xây dựng một hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ và bệnh nhân chẩn đoán và theo dõi suy thận

MỤC LỤC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.2 Hồ sơ đặc trưng người dùng (user profile) .20 CHƯƠNG HỆ CHẨN ĐOÁN SUY THẬN ESKF 28 3.1 Hội chứng suy thận 28 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 74 PHỤ LỤC 81 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt user profile hồ sơ đặc trưng người dùng patient profile hồ sơ bệnh nhân ESKF Expert System for Kidney Failure HCG Hệ chuyên gia Danh mục bảng biểu Bảng 3.1 Bảng đánh giá thông tin dùng để chẩn đoán khả suy thận bác sĩ 45 Bảng 3.2 Bảng ánh xạ mức độ đánh giá bác sĩ sang CF 46 Bảng 4.1 Bảng kết đánh giá chức hỏi bệnh bổ sung kiểm tra nhiều nhóm bệnh án 68 Bảng 4.2 Bảng kết đánh giá chức hỏi bệnh bổ sung kiểm tra nhóm bệnh án 69 Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Các thành phần hệ chuyên gia 12 Hình 2.2 Ma trận đánh giá .22 Hình 2.3 Mạng ngữ nghĩa 23 Hình 3.1 Kiến trúc hệ chẩn đoán suy thận ESKF 34 Hình 3.2 Các bước xây dựng sở tri thức ESKF 50 Hình 3.3 Đồ thị giải thích kết chẩn đoán sơ .56 Hình 3.4 Sơ đồ DFD trình chẩn đốn tổng qt 58 Hình 3.5 Sơ đồ DFD q trình thu thập thơng tin 59 Hình 3.6 Sơ đồ DFD q trình chẩn đốn bệnh 61 Hình 4.1 Mẫu bệnh án dùng để thu thập liệu 64 Hình 4.2 Biểu đồ kết chẩn đốn suy thận ESKF so với bệnh án 70 Hình 4.3 Biểu đồ kết chẩn đốn suy thận ESKF so với bác sĩ 70 Hình 4.4 Biểu đồ kết chẩn đốn ngun nhân suy thận ESKF so với bác sĩ 70 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Động nghiên cứu Suy thận hội chứng suy giảm chức thận, chia làm hai loại: cấp tính mạn tính Suy thận mạn tính nguy hiểm có dấu hiệu bất thường giai đoạn đầu Khi có dấu hiệu bất thường thận gần bị hư hoàn toàn Khi suy thận tiến triển đến giai đoạn cuối chức thận vĩnh viễn dẫn đến tử vong khơng có biện pháp thay thận như: ghép thận, chạy thận nhân tạo hay thẩm phân phúc mạc Với chi phí điều trị cao nên suy thận mạn trở thành gánh nặng cho gia đình bệnh nhân cho xã hội Theo số liệu thống kê Hội Thận học quốc tế, có khoảng 500 triệu người tồn giới có vấn đề bệnh lý mạn tính thận Tại Việt Nam, chưa có số liệu thức tần suất mắc bệnh thận, tại, nước có khoảng gần triệu bệnh nhân suy thận (chiếm 6,73% dân số) năm có thêm khoảng 8.000 bệnh nhân suy thận [31] Mặt khác, phần lớn bệnh viện nước ta khoa thận, chưa có hệ thống đào tạo chuyên sâu ngành thận học, thiếu bác sĩ chuyên khoa thận bệnh viện lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh [32] Một nửa số bệnh nhân mắc bệnh thận bị chẩn đoán thiếu xác Trong nhiều trường hợp bệnh nhân có biểu huyết áp cao liền bác sĩ chẩn đốn bệnh tăng huyết áp Tuy nhiên, người biết biến chứng bệnh thận không điều trị sớm nên phần lớn bệnh nhân đến viện bệnh nặng cần phải lọc máu Trong trường hợp này, chi phí điều trị tốn kém, tuổi thọ người bệnh bị rút ngắn [32] Với tình hình bệnh suy thận ngày tăng chương trình máy tính hỗ trợ bác sĩ chẩn đốn theo dõi suy thận cần thiết Loại chương trình thường biết đến với tên gọi hệ chun gia Đó loại chương trình máy tính có khả mơ hình hóa khả giải vấn đề chuyên gia lãnh vực Hệ chuyên gia lĩnh vực trí tuệ nhân tạo nghiên cứu phát triển từ thập niên 60 [11 