Systèmes d’aide à la décision en médecine

F. KOHLER

Objectifs

Citer et décrire les principales méthodes d'aide à la décision en médecine avec leurs intérêts et limites

Citer l'intérêt de l'introduction de ces méthodes dans les SIH

Indications, faisabilités et limites des systèmes experts

Systèmes d’aide à la décision en médecine

Pratique médicale et décision Aide sans raisonnement : accessibilité aux dossiers,

aux résultats d'examens... Aide pour une décision pour un patient donné. Il s'agit

d'appliquer des connaissances médicales au problème médical spécifique du patient concerné en proposant la meilleure solution coût/efficacité.

Nécessite l'introduction de système de raisonnement Implique une connaissance précise des tâches et de la

démarche de soins. Si sur le plan théorique, les problèmes paraissent

identiques, il n'en est pas de même en pratique courante : un étudiant n'aura pas les mêmes attentes qu'un médecin expérimenté.

Systèmes d’aide à la décision en médecine Nature de l'aide à la décision

Les systèmes permettant de mieux apprécier l'état du patient : décision diagnostique ou pronostique. Ils visent à diminuer l'incertitude sur la situation du patient.

Les systèmes cherchant à proposer une meilleure stratégie : ce qu'il faut faire. Il doivent intégrer des considérations financières et éthiques

Systèmes d’aide à la décision en médecine

Mode d'intervention des systèmes Mode passif

• C'est le cas général.

• Système consultant : l'utilisateur fournit des informations sur l’état du patient et en retour il reçoit un conseil diag'ostic. MYCIN (Shortlife) en est le type même. En France, on peut citer l'ADM à Rennes.

• Système critique l'utilisateur fournit des informations sur l'état du patient et la stratégie envisagée (thérapeutique, examens complémentaires...). Le système critique les propositions du praticien (ATTENDING de P. Miller de Yale en est un exemple sur l'anesthésie).

Systèmes d’aide à la décision en médecine

Mode d'intervention des systèmesMode semi-actif

• L'appel au système est effectué automatiquement. Ce sont des systèmes "chien de garde" watch dog système

• Les systèmes de rappel automatique supervisent l'attitude de l'utilisateur. Ils permettent d'éviter des investigations redondantes, des erreurs de prescriptions. Ils assurent le respect des protocoles

• Les systèmes d'alarme permettent d'attirer l'attention sur un changement de la situation du patient : signaler des valeurs biologiques anormales, modification anormale d'un paramètre physiologique...

Systèmes d’aide à la décision en médecine

Mode d'intervention des systèmesSystème actif

• Ils se déclenchent automatiquement et peuvent prendre des décisions sans intervention du praticien exemple : contrôle automatique d'une perfusion, contrôle des paramètres d'un ventilateur...

Nature des connaissances

Classiquement on distingue : Les faits d'observation qui seront soumis au système

pour réaliser des inférences Les connaissances académiques (le savoir) contenu

dans les cours, les livres... L'expérience : conduite pratique, savoir faire, savoir être

Les réponses du systèmes Sont liées aux trois aspects :

• si l'utilisateur n'est pas capable d'examiner le patient, il ne fournira pas de bons faits aux systèmes

• si la base de connaissances est incomplète ou erronée, les déductions faites par le système seront entachées d'erreurs

C'est pourquoi tout système doit être évalué en fonction de son contexte d'utilisation

Base méthodologique

Modèles mathématiques :Ils sont implantés à l'aide d'algorithmes. Ils

ne peuvent pas fournir d'explications et ne peuvent pas avoir des possibilités d'apprentissage.

Ils sont utilisés pour la description de systèmes biologiques ou physiologiques : pharmacocinétique, surveillance en réanimation...

Base méthodologique

Méthodes statistiquesreposent sur des méthodes de classification

multifactorielles en particulier l'analyse discriminante.

Ils peuvent fournir des explications limitées des résultats qu'ils proposent et peuvent apprendre automatiquement par induction.

Ceci s'applique également aux systèmes probabilistes

Base méthodologique

Systèmes probabilistes Utilisent le théorème de Bayes et la théorie de la

décision. Les 3 limites difficiles à surmonter :

• exhaustivité des décision avec sommes des probabilités = 1• exclusivité des décisions• indépendances des signes

De plus il est difficiles de connaître les probabilités dans un contexte donné la prévalence des intoxications par les fruits de mers en Bretagne est-elle la même qu'en Lorraine ?

