INTELLIGENT SYSTEM OF HEALTH-SAVING CARE - INSYH

Full Text

Введение Медико-демографическая ситуация во многих странах является одной из основных преград эффективного социально-экономического развития [1]. Поскольку здоровье человека носит многофакторный характер и необходимо персонализировать подход к каждому клиенту, эффективность решения задач превентивной медицины (ПМ) и задач разработки и внедрения персональных программ здоровьесбережения (ЗС) может быть существенно повышена за счет использования современных информационных и когнитивных технологий, а также возможностей интернета [2-8]. Это открывает много новых возможностей как в сфере обучения принципам ЗОЖ [9-11], так и в области персонализации ЗС [2, 3, 5, 12, 13]. Одним из ярких примеров многофакторного подхода к ЗС, объединяющего современные возможности mHealth с основными сферами ЗОЖ: питание, жизненная активность, сон, фитнес, - является платформа Health Box (www. underarmour.com/en-ru/healthbox). Перспективным направлением в ЗС является также использование возможностей телемедицины [14]. Имеются исследования, показывающие огромную важность ЗОЖ для решения социально-экономических задач государства. Оптимизация ЗОЖ может добавить человеку 10-15 лет активной здоровой жизни, а, в свою очередь, увеличение ожидаемой продолжительности жизни на один год может привести к увеличению валового внутреннего продукта страны на величину порядка 4% [15]. Междисциплинарным коллективом авторов предпринята попытка создания интеллектуальной интернет-технологии, базирующейся на современных когнитивных методах и знаниях о здоровье, учитывающей по возможности все значимые факторы, детерминирующие здоровье, формирующей у пользователя активную позицию по отношению к собственному здоровью и дающей ему возможности самодиагностики, оптимизации и персонализации личных программ ЗС. 1. Принципы и методы Интеллектуальной Системы Здоровьесбережения (ИнСиЗ) Главной идеей ИнСиЗ является создание здоровьесберегающей информационной среды, путем донесения персонально до каждого человека с помощью интернет-технологии качественной информации о современных методах здоровьесбережения, дополнительной мотивации человека к здоровому образу жизни, а также персональной информационной поддержки в решении задачи оптимизации спектра и методов применения этих технологий с учетом личных особенностей и предпочтений человека. 14 Современная персонифицированная превентивная медицина Вестник восстановительной медицины № 1^2018 Ключевым принципом является принцип персонификации, т.е. индивидуальный подход к каждому пользователю, с учетом его пола, возраста, привычек и формы деятельности, а также генетических, психофизиологических и медицинских характеристик. Другие важные принципы ИнСиЗ включают: полноту, системность, эволюционное развитие системы, био-психо-социальную концепцию здоровья, принцип стандартизации и оздоровительной мотивации [3, 6, 12, 13]. Реализация этих принципов требует гибкого, открытого, модульного проектирования системы, позволяющего качественно и количественно развивать ее, дополняя новой информацией и новыми алгоритмами и методами, подключая к системе новые внешние сервисы. Эффективная поддержка процессов ЗС требует использования больших данных о здоровье и его ключевых факторах. Одним из эффективных подходов здесь является использование разработанных нами методов интеллектуального анализа медицинских текстов и сообщений социальных сетей, касающихся проблем здоровья, которые позволяют получать новые знания о влиянии различных факторов на здоровье человека [2, 3, 7, 16, 17] и использовать эти знания при разработке личных программ ЗС. Для выявления корреляций состояния здоровья человека с характеристиками его образа жизни и другими детерминирующими здоровье факторами используются такие методы интеллектуального анализа данных, как методы классификации, поиска ассоциаций, прогнозирования, в том числе и применение нейронных сетей. Для выявления важных психологических и мотивационных характеристик пользователей