Thạc Sĩ Hệ chẩn đoán suy thận dựa vào hệ chuyên gia theo từng bệnh nhân

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN . 7
1.1. Động cơ nghiên cứu 7
1.2. Mục tiêu luận văn . 8
1.3. Nội dung nghiên cứu 9
1.4. Kết quả đạt được . 10
1.5. Bố cục luận văn 10
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 12
2.1. Giới thiệu hệ chuyên gia . 12
2.1.1. Định nghĩa hệ chuyên gia . 12
2.1.2. Các thành phần chính của một hệ chuyên gia . 13
2.2. Hồ sơ đặc trưng người dùng (user profile) 22
2.2.1. Giới thiệu . 22
2.2.2. Thể hiện profile 22
2.2.3. Khởi tạo profile 25
2.2.4. Cập nhật profile 26
2.2.5. Khai thác profile . 27
CHƯƠNG 3 HỆ CHẨN ĐOÁN SUY THẬN ESKF . 30
3.1. Hội chứng suy thận . 30
3.1.1. Giới thiệu . 30
3.1.2. Các thông tin cần thiết để chẩn đoán suy thận 33
3.2. Kiến trúc hệ chẩn đoán suy thận - ESKF . 34
3.2.1. Hồ sơ bệnh nhân . 35
3.2.1.1. Cấu trúc hồ sơ bệnh nhân . 36
3.2.1.2. Khởi tạo hồ sơ bệnh nhân 41
3
3.2.1.3. Cập nhật hồ sơ bệnh nhân 41
3.2.1.4. Khai thác hồ sơ bệnh nhân . 42
3.2.2. Môđun quản lý hồ sơ bệnh nhân . 44
3.2.3. Cơ sở tri thức . 44
3.2.4. Môđun quản lý cơ sở tri thức 53
3.2.5. Môtơ suy luận 53
3.2.6. Môđun giải thích 55
3.3. Mô tả quá trình chẩn đoán 57
CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 63
4.1. Kiểm tra cơ sở tri thức 63
4.2. Đánh giá kết quả chẩn đoán 64
4.2.1. Dữ liệu đánh giá . 64
4.2.2. Đánh giá ý nghĩa profile . 67
4.2.3. Đánh giá kết quả chẩn đoán 70
4.3. Nhận xét . 71
5.1. Kết luận 72
5.2. Vấn đề còn tồn đọng . 73
5.3. Hướng phát triển . 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHỤ LỤC 1 . 77
PHỤ LỤC 2 . 84

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Động cơ nghiên cứu
Suy 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
8
nghiên cứu và 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 văn
Với 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.
- 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
sau 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
1patient profile là một tập hợp các thông tin đặc trưng y khoa của một bệnh nhân
9
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 cứu
Để 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 profile
o Khởi tạo profile
o 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.
o 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.
10
1.4. Kết quả đạt được
Đề 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 văn
Luận văn được trình bày thành năm chương với bố cục như sau:
Chương 1: Tổng quan
Giới 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.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Trình bày hệ chuyên gia, hiện trạng cũng như các khái niệm có liên quan đến
hệ chuyên gia và user profile.
11
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 quả
Trình bày bộ dữ liệu dùng để kiểm tra chương trình và đánh giá kết quả chẩn
đoán của chương trình.
Chương 5: Kết luận
Tổng kết lại đề tài làm được những gì, vấn đề còn tồn đọng chưa giải quyết