ymjЯкутский медицинский журналYakut Medical Journal1813-19052312-1017ЯНЦ КМП10.25789/YMJ.2020.70.13ymj-682Research ArticleГИГИЕНА, САНИТАРИЯ, ЭПИДЕМИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ЭКОЛОГИЯHYGIENE, SANITATION, EPIDEMIOLOGY AND MEDICAL ECOLOGYОблачный сервис для дифференциальной клинической диагностики острых респираторных вирусных заболеваний (в том числе – связанных с особо опасными коронавирусами) методами искусственного интеллектаCloud service for the differential clinical diagnostics of acute respiratory viral diseases (including those associated with highly contagious coronaviruses) with an application of methods of artificial intelligenhttps://orcid.org/0000-0001-9393-351XГрибоваВ. В.GribovaV. V.

Грибова Валерия Викторовна - д.т.н., зам. директора, зав. лаб.;

проф.

Valeria V. Gribova – Doctor of Technical Sciences, Deputy Director for Research and a Head of the Laboratory of Intelligent Systems;

Professor

tel.: +79084498959

Vladivostok

gribova@iacp.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6300-846XОкуньД. Б.DmitryB. O.

Окунь Дмитрий Борисович - к.м.н., н.с.

Dmitry B. Okun – Ph.D., Researcher at the Laboratory of Intelligent Systems

tel.: +74232310424

Vladivostok

okdm@dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5536-2875ШалфееваЕ. А.ShalfeevaE. A.

Шалфеева Елена Арефьевна - к.т.н., с.н.с.

Elena A. Shalfeeva – Ph.D., Senior Researcher at the Laboratory of Intelligent Systems

tel.: +74232674170

Vladivostok

shalf@iacp.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2262-1831ЩегловБ. О.ShcheglovB. O.

Щеглов Богдан Олегович – студент

Bogdan O. Shcheglov – Student

Vladivostok

tel.: +79147189825

b.shcheglov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8610-7623ЩелкановМ. Ю.ShchelkanovM. Yu.

Щелканов Михаил Юрьевич - д.б.н., руковод. МНОЦББ ДВФУ, зав. лаб. ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН, в.н.с. ННЦ морской биологии ДВО РАН

Mikhail Yu. Shchelkanov – Doctor of Biology, Head of the International Scientific and Educational Center of Biological Safety;

Head of Laboratory of Virology, Federal Scientific Center of East Asia Terrestrial Biodiversity

Senior Researcher at the Laboratory of Marine Mammals

National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, (Vladivostok);

Vladivostok

tel.: +79032689098

adorob@mail.ruФГБУН «Институт автоматики и процессов управления» ДВО РАН; Школа естеств. наук Дальневосточ. федерал. ун-таРоссияInstitute of Automation and Control Processes of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; School of Natural Sciences of the Far Eastern Federal UniversityRussian FederationФГБУН «Институт автоматики и процессов управления» ДВО РАНРоссияInstitute of Automation and Control Processes of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationШкола биомедицины Дальневосточ. федерал. ун-таРоссияSchool of Biomedicine of the far Eastern Federal UniversityRussian FederationМНОЦББ ДВФУ; ДВО РАНРоссияFar East Federal University; Far Eastern Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202017052025024447Copyright © Грибова В.В., Окунь Д.Б., Шалфеева Е.А., Щеглов Б.О., Щелканов М.Ю., 20252025Грибова В.В., Окунь Д.Б., Шалфеева Е.А., Щеглов Б.О., Щелканов М.Ю.Gribova V.V., Dmitry B.O., Shalfeeva E.A., Shcheglov B.O., Shchelkanov M.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ymj.elpub.ru/jour/article/view/682

Разработка систем поддержки принятия решений, аккумулирующих передовые знания в области диагностики и лечения заболеваний, является важным направлением информатизации медицины. Особо актуальны такие системы в период крупных эпидемических вспышек, когда в процесс диагностики вовлекается огромное число врачей различного профиля, время на принятие решений и назначение лечения очень мало, а сама диагностика, из-за непрерывного получения новых знаний, постоянно совершенствуется и уточняется. Наиболее готовы к этому вызову методы искусственного интеллекта с онтологическими базами знаний. В работе описан облачный сервис, реализованный на платформе IACPaaS, для дифференциальной диагностики коронавирусных инфекций (SARS, MERS и COVID-19) от других инфекций респираторного тракта вирусной этиологии.

This paper presents the results of the development of a medical diagnostic service that is based on a model of medical knowledge and an intelligent decision-maker. The development of decision support systems that accumulate advanced knowledge in the diagnosis and treatment of diseases is an important area of medical informatization. Such systems are especially relevant in the period of major epidemic outbreaks, when a huge number of doctors of various profiles are involved in the process of diagnosis, time for decision-making and prescription of treatment is very short, and the diagnosis itself, due to continuous acquisition of new knowledge, is constantly being improved and refined. The methods of artificial intelligence with ontological knowledge bases are the most ready for this challenge. The work describes a cloud service implemented on the IACPaaS platform for differential diagnosis of coronavirus infections (SARS, MERS and COVID-19) from other infections of the respiratory tract of viral etiology.

