TRẦN NGỌC CƯỜNG – NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – KHÓA 2003
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
ỨNG DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN MỀM XÂY DỰNG PHẦN MỀM TRỢ GIÚP ĐIỀU TRỊ THUỐC CHỐNG ĐÔNG ĐƯỜNG UỐNG CHO BỆNH NHÂN SỬ DỤNG VAN TIM NHÂN TẠO
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Có thể bạn quan tâm!
-
Ứng dụng một số phương pháp tính toán mềm xây dựng phần mềm trợ giúp điều trị thuốc chống đông đường uống cho bệnh nhân sử dụng van tim nhân tạo - 2 -
Xác Định Các Yếu Tố Liên Quan Và Các Kiến Thức Chuyên Gia Trong Điều Trị Thuốc Chống Đông Đường Uống . -
Cơ Sở Lý Thuyết Một Số Phương Pháp Tính Toán Mềm
Xem toàn bộ 91 trang tài liệu này.
TRẦN NGỌC CƯỜNG
HÀ NỘI - 2005
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Phó giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hoàng Phương, Giám đốc trung tâm tin học – Bộ y tế đã tận tình hướng dẫn tôi về đề tài, kiến thức và những phương pháp luận quý giá cho đồ án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn bác sĩ Nguyễn Ngọc Quang – Bộ môn Tim mạch – trường Đại học Y Hà nội, bác sĩ Phạm Thái Sơn, bác sĩ Lê Thanh Bình Khoa hậu phẫu C1, Viện tim mạch quốc gia Việt Nam, bệnh viện Bạch Mai đã giải thích cho tôi hiểu được các vấn đề phức tạp về chuyên môn y học và đánh giá các phương án tiếp cận lý thuyết so với các vấn đề thực tế điều trị thuốc chống đông đường uống.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm phát triển khoa học, công nghệ và tài năng trẻ, Trung ương Đoàn TNCS Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất về thời gian và công việc để tôi có thể tham gia và hoàn thiện khóa học này.
Tôi xin chân thành cảm ơn những buổi seminar khoa học của Trung tâm tin học
– Bộ y tế đã dành cho tôi những buổi trình bày các ý tưởng, các hướng tiếp cận và giải pháp giải quyết vấn đề mà đồ án đã đưa ra. Chúc seminar của các bạn ngày càng phát triển.
Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân yêu, bạn bè, các đồng nghiệp trẻ từ các công ty iMatrix, công ty RunSystem đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt khóa học và quá trình làm đồ án. Chúc công ty của các bạn ngày càng đoàn kết gắn bó và trở thành những công ty rất lớn ở Việt nam.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với các thầy cô công tác tại Trung tâm đào tạo bồi dưỡng sau đại học đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình chúng tôi trong suốt khóa học.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với các thầy cô trong Khoa công nghệ thông tin trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập.
Cuối cùng, tôi xin cám ơn các bạn cùng lớp Cao học CNTT khóa 2003-2005 đã sát cánh bên tôi vượt qua những khó khăn và vất vả suốt 2 năm học tập bên nhau. Chúc tất cả các bạn đều trở thành những người thành đạt.
Mục lục
Danh sách bảng 5
Danh sách hình vẽ 6
Lời mở đầu 7
I. Đặt vấn đề 7
II. Mục tiêu của đề tài 7
III. Phạm vi nghiên cứu 8
IV. Phương pháp nghiên cứu 8
V. Bố cục của đề tài 8
Chương 1: Sơ qua về bệnh tim và việc điều trị thuốc chống đông đường uống ở bệnh nhân thay van tim nhân tạo 10
1.1 Tìm hiểu sơ bộ về bệnh tim 10
1.1.1 Tìm hiểu qua về quả tim bình thường 10
1.1.2 Những bệnh liên quan đến việc thay van tim 14
1.2 Điều trị thuốc chống đông đường uống ở bệnh nhân thay van tim nhân tạo 15
1.2.1 Kiến thức chung 15
1.2.2 Theo dõi khi sử dụng thuốc 18
Chương 2: Xác định các yếu tố liên quan và các kiến thức chuyên gia trong điều trị thuốc chống đông đường uống. 21
2.1 Các yếu tố liên quan đến điều trị thuốc chống đông đường uống. 21
2.1.1 Vấn đề điều trị sau mổ 21
2.1.2 Chế độ ăn uống và các loại thực phẩm chứa Vitamin K. 22
2.2 Hạn chế đối tượng nghiên cứu 26
Chương 3: Cơ sở lý thuyết một số phương pháp tính toán mềm 27
3.1 Lý thuyết tập mờ 27
3.1.1 Các khái niệm 27
3.1.2 Các phép toán cơ sở 28
3.1.3 Mô hình mờ và phương pháp lập luận mờ 30
