Đang tải... (xem toàn văn)
xây dựng một hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ và bệnh nhân chẩn đoán và theo dõi suy thận
1MỤC LỤC 2Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắtuser profile hồ sơ đặc trưng người dùngpatient profile hồ sơ bệnh nhânESKF Expert System for Kidney FailureHCG Hệ chuyên gia 3Danh mục các bảng biểuBảng 3.1 Bảng đánh giá thông tin dùng để chẩn đoán khả năng suy thận của một bác sĩ 45Bảng 3.2 Bảng ánh xạ mức độ đánh giá của bác sĩ sang CF .46Bảng 4.1 Bảng kết quả đánh giá chức năng hỏi bệnh bổ sung kiểm tra trên nhiều nhóm bệnh án 68Bảng 4.2 Bảng kết quả đánh giá chức năng hỏi bệnh bổ sung kiểm tra trên cùng một nhóm bệnh án 69 4Danh mục các hình vẽHình 2.1 Các thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia 12Hình 2.2 Ma trận đánh giá .22Hình 2.3 Mạng ngữ nghĩa 23Hình 3.1 Kiến trúc của hệ chẩn đoán suy thận ESKF 34Hình 3.2 Các bước xây dựng cơ sở tri thức của ESKF .50Hình 3.3 Đồ thị giải thích kết quả chẩn đoán sơ bộ 56Hình 3.4 Sơ đồ DFD quá trình chẩn đoán tổng quát .58Hình 3.5 Sơ đồ DFD quá trình thu thập thông tin .59Hình 3.6 Sơ đồ DFD quá trình chẩn đoán bệnh .61Hình 4.1 Mẫu bệnh án dùng để thu thập dữ liệu .64Hình 4.2 Biểu đồ kết quả chẩn đoán suy thận của ESKF so với bệnh án 70Hình 4.3 Biểu đồ kết quả chẩn đoán suy thận của ESKF so với bác sĩ 70Hình 4.4 Biểu đồ kết quả chẩn đoán nguyên nhân suy thận của ESKF so với bác sĩ 70 5CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1. Động cơ nghiên cứuSuy thận là hội chứng suy giảm chức năng thận, được chia làm hai loại: cấp tính và mạn tính. Suy thận mạn tính rất nguy hiểm vì ít có dấu hiệu bất thường ở giai đoạn đầu. Khi có dấu hiệu bất thường thì thận đã gần như bị hư hoàn toàn. Khi suy thận tiến triển đến giai đoạn cuối thì chức năng thận đã mất vĩnh viễn và dẫn đến tử vong nếu không có biện pháp thay thế thận như: ghép thận, chạy thận nhân tạo hay thẩm phân phúc mạc. Với chi phí điều trị rất cao nên suy thận mạn trở thành gánh nặng cho các gia đình bệnh nhân và cho xã hội. Theo số liệu thống kê của Hội Thận học quốc tế, hiện có khoảng hơn 500 triệu người trên toàn thế giới đang có vấn đề bệnh lý mạn tính ở thận. Tại Việt Nam, chưa có số liệu chính thức về tần suất mắc bệnh thận, nhưng hiện tại, cả nước có khoảng gần 6 triệu bệnh nhân suy thận (chiếm 6,73% dân số) và hằng năm có thêm khoảng 8.000 bệnh nhân suy thận mới [31].Mặt khác, hiện nay phần lớn các bệnh viện ở nước ta không có khoa thận, chưa có hệ thống đào tạo chuyên sâu ngành thận học, thiếu các bác sĩ chuyên khoa thận ngay cả trong các bệnh viện lớn ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh [32].Một nửa số bệnh nhân mắc bệnh về thận do bị chẩn đoán thiếu chính xác. Trong nhiều trường hợp một bệnh nhân có biểu hiện huyết áp cao liền được bác sĩ chẩn đoán là bệnh tăng huyết áp. Tuy nhiên, ít người biết đó cũng có thể là một biến chứng của bệnh thận và do không được điều trị sớm nên phần lớn bệnh nhân đến viện khi bệnh đã nặng và cần phải lọc máu ngay. Trong những trường hợp này, chi phí điều trị rất tốn kém, và tuổi thọ người bệnh cũng bị rút ngắn [32].Với tình hình bệnh suy thận ngày càng tăng thì một chương trình máy tính hỗ trợ bác sĩ chẩn đoán và theo dõi suy thận là cần