применяются методы психолингвистики для анализа постов в социальных сетях, позволяющие, в частности определять наличие риска депрессии, а также отношение пользователей к тем или иным ЗС-технологиям и методам. Информация о всех характеристиках здоровья пользователя и определяющих его факторах содержится в базе данных системы и реализует по сути Интегрированный паспорт здоровья, в котором собирается и хранится информация из различных источников: социальных сетей; медицинских карт, статистических баз данных; информации передаваемой пользователем, а также данных дистанционной диагностики с помощью тестов ИнСиЗ [12, 18-20]. Проведенные исследования и разработки позволили получить ряд новых, интересных научных и научно-технических результатов, которые обеспечат конкурентные преимущества при их коммерциализации на рынке здоровья: • Принцип формирования и модель интегрированного паспорта здоровья, учитывающего данные о показателях здоровья и определяющих его факторах; • Методы получения и занесения в интегрированный паспорт здоровья данных из источников разного типа: социальных сетей; историй болезни; баз данных Росстата; информации, предоставляемой непосредственно пациентом, результатов тестирования различных показателей здоровья и образа жизни пользователя на Портале ИнСиЗ; • Методы интеллектуальной обработки медицинских данных и текстовой информации для выявления факторов, детерминирующих здоровье; • Методы извлечения из интернет-пространства и структуризации информации о психологических и мотивационных характеристиках здоровьес-бережения, о стандартах применения и эффективности здоровьесберегающих технологий; • Интернет-технология персонализированной поддержки здоровьесбережения, основанная на разработанных моделях и методах; • Опытный образец банка данных интегрированных паспортов здоровья; • Опытный образец интернет-системы персонализированной поддержки здоровьесбережения. ИнСиЗ погружает пользователя в современную информационную «среду здоровьесбережения», предоставляет ему научно-обоснованную информацию о здоровье и стимулирует его к выработке активной позиции по отношению к собственному здоровью, предоставляя ему средства постоянного контроля и мониторинга показателей здоровья и эффективности Личной Программы Здоровьесбережения. Полученные результаты представляют собой инновационный инструмент для формирования новых видов сервисов и услуг в индустрии здоровья. Основными преимуществами таких рыночных продуктов будут являться: • персонализированный подход к каждому потребителю на базе современных интернет-технологий, что позволяет расширять потенциальный рынок практически до уровня всего населения, имеющего интернет-связь; • высокий уровень качества сервисов, обеспечиваемый большими данными, привлекаемыми для решения проблем здоровья потребителя с углубленной персонализацией и оптимизацией рекомендуемых программ здоровьесбережения. 2. Содержание и возможности ИнСиЗ В понимании создателей ИнСиЗ, здоровье - это не отсутствие тех или иных болезней, а уровень работоспособности, физического и психического потенциала - уровень возможностей активно жить и решать все жизненные проблемы. ИнСиЗ предоставляет пользователю широкий набор информационных сервисов для контроля и управления собственным здоровьем. В разделе «Все о здоровье» пользователь может получить актуальную, научно обоснованную информацию о методах здоровьесбережения: официальные рекомендации Всемирной Организации Здравоохранения; Министерства Здравоохранения России и др. стран; получить ссылки на наиболее интересные современные Web-ресурсы в рассматриваемой области. Имеется сервис поиска и анализа текстов о здоровье, который в отличие от традиционных поисковых машин предлагает расширенные возможности для комплексного решения поисково-аналитических задач в области здоровьесбережения. В частности, этот сервис обеспечивает извлечение из найденных по запросу текстов на русском языке наименований заболеваний, органов, систем организма и частей тела, лекарственных назначений и т.