Xây dựng hệ chuyên gia mở ứng dụng trong xác định nguy cơ mắc bệnh mạch vành tim

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

63
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, chúng tôi giả sử tuổi, mức cholesterol, HDL, huyết áp là các yếu tố thiết yếu để xác định nguy cơ MVT. Do vậy 4 thông số này sẽ được sử dụng làm các thông số đầu vào của hệ thống. Với một tỉ lệ nguy cơ MVT hệ thống tính được, một quá trình điều trị sẽ được xác định dựa vào mức LDL.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng hệ chuyên gia mở ứng dụng trong xác định nguy cơ mắc bệnh mạch vành tim

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 1(45) Tập 2/N¨m 2008 XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA MỜ ỨNG DỤNG TRONG XÁC ĐNNH NGUY CƠ MẮC BỆNH MẠCH VÀNH TIM Vũ Đức Thi - Tô Hữu Nguyên - Phùng Trung Nghĩa(Khoa Công nghệ thông tin – ĐH Thái Nguyên) 1. Đặt vấn đề Hiện nay, nhu cầu áp dụng công nghệ thông tin trong các lĩnh vực chNn đoán và điều trị bệnh phát triển rất nhanh. Cho dù sự thật là các lĩnh vực chNn đoán và điều trị có sự hỗ trợ của máy tính có độ phức tạp cao và không thật sự chắc chắn, việc sử dụng các hệ thống thông minh như lôgic mờ, mạng nơ ron nhân tạo và giải thuật di truyền vẫn đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng. Trong lĩnh vực đánh giá nguy cơ mắc bệnh MVT, một hệ thống dựa vào các đối tượng mờ đã được đề xuất trong [5] và đã chứng tỏ được hiệu quả. Trong nghiên cứu này, một giải pháp thay thế được trình bày với trường hợp có nhiều các luật đầu vào hơn với cùng một luật kết quả. Kết quả thực nghiệm của một chương trình thử nghiệm đánh giá nguy cơ mắc bệnh MVT dùng phương pháp này đã cho thấy sự hiệu quả của phương pháp. Trong lĩnh vực đánh giá nguy cơ khi mắc bệnh MVT, cholesterol được xem là yếu tố chính dẫn tới chứng nhồi máu cơ tim dẫn tới cái chết đột ngột. Khi thử máu, nhà chNn đoán lâm sàng đầu tiên phải tìm ra mức cholesterol tổng (T). Nếu mức này quá cao cần xem thêm mật độ lipoprotein thấp (LDL) và lipoprotein cao (HDL) trong cholesterol. Hai tỉ lệ T / HDL và LDL / HDL cũng quan trọng vì chúng cung cấp thêm các chỉ thị ý nghĩa về nguy cơ MVT hơn là giá trị cholesterol tổng T. Đánh giá nguy cơ để xác định nguy cơ phát triển bệnh MVT trong vòng 10 năm đã được thực hiện sử dụng bảng điểm nguy cơ Framingham. Các yếu tố nguy cơ 10 năm trong tính toán Framingham gồm: tuổi, mức tổng cholesterol(T), HDL, huyết áp, cách điều trị tăng huyết áp và việc hút thuốc lá. Bước đầu tiên là tính toán số lượng các điểm ứng với mỗi yếu tố nguy cơ. Đánh giá ban đầu cần các giá trị T và HDL. Vì với cơ sở dữ liệu lớn hơn, các ước lượng Framingham với giá trị mức cholesterol tổng tốt hơn là giá trị LDL. Dù vậy, mức cholesterol LDL sẽ cung cấp thông tin cho giải pháp điều trị. Điểm nguy cơ tổng cộng tính bằng cách cộng tổng các điểm của từng yếu tố nguy cơ. Nguy cơ nhồi máu cơ tim trong vòng 10 năm và chết đột ngột được ước lượng từ điểm tổng và người bệnh được phân nhóm theo mức nguy cơ trong vòng 10 năm. Nguy cơ MVT trong vòng 10 năm tiếp theo sẽ được tính từng bước, mỗi bước tính tại các thời điểm xác định. Bảng 