Tiểu luận môn biểu diễn tri thức và suy luận ỨNG DỤNG MÔ HÌNH COKB VÀO VIỆC HỖ TRỢ CÔNG TÁC KHÁM, ĐIỀU TRỊ BỆNH NGOẠI TRÚ CỦA Y, BÁC SĨ

- 1 - ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG MÔ HÌNH COKB VÀO VIỆC HỖ TRỢ CÔNG TÁC KHÁM, ĐIỀU TRỊ BỆNH NGOẠI TRÚ CỦA Y, BÁC SĨ Học viên thực hiện: Nguyễn Minh Luân Mã số học viên: CH1301024 GVHD: PGS.TS. Đỗ Văn Nhơn Tp.HCM tháng 03-2014 - 2 - MỤC LỤC Trang MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH VẼ 3 MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 5 1.1. Ý nghĩa 5 1.2. Quy trình khám và điều trị bệnh ngoại trú 5 1.3. Các yêu cầu đặt ra trong công tác khám bệnh ngoại trú 5 CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH COKB SỬ DỤNG BÀI TOÁN MẪU 7 2.1. Mô hình COKB 7 2.2 Mô hình bài toán 8 2.3 Mô hình COKB sử dụng mẫu bài toán 8 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH COKB KHAI THÁC TOA THUỐC MẪU 12 3.1 Hiện trạng 12 3.2 Ứng dụng mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu 12 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM 14 4.1 Giao diện để các bác sĩ cập nhật, ghi nhận thông tin của bệnh nhân 14 4.2 Kết quả hệ thống trả về sau khi suy diễn 14 KẾT LUẬN 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 - 3 - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Quy trình khám và điều trị bệnh ngoại trú….……………………………… 5 - 4 - MỞ ĐẦU Hiện nay, tình trạng quá tải tại các bệnh viện tuyến tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương xảy ra ngày càng nghiêm trọng. Bởi vì, ngoài yếu tố cơ sở vật chất thì trình độ chuyên môn của các bác sĩ là không đồng đều. Bác sĩ giỏi thường tập trung tại các bệnh viện lớn. Vì vậy, bệnh nhân thường tập trung về các bệnh viện tuyến tỉnh, trung ương. Vấn đề đặt ra là làm sao nâng cao chất lượng công tác khám, điều trị bệnh cho các bác sĩ tại các bệnh viện tuyến huyện, trạm y tế xã. Qua khảo sát các dữ liệu thu thập được từ phần mềm quản lý bệnh viện mà VNPT Tiền Giang (đơn vị thành viên của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam) đã triển khai tại các bệnh viện thì yếu tố quyết định trong việc điều trị bệnh là: chẩn đoán của bác sĩ và việc chỉ định sử dụng thuốc(toa thuốc) mà bác sĩ yêu cầu. Trong phạm vi của đồ án, em đề xuất phương án sử dụng mô hình COKB để lưu trữ các tri thức của bác sĩ giỏi trong việc chẩn đoán bệnh và chỉ định sử dụng thuốc để gợi ý, giúp các bác sĩ ít kinh nghiệm hơn trong việc điều trị bệnh một cách hiệu quả nhất. Đồ án gồm có 4 chương chính: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu Chương 3: Ứng dụng mô hình COKB để khai thác toa thuốc mẫu . Chương 4: Thực nghiệm . Kết luận: Định hướng phát triển kết quả nghiên cứu. - 5 - CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Ý nghĩa: Hiện nay, các cơ quan quản lý nhà nước yêu cầu phải đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin tại tất cả các bệnh viện nhằm giảm thời gian chờ đợi của bệnh nhận, giảm tình trạng quá tải tại các bệnh viện. Tuy nhiên, sau khi triển khai ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác quản lý, khám và điều trị bệnh thì tình trạng