Dịch tễ lâm sàng, biến thể gen thalassemia gây tan máu bẩm sinh ở các cặp vợ chồng đến khám tại bệnh viện phụ sản trung ương, kết quả ứng dụng trí tuệ nhân tạo

Dịch tễ lâm sàng, biến thể gen thalassemia gây tan máu bẩm sinh ở các cặp vợ chồng đến khám tại bệnh viện phụ sản trung ương, kết quả ứng dụng trí tuệ nhân tạo Dịch tễ lâm sàng, biến thể gen thalassemia gây tan máu bẩm sinh ở các cặp vợ chồng đến khám tại bệnh viện phụ sản trung ương, kết quả ứng dụng trí tuệ nhân tạo Dịch tễ lâm sàng, biến thể gen thalassemia gây tan máu bẩm sinh ở các cặp vợ chồng đến khám tại bệnh viện phụ sản trung ương, kết quả ứng dụng trí tuệ nhân tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ VIỆN SỐT RÉT – KÝ SINH TRÙNG – CÔN TRÙNG TRUNG ƯƠNG NGUYỄN BÁ TÙNG DỊCH TỄ LÂM SÀNG, BIẾN THỂ GEN THALASSEMIA GÂY TAN MÁU BẨM SINH Ở CÁC CẶP VỢ CHỒNG ĐẾN KHÁM TẠI BỆNH VIỆN PHỤ SẢN TRUNG ƯƠNG VÀ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TRONG SÀNG LỌC TRƯỚC SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ VIỆN SỐT RÉT – KÝ SINH TRÙNG – CÔN TRÙNG TRUNG ƯƠNG NGUYỄN BÁ TÙNG DỊCH TỄ LÂM SÀNG, BIẾN THỂ GEN THALASSEMIA GÂY TAN MÁU BẨM SINH Ở CÁC CẶP VỢ CHỒNG ĐẾN KHÁM TẠI BỆNH VIỆN PHỤ SẢN TRUNG ƯƠNG VÀ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TRONG SÀNG LỌC TRƯỚC SINH Chuyên ngành: Dịch tễ học Mã số: 9720117 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tuấn Hưng PGS.TS Nguyễn Thị Trang Hà Nội – 2023 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới: Thầy, PGS.TS Nguyễn Tuấn Hưng, Phó Vụ Trưởng Vụ Tổ chức cán Bộ Y tế Cô, PGS.TS Nguyễn Thị Trang, giảng viên cao cấp Bộ môn Y sinh học - Di truyền trường Đại học Y Hà Nội tận tình dạy, hướng dẫn em hoàn thành luận án Tập thể anh chị cơng tác Trung Tâm Chẩn đốn trước sinh – Bệnh viện Phụ sản Trung ương giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thực đề tài Các thầy cơ, anh chị giảng dạy làm việc Viện Khoa học Cơng nghệ Qn nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu Các q thầy Ban Giám đốc, PhịngKhoa học Đào tạo Viện Sốt rét-Ký sinh trùng-Côn trùng Trung ương giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình hồn thành luận án Gia đình, anh chị em ln bên cạnh đồng hành, động viên hỗ trợ điều tốt suốt chặng đường học tập, làm việc nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến người bạn quan tâm, giúp đỡ suốt thời gian qua Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Nguyễn Bá Tùng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Bá Tùng, nghiên cứu sinh khóa 13, Viện Sốt rét – Ký sinh trùng – Côn trùng - Trung ương, chuyên ngành Dịch tễ học, xin cam đoan: Đây luận án thân trực tiếp thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Tuấn Hưng PGS.TS Nguyễn Thị Trang Cơng trình không trùng lặp với nghiên cứu khác công bố Việt Nam Các số liệu thơng tin nghiên cứu hồn tồn xác, trung thực khách quan, xác nhận chấp thuận sở nơi nghiên cứu Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật cam kết Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Nguyễn Bá Tùng iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AI Artificial intelligence Trí tuệ nhân tạo ANN Artificial neural network Mạng nơron nhân tạo ARMS- Amplification Refractory Hệ thống khuyếch đại đột biến PCR Mutation System – Polymerase trơ – Phản ứng chuỗi Chain Reaction polymerase AUC Area Under The Curve Mức độ phân loại mơ hình CNN Convolutional neural networks Mạng nơron tích chập CTM Công thức máu DFO Desferrioxamine FDA Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ FN False negative Âm tính giả FP False positive Dương tính giả Hb Hemoglobin Huyết sắc tố Hb Bart’s Hemoglobin Bart’s Gen quy định tổng hợp chuỗi α HBA globin Gen quy định tổng hợp chuỗi β HBB globin HbE Hemoglobin E HbH Hemoglobin H HCG Human chrionic gonadotropin Hormon HCG HLA Human Leukocyte Antigen Kháng nguyên bạch cầu người MCH Mean corpuscular hemoglobin Lượng hemoglobin trung bình hồng cầu iv Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt MCHC Mean Corpuscular Nồng độ hemoglobin trung bình Hemoglobin Concentration hồng cầu MCV Mean corpuscular volume Thể tích trung bình hồng cầu MDA Decrease in Accuracy Độ xác giảm trung bình MDI Mean Decrease in Impurity Tạp nhiễu giảm trung bình RDW Red cell Distribution With Mức độ đồng kích thước hồng cầu RBC Red blood Số lượng hồng cầu RUC Receiver Operating Đường cong biểu diễn xác suất Characteristics NPV Negative Predicted Value Giá trị dự báo âm tính PCR Polymerase Chain Reaction