1. Phân loại mức cholesterol LDL, T, HDL (mg/dl) theo [3] LDL cholesterol T cholesterol HDL cholesterol = 190 =240 =60 Tốt nhất Gần tốt nhất Giới hạn cao Cao Rất cao Giá trị mong muốn Giới hạn cao Cao Thấp Cao 109 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 1(45) Tập 2/N¨m 2008 Giá trị T và HDL được xem là mờ trong khi giá trị LDL không được chấp nhận là mờ. Nếu chúng ta thêm vào các yếu tố tuổi và huyết áp, cũng là mờ, chúng ta có thể xây dựng một hệ mờ cho phép xác định tỷ lệ nguy cơ MVT. Việc xác định nguy cơ trong 10 năm tiếp theo cũng phụ thuộc vào các thông số khác như cân nặng, việc hút thuốc lá, giới tính, tiền sử bệnh lý của bệnh nhân, yếu tố di truyền gia đình, ... Và không có một công thức để xác định nguy cơ theo các thông số này. Trong nghiên cứu này, chúng tôi giả sử tuổi, mức cholesterol, HDL, huyết áp là các yếu tố thiết yếu để xác định nguy cơ MVT. Do vậy 4 thông số này sẽ được sử dụng làm các thông số đầu vào của hệ thống. Với một tỉ lệ nguy cơ MVT hệ thống tính được, một quá trình điều trị sẽ được xác định dựa vào mức LDL. Có 3 nhóm nguy cơ như trình bày trong bảng 2 Bảng 2. Giá trị LDL, TLC và liệu pháp dùng thuốc với các nhóm nguy cơ theo [3] Nhóm nguy cơ LDL-C ðiểm cắt LDL bắt ñầu thay ñổi cách ñiều trị Mức LDL phải xem xét khả năng dùng thuốc MVT và các nguy cơ tương tự MVT (tỉ lệ nguy cơ MVT trong vòng 10 năm >20%) =100 mg/dl >= 130 mg/dl (100-129 mg/dl dùng thuốc là một lựa chọn tốt) tỉ lệ nguy cơ MVT trong vòng 10 năm 1020%: >130 mg/dl Các yếu tố nguy cơ phức tạp 2+ (tỉ lệ nguy cơ MVT trong 10 năm 10-20% và =190mg/dl (160-189 mg/dl ít dùng thuốc là một lựa chọn tốt) Đầu tiên, tỉ lệ nguy cơ tổng cộng được tính. Theo đó, một bộ luật nhỏ bao gồm các tham số tuổi, giới tính, hút thuốc lá, yếu tố di truyền, HDL,.. Nếu tỉ lệ nguy cơ tổng cộng lớn hơn hoặc bằng 2, hệ chuyên gia mờ FES sẽ làm việc như trong hình 1.Sau khi tính tỉ lệ nguy cơ trong 10 năm bằng FES hoặc tỉ lệ nguy cơ tổng cộng nhỏ hơn 2, cần quan tâm đến giá trị LDL. Tùy vào giá trị mức LDL này, hệ thống sẽ khuyến cáo 3 loại đầu ra sống bình thường, ăn kiêng hoặc sử dụng thuốc. 2. Hệ chuyên gia mờ và ứng dụng trong hệ thống 2.1 Hệ chuyên gia mờ Hệ chuyên gia mờ (fuzzy expert systems (FES)) là một hệ chuyên gia dựa lý thuyết tập mờ (Fuzzy Set Theory (FST))các luật mờ Trong mô hình FES, các giá trị đầu vào và đầu ra là các giá trị “cứng”. Bằng cách làm mờ hóa các giá trị cứng đầu vào sẽ nhận được các giá trị mờ. Những giá trị mờ nhận được xử lý trong một cơ cấu suy diễn mờ. Do đó các giá trị mờ đầu ra nhận được sử dụng các luật được đưa tới bộ phận “giải mờ” để nhận được các giá trị cứng đầu ra cuối cùng. Trong nghiên cứu này, một hệ chuyên gia mờ được thiết kế để xác định tỉ lệ nguy cơ MVT trong 10 năm tiếp theo của bệnh nhân là cần thiết và hữu dụng. Hệ thống là phương tiện thay thế trợ giúp bác sỹ khi dữ liệu của người bệnh được đưa vào đầu vào của hệ thống. 