quá tải tại các bệnh viện lớn, tuyến tỉnh, trung ương vẫn không giảm. Bởi vì, trình độ chuyên môn của các bác sĩ ở các bệnh viện tuyến huyện, tuyến xã chưa đáp ứng hết các nhu cầu của người dân. Đồ án đề cập chi tiết những vấn đề thường phát sinh trong công tác khám bệnh của bác sĩ. Từ đó, đề xuất sử dụng mô hình COKB để lưu trữ tri thức của bác sĩ (thể hiện ở nội dung chẩn đoán và toa thuốc) để hỗ trợ các bác sĩ mới ra trường còn ít kinh nghiệm, bác sĩ tuyến huyện, tuyến xã khi khám và điều trị bệnh của bệnh nhân. 1.2. Quy trình khám và điều trị bệnh ngoại trú : - 6 - 1.3.Các yêu cầu đặt ra trong công tác khám bệnh ngoại trú : 1.3.1 Yêu cầu chung Trong công tác khám bệnh ngoại trú, các bác sĩ thường phải chẩn đoán, ra toa thuốc trong một khoảng thời gian rất ngắn. Bởi vì, mỗi bác sĩ phải chịu trách nhiệm khám bệnh cho một số lượng bệnh nhân rất lớn. Đồng thời, bác sĩ phải chẩn đoán chính xác, điều trị hiệu quả với một chi phí phù hợp nhất cho bệnh nhân. 1.3.2 Yêu cầu cụ thể: Trước khi chẩn đoán và chỉ định sử dụng thuốc cho bệnh nhân, bác sĩ phải thực hiện khám và xem xét cụ thể các thông tin sau : - Thông tin về tuổi, giới tính, mạch đập (lần/phút), nhiệt độ, nhịp thở (lần/phút), cân nặng (kg), huyết áp, chiều cao. - Triệu chứng bệnh. - Lịch sử bệnh, quá trình điều trị trước đây (nếu có). 1.3.3.Mục tiêu của đồ án : Ứng dụng mô hình COKB để biểu diễn tri thức và suy diễn quá trình khám bệnh, ra toa thuốc của bác sĩ và đưa ra toa thuốc mẫu gợi ý, trợ giúp các bác sĩ trong công tác điều trị bệnh. - 7 - CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH COKB SỬ DỤNG BÀI TOÁN MẪU 2.1 Mô hình COKB: Mô hình COKB là một hệ thống gồm 6 thành phần: - C: là một tập hợp các khái niệm về các C-Object. - H: là một tập hợp các quan hệ phân cấp giữa các loại đối tượng. - R: là một tập hợp các loại quan hệ trên các C-Object. - Ops: là tập hợp các toán tử. - Funcs: là tập hợp các hàm. - Rules: tập hợp các luật. Mỗi đối tượng C là một lớp các đối tượng tính toán có cấu trúc nhất định và được phân cấp theo sự thiết lập của cấu trúc các đối tượng. Trong mô hình COKB, ta có 11 loại sự kiện như sau: - Sự kiện loại 1: Sự kiện thông tin về loại của đối tượng. - Sự kiện loại 2: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của đối tượng. - Sự kiện loại 3: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của đối tượng thông qua biểu thức hằng. - Sự kiện loại 4: Sự kiện về sự bằng nhau của một đối tượng hay một thuộc tính của đối tượng với một đối tượng hay một thuộc tính khác. - Sự kiện loại 5: Sự kiện về sự phụ thuộc giữa các đối tượng và các thuộc tính của các đối tượng thông qua một công thức tính toán hay một đẳng thức theo các đối tượng hoặc các thuộc tính. - Sự kiện loại 6: Sự kiện về một quan hệ trên các đối tượng hay trên các thuộc tính của các đối tượng. - Sự kiện loại 7: Sự kiện về tính xác định của một hàm. - Sự kiện loại 8: Sự kiện về tính xác định của một hàm thông qua biểu thức hằng. - Sự kiện loại 9: Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng với một hàm. - Sự kiện loại 10: Sự kiện về sự bằng nhau của một hàm với một