tr.11] Cho đến hệ chuyên gia áp dụng nhiều lĩnh vực, y khoa lĩnh vực áp dụng Ngồi ra, tính chất suy thận mạn tiến triển âm thầm, có triệu chứng đặc trưng giai đoạn đầu nên muốn chẩn đoán suy thận mạn sớm cần phải theo dõi bệnh sử bệnh nhân Hơn nữa, biết bệnh sử bác sĩ tiên đốn trạng bệnh nhân, từ bác sĩ cần kiểm tra vài triệu chứng hay dấu hiệu bất thường chẩn đốn bệnh Như tùy vào bệnh sử bệnh nhân mà bác sĩ có cách hỏi bệnh khác Các hệ thống thích nghi cá nhân hệ thống cung cấp thông tin, tài nguyên, dịch vụ… dựa vào đặc điểm người sử dụng Trong hệ thống này, người sử dụng có hồ sơ đặc trưng (profile) để mô tả đặc điểm người [21] Do để hệ thống hỏi chẩn đốn bệnh cho phù hợp với trạng bệnh nhân đặc biệt theo dõi diễn tiến suy thận, luận văn đề xuất việc khai khác hồ sơ người dùng (user profile), gọi hồ sơ bệnh nhân (patient profile1) 1.2 Mục tiêu luận văn Với vấn đề nêu trên, luận văn nhằm xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ bệnh nhân chẩn đoán theo dõi suy thận (Expert System for Kidney Failure gọi tắt ESKF) để hạn chế tình trạng chẩn đốn thiếu xác Điểm khác biệt so với hệ chuyên gia truyền thống ESKF sử dụng hồ sơ bệnh nhân vào hệ thống với mục đích: - Theo dõi diễn tiến suy thận mạn bệnh để cảnh báo cho bệnh nhân có dấu hiệu suy thận mạn giúp chẩn đoán suy thận mạn sớm - Chẩn đốn bệnh thuận tiện dựa bệnh sử bệnh nhân Ví dụ lần chẩn đốn trước bệnh nhân cho biết bị bệnh tăng huyết áp lần sau khơng hỏi bệnh nhân có tăng huyết áp Đặc biệt, trường hợp patient profile tập hợp thông tin đặc trưng y khoa bệnh nhân cấp cứu cần phải có thông tin bệnh nhân nhanh, bệnh nhân khơng cung cấp bị mê hồ sơ bệnh nhân có ý nghĩa - Từ thơng tin có patient profile, hệ thống suy diễn trạng bệnh nhân, từ xác định thơng tin cần hỏi cho lần chẩn đốn Ví dụ: Bệnh nhân có tiền đái tháo đường nhiều năm lần chẩn đốn trước xét nghiệm nước tiểu có máu đạm chứng tỏ cho thấy bệnh nhân có nguy bị suy thận cao nên cần hỏi vài triệu chứng - Sử dụng profile bệnh nhân chẩn đoán trước để hỗ trợ trình hỏi bệnh cho bệnh nhân nhằm hạn chế tình trạng cung cấp thiếu thơng tin 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề tài nghiên cứu vấn đề sau: - Suy thận bệnh có liên quan, cách chẩn đoán suy thận, phân biệt suy thận cấp suy thận mạn, nguyên nhân dẫn đến suy thận - Tìm hiểu vấn đề liên quan đến user profile hệ thống thích nghi cá nhân để từ xây dựng profile cho bệnh nhân: o Cấu trúc profile o Khởi tạo profile o Cập nhật profile - Tìm hiểu hệ chuyên gia kỹ thuật sử dụng hệ chuyên gia, đặc biệt hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh: o Phương pháp biểu diễn tri thức o Các tri thức, thông tin y khoa thường không chắn không rõ ràng nên đề tài cần tìm hiểu phương pháp biểu diễn thông tin dạng o Phương pháp suy diễn kết luận dựa vào tập tri thức có 1.4 Kết đạt Đề tài đề xuất cấu trúc profile bệnh nhân dùng chẩn đốn theo dõi suy thận, từ xây dựng hệ chẩn đoán suy thận dựa vào thơng tin có profile Xây dựng ESKF giúp chẩn đoán theo dõi diễn tiến suy thận mạn bệnh nhân để phát suy thận mạn giai đoạn đầu Trong chẩn đoán suy thận, kết cận lâm sàng có vai trò định, ngày nay, bệnh nhân dễ dàng có kết cận lâm sàng từ trung tâm y tế tư nhân nên bệnh nhân sử dụng ESKF để