острые респираторные вирусные инфекцииособо опасные коронавирусыдифференциальная клиническая диагностикаоблачный сервисискусственный интеллектacute respiratory viral infectionshighly contagious coronavirusesdifferential clinical diagnosticscloud serviceartificial intelligenceИсследование выполнено при частичной финансовой поддержке РФФИ (проекты 18-29-03131 и 19-29-01077), и Программы «Приоритетные научные исследования в интересах комплексного развития ДВО РАН» (проект 18-5-060).The research was carried out with partial financial support from the Russian Foundation for Basic Research (Projects 18-29-03131 and 19-29-01077), and The Program of the Priority Research Projects for the Comprehensive Development of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences (Project 18-5-060).ReferencesГрибова В.В. Онтология базы знаний о лечении заболеваний / В.В. Грибова, Д.Б. Окунь, Д.А. Краснов // Системный анализ в медицине (САМ 2017): мат-лы XI междунар. науч. конф. – Благовещенск: Амурская медицинская академия, 2017. – С. 60–63.Gribova V.V. Knowledge base ontology for disease treatment / V.V. Gribova, D.B. Okun, D.A. Krasnov // System analysis in medicine (SAM 2017). Materials of the XI international scientific conference. – Blagoveshchensk: Amur Medical Academy, 2017. – P. 60–63.Грибова В.В. Онтология медицинской диагностики для интеллектуальных систем поддержки принятия решений / В.В. Грибова, М.В. Петряева, Д.Б. Окунь, Е.А. Шалфеева // Онтология проектирования. – 2018. – Т. 8, № 1(27). – С. 58–73.Gribova V.V. Medical Diagnosis Ontology For Intelligent Decision Support Systems / V.V. Gribova, M.V. Petryaeva, D.B. Okun, E.A. Shalfeeva // Ontology of Designing. – 2018. – 8(1). – P 58-73. DOI: 10.18287/2223-9537-2018-8-1-58-73.Методы и средства разработки жизнеспособных облачных сервисов / В.В. Грибова, А.С. Клещёв, Ф.М. Москаленко [и др.] // Вестник Дальневосточ. отд. РАН. – 2016. – № 4. – С. 133–141. DOI: 10.18287/2223-9537-2018-8-1-58-73.Methods and tools of viable intelligent services development / V.V. Gribova, A.S. Kleschev, F.M. Moskalenko [et al.] // Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences. – 2016. – № 4. – P. 133–141.Министерство здравоохранения Российской Федерации. Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (2019-nCoV): Временные методич. рекомендации (версия от 03.02.2020). – М., 2020. – 52 с.Ministry of Public Health of the Russian Federation. Prevention, diagnosis and treatment of novel coronavirus infection (2019-nCoV). Temporary guidelines (version from 03.02.2020). – M., 2020. – 52 p.Облачная платформа IACPaaS для разработки оболочек интеллектуальных сервисов: состояние и перспективы развития / В.В. Грибова, А.С. Клещёв, Ф.М. Москаленко [и др.] // Программные продукты и системы. – 2018. – № 3. – С. 527–536.IACPaaS cloud platform for the development of intelligent service shells: current state and future evolution / V.V. Gribova, A.S. Kleschev, Ph.M. Moskalenko [et al.] // Software & Systems. – 2018. – № 3. – P. 527–536. DOI: 10.15827/0236-235X.031.3.527-536.Пандемический грипп в России: отличительные особенности клинического течения и отсутствие ранней этиотропной терапии как фактор риска развития тяжёлых форм заболевания / Л.В. Колобухина, Л.Н. Меркулова, М.Ю. Щелканов [и др.] // Терапевтич. архив. – 2011. – Т. 83, № 9. – С. 48–53.Pandemic influenza in Russia: specific features of clinical course and the absence of early etiotropic therapy as a risk factor of severe forms of the disease / L.V. Kolobukhina, L.N. Merkulova, M.Yu. Schelkanov [et al.] // Ter. Arkh. – 2011. – V. 83, № 9. – P. 48–53.Применение современных молекулярно-генетических технологий для обеспечения биологической безопасности / Д.К. Львов, С.В. Альховский, М.Ю. Щелканов [и др.] // Вестник Российской воен.-мед. академии. – 2014. – №3. – С. 115–127.Application of modern molecular-biological techniques for provision of biological safety / D.K. Lvov, S.V. Alkhovsky, M.Yu. Schelkanov [et al.] // Vestnik Rossiiskoi voenno-medicinskoi academii. – 2014. – № 3. – P. 115–127.Пульмонология. Национальное руководство / Под ред. А.