hàm khác. - Sự kiện loại 11: Sự kiện về sự phụ thuộc của một hàm theo các hàm hay các đối tượng khác thông qua một công thức tính toán. - 8 - 2.2 Mô hình bài toán: Căn cứ vào mạng các đối tượng tính toán, ta có mô hình bài toán COKB gồm 3 thành phần chính: Trong đó: O gồm tập hợp n C-Objects, F là tập hợp các sự kiện giữa C-Objects, (O,F) là một mạng các đối tượng tính toán và Goal là tập hợp các mục tiêu của bài toán. Mục tiêu của bài toán có thể là: - Xác định một đối tượng. - Xác định thuộc tính của đối tượng. - Chứng minh một quan hệ giữa các đối tượng. - Tính giá trị các tham số. - Tính giá trị của hàm số trên các đối tượng. Đặt L = O-> F, bài toán có thể ký hiệu thành L ->G. 2.3 Mô hình COKB sử dụng mẫu bài toán: Trong thực tế, khi gặp vấn đề cần giải quyết, chúng ta thường không lập tức tìm ngay một cách giải quyết hoàn toàn mới, mà ta thường xem trước đây ta đã từng giải quyết một vấn đề nào tương tự như vậy chưa? Nếu có thì việc giải quyết vấn đề mới sẽ trở nên chính xác và hiệu quả hơn. Hoặc ta xác định xem có thể dựa vào các kết quả từ vấn đề cũ để giải quyết vấn đề được đặt ra hay không. Như vậy, trong mô hình biểu diễn tri thức của chúng ta cần phải mô phỏng được cách tư duy này của con người để trong quá trình suy diễn có thể nhanh chóng tìm kiếm và sử dụng lại các kết quả đã biết. 2.3.1 Miền tri thức con của tri thức được biểu diễn bằng mô hình COKB: Cho tri thức K=(C, H, R, Ops, Funcs, Rules) , miền tri thức con của K là tri thức được biểu diễn bằng mô hình COKB như sau: K p =(C p , H p , R p , Ops p , Funcs p , Rules p ), trong đó: Các thành phần của K p được định nghĩa như trong mô hình COKB. Tuy nhiên, - 9 - các thành phần này chỉ chứa một số yếu tố nhất định. Hay nói cách khác K p chính là tri thức hạn chế của K. 2.3.2 Bài toán mẫu: - Mô hình bài toán mẫu: Cho tri thức con K p , khi đó bài toán mẫu được biểu diễn dưới dạng mạng các đối tượng tính toán dựa trên tri thức K p gồm có 3 thành phần (O p, F p, G p ). Trong đó, O p và F p chỉ chứa các loại đối tượng cũng như các sự kiện đã được đặc tả trong K p. - Tiêu chuẩn bài toán mẫu: khi tiến hành suy luận dựa trên tri thức để giải quyết vấn đề, nếu gặp một bài toán ta sẽ tìm xem bài toán đã được giải chưa, hoặc ta có thể áp dụng các bài toán đã biết để giải bài toán mới không. Vì vậy, bài toán mẫu chính là yếu tố giúp cho việc suy luận trở nên nhanh chóng và hiệu quả. Do vậy, cần có các điều kiện để một bài toán được xem là bài toán mẫu. Qua thực tiễn áp dụng, một số tiêu chuẩn để xem xét một bài toán (vấn đề) là bài toán mẫu gồm: - Tần suất sử dụng bài toán mẫu trong miền tri thức cao. - Bài toán có số lượng đối tượng ít. - Lời giải ngắn gọn, rõ ràng. 2.3.3 Các loại bài toán mẫu: - Loại bài toán về xác định đối tượng. - Loại bài toán về tính giá trị các thuộc tính của đối tượng. 