3.1.4 Khử mờ 31
3.2. Lập luận dựa trên các trường hợp 33
3.2.1 Sử dụng lại tri thức và kinh nghiệm 33
3.2.2 Các kỹ thuật lập luận dựa trên sự sử dụng lại 34
3.2.3 Hàm đo sự tương tự trong lập luận dựa trên các trường hợp 37
3.2.4 Những hướng ứng dụng của lập luận dựa trên các trường hợp 39
Chương 4. Một số phương pháp tính toán mềm áp dụng cho việc dự đoán liều lượng thuốc chống đông 40
4.1. Phương pháp thăm dò sử dụng các luật cơ bản 40
4.2. Phương pháp trường hợp dựa trên các trường hợp 48
4.3. Phương pháp tìm kiếm quy luật sử dụng thuốc 55
4.4. Kết hợp các phương pháp trên 59
Chương 5: Xây dựng phần mềm thử nghiệm các thuật toán dự đoán liều lượng thuốc chống đông 64
5.1. Thiết kế hệ thống 64
5.2. Cơ sở dữ liệu 66
5.3. Mô tả phần mềm 67
Chương 6: Kết quả vận hành thử nghiệm và các đánh giá 79
6.1 Các kết quả vận hành thử nghiệm 79
6.2 Nhận xét và đánh giá 83
Kết luận 84
Tài liệu tham khảo 86
Danh sách bảng
Bảng 1.1 Tác dụng của thuốc chống đông 17
Bảng 2.1 Liệt kê tất cả các loại thức ăn có chứa Vitamin K 23
Bảng 4.1 Ngưỡng INR an toàn đối với từng loại van nhân tạo 41
Bảng 4.2 Công thức xác định các hàm tương tự thành phần 51
Bảng 4.2 Sơ đồ thuật toán tự tìm quy luật. 56
Bảng 4.3 Sơ đồ thuật toán tìm quy luật từ CSDL mẫu quy luật. 57
Bảng 4.4 Sơ đồ thuật toán phương pháp lai. 60
Bảng 5.1 Dải INR an toàn của bệnh 79
Bảng 5.2 Kết quả thử nghiệm số liệu bệnh nhân 05-00-27346, phương pháp thăm dò
...................................................................................................................................... 80
Bảng 5.3 Kết quả thử nghiệm số liệu bệnh nhân 05-00-28690, phương pháp thăm dò
...................................................................................................................................... 80
Bảng 5.4 Kết quả thử nghiệm số liệu bệnh nhân 05-00-28734, phương pháp thăm dò
...................................................................................................................................... 81
Bảng 5.5 Kết quả thử nghiệm số liệu bệnh nhân 05-00-29002, phương pháp thăm dò
...................................................................................................................................... 81
Bảng 5.6 Kết quả thử nghiệm số liệu bệnh nhân 05-00-10001, phương pháp thăm dò
...................................................................................................................................... 81
Bảng 5.7 Kết quả thử nghiệm theo phương pháp thứ tìm kiếm quy luật 82
Danh sách hình vẽ
Hình 1.1 Quả tim nhìn từ phía trước. 10
Hình 1.2. Quả tim nhìn từ phía sau. 11
Hình 1.3. Sau cắt bỏ tâm nhĩ, nhìn từ trên xuống để thấy rõ vị trí 4 van tim. 12
Hình 1.4. Van động mạch chủ 13
Hình 3.1 Chu trình lập luận dựa trên các trường hợp 48
Hình 5.1 Cơ sở dữ liệu của hệ thống 66
Hình 5.2 Chức năng nhập thông tin cá nhân và trạng thái người bệnh 67
Hình 5.3 Chức năng nhập thông tin các bữa ăn hàng ngày 68
Hình 5.4 Chức năng nhập chế độ hoạt động hàng ngày 69
Hình 5.5 Chức năng nhập thông tin các loại van tim nhân tạo 70
Hình 5.6 Chức năng nhập thông tin hàm lượng vitamin K trong thức ăn 71
Hình 5.7 Chức năng nhập thông tin vùng miền 72
Hình 5.8 Chức năng nhập thông tin khu vực sinh sống 73
Hình 5.9 Chức năng nhập thông tin thuốc uống hàng ngày 74
Hình 5.10 Phương pháp dự đoán thăm dò 75
Hình 5.11 Phương pháp dự đoán dựa trên trường hợp 76
Hình 5.12 Phương pháp dự đoán tìm kiếm quy luật 77
Hình 5.13 Phương pháp dự đoán kết hợp 78
Lời mở đầu
I. Đặt vấn đề
Bệnh nhân bị bệnh tim hoặc sau khi đã được mổ thay van tim được bác sỹ chỉ định cho dùng thuốc chống đông máu lâu dài. Đây là một trong những công việc cực kỳ quan trọng đối với bệnh nhân bị bệnh tim mà phải dùng chống đông. Vì nếu không dùng hoặc không đủ hiệu lực thì tai biến tắc mạch có thể xảy ra bất kể khi nào đe doạ tính mạng bệnh nhân. Ngược lại, nếu dùng quá liều có thể dẫn đến chảy máu.