Phản ứng chuỗi polymerase PPV Positive Predicted Value Giá trị dự báo dương tính SMOTE Synthetic Minority Kỹ thuật lấy mẫu mức Oversampling Technique TIF Thalassemia International Hiệp hội Thalassemia quốc tế Federation TN True negative Âm tính thật TP True positive Dương tính thật TTNT WHO Trí tuệ nhân tạo World Health Organization Tổ chức y tế giới v MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Bệnh Thalassemia (tan máu bẩm sinh) 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo hemoglobin gen globin 1.1.2 Cơ sở phân tử phân loại bệnh Thalassemia 1.1.3 Cơ chế bệnh sinh biểu lâm sàng 1.1.4 Điều trị bệnh Thalassemia 13 1.1.5 Sàng lọc bệnh tan máu bẩm sinh cộng đồng 15 1.2 Dịch tễ học Thalassemia 19 1.2.1 Đặc điểm dịch tễ học Thalassemia giới Việt Nam 19 1.2.2 Đặc điểm phân bố vùng Thalassemia Việt Nam 22 1.2.3 Một số yếu tố nguy ảnh hưởng đến tỷ lệ mang gen Thalassemia Việt Nam 24 1.3 Trí tuệ nhân tạo ứng dụng y tế, sàng lọc trước sinh Thalassemia Việt Nam 25 1.3.1 Định nghĩa trí tuệ nhân tạo 25 1.3.2 Trí tuệ nhân tạo lĩnh vực y tế 25 1.3.3 Ứng dụng trí tuệ nhân tạo sàng lọc trước sinh Thalassemia 29 1.3.4 Đánh giá giá trị phần mềm ứng dụng trí tuệ nhân tạo sàng lọc trước sinh Thalassemia 31 1.4 Giới thiệu địa bàn nghiên cứu 35 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Đối tượng nghiên cứu 37 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 37 2.3 Thiết kế nghiên cứu 37 2.3.1 Thiết kế nghiên cứu 37 2.3.2 Cỡ mẫu phương pháp chọn mẫu 38 vi 2.4 Nội dung, biến số số nghiên cứu 41 2.4.1 Nội dung nghiên cứu 41 2.4.2 Các biến số, số nghiên cứu 41 2.5 Quy trình, phương pháp thu thập thông tin 46 2.5.1 Quy trình nghiên cứu 46 2.5.2 Tiêu chuẩn đánh giá, kỹ thuật nghiên cứu 48 2.6 Phân tích số liệu phiên giải kết 51 2.7 Sai số cách khắc phục 51 2.7.1 Các loại sai số 51 2.7.2 Cách khắc phục sai số 52 2.8 Đạo đức nghiên cứu 52 2.9 Sơ đồ nghiên cứu 53 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 3.1 Một số đặc điểm dịch tễ lâm sàng, biến thể gen Thalassemia gây tan máu bẩm sinh cặp vợ chồng đến khám sàng lọc trước sinh Bệnh viện Phụ sản Trung ương giai đoạn 2012-2022 54 3.1.1 Tỷ lệ mang gen Thalassemia 54 3.1.2 Một số đặc điểm dịch tễ học, lâm sàng, cận lâm sàng người mang gen bệnh tan máu bẩm sinh 58 3.2 Kết phần mềm trí tuệ nhân tạo sàng lọc bệnh tan máu bẩm sinh 77 3.2.1 Kết phần mềm sở tri thức chuyên gia 77 3.2.2 Kết phần mềm học máy 81 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN 84 4.1 Một số đặc điểm dịch tễ lâm sàng, biến thể gen Thalassemia gây tan máu bẩm sinh cặp vợ chồng đến khám sàng lọc trước sinh Bệnh viện Phụ sản Trung ương giai đoạn 2012-2022 84 4.2 Kết phần mềm trí tuệ nhân tạo sàng lọc bệnh tan máu bẩm sinh 104 vii 4.2.1 Kết phần mềm sở tri thức chuyên gia (HCG) sàng lọc bệnh tan máu bẩm sinh 105 4.2.2 Kết phần mềm học máy sàng lọc bệnh tan máu bẩm sinh 109 4.3 Hạn chế nghiên cứu 114 KẾT LUẬN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hai mươi mốt đột biến α-thalassemia Bảng 1.2 Hai mươi hai đột biến β-thalassemia Bảng 1.3 Tỷ lệ mắc mang gen β - thalassemia số quốc gia Châu Á 21 Bảng 1.4 Ước tính tỷ lệ trẻ sinh bị bệnh thalassemia 1000 ca sinh tỉnh 23 Bảng 1.5 Kết luận hệ thống sàng lọc thalassemia trí tuệ nhân tạo 32 Bảng 2.1 Biến số nghiên cứu 41 Bảng 2.2 Các số ferritin huyết theo mức độ tải sắt 49 Bảng 3.1 Tỷ lệ người mang gen thalassemia sàng lọc 54 Bảng 3.2 Tỷ lệ hai vợ chồng mang gen thalassemia sàng lọc 55 Bảng 3.3 Phân bố loại đột biến gen α-thalassemia thai phụ chồng đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 56 Bảng 3.4 Phân bố loại đột biến gen β-thalassemia thai phụ chồng đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 57 Bảng 3.5 Đặc điểm khu vực đột biến α-thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 58 Bảng 3.6 Phân bố khu vực đột biến α-thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 59 Bảng 3.7 Phân bố khu vực đột biến β-thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 60 Bảng 3.8 Phân bố dân tộc thai phụ đến sàng lọc thalassemia Bệnh viện Phụ sản Trung ương 61 Bảng 3.9 Đặc điểm dân tộc thể thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 62 Bảng 3.10 Tỷ suất mang gen thalalassemia theo dân tộc thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 63 Bảng 3.11 Phân bố dân tộc đột biến α-thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 64 Bảng 3.12 Phân bố dân tộc đột biến β-thalassemia thai phụ đến sàng lọc Bệnh viện Phụ sản Trung ương 65