theo dõi tình trạng suy thận thân Như phát bệnh giai đoạn đầu để ngăn chặn bệnh tiến đến giai đoạn cuối giúp người bệnh kéo dài tuổi thọ giảm chi phí điều trị ESKF có cung cấp tiện ích giải thích để diễn giải trình suy diễn kết chẩn đốn Như bác sĩ kiểm tra kết chẩn đốn hệ thống làm cho hệ thống đáng tin cậy Ngồi ESKF có tiện ích giúp chun gia chỉnh sửa, cập nhật tri thức chẩn đoán tiện ích quản lý hồ sơ bệnh nhân Tóm lại, đề tài minh chứng cho thấy việc sử dụng patient profile vào hệ chẩn đoán bệnh mà đặc biệt bệnh cần phải theo dõi thường xuyên suy thận mạn cần thiết Khi có patient profile, q trình chẩn đốn thuận tiện theo dõi diễn tiến bệnh 1.5 Bố cục luận văn Luận văn trình bày thành năm chương với bố cục sau: Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan bao gồm động nghiên cứu, mục tiêu đề tài, vấn đề khoa học kỹ thuật cần giải đề tài kết đề tài đạt Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày hệ chuyên gia, trạng khái niệm có liên quan đến hệ chuyên gia user profile Chương 3: Hệ chẩn đoán suy thận dựa vào hệ chuyên gia theo bệnh nhân Phần đầu chương giới thiệu hội chứng suy thận Phần trình bày kiến trúc ESKF kỹ thuật 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 đốn suy thận - Biểu diễn tri thức, thơng tin không chắn với CF (Certainty Factor) - Các bước xây dựng sở tri thức cho hệ chẩn đốn suy thận ESKF - Mơtơ suy diễn Jess - Các tiện ích hệ chẩn đốn ESKF Phần cuối chương trình bày bước trình chẩn đốn ESKF Chương 4: Thực nghiệm đánh giá kết Trình bày liệu dùng để kiểm tra chương trình đánh giá kết chẩn đốn chương trình Chương 5: Kết luận Tổng kết lại đề tài làm gì, vấn đề tồn đọng chưa giải được, khả hướng phát triển đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu hệ chuyên gia Hệ chuyên gia lĩnh vực trí tuệ nhân tạo đời từ thập niên 60 Ngay từ đời, hệ chuyên gia quan tâm phát triển mạnh mẽ, trở thành lĩnh vực trí tuệ nhân tạo có ứng dụng thương mại [15 tr.11] DENDRAL (1965) dùng để xác định cấu trúc phân tử chương trình vũ trụ Mỹ, xem hệ chuyên gia trở thành tảng để xây dựng hệ chuyên gia sau Ngày hệ chuyên gia áp dụng nhiều lĩnh vực khác y khoa, kinh tế, nơng nghiệp… Trong y khoa lĩnh vực đươc áp dụng từ năm đầu phát triển, đặc biệt vào năm 80 Khảo sát Waterman (1986) cho thấy số lượng hệ chuyên gia dùng y khoa chiếm 30% tổng số hệ chuyên gia tạo Một số ví dụ hệ chuyên gia dùng y khoa là: MYCIN (1973) hệ chuyên gia tiếng để chẩn đoán nhiễm trùng máu [7], PUFF (1982) dùng để phân tích kết xét nghiệm chức phổi [5], PSG-Expert (2000) chẩn đoán bệnh ngũ [8], BIRADS(2007) chẩn đoán ung thư vú [24], Naser xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh da (2008) [23]… 2.1.1 Định nghĩa hệ chuyên gia Có nhiều định nghĩa hệ chuyên gia (HCG) định nghĩa Edward Feigenbaum phát biểu sau (1977): “HCG chương trình máy tính thơng minh sử dụng tri thức (knowledge) thủ tục suy luận (inference procedures) để giải vấn đề khó cần đến kiến thức chuyên môn chuyên gia lĩnh vực đó.” [26 tr.9] Theo Jackson phát biểu vào năm 1990 thì: “Một HCG chương trình máy tính thể suy luận với tri thức chuyên gia để giải vấn đề hay đưa lời khuyên.” [26 tr.9] BẢNG KHẢO SÁT Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ CỦA BÁC SĨ CHO CÁC THÔNG