Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ chuẩn đoán và điều trị bệnh đái tháo đường

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN VĂN LÝ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2019 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN VĂN LÝ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG Chuyên ngành : Hệ thống thông tin Mã số : 8.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Lập HÀ NỘI - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Lý ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc, Học viện cơng nghệ bưu viễn thông tạo điều kiện cho suốt trình học tập hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Lập, người thầy có nhiều kiến thức, kinh nghiệm tận tình giảng dạy hướng dẫn tơi suốt q trình học tập, thực đề tài hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc TTYT thị xã Từ Sơn, cán khoa Khám bệnh khoa Nội – Truyền nhiễm cán viên chức y tế chuyên khoa cho phép tiến hành nghiên cứu, cung cấp thông tin đầy đủ trung thực cho nghiên cứu này, tạo điều kiện, quan tâm động viên tơi hồn thành luận văn Đặc biệt, xin cảm ơn cha mẹ, vợ, con, anh chị em người thân gia đình hết lịng ủng hộ, động viên tơi suốt q trình học tập động lực giúp tơi vượt qua khó khăn để đạt kết khố học hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Lý iii DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT Viết tắt BYT CF ESDM Certainty Expert Sy mellitus HIS Hopital in LIS Laborato TTYT User prof Patient pr iv MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh mục chữ viêt tắt iii Mục lục iv Danh mục bảng vi Danh mục hình vẽ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Cấu trúc hệ chuyên gia 1.2.1 Cơ sở tri thức 1.2.2 Mô tơ suy luận .8 1.2.3 Hệ thống giao tiếp với người sử dụng 10 1.3 Hoạt động hệ chuyên gia 11 1.3.1 Nguyên tắc hoạt động 11 1.3.2 Hoạt động sở tri thức 12 1.3.3 Kỹ thuật suy luận hệ chuyên gia 12 1.4 Một số hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh 14 1.4.1 Hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh phổi 14 1.4.2 Ứng dụng logic mờ xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh thần kinh – Tâm thần 14 Kết luận chương 14 CHƯƠNG - HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN, ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 15 2.1 Dữ liệu y khoa bệnh đái tháo đường 15 2.1.1 Sơ lược bệnh đái tháo đường 15 2.1.2 Phân loại bệnh diễn biến lâm sàng bệnh 15 2.1.3 Phân biêt loại đái tháo đường 18 2.1.4 Đặc trưng cần thiết thuộc nhóm cận lâm sàng: 21 v 2.2 Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán đái tháo đường 22 2.2.1 Tổng quan 22 2.2.2 Cơ sở tri thức bệnh đái tháo đường 23 2.2.3 Mô tả trình chẩn đốn bệnh đái tháo đường 28 2.2.4 Module quản lý Profile bệnh nhân- ESDM 31 2.2.5 Mô tơ suy luận 39 2.2.6 Module giải thích 40 Kết luận chương 40 CHƯƠNG - THỬ NGHIỆM HỆ CHUYÊN GIA VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 42 3.1 Giới thiêu chung 42 3.2.Thử nghiệm chẩn đoán điều trị 42 3.2.1 Q trình Chẩn đốn 42 3.2.2 Đánh giá ý nghĩa profile 44 3.3 Đánh giá kết chẩn đoán 46 3.4 Điều trị 47 KẾT LUẬN 50 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Phân biệt đái tháo đường type 1, type đái tháo đường thể đặc biệt 18 Bảng 2.2: Bảng mục tiêu điều trị 22 Bảng 2.3: Bảng ánh xạ mức độ đánh giá bác sĩ sang CF 26 Bảng 3.1: Bảng