Informatische Methoden der Entscheidungsfindung in der Medizin

Abstract

Wissensbasierte Systeme werden heutzutage in vielen Bereichen unserer Arbeitswelt eingesetzt, hauptsächlich um seine Anwender in bestimmten Fachgebieten zu unterstützen. Diese Unterstützung reicht von technischen Diagnoseaufgaben bis hin zu Trendprognosen wirtschaftlicher Fragestellungen. Die synonyme Bezeichnung Expertensysteme verrät, dass das System für die Lösung der jeweiligen Aufgaben das Wissen eines Experten benutzt, indem es dieses mit den Mitteln der künstlichen Intelligenz verarbeitet. Anders als die meisten Aufgabengebiete stellt die Medizin eine höchst anspruchsvolle Umgebung für ihren Einsatz dar.<br />Das medizinische Wissen ist oftmals unsicher, heuristisch oder unvollständig, wodurch hohe Anforderungen an die automatische Wissensverarbeitung gestellt werden. Vorliegende Arbeit präsentiert, analysiert und diskutiert Konzepte der computerbasierten Wissensverarbeitung für medizinische Anwendungsgebiete. Dabei wird besonders auf informatischen Methoden entscheidungsunterstützender Systeme im klinischen Workflow eingegangen. Jedes Konzept wird theoretisch beschrieben, dessen Stärken und Schwäche im medizinischen Kontext aufgezeigt und diskutiert, sowie praktisch eingesetzten Systeme vorgestellt. Die behandelten Konzepte sind regelbasierte Systeme, Bayes´sche Netze, Dempster-Shafer-Theorie, Fuzzy-Logik und Neuronale Netze. Desweiteren werden unterschiedliche Einsatzgebiete klinischer Expertensysteme, deren praktischer Nutzen und dessen spezielle Anforderungen untersucht. Abschließend werden die Möglichkeiten, klinische Systeme adäquat zu evaluieren, aufgezeigt.<br />

Knowledge-based systems are nowadays used in many areas of our working-environment, mainly to support users in specific sectors. This support varies from technical diagnosis to economic forecasting. The synonym expert-systems reveals that the system uses expert-knowledge to solve particular assignments, by using artificial intelligence. Medicine is one of the hardest assignments for expert-systems, because of its lack of knowledge, uncertain and heuristic methods, whereby it makes high demands on its automatic knowledge processing. This master thesis presents, analyses and discusses concepts of computer based knowledge processing for medical use. This exposition focuses on the specific methods of decision supporting systems in the medical workflow. Every concept is theoretically characterised, as well shown and discussed in its pros and contras within the medical context and introduces systems used in a real working surrounding. The presented concepts are rule-based systems, Bayes' grids, Dempster-Shafer-Theory, fuzzy-logic and neural grids. Various application areas of clinical expert-systems will be tested for their practical use and their specific demands and finally the possibilities of the adequate evaluation of clinical systems will be shown.