2.3.4 Mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu: Mô hình COKB_SP sử dụng bài toán mẫu gồm 7 thành phần như sau: Trong đó, (C, H, R, Ops, Funcs, Rules) là tri thức được biểu diễn theo mô hình COKB; Sample là tập hợp các bài toán mẫu trên miền tri thức. Mô hình COKB_SP là phương pháp hiệu quả trong việc thiết kế các cơ sở tri thức thực tế, cũng như việc mô hình hóa các vấn đề phức tạp và thiết kế các cơ chế suy diễn tự động trên miền tri thức. Mô hình cũng mô phỏng tốt tư duy của con người trong quá trình tìm cách giải quyết các vấn đề mới. 2.3.5 Thuật giải: Cho bài toán P= L -> G trong mô hình COKB_SP (mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu), ta có thể tìm được cách giải quyết bài toán P theo các bước như sau: - 10 - Bước 1: Thu thập các phần tử từ giả thuyết và kết luận của bài toán. Bước 2: Tìm bài toán mẫu có thể áp dụng được. Bước 3: Kiểm tra mục tiêu G. Nếu G được xác định thì chuyển qua bước 8. Bước 4: Sử dụng các qui tắc heuristic để chọn lựa bước giải thích hợp nhằm phát sinh thêm sự kiện mới, các đối tượng mới và đạt đến trạng thái mới của quá trình suy luận. Bước 5: Nếu bước 4 không thành công thì sử dụng một luật bất kỳ có thể áp dụng được nhằm phát sinh thêm sự kiện mới, các đối tượng mới và đạt đến trạng thái mới của quá trình suy luận. Bước 6: Nếu ở bước 4 và 5 chọn được luật có thể áp dụng được thì ta ghi nhận thông tin của bước giải, ghi nhận đối tượng mới vào tập hợp các đối tượng, ghi nhận sự kiện mới vào tập các sự kiện đã biết và quay lại bước 2. Bước 7: Nếu không tìm được luật ở bước 4 và 5, thì ta kết luận không tìm thấy lời giải cho bài toán và dừng. Bước 8: Rút gọn lời giải tìm được để có một lời giải tối ưu hơn bằng cách phân tích quá trình giải để xác định các sự kiện mới cần thiết sau mỗi bước giải, từ đó loại bỏ các bước giải dư thừa. Bước 9: Thể hiện lời giải 2.3.6 Thuật giải tìm bài toán mẫu: Cho bài toán P = L->G trên mô hình COKB_SP, khi đó thuật giải tìm bài toán mẫu có thể áp dụng cho bài toán P như sau: [...]... nhiều y bác sĩ, rất có ý nghĩa thực tiễn nhưng chưa được vận dụng, khai thác Vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thống phần mềm thu thập tất cả các tri thức của nhiều bác sĩ và hỗ trợ lại cho chính các bác sĩ trong công tác khám và điều trị bệnh 3.2 Ứng dụng mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu: 3.2.1 Vấn đề khám, điều trị bệnh ngoại trú: Khi một người có vấn đề về sức khỏe phải đến bệnh viện, bác sĩ tiến... lời khai của người bệnh, biểu hiện bệnh mà bác sĩ có thể nhìn thấy được Tổng hợp các thông tin lại, dựa trên sự liên hệ giữa chúng và kinh nghiệm của bản thân bác sĩ sẽ có kết quả chẩn đoán bệnh (theo mã bệnh ICD cụ thể) và ra toa thuốc để người bệnh mang về thực hiện 3.2.2 Ứng dụng mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu: Mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu gồm có 3 thành phần chính (O, F, G), áp dụng vào vấn... diễn: - Kết quả chẩn đoán (gợi ý): - Chỉ định sử dụng thuốc (gợi ý): - Toa thuốc (gợi ý): KẾT LUẬN Mô hình COKB là một mô hình rất tốt cho việc biểu diễn tri thức của con người (đặc biệt là các tri thức về Toán học, Hóa học và Vật lý) Đồ án vận dụng mô hình COKB vào một lĩnh vực y tế nhằm giải quyết tình trạng quá tải tại các bệnh viện đang được dư luận xã hội rất quan tâm Tuy nhiên, do thời gian nghiên... thể hiểu, xử lý và áp dụng bộ suy diễn để suy luận ra kết quả