п., связанных с тематикой поискового запроса. В основе алгоритмов сервиса лежат технологии глубокого лингвистического анализа и семантического поиска текстов, обеспечивающие высокорелевантные результаты поиска по запросу пользователя. Современная персонифицированная превентивная медицина 15 Вестник восстановительной медицины №1 ^2018 В Личном кабинете пользователь может всесторонне оценить свое здоровье и образ жизни и получить автоматизированные персональные рекомендации по здоровьесбережению. Пользователь может оценить свой физический и психический потенциал - возможность активно жить и решать свои жизненные проблемы, а именно: • оценить «Общий статус здоровья», определив уровень напряжения 12 основных жизненно важных систем организма и уровень экологического стресса; • оценить свою физическую работоспособность, группу здоровья, индексы функционального состояния, рекомендуемые физические нагрузки; • оценить свою психическую работоспособность и влияющие на нее факторы, такие как показатели самочувствия, активности, настроения и реактивной тревожности; • оценить свой психо-эмоциональный статус: свой уровень депрессии по постам пользователя в социальных сетях, а также по «Госпитальной шкале тревоги и депрессии», свою личностную тревожность и стрессоустойчивость; • оценить свой биологический возраст в целом и по ряду важных функциональных систем (профиль старения), получить прогноз ожидаемой продолжительности жизни, который может меняться в зависимости от успехов в реализации личной программы здоровьесбережения. В разделе «Питание и качество жизни» пользователь может оценить качество своего питания и характеристики образа жизни: используемый подход к оценке питания позволяет пользователю комфортно, без утомительного подсчета калорий, сравнить свое питание с эталоном - так называемой «Пирамидой питания», и получить персональные рекомендации по коррекции своего рациона питания и веса. Образ жизни описывается с помощью так называемой «Розы качества жизни», наглядно показывающей рассогласование между уровнями приоритетности для пользователя различных сфер его жизни и их реальными уровнями. В разделе «Оценка моего здоровья» пользователь может получить ряд сервисов, указанных ниже. Сервис «Мой паспорт здоровья» позволяет пользователю получить ретроспективу интересующих его личных результатов тестирования, накопленных в Базе Данных. В Паспорт здоровья входят результаты проведенных тестов пользователя в текстовом и графическом виде для дат тестирования и тестов, выбранных пользователем. Для каждого теста приводятся данные, упорядоченные по дате в порядке убывания. Тесты упорядочены в соответствии с меню Личного кабинета. Сервис «Проблемные зоны здоровья» позволяет пользователю получить информацию о последних результатах тех тестов, в которых были обнаружены проблемы со здоровьем, требующие коррекции или особого внимания пользователя и его врача. Сервис «Мониторинг здоровья» служит для оценки пользователем динамики состояния своего здоровья и качества жизни и тем самым самооценки эффективности своей Личной Программы Здоровьесбережения. Сервис позволяет пользователю выбрать даты тестирования и перечень тестов, для которых он хочет получить графическую оценку динамики соответствующих показателей. Возможны два типа оценки динамики: • долговременная динамика показателей для различных дат тестирования; • циркадный биоритм - динамика изменений показателей в течение дня. Первый тип используется для самооценки эффективности своей Личной Программы Здоровьесбере-жения. Второй - для выбора наиболее благоприятного времени суток для занятий физической и психической работой и оптимизации на этой основе своего режима жизни. В разделе «Мои персональные рекомендации» пользователь может получить автоматизированные персональные рекомендации ИнСиЗ по личной программе здоровьесбережения, а также рекомендации врача и/или фитнес-тренера. Алгоритм генерации рекомендаций базируется на результатах работы вышеупомянутого модуля определения и представления пользователю проблемных зон его здоровья. 