kết đánh giá chức hỏi bệnh bổ sung nhiều nhóm bệnh án 45 Bảng 3.2: Bảng kết đánh giá chức hỏi bệnh bổ sung nhóm bệnh án 46 Bảng 3.3: Điều trị bệnh đái tháo đường 47 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các thành phần hệ chuyên gia Hình 1.2: Hệ giao tiếp người sử dụng với máy 10 Hình 1.3: Hoạt động hệ chuyên gia 11 Hình 1.4: Quá trình xử lý máy suy diễn 12 Hình 2.1: Kiến trúc hệ chẩn đoán đái tháo đường– ESDM 23 Hình 2.2: Các bước xây dựng tri thức ESDM 27 Hình 2.3: Sơ đồ q trình chẩn đốn tổng qt 29 Hình 2.4: Sơ đồ trình thu thập thơng tin 29 Hình 2.5: Sơ đồ trình chẩn đoán 31 Hình 2.6: Khởi tạo Profile bệnh nhân 34 Hình 2.7: Quản lý Profile bệnh nhân 34 Hình 2.8: Chi tiết Profile quản lý bệnh án 35 Hình 2.9: Thơng tin Profile bệnh nhân đái tháo đường điều trị .36 Hình 2.10: Lịch sử sử dụng dịch vụ điều trị đái tháo đường 36 Hình 3.1: Bệnh nhân kết luận bị đái tháo đường tháng 07-2018 43 Hình 3.2: Bệnh nhân kết luận bị đái tháo đường tháng 08-2018 43 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hệ chuyên gia chương trình thơng minh nhằm dạy cho máy tính biết hoạt động chuyên gia thực thụ Hệ chuyên gia DENDRAL, xuất vào thập niên 70, sau vào năm 1975 hệ chuyên gia MYCIN đời thành công việc áp dụng khoa học trí tuệ nhân tạo vào lĩnh vực Y học, cụ thể lĩnh vực chẩn đoán điều trị bệnh nhiễm trùng máu Đây hệ chuyên gia tương đối lớn, thực mức chun gia người, bên cạnh cịn cung cấp chế giải thích bước suy luận Vào cuối năm 80, Viện Công nghệ Thông tin bước đầu xây dựng hệ trợ giúp khám chữa bệnh nội khoa, châm cứu chẩn trị đông y, có tiếp cận định việc chẩn đốn lâm sàng,… Với mục đích đưa tiến cơng nghệ vào phục vụ cho sống, đơn vị công tác trung tâm y tế thị xã Từ Sơn, địa : Phố Đồng Nguyên – Thị xã – Từ Sơn- Bắc Ninh Hiện bệnh đái tháo đường theo thống kế bệnh viện năm 2017 có 2500 người/1 năm người bị mắc điều trị sở, tăng năm 10% Đặc biệt tuyến huyện, bệnh viện hạng II có nhiều khó khắn số lượng Bác sĩ tham gia điều trị, sở vật chất eo hẹp, áp lực công việc cho bác sĩ thời gian khám chữa bệnh Do vậy, từ khó khăn thực tế đơn vị học viên xin chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ chấn đoán điều trị bệnh đái tháo đường” trung tâm y tế thị xã Từ Sơn Tổng quan vấn đề nghiên cứu Trong năm 1970, nhóm nhà nghiên cứu khoa học trường Đại học Tổng hợp Stanford, Hoa Kỳ, làm việc chủ trì giáo sư Ed Feigenbaum, xây dựng giả thuyết thông minh (intelligence) lưu trữ khối lượng lớn tri thức Họ tìm kỹ thuật “biểu diễn tri thức” tiến hành thực dự án lập trình nghiệm suy (HPP: Heuristic Programming Project) Xã hội người phát triển, y học phát triển, kiến thức y khoa khối kiến thức khổng lồ mà khó hoàn toàn nắm vững, bên cạnh yêu 25 ton_thuong_tinh_than 26 sot 27 cam_giac 28 chan_thuong PHỤ LỤC BẢNG CÁC LUẬT VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG Luật IF dau = dau_tuc_nguc AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = Dau_nhuc AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa = di_dai_nhieu AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu dau = dau_nhuc_dau AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = cang_co AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa_anuong = roi_loan_tie AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu dau = dau_lung AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = cang_co AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa_anuong = roi_loan_tie AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu dau = dau_tuc_nguc AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = co_giat AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa_anuong = roi_loan_tie AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu dau = dau_nhuc_dau AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = co_giat AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa_anuong = roi_loan_tie AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu dau = dau_lung AND tam_ly = hoi_hop AND ho_hap = nghet_tho_hut_hoi AND co_bap = co_giat AND thi_giac = hoa_mat AND tieuhoa_anuong = roi_loan_tie AND vi_giac = kho_mieng AND ngu = mat_ngu gioi_tinh = nam AND do_tuoi = vi_thanh_nien AND maybe = tram_cam gioi_tinh = nu AND do_tuoi = vi_thanh_nien AND maybe = tram_cam gioi_tinh = nam AND do_tuoi = nguoi_truong_thanh AND maybe = dai_thao_duong_typ 10 gioi_tinh = nu AND do_tuoi = nguoi_truong_thanh AND maybe = dai_thao_duong_typ 11 gioi_tinh = nam AND do_tuoi = tre_em AND maybe = dai_thao_duong_typ 12 gioi_tinh = nu AND do_tuoi = tre_em AND maybe = dai_thao_duong_typ 13 gioi_tinh = nam AND do_tuoi = nguoi_gia AND maybe = tram_cam 14 gioi_tinh = nu AND do_tuoi = nguoi_gia AND maybe = dai_thao_duong_typ 15 dau = dau_lung AND vi_giac = nuou_chay_mau_da AND ngu = giac_mo_ki_quai AND da = noi_man_do AND tri_nho = suy_giam_tri_nho AND trang_thai = co_thai 16 dau = dau_ham AND vi_giac = nuou_chay_mau_da AND ngu = giac_mo_ki_quai AND da = noi_man_do AND tri_nho = suy_giam_tri_nho AND trang_thai = met_ra_roi PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH DEMO Sau số hình thực với bệnh án mẫu phụ lục Bệnh nhân lần đầu ESDM chẩn đoán nên chưa có profile Vì ESDM khơng thể xác định trạng bệnh nhân nên ESDM hỏi tất thơng tin có liên quan để chẩn đoán bệnh Bước 1: Đăng nhập tài khoản cảu bác sĩ Bước 2: Thông tin khám chữa bệnh dành cho bác sĩ cập nhật thông tin vào Profile Bước 3: Thăm hỏi tiền căn, thăm khám bệnh nhân - Khám lâm sàng Triệu chứng lâm sàng Chỉ định cận lâm sàng liên quan đến bệnh đái tháo đường Phiếu định cận lâm sàng Bước 4: Kết cận lâm sàng  Khi có kết quả, máy phân tích so sanh với số xét nghiệm cao ( ký hiệu H) thấp ( ký hiệu L) Kết hóa sinh Bước 5: Chẩn đốn xác định bệnh Bệnh chính: Bệnh đái tháo đường khơng phụ thuộc insuline Bệnh kèm theo: Tăng lipid máu hỗn hợp Bệnh kèm theo: Bệnh tăng huyết áp vô Bước 6: Cấp thuốc ngoại trú Phiếu hẹn khám bệnh nhân đến khám Sao lưu cận lâm sàng theo dõi cận lâm sàng, sử dụng thuốc ... Tuy vậy, hệ chưa đạt yêu cầu thương mại hóa sản phẩm 15 CHƯƠNG - HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN, ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG Hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán, điều trị bệnh đái tháo đường thiết... quan hệ chun gia, trình bày cấu trúc ngun tắc hoạt động hệ chuyên gia Chương 2: Hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán điều trị bệnh đái tháo đường Chương trình bày liệu y khoa bệnh đái tháo đường xây dựng. .. CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN, ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 15 2.1 Dữ liệu y khoa bệnh đái tháo đường 15 2.1.1 Sơ lược bệnh đái tháo đường 15 2.1.2 Phân loại bệnh diễn