Г. Чучалина. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2016. – 800 с.Pulmonology. National guidance / Ed. A.G. Chuchalin. – M.: GEOTAR-Media, 2016. – 800 p.Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных / Под ред. Д.К. Львова. – М.: МИА, 2013. – 1200 с.Handbook of Virology. Viruses and viral infections of humans and animals / Ed. D.K. Lvov. – M.: Med. Inf. Agency, 2013. – 1200 p.Чучалин А.Г. Тяжёлый острый респираторный синдром / А.Г. Чучалин // Архив патологии. – 2004. – Т. 76. – № 3. – С. 5–11.Chuchalin A.G. Severe acute respiratory syndrome / A.G. Chuchalin // Ter. Arch. – 2004. – V. 76. – № 3. – P. 5–11.Щелканов М.Ю. Ближневосточный респираторный синдром: когда вспыхнет тлеющий очаг ? / М.Ю. Щелканов, В.Ю. Ананьев, В.В. Кузнецов, В.Б. Шуматов // Тихоокеанский медицинский журнал. – 2015. – № 2. – С. 94–98.Shchelkanov M.Yu. Middle East respiratory syndrome: when will smoldering focus outbreak ? / M.Yu. Shchelkanov, V.Yu. Ananiev, V.V. Kuznetsov, V.B. Shumatov // Pacific Medical Journal. – 2015. – № 2. – P. 94–98.Щелканов М.Ю. Грипп: история, клиника, патогенез / М.Ю. Щелканов, Л.В. Колобухина, Д.К. Львов // Лечащий врач. – 2011. – № 10. – С. 33–38.Shchelkanov M.Yu. Influenza: history, clinics, pathogenesis / M.Yu. Shchelkanov, L.V. Kolobukhina, D.K. Lvov // The Practitioner. – 2011. – № 10. – P. 33–38. URL: https://www.lvrach.ru/2011/10/15435275/Щелканов М.Ю. Коронавирусы человека (Nidovirales, Coronaviridae): возросший уровень эпидемической опасности / М.Ю. Щелканов, Л.В. Колобухина, Д.К. Львов // Там же. – 2013. – № 10. – С. 49–54.Shchelkanov M.Yu. Human coronaviruses (Nidovirales, Coronaviridae): increased level of epidemic threat / M.Yu. Shchelkanov, L.V. Kolobukhina, D.K. Lvov // The Practitioner. – 2013. – № 10. – P. 49–54. URL: http://www.lvrach.ru/2013/10/15435832/Щелканов М.Ю. Эпидемическая вспышка Ближневосточного респираторного синдрома в Республике Корея (май-июль 2015 г.): причины, динамика, выводы / М.Ю. Щелканов, В.Ю. Ананьев, В.В. Кузнецов, В.Б. Шуматов // Тихоокеанский медицинский журнал. – 2015. – № 3. – С. 25–29.Shchelkanov M.Yu. Epidemic outbreak of Middle East respiratory syndrome in the Republic of Korea (May-July, 20015): reasons, dynamics, conclusions / M.Yu. Shchelkanov, V.Yu. Ananiev, V.V. Kuznetsov, V.B. Shumatov // Pacific Medical Journal. – 2015. – V. 3. – P. 25–29.Chinese National Committee on Public Health and Traditional Chinese Medicine. Program for the diagnosis and treatment of pneumonia associated with a new coronavirus infection. 4-th edition. – Bejing, 2020. – 74 p. (In Chinese)Chinese National Committee on Public Health and Traditional Chinese Medicine. Program for the diagnosis and treatment of pneumonia associated with a new coronavirus infection. 4-th edition. – Bejing, 2020. – 74 p. (In Chinese)Genomic characterization and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding / R. Lu, X. Zhao, J. Li [et al.] // The Lancet. – 2020. 395(10224). P. 565-574. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30251-8.Genomic characterization and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding / R. Lu, X. Zhao, J. Li [et al.] // The Lancet. – 2020. 395(10224). P. 565-574. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30251-8.Liu P. Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica) / P. Liu, W. Chen, J.P. Chen // Viruses. 2019. – V. 11. – № 11. – P. E979. DOI: 10.3390/v11110979.Liu P. Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica) / P. Liu, W. Chen, J.P. Chen // Viruses. 2019. – V. 11. – № 11. – P. E979. DOI: 10.3390/v11110979.World Health Organization. Coronavirus disease 2019 (COVID-19). Situation Report-40 (29 February 2020). URL: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200229-sitrep-40-covid-19.pdf?sfvrsn=849d0665_2 (accessed 06.03.2020).World Health Organization. Coronavirus disease 2019 (COVID-19). Situation Report-40 (29 February 2020). URL: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200229-sitrep-40-covid-19.pdf?sfvrsn=849d0665_2 (accessed 06.03.2020).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.