thiết. Loại chương trình này thường được biết đến với tên gọi là hệ chuyên gia. Đó là một loại chương trình máy tính có khả năng mô hình hóa khả năng giải quyết vấn đề của các chuyên gia trong từng lãnh vực. Hệ chuyên gia là một trong những lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo được nghiên cứu 6và phát triển từ giữa thập niên 60 [11 tr.11]. Cho đến nay hệ chuyên gia được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó y khoa là một trong những lĩnh vực được áp dụng đầu tiên. Ngoài ra, tính chất của suy thận mạn là tiến triển âm thầm, ít có triệu chứng đặc trưng trong giai đoạn đầu nên muốn chẩn đoán được suy thận mạn sớm cần phải theo dõi bệnh sử của bệnh nhân. Hơn thế nữa, khi biết được bệnh sử thì bác sĩ có thể tiên đoán được hiện trạng của bệnh nhân, từ đó bác sĩ chỉ cần kiểm tra một vài triệu chứng hay dấu hiệu bất thường là có thể chẩn đoán được bệnh. Như vậy tùy vào bệnh sử của mỗi bệnh nhân mà bác sĩ sẽ có cách hỏi bệnh khác nhau. Các hệ thống thích nghi cá nhân là các hệ thống cung cấp thông tin, tài nguyên, dịch vụ… dựa vào đặc điểm của từng người sử dụng. Trong những hệ thống này, mỗi người sử dụng có một hồ sơ đặc trưng (profile) để mô tả những đặc điểm của người đó [21]. Do đó để hệ thống có thể hỏi và chẩn đoán bệnh sao cho phù hợp với hiện trạng của mỗi bệnh nhân và đặc biệt là có thể theo dõi diễn tiến của suy thận, luận văn đề xuất việc khai khác các hồ sơ người dùng (user profile), ở đây gọi là hồ sơ bệnh nhân (patient profile1).1.2. Mục tiêu luận vănVới các vấn đề được nêu ở trên, luận văn nhằm xây dựng một hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ và bệnh nhân chẩn đoán và theo dõi suy thận (Expert System for Kidney Failure gọi tắt là ESKF) để hạn chế tình trạng chẩn đoán thiếu chính xác. Điểm khác biệt so với các hệ chuyên gia truyền thống là ESKF sử dụng hồ sơ bệnh nhân vào hệ thống với mục đích: - Theo dõi diễn tiến suy thận mạn của bệnh để cảnh báo cho bệnh nhân nếu có dấu hiệu suy thận mạn và giúp chẩn đoán được suy thận mạn sớm. 1patient profile là một tập hợp các thông tin đặc trưng y khoa của một bệnh nhân- Chẩn đoán bệnh thuận tiện hơn vì dựa trên bệnh sử của bệnh nhân. Ví dụ lần chẩn đoán trước bệnh nhân cho biết là đã bị bệnh tăng huyết áp thì lần 7sau không hỏi bệnh nhân có tăng huyết áp nữa. Đặc biệt, trong trường hợp cấp cứu cần phải có các thông tin của bệnh nhân nhanh, hơn thế nữa bệnh nhân có thể không cung cấp vì bị hôn mê thì hồ sơ bệnh nhân sẽ rất có ý nghĩa.- Từ các thông tin có trong patient profile, hệ thống suy diễn ra hiện trạng của bệnh nhân, từ đó sẽ xác định các thông tin cần hỏi cho lần chẩn đoán hiện tại. Ví dụ: Bệnh nhân có tiền căn đái tháo đường nhiều năm và trong lần chẩn đoán trước xét nghiệm nước tiểu có máu và đạm chứng tỏ cho thấy bệnh nhân có nguy cơ bị suy thận rất cao nên chỉ cần hỏi một vài triệu chứng chính. - Sử dụng profile của các bệnh nhân từng chẩn đoán trước đây để hỗ trợ quá trình hỏi bệnh cho bệnh nhân hiện tại nhằm hạn chế tình trạng cung cấp thiếu thông tin. 1.3. Nội dung nghiên cứuĐể đạt được các mục tiêu trên đề tài nghiên cứu các vấn đề sau:- Suy thận và các bệnh có liên quan, cách chẩn đoán suy thận, phân biệt suy thận cấp và suy thận mạn, nguyên nhân dẫn đến suy thận.