110 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 1(45) Tập 2/N¨m 2008 2.2 Xây dựng hệ thống Có thêm dữ liệu thực tế và sự trợ giúp của chuyên gia bác sỹ, chúng tôi đã xác định được tính mờ của các tham số đầu vào, đầu ra. Theo đó, có 3 giá trị mờ cho tuổi (trẻ, già và trung tuổi), 3 giá trị mờ cho mức Cholesterol (thấp, cao và trung bình), 3 giá trị mờ cho mức HDL (cao, thấp và trung bình), 4 mức giá trị mờ cho huyết áp (thấp, trung bình, cao và rất cao), 5 giá trị mờ chu nguy cơ MVT đầu ra (rất thấp, thấp, trung bình, cao và rất cao). Các yếu tố khác Thuốc lá TIền sử bệnh Di truyền HDL-C LDL-C Huyết áp Giới tính Cholesterol Tuổi If tổng nguy cơ >=2 then True False HDL-C Huyết áp Cholesterol Tuổi Mức độ LDL-C Hệ chuyên gia mờ (FES) Nguy cơ Bình thường Ăn kiêng Dùng thuốc Hình 1. Hệ thống phân cấp bao gồm FES Ví dụ nếu bệnh nhân không hút thuốc, một số luật được trình bày trong bảng 3. Chúng tôi định nghĩa các biểu thức mờ cho các tham số đầu vào (tuổi, mức cholesterol, HDL, huyết áp) và tham số tỉ lệ nguy cơ MVT đầu ra Với giá trị tuổi (gọi là x), biểu thức mờ sẽ là (1) 108 luật được trình bày trong bảng 3. Một số được liệt kê dưới đây: - Luật 1: Nếu tuổi là trẻ, Cholesterol là thấp, HDL là thấp, huyết áp là thấp thì nguy cơ là rất thấp. - Luật 2: Nếu tuổi là trẻ, Cholesterol là thấp, HDL là thấp, huyết áp là trung bình thì nguy cơ rất thấp. - Luật 3: Nếu tuổi là trẻ, Cholesterol là thấp, HDL là thấp, huyết áp là cao thì nguy cơ là rất thấp. ... - Luật 55: Nếu tuổi là trung niên, Cholesterol là trung bình, HDL là trung bình, huyết áp là cao thì nguy cơ là thấp. ... - Luật 108: Nếu tuổi là già Cholesterol là cao, HDL là cao, huyết áp là rất cao thì nguy cơ là cao. 111 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 1(45) Tập 2/N¨m 2008 Bảng 3 Luật mờ với người không hút thuốc lá ðầu vào Luật ðầu ra Tuổi Cholesterol HDL-C Huyết áp Nguy cơ Luật 1 Trẻ Thấp Thấp Thấp Rất thấp Luật 2 Trẻ Thấp Thấp Trung bình Rất thấp Luật 3 Trẻ Thấp Thấp Cao Rất Thấp trung niên trung bình trung bình Cao Thấp Già Cao Cao Rất cao Cao … Luật 55 …. Luật 108 Công thức xác định giá trị mờ của tuổi (x) µ tre x < 30 1  ( x ) =  ( 40 − x )  10    30 ≤ x < 40   µ trung nien  ( x − 30 )  10  ( x ) = 1  ( 70 − x )   20    40 ≤ x ≤ 50   50 ≤ x < 70   30 ≤ x < 40  ( x − 50 )  20  1 µ gia ( x ) =   50 ≤ x < 70   x ≥ 70  Công thức xác định giá trị mờ của hàm lượng tổng Cholesterol (y) µ thap y < 160 1  ( y ) =  ( 40 − x )  10   µ  binh thuong ( y ) = 160 ≤ x < 200    ( y − 160 )  40  1  ( 280 − y )  40   160 ≤ y < 200   ( y − 240)   200 ≤ y ≤ 2400  µ cao ( y ) =  40   1 240 ≤ y < 280    240 ≤ y < 280   y ≥ 280 Công thức xác định giá trị mờ hàm lượng HDL-C (h) h < 25 1  µ thap ( h) =  ( 40 − h)  15    25 ≤ h < 40  (h − 25)  15  µbinhthuong(h) = 1 (60 − h)   10 Công thức xác định giá trị mờ của huyết áp (z) µ thap 1  ( z ) =  (130 − z )  30  ( z − 145 )  µ rat cao ( z ) =  55  1  ( z − 100) z < 100  30     µbinh thuong ( z ) = 1 100 ≤ z < 130   (155 − z )     145 ≤ z < 200    z ≥ 200 15  25 ≤ h < 40  40 ≤ h ≤ 50  50 ≤ h < 60   100 ≤ z < 130  130 ≤ z ≤ 140   140 ≤ z < 155  (h − 50)  µcao(h) =  10  1  ( z − 130)  15  µcao ( z) =  1  (220 − z)   40  50 ≤ h < 60  h ≥ 60   130 ≤ z < 145   145 ≤ z ≤ 180   180 ≤ z ≤ 220  Công thức xác định giá trị mờ nguy cơ mắc bệnh mạch vành tim (R) (R − 2)  R