3. Примеры работы ИнСиЗ Пример текстовой аналитики в разделе ИнСиЗ «Все о здоровье» показан ниже. На странице результатов поиска отображается облако ключевых слов и словосочетаний, характеризующих тематику поискового запроса пользователя. При нажатии на кнопку «Анализировать» выполняется оценка тональности найденных текстов и выделение медицинских концептов, связанных с тематикой поискового запроса. Пример запроса, использующего для его тонкой детализации специальные операторы: Полезны ли для здоровья упражнения на сопротивление? ~ {упражнения со штангой} ~ {штанга}. Фрагмент ответа системы на рис. 1 ниже. ЗтСиЗ • ' ГЛАВНАЯ ОСИСТЕМС *се О ЗДОРОВЬЕ ЛИЧНЫМ КАБИНЕТ КОНТАКТЫ Поиск и анализ текстов о здоровье Количество негативных в положительных отзывов по данному »просу: Ввелнте ваш запрос Ключевые слова: efectos comunidades necesario medidas noncommimicable maternelle cuales кроль poblaci intemacionales déterminer pesar км/ч rurales Кардиология Кардиосоматика - Методические рекомендации Обеспечение физической активности граждан, имеющих ограничения в состоянии здоровья Москва, 2016 Характеристика ФА прн СД: • ФА. физические упражяеижя в ФТ проводятся в режиме аэробной нагрузки, не превышающей уровень средней интенсивности (соответствеяно 50-6096 от МПК или резерва ЧСС): * частота - 3 раза в неделю; * для большинства пациентов с СД типа 2 ходьба в быстром темпе есть нагрузка средней интенсивности: * общая продолжительность ФА - не менее I50 мив/нед (например. 30 мин 5 дней в неделю), »то может быть достигнуто с помощью ходьбы со скоростью 6.4 км/ч (интенсивность 5 ME): ФА 150 мнн н более рекомендуется для гнпа 2 с целью контроля <...> Posted hy MTSyôHota . Д.МЛрошм Под редакцией СЛ-Бойцова 20I6-Q1-01 Рис. 1. Пример ответа интеллектуальной системы ЗС на введенный информационный запрос. При нажатии на кнопку «Анализировать» получаем так называемую «оценку тональности» количества негативных и положительных отзывов в интернете и текстах, ассоциированных с данным запросом. При нажатии на кнопку «Получить информацию по всем аннотациям» получаем списки Лекарств, Частей тела и Заболеваний, упоминаемых в найденных ссылках. 16 Современная персонифицированная превентивная медицина Вестник восстановительной медицины № 1^2018 МОИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ Обвив статус „орокл ЛИЧНЫЙ КабИНвТ Физическая работоспособность Психическая работоспособность Психо-эиоцвональный статус Биологический возраст ПИТАНИЕ И КАЧЕСТВО ЖИЗНИ Мое питание и вес Мое качество хнзии ОЦЕНКА МОЕГО ЗДОРОВЬЯ Мой паспорт здоровья Проблемные зоны здоровьд Мониторинг здоровы МОИ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Автоматические рекомендация ИСЗ Рекомендации врача (тренера) 1 МОЙ ПРОФИЛЬ О Выход Рис. 2. Страница «Личный кабинет». ЛТ (ЛИЧНОСТНАЯ ТРЕВОЖНОСТЬ ПО СПИЛБЕРГЕРУ-ХАНИНУ) Тест огражает устойчивую склонность личностн воспринимать большой круг ситуаций как угрожающие и реагировать на такие ситуации состоянием трсмпь Определенный уровень тревожности - естественная и обязательная особенность активной личности. Задача данного теста - определение необходимости коррекция Вашего поведения и отношения к жизненным проблемам. Как проходить тест: При прохождении теста предъявляется 20 вопросов, ответить на которые клиент должен в соответствии с тем, как он обычно себя чувствует. .V« Вопрос СОВЕРШЕННО ВЕРНО ВЕРНО ПОЖАЛУЙ, ТАК НЕТ НЕ 1 Я испытываю удовольствие О О О в 2 Я очень быстро устаю О О О 3 Я легко могу заплакать О О О 4 Я хотел бы быть таким же счастливым, как другие О О О 5 Нередко я проигрываю из-за того, что • 0 О О Рис. 3. Пример теста интеллектуальной системы ЗС на личностную тревожность. Современная персонифицированная превентивная медицина 17 Вестник восстановительной медицины №1 ^2018 Рис. 4. Результаты анализа структуры питания клиента в сравнении с нормами. Пример меню страницы «Личный кабинет», иллюстрирующий возможности ИнСиЗ, предоставляемые пользователю, показан ниже (Рис. 2). Применение системы для дистанционного