- Tìm hiểu các vấn đề liên quan đến user profile trong các hệ thống thích nghi cá nhân để từ đó xây dựng profile cho bệnh nhân:o Cấu trúc profileo Khởi tạo profileo Cập nhật profile- Tìm hiểu hệ chuyên gia và các kỹ thuật sử dụng trong các hệ chuyên gia, đặc biệt là các hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh: o Phương pháp biểu diễn tri thức. 8o Các tri thức, thông tin trong y khoa thường không chắc chắn và không rõ ràng nên đề tài cần tìm hiểu các phương pháp biểu diễn thông tin dạng này.o Phương pháp suy diễn ra kết luận dựa vào tập tri thức đã có.1.4. Kết quả đạt đượcĐề tài đã đề xuất một cấu trúc profile của bệnh nhân dùng trong chẩn đoán và theo dõi suy thận, từ đó xây dựng một hệ chẩn đoán suy thận dựa vào các thông tin có trong profile. Xây dựng ESKF giúp chẩn đoán cũng như theo dõi diễn tiến suy thận mạn của bệnh nhân để có thể phát hiện được suy thận mạn ngay trong giai đoạn đầu. Trong chẩn đoán suy thận, kết quả cận lâm sàng có vai trò quyết định, nhưng ngày nay, bệnh nhân dễ dàng có được kết quả cận lâm sàng từ các trung tâm y tế tư nhân nên bệnh nhân có thể sử dụng ESKF để theo dõi tình trạng suy thận của bản thân. Như vậy mới có thể phát hiện được bệnh trong giai đoạn đầu để ngăn chặn bệnh tiến đến giai đoạn cuối giúp người bệnh kéo dài được tuổi thọ và giảm chi phí điều trị.ESKF có cung cấp tiện ích giải thích để diễn giải quá trình suy diễn ra kết quả chẩn đoán. Như vậy bác sĩ có thể kiểm tra kết quả chẩn đoán của hệ thống làm cho hệ thống đáng tin cậy hơn. Ngoài ra ESKF còn có tiện ích giúp chuyên gia chỉnh sửa, cập nhật tri thức chẩn đoán và tiện ích quản lý hồ sơ bệnh nhân.Tóm lại, đề tài minh chứng cho thấy việc sử dụng patient profile vào các hệ chẩn đoán bệnh mà đặc biệt là các bệnh cần phải theo dõi thường xuyên như suy thận mạn là rất cần thiết. Khi có patient profile, quá trình chẩn đoán sẽ thuận tiện hơn và có thể theo dõi được diễn tiến của bệnh.1.5. Bố cục luận vănLuận văn được trình bày thành năm chương với bố cục như sau:Chương 1: Tổng quanGiới thiệu tổng quan bao gồm động cơ nghiên cứu, mục tiêu của đề tài, các vấn đề khoa học kỹ thuật cần giải quyết trong đề tài và kết quả đề tài đạt được. 9Chương 2: Cơ sở lý thuyếtTrình bày hệ chuyên gia, hiện trạng cũng như các khái niệm có liên quan đến hệ chuyên gia và user profile.Chương 3: Hệ chẩn đoán suy thận dựa vào hệ chuyên gia theo từng bệnh nhân Phần đầu chương giới thiệu hội chứng suy thận. Phần tiếp theo trình bày kiến trúc của ESKF và các kỹ thuật được sử dụng để xây dựng hệ chẩn đoán suy thận ESKF như: - Cấu trúc, khởi tạo, cập nhật hồ sơ bệnh nhân.- Tri thức chẩn đoán suy thận.- Biểu diễn tri thức, thông tin không chắc chắn với CF (Certainty Factor).- Các bước xây dựng cơ sở tri thức cho hệ chẩn đoán suy thận ESKF.- Môtơ suy diễn Jess.- Các tiện ích của hệ chẩn đoán ESKF.Phần cuối của chương sẽ trình bày các bước trong một quá trình chẩn đoán của ESKF.Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quảTrình bày bộ dữ liệu dùng để kiểm tra chương trình và đánh giá kết quả chẩn đoán của chương trình. Chương 5: Kết luậnTổng kết lại đề tài làm được những gì, vấn đề còn tồn đọng chưa giải quyết được, khả năng và hướng phát triển của đề tài. 10CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1. Giới thiệu hệ chuyên giaHệ chuyên gia là một lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo ra đời từ giữa thập niên 60. Ngay từ khi ra đời, hệ chuyên gia đã được sự quan tâm và phát triển mạnh mẽ, trở thành lĩnh vực đầu tiên của trí tuệ nhân tạo có ứng dụng thương mại [15 tr.11]. DENDRAL (1965) dùng để xác định cấu trúc phân tử trong chương trình vũ trụ của Mỹ, được xem là hệ chuyên gia đầu tiên và trở thành nền tảng để xây dựng các hệ chuyên gia sau đó. Ngày nay hệ chuyên gia đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y khoa, kinh tế, nông nghiệp… Trong đó y khoa là một trong những lĩnh vực đươc áp dụng từ những năm đầu phát triển, đặc biệt vào những năm 80. Khảo sát của Waterman (1986) cho thấy số lượng hệ chuyên gia dùng trong y khoa chiếm hơn 30% trong tổng số các hệ chuyên gia được tạo ra. Một số ví dụ về hệ chuyên gia dùng trong y khoa là: MYCIN (1973) một hệ chuyên gia nổi tiếng để chẩn đoán nhiễm trùng máu [7], PUFF (1982) dùng để phân tích kết quả xét nghiệm chức năng phổi [5], PSG-Expert (2000) chẩn đoán bệnh mất ngũ [8], BI-RADS(2007) chẩn đoán ung thư vú [24], Naser xây dựng một hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh về da (2008) [23]… 2.1.1. Định nghĩa hệ chuyên giaCó nhiều định nghĩa về hệ chuyên gia (HCG) và định nghĩa đầu tiên được Edward Feigenbaum phát biểu như sau (1977): “HCG là một chương trình máy tính thông minh sử dụng tri thức (knowledge) và các thủ tục suy luận (inference procedures) để giải quyết các vấn đề khó cần đến kiến thức chuyên môn của các chuyên gia về lĩnh vực đó.” [26 tr.9]Theo Jackson phát biểu vào năm 1990 thì: “Một HCG là một chương trình máy tính thể hiện và suy luận với tri thức của các chuyên gia để giải quyết vấn đề hay đưa ra lời khuyên.” [26 tr.9] [...]... Thời gian bị đái tháo đường - Tiền căn suy tim: cho biết bệnh nhân có bị bệnh suy tim không - Mức độ suy tim: 1, 2, 3, 4 - Thời gian bị suy tim - Tiền căn bệnh mạch vành: cho biết bệnh nhân có bị bệnh mạch vành không - Thời gian đã bị bệnh mạch vành - Tiền căn suy thận cấp: cho biết bệnh nhân có từng bị suy thận cấp không - Tình trạng suy thận cấp: đã điều trị khỏi suy thận cấp hay còn đang theo dõi. .. lần bị suy thận cấp - Tiền căn suy thận mạn: cho biết bệnh nhân đã được chẩn đoán suy thận mạn chưa - Thời gian đã bị suy thận mạn - Giai đoạn suy thận mạn: 1, 2, 3, 4, 5 - Tiền căn bệnh cầu thận cấp: cho biết bệnh nhân có từng mắc các bệnh cấp tính liên quan đến cầu thận không 36 - Tình trạng bệnh cầu thận cấp: đã điều trị khỏi bệnh cầu thận cấp hay còn đang theo dõi - Số lần bị bệnh cầu thận cấp... 3 HỆ CHẨN ĐOÁN SUY THẬN ESKF 3.1 Hội chứng suy thận 3.1.1 Giới thiệu Suy thận là trạng thái suy giảm chức năng của thận, bao gồm chức năng bài tiết lượng nước dư thừa và các chất độc trong cơ thể do quá trình trao đổi chất tạo ra, kéo theo là sự suy giảm chức năng sản xuất một vài hooc môn do thận tạo ra Có 2 loại suy thận: suy thận cấp tính và suy thận mạn tính Suy thận cấp tính Suy thận cấp là một. .. bệnh án mẫu và một bác sĩ chuyên khoa thận - Khảo sát ý kiến đánh giá của 4 bác sĩ chuyên khoa thận khác - Chọn lọc các tiền căn và tiền căn gia đình có ý nghĩa trong chẩn đoán và theo dõi suy thận thông qua