TIN DÙNG ĐỂ CHẨN ĐỐN SUY THẬN Mức độ chẩn đốn theo thang điểm STT Giả thiết 0,+,++,+++,++++, +++++ Theo bác sĩ, bệnh nhân có dấu hiệu sau có khả bị suy thận khơng? Nếu có khả bị suy thận theo thang điểm từ 0+ đến 5+ Ví dụ bệnh nhân vào khám bệnh cho biết thiểu niệu, bác sĩ nghĩ người có ++ khả bị suy thận Đa niệu Thiểu niệu Vô niệu Tiểu máu (nước tiểu có màu hồng, đỏ sậm) Tiểu đạm (nước tiểu có nhiều bọt) Tiểu đêm Phù Mất dịch (phỏng, nôn nhiều, tiêu chảy…) Mất máu (phẩu thuật, sinh, …) 10 Sau sử dụng thuốc có dấu hiệu bất thường 11 Hơi thở có mùi urê 12 Ngưng tim 13 Da nhăn 14 Da tróc vẩy 15 Da muối sương 16 Mệt 17 Teo 18 Yếu chi 19 Giảm phản xạ 20 Giảm tập trung 21 Lú lẩn hay quên 22 Mất ngủ 23 Run rẫy 24 Lơ mơ 25 Hôn mê 26 Co giật 27 Hội chứng chân không yên 28 Chán ăn 29 Buồn nôn 30 Thiếu máu 31 Bệnh nhân ghép thận 32 Bệnh nhân có tiền suy thận cấp 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Bệnh nhân có tiền bệnh cầu thận cấp Bệnh nhân có tiền cầu thận mạn Bệnh nhân có tiền bệnh ống thận cấp Bệnh nhân có tiền bệnh ống thận mạn Bệnh nhân có tiền bệnh mạch máu thận Bệnh nhân có tiền thận đa nang Bệnh nhân có tiền suy tim Bệnh nhân có tiền nhồi máu tim Bệnh nhân có tiền bệnh mạch vành Bệnh nhân có tiền bệnh tim mạch khác Bệnh nhân bị ung thư chưa di đến hệ tiết niệu Ung thư hệ tiết niệu hay nơi khác di 44 đến hệ tiết niệu 45 Bệnh nhân có tiền xơ hóa sau phúc mạc 46 Bệnh nhân có tiền tăng huyết áp 47 Bệnh nhân có tiền tiểu đường 48 Bệnh nhân có tiền Lupus 49 Bệnh nhân có tiền Gout 50 Bệnh nhân có tiền Alport 51 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh suy thận mạn Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh thận đa 52 nang 53 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh Lupus 54 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh Gout 55 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh Alport 56 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh tim mạch 57 Gia đình bệnh nhân có người mắc bệnh tiểu đường Khi bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ nghĩ bệnh nhân có khả bị thiếu máu theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 58 Nhức đầu 59 Chóng mặt 60 Da xanh 61 Niêm mạc lợt Bệnh nhân chẩn đốn suy thận có yếu tố sau bác sĩ nghĩ bệnh nhân có khả bị suy thận mạn theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 62 Bệnh nhân có tiền tăng huyết áp 63 Bệnh nhân có tiền tiểu đường 64 Bệnh nhân có tiền Lupus 65 Bệnh nhân có tiền Gout 66 Bệnh nhân có tiền Alport 67 Bệnh nhân có tiền ghép thận 68 Calci máu giảm (< 4.4mEq/l) 69 Phosphat máu tăng (> 42 mg/l) 70 HGB < 80g/l 71 HCT < 20% 72 Kích thước thận teo 73 Giới hạn vỏ tủy không rõ 74 Trụ rộng Sau chẩn đốn suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp dịch khơng Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 75 Phỏng 76 Nôn nhiều 77 Tiêu chảy 78 Khát nước 79 Môi khô 80 Niêm mạc khô 81 Mạch nhanh 82 Mắt trũng 83 Dấu véo da + 84 Dấu véo da ++ 85 Lạnh đầu chi 86 Li bì 87 Hạ huyết áp 88 Thiểu niệu 89 Vơ niệu Sau chẩn đốn suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp bệnh cầu thận không? Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 90 Tiểu máu (không phải tiểu máu cục) Tiểu đạm (đạm niệu >200mg hay đạm niệu 24h 91 >2g) 92 Tiểu đạm với thành phần albumin 93 Phù 94 Thiểu niệu 95 Trụ hồng cầu 96 Hồng cầu biến dạng 97 Có tiền Lupus Sau chẩn đốn suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp máu khơng? Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 98 Tiểu máu 99 Hậu phẩu Sau chẩn đốn suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp bệnh ống thận mơ kẽ khơng? Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 100 Tiểu đạm nhẹ (1g/24giờ) 101 Tiểu bạch cầu 102 Trụ bạch cầu 103 Tiểu hồng cầu 104 Na máu giảm < 135 mEq/l 105 K máu tăng >5.5 mEq/l 106 Clo máu tăng > 106 mEq/l 107 Tỉ trọng nước tiểu < 1.02 Sau chẩn đoán suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp nhiễm trùng khơng? Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 108 Đau hông lưng 109 Sốt 110 Môi khô, lưỡi dơ 111 Tiểu lắt nhắt 112 Tiểu buốt 113 Tiểu bạch cầu Sau chẩn đốn suy thận cấp bệnh nhân có triệu chứng sau bác sĩ có nghĩ đến bệnh nhân bị suy thận cấp tắc nghẽn khơng? Nếu có mức độ chẩn đốn triệu chứng theo thang điểm từ 0+ đến 5+ 114 Có tiền bệnh tim mạch 115 Bệnh ung thư chưa di đến đường tiết niệu 116 Bệnh ung thư di đến đường tiết niệu 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 Bí tiểu Vơ niệu Thiểu niệu Đa thiểu niệu Tiểu khó buốt Tiểu lắt nhắt Đau vùng tiết niệu gồm có đau quặn thận, đau bàng quang, đau hạ vị Có tiền sỏi tiết niệu Tăng bạch cầu Thận ứ nước Xin cảm ơn PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH DEMO Sau số hình thực với bệnh án mẫu phụ lục Bệnh nhân lần đầu ESKF chẩn đoán nên chưa có profile Vì ESKF khơng thể xác định trạng bệnh nhân nên ESKF hỏi tất thơng tin có liên quan để chẩn đoán bệnh Bước 1: Đăng nhập Bước 2: Hỏi triệu chứng Bước 3: Hỏi tiền Do bệnh nhân khơng có tiền nên khơng chọn bước Nếu bệnh nhân có tiền click chọn tiền cung cấp thêm thông tin chi tiết loại, mức độ, năm phát hiện, … khung bên phải Bước 4: Khám lâm sàng Bước 5: Chẩn đoán sơ Giải thích kết chẩn đốn sơ Bước 6: Chẩn đốn xác định Bệnh nhân có khả bị suy thận cao nên hệ thông đề nghị thực xét nghiệm máu để chẩn đoán xác định Bệnh nhân xác định bị suy thận cần thực ba xét nghiệm khác để phân biệt suy thận cấp suy thận mạn Bệnh nhân có dấu hiệu suy thận mạn nên yêu cầu siêu âm hệ niệu để chẩn đốn xác Qua thông tin bệnh nhân cung cấp, ESKF chẩn đoán bệnh nhân bị suy thận cấp Bước 7: Chẩn đốn ngun nhân Dựa vào thơng tin trên, ESKF chẩn đoán bệnh nhân bị suy thận cấp viêm cầu thận (0.86) Sau chẩn đoán, ESKF cập nhật hồ sơ bệnh nhân Bệnh nhân có nguy suy thận mạn cao nên lần chẩn đoán sau ESKF cần hỏi triệu chứng bất thường thận ... bày hệ chuyên gia, trạng khái niệm có liên quan đến hệ chuyên gia user profile Chương 3: Hệ chẩn đoán suy thận dựa vào hệ chuyên gia theo bệnh nhân Phần đầu chương giới thiệu hội chứng suy thận. .. profile Xây dựng ESKF giúp chẩn đoán theo dõi diễn tiến suy thận mạn bệnh nhân để phát suy thận mạn giai đoạn đầu Trong chẩn đoán suy thận, kết cận lâm sàng có vai trò định, ngày nay, bệnh nhân. .. xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ bệnh nhân chẩn đoán theo dõi suy thận (Expert System for Kidney Failure gọi tắt ESKF) để hạn chế tình trạng chẩn đốn thiếu xác Điểm khác biệt so với hệ chuyên