op de Start consultation knop te drukken een nieuwe sessie beginnen.

De knop kun je gebruiken om terug te keren naar de WWW pagina van Medisch Technische Informatica.


Blauwe termen en regelnummers

Soms zijn bepaalde termen in het rechter (en soms onderste) window blauw gekleurd en onderstreept. Dergelijke termen kun je aanklikken en je ziet dan uitleg over de term verschijnen in het onderste window. Deze tekst verdwijnt dan natuurlijk.

Ook zijn regelnummers in het rechter window vaak blauw gekleurd en onderstreept. Dergelijke regelnummers kun je ook aanklikken en je ziet dan de regel zelf alsmede uitleg over de regel verschijnen in het onderste window. Ook dan verdwijnt deze tekst natuurlijk.


Conclusie

Wanneer uiteindelijk alle relevante vragen beantwoord zijn (of indien de benodigde informatie met behulp van de Patient knoppen is ingeladen), zal het expertsysteem een conclusie trekken en deze aan de gebruiker presenteren in het rechter window, inclusief de mate van zekerheid (certainty factor). Na het trekken van een conclusie kan een nieuwe sessie gestart worden door op de Start new consultation knop te drukken.


Peter Lucas (lucas@cs.ruu.nl)
Lennart Herlaar (lennart@cs.ruu.nl)