kết quả khảo sát (cách xác định 1 thông tin có ý nghĩa được trình bày trong phần 3.2.3 trang 44) - Dựa vào các bệnh án mẫu để xác định các đặc trưng cận lâm sàng dùng để chẩn đoán và theo dõi suy. .. căn bệnh cầu thận mạn: cho biết bệnh nhân có bị các bệnh mạn tính liên quan đến cầu thận không - Thời gian bị bệnh cầu thận mạn - Tiền căn bệnh ống thận cấp: cho biết bệnh nhân có bệnh cấp tính nào đã được chẩn đoán có liên quan đến ống thận không - Tình trạng bệnh ống thận cấp: đã điều trị khỏi ống thận cấp hay còn đang theo dõi - Số lần bị bệnh ống thận cấp - Tiền căn bệnh ống thận mạn: cho biết bệnh. .. bệnh nhân có bệnh mạn tính nào đã được chẩn đoán có liên quan đến ống thận không - Thời gian bị bệnh ống thận mạn - Tiền căn thận đa nang: cho biết bệnh nhân có bị bệnh thận đa nang không - Thận độc nhất: cho biết bệnh nhân chỉ có một quả thận - Tiền căn sỏi thận: cho biết bệnh nhân đã được chẩn đoán sỏi thận trước đây chưa - Tình trạng sỏi thận: đã điều trị hay chưa điều trị - Số lần bị sỏi thận -... quan trọng hơn đó là theo dõi các nguy cơ suy thận mạn của bệnh nhân để có thể phát hiện suy thận mạn sớm Khi phát hiện được suy thận sớm, chi phí điều trị sẽ ít tốn kém hơn và có thể ngăn chặn hay làm chậm diễn tiến của bệnh Sau đây là các vấn đề chính cần giải quyết của hồ sơ bệnh nhân 3.2.1.1 Cấu trúc hồ sơ bệnh nhân ESKF dùng để chẩn đoán và theo dõi suy thận nên hồ sơ bệnh nhân dùng trong ESKF... các bệnh biến chứng của suy thận Vì lý do này mà suy thận thường bị chẩn đoán thiếu sót khi khám tại các phòng mạch của bác sĩ Nếu bệnh nhân khám bệnh tại bệnh viện, bác sĩ sẽ làm xét nghiệm máu giúp chẩn đoán tốt hơn Các triệu chứng phụ thường gặp của các bệnh nhân suy thận như: mệt, chán ăn, buồn nôn, da xanh… 2) Tiền căn Tiền căn là những ghi nhận bất thường có trước bệnh sử Bệnh sử là diễn tiến bệnh. .. quan đến suy thận bao gồm bốn nhóm thông tin: thông tin cá nhân, tiền căn của bệnh nhân, tiền căn gia đình của bệnh nhân và kết quả cận lâm sàng Các thông tin có trong profile của bệnh nhân được xác định từ các bác sĩ chuyên khoa thận, sách y khoa và các bệnh án mẫu được thu thập tại bệnh viện Chợ Rẫy được thực hiện như sau: - Thu thập các tiền căn và tiền căn gia đình có liên quan đến suy thận từ sách... nhận trước khi bệnh khởi phát Ví dụ ba ngày trước khi nhập viện, bệnh nhân A bị phù, nôn thì bệnh sử của bệnh nhân A trong lần khám này là “ba ngày nay bệnh nhân bị phù và nôn” Khi khám bệnh, bác sĩ hỏi bệnh nhân A “Trước đây đã phát hiện tăng huyết áp chưa?”, bệnh nhân trả lời là “Có Tăng huyết áp 2 năm nay” Như vậy bệnh nhân A đã có tiền căn tăng huyết áp Một số bệnh có liên quan đến suy thận là: đái . tài đã đề xuất một cấu trúc profile của bệnh nhân dùng trong chẩn đoán và theo dõi suy thận, từ đó xây dựng một hệ chẩn đoán suy thận dựa vào các thông. vấn đề sau:- Suy thận và các bệnh có liên quan, cách chẩn đoán suy thận, phân biệt suy thận cấp và suy thận mạn, nguyên nhân dẫn đến suy thận. - Tìm hiểu![ Mô hình khai thác lịch sử (History-based model) [21] - xây dựng một hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ và bệnh nhân chẩn đoán và theo dõi suy thận](https://media.store123doc.com/figures/001/706/mo-hinh-khai-thac-lich-history-based-model-1706598.png)