тестирования психо-эмоционального статуса пользователя показано ниже на примере теста личной тревожности (Тест Спилбергера-Ханина). Клиенту предлагается ответить на ряд вопросов (Рис. 3), после чего выдается автоматизированное заключение. На рис. 4 представлены результаты анализа структуры питания клиента в сравнении с нормами. Результаты анализа качества жизни представляются в табличном (таблица 1) и графическом виде (в виде «Розы качества жизни») (Рис. 5). Таблица 1. Результаты анализа качества жизни пользователя. № Характеристика качества жизни Балл Качество жизни 1 Достаток 58 Среднее 2 Жилище 32 Низкое 3 Питание 93 Высокое 4 Отношения 78 Повышенное 5 Отдых 83 Высокое 6 Физическая активность 60 Среднее 7 Здоровье 98 Высокое 8 Работоспособность 92 Высокое 9 Защищенность 82 Высокое 10 Эмоциональная сфера 88 Высокое 11 Мировоззрение 85 Высокое Заключение В настоящее время ИнСиЗ реализована в виде прототипа, на основе которого разрабатывается промышленный образец системы для ее широкого практического использования. Основным преимуществом созданной интернет-системы персонализированного ЗС является системный подход и учет всех существенных факторов, определяющих здоровье конкретного Достаток Рис. 5. Результаты анализа качества жизни пользователя - «Роза качества жизни». человека, основанный на современных информационных, когнитивных и интернет-технологиях. В дальнейшем, по мере накопления данных, будут применяться также современные методы анализа больших данных (Data Science), что позволит расширить спектр персонализированных рекомендаций по программам ЗС и усилить их надежность и доказательность. Для сравнительной оценки качества ИзСиЗ, по сравнению с наиболее продвинутыми отечественными и зарубежными аналогами, был выработан ряд критериев качества, включающих, в частности, известные критерии 4P-медицины: • Научная обоснованность методов анализа здоровья и выработки рекомендаций. • Полнота факторов, определяющих здоровье. • Направленность на здоровьесбережение и профилактику (Preventive). • Использование интернет-пространства и дистанционного тестирования для сбора Больших Данных по здоровью. • Вовлеченность пользователя в процесс управления своим здоровьем (Participative). • Наличие методов анализа данных интернет-пространства (тексты, посты) для решения задач персонализированного здоровьесбережения. • Возможности интегральной и дифференциальной оценки биологического возраста и прогноза ожидаемой продолжительности жизни (Predictive). • Возможности оценки функциональных резервов организма пользователя. • Наличие облачной библиотеки научной и популярной литературы и текстов о здоровье. • Широкий спектр глубоко персонализированных сервисов для оптимизации личных программ здоровьесбережения (Personalized). Анализ наиболее продвинутых аналогов ИнСиЗ, как отечественных: https://welltory.com/ru/; http://www.takzdorovo.ru/; http://www.breath.ru/; http://www.zdorovieinfo.ru; http://www.rusmedserv.com/; http://здоровье.com.ua/; 18 Современная персонифицированная превентивная медицина Вестник восстановительной медицины № 1^2018

About the authors

V. N Krut’ko

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Email: krutkovn@mail.ru
Moscow

A. M Bolshakov

Sechenov First MSMU

Moscow

A. N Briko

Bauman Moscow State Technical University

Moscow

V. I Dontsov

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

M. Zubrikhina

RUDN University

Moscow

A. V Krut’ko

Sechenov First MSMU

Moscow

O. A Mamikonova

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

A. I Molodchenkov

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

A. Pal'chevskij

RUDN University

Moscow

N. S Potemkina

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

I. V Smirnov

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

T. M Smirnova

Federal Research Center “Computer Science and Control” of RAS

Moscow

K. A Fedin

Pirogov Russian National Research Medical University

Moscow

T. M Hodykina

Sechenov First MSMU

Moscow

References

Supplementary files