Base méthodologique

Systèmes expertsSont composés

• d'une base de connaissances exprimées souvent sous la forme de règles de production

• d'une base de faits correspondant initialement aux données du patient progressivement enrichies des déductions établies par le système

• d'un moteur d'inférence qui à partir des faits essaie d'appliquer les connaissances de la base de connaissances pour déduire de nouveaux faits.

Base méthodologique

Système expertIls utilisent pour raisonner la logique

dans ses différentes formes : logique des proposition, logique d’ordre 1, logique floue

Quelques rappels de Logique des propositions

Complément (négation)

Ou inclusif = Somme

V

F V

F

a a

aa

a = C(a)

F

F

V

V

a b a + b

F

V

F

V

F

V

V

V

ab

Un peu de logique...

Et = Produit

F

F

V

V

a b a x bF

V

F

V

F

F

F

V

ba

Théorème de de Morgan

a ou b = a * b

a et b = a + b

F

F

V

V

a b a + bF

V

F

V

F

V

V

V

V

V

F

F

a bV

F

V

F

V

F

F

F

a + b

Un peu de logique...

Implication a -> b : si a alors b

F

F

V

V

a b a -> b

F

V

F

V

V

V

F

V

Modus ponens

a Vrai a -> b

---------------------- b Vrai

Pierre est un hommeEtre un homme implique Etre mortelDoncPierre est mortel

Modus Tollens

b Faux A -> b -------------------------- a Faux

Gabriel n'est pas mortelEtre un homme implique Etre mortelDoncGabriel n' est pas un homme*

* vous le saviez ce doit être l'archange ou tout autre immortel!

Un peu de logique ...

En pratique Vrai est symbolisé par 1, Faux par 0, Et est le minimum, Ou est le maximum... ce qui facilite les choses...

La logique des propositions est à la base des systèmes de classifications.

La Logique est utilisée dans les systèmes à base de connaissances dans les mécanismes de chaînage avant et arrière.

Pour s’amuser

Et pour s'amuser : Au parlement du Québec (1986), un représentant s'est écrié : " La moitié des représentants libéraux sont des voleurs!" Scandalisé, le président demande au représentant de se rétracter immédiatement, lequel s'écrie alors : "La moitié des représentants libéraux ne sont pas des voleurs!"

Qu'en pensez vous ? il aurait dû dire : "il est faux que la moitié des

représentants libéraux sont des voleurs"

Base méthodologique

Systèmes experts Il fonctionnent en chaînage avant et/ou

arrière, Il peuvent expliquer de manière détaillée le

raisonnement utilisé pour arriver au résultat l'apprentissage n'est pas automatique (supervisé)

Réseaux de neurones Approche récente Possibilité d’apprentissage automatique

Système d’aide à la décision Effort considérables / peu de réalisations utilisées Les problèmes

Interface homme machine• Problème de la saisie des faits observé chez le patient• Langage naturel /Langage artificiel• Interface graphique SELF• Connexion avec le dossier médical

Représentation et acquisition des connaissances• Difficulté d'obtenir des probabilités fiables• Difficulté de mobiliser des experts• Faible reproductibilité des experts

Système d’aide à la décision Les problèmes

Evaluation et validation des systèmes• Problème méthodologiques : validation de la base de

connaissance, validation du moteur, validation des résultats

• Absence de solution de référence Intégration dans le SIH

• exemple système HELP• Evite la saisie redondante• Permet des systèmes semi actif ou actif• Favorise une politique d'assurance de qualité et

d'efficience maximale• Favorise une formation continue de chacun

Quelques réalisations Aide au diagnostic des douleurs abdominales de

Dombal et coll. Le système, de nature probabiliste, a comme objectifs une aide pragmatique dans le

cadre de la prise en charge des douleurs abdominales afin d'éviter les gestes inutiles ou les complications. L'évaluation montre que le médecin sans l'aide du système pose moins souvent le bon diagnostic que le médecin assisté du système. Complications et gestes inutiles sont également moins fréquents lorsque le système est utilisé.

Aide au diagnostic et à la thérapeutique en médecine interne Internist au état unis et ADM en France Remarquable quant au domaine couvert et aux résultats

proposés. Systèmes utilisant une combinaison de méthodes Aide à la chimiothérapie

ONCOCIN et PDQ un essai HOLYMPHE Aide au choix du protocole de chimiothérapie, à son

respect et à son adaptation temporelle HELP

Contrôle de la prescription dans le cadre d'un SIH avec système d'alerte.

Utilisé en permanence à salt lake city Pharmacocinétique et aide au calcul de la posologie