tốt nhất theo yêu cầu của người dùng Việc áp dụng COKB trong lĩnh vực khám, chữa bệnh sẽ giúp con người khai thác được tri thức của các bác sĩ giỏi, nhiều kinh nghiệm phục vụ xã hội, cộng đồng CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM 4.1 Giao diện để các bác sĩ cập nhật, ghi nhận thông tin của bệnh nhân: 4.2 Kết quả hệ thống trả về sau khi suy diễn: - Kết quả... CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH COKB KHAI THÁC TOA THUỐC MẪU 3.1 Hiện trạng: Hệ thống thông tin quản lý bệnh viện (PM quản lý bệnh viện) đã được tri n khai tại nhiều bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh Dữ liệu thu thập được rất lớn, trong đó có thông tin về kết quả chẩn đoán của bác sĩ (mã bệnh ICD theo tiêu chuẩn quốc tế) và chỉ định sử dụng thuốc (toa thuốc) Những thông tin trên chứa hàm lượng tri thức của nhiều... đoán, điều trị cho các bác sĩ mới ra trường, bác sĩ có ít kinh nghiệm hơn tham khảo, thực hiện -Sử dụng thuật giải (mục 2.3.5 và 2.3.6) để tìm ra các toa mẫu (trong một số lượng rất lớn các toa thuốc) và thuật giải suy diễn tiến kết hợp với một số qui tắc heuristic sẽ giúp máy tính xử lý tìm ra kết quả tối ưu nhất 3.2.4 Lợi ích mang lại: Mô hình COKB hỗ trợ người lập trình biểu diễn tri thức để máy... và G là tập hợp các mục tiêu của bài toán 3.2.3 Thuật giải: - Với giả thuyết mỗi toa thuốc của các bác sĩ giỏi, nhiều kinh nghiệm gồm (thông tin tuổi, giới tính, mạch, huyết áp, kết hợp với các mối liên hệ, tri thức của bác sĩ trong phạm vi đang xem xét -> chẩn đoán chính xác thể hiện qua toa thuốc điều trị) là một toa mẫu (bài toán mẫu) để máy tính xử lý, đưa ra kết quả gợi ý hướng chẩn đoán, điều. .. dư luận xã hội rất quan tâm Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu có giới hạn nên chưa làm rõ được các ưu điểm của COKB Ngoài ra, tính mở của COKB cho phép bổ sung thêm các thành phần của bài toán mẫu, mô hình đó gọi là COKB- SP, giúp cho quá trình suy luận của hệ thống trở nên thông minh hơn và mô phỏng được cách giải quyết tương tự như các chuyên gia (con người) thực hiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhon... chính (O, F, G), áp dụng vào vấn đề khám chữa bệnh ngoại trú (phạm vi đã giới hạn lại) như sau: O = { Tuổi, giới tính, mạch, nhiệt độ,nhịp thở, cân nặng, chiều cao, huyết áp, mã bệnh ICD, toa thuốc} F= {Tuổi > 40 nguy cơ bệnh huyết áp cao; người thừa cân thường bị tiểu đường, toa thuốc(tên thuốc, hoạt chất, liều dùng, thời gian uống) } G={chẩn đoán theo mã bệnh, toa thuốc} Trong đó: O gồm tập hợp n . các tri thức của nhiều bác sĩ và hỗ trợ lại cho chính các bác sĩ trong công tác khám và điều trị bệnh. 3.2 Ứng dụng mô hình COKB sử dụng bài toán mẫu: 3.2.1 Vấn đề khám, điều trị bệnh ngoại trú: Khi. GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG MÔ HÌNH COKB VÀO VIỆC HỖ TRỢ CÔNG TÁC KHÁM, ĐIỀU TRỊ BỆNH NGOẠI TRÚ CỦA Y, BÁC SĨ Học viên thực hiện: Nguyễn Minh Luân Mã. biết. 2.3.1 Miền tri thức con của tri thức được biểu diễn bằng mô hình COKB: Cho tri thức K=(C, H, R, Ops, Funcs, Rules) , miền tri thức con của K là tri thức được biểu diễn bằng mô hình COKB như sau: K p