Liều thuốc uống của bệnh nhân có thể thay đổi từ ngày này qua ngày khác và phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Lịch uống trong ngày của bệnh nhân cũng cần được tuân thủ và quản lý rất chặt chẽ.
Bác sỹ sẽ xác định chính xác liều lượng thuốc bệnh nhân cần uống sau khi đã kiểm tra các yếu tố đông máu(Tỷ lệ prothrombin -TP và chỉ số bình thường hoá quốc tế - INR). Liều thuốc có thể thay đổi vì thế bệnh nhân phụ thuộc rất nhiều vào bác sĩ và phòng khám, trong thời gian suốt cả phần đời còn lại của mình.
Một phần mềm sử dụng các thuật toán dự đoán liều lượng thuốc cần uống, quản lý lịch uống thuốc hàng ngày của người bệnh sẽ là một giải pháp thật hữu ích góp phần giảm gánh nặng cho những bệnh nhân này.
Các thuật toán dựa trên những lập luận xấp xỉ sẽ thích hợp khi phải sử dụng những dữ kiện rất khó thống kê và tính toán của người bệnh trong ngày, cũng như những kiến thức chuyên gia của các bác sĩ điều trị khi phải dự đoán liều lượng cần uống những ngày tiếp theo của một người bệnh.
II. Mục tiêu của đề tài
Đề tài này sẽ tập trung giải quyết các vấn đề sau đây:
- Nghiên cứu làm rõ bài toán sử dụng thuốc chống đông đường uống của bệnh nhân thay van tim nhân tạo.
- Đề xuất các thuật toán mô phỏng việc tính liều lượng cho bệnh nhân dựa trên các lý thuyết xấp xỉ.
- Xây dựng một phần mềm hỗ trợ quản lý và hỗ trợ điều trị thuốc chống đông đường uống sử dụng các thuật toán trên.
- Vận hành thử nghiệm phần mềm, theo dõi và đánh giá kết quả tại Viện tim mạch Trung
ương.
III. Phạm vi nghiên cứu
Xác định và đánh giá việc điều trị thuốc chống đông đường uống là một vấn đề phức tạp và thời gian phải điều trị rất dài. Khối lượng và độ phức tạp của các dữ kiện đầu vào rất lớn. Đối tượng bệnh nhân điều trị thuốc chống đông lại nhiều thành phần và phụ thuộc nhiều yếu tố chuyên môn về bệnh lý cũng như các điều kiện dịch tễ khác. Với thời gian có hạn, đề tài này xác định giới hạn trong việc xây dựng thuật toán và phần mềm hỗ trợ cho một lớp bệnh nhân đặc trưng và chiếm đa số trong các ca thay van tim ở Việt Nam.
IV. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp điều tra khảo sát thực tế và phân tích hệ thống Phương pháp thống kê
Phương pháp so sánh Phương pháp chuyên gia
Phương pháp ứng dụng lý luận xấp xỉ như lý thuyết tập mờ và lập luận dựa trên trường hợp.
V. Bố cục của đề tài
Lời mở đầu: Sự cấp thiết của Đề tài nghiên cứu. Mục tiêu, nhiệm vụ, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Chương 1: Tìm hiểu sơ qua về bệnh tim và việc điều trị thuốc chống đông đường uống
Phần này sẽ trình bày một số vấn đề cơ bản về bệnh tim mạch, các bệnh nhân thay van tim nhân tạo, và việc điều trị thuốc chống đông đường uống cho bệnh nhân.
Chương 2: Xác định các yếu tố liên quan và các kiến thức chuyên gia trong điều trị thuốc chống đông đường uống.
Phần này trình bày các nghiên cứu đánh giá, thu thập và phân loại về các loại đối tượng trong bài toán xác định liều lượng sử dụng thuốc chống đông đường uống. Trong đó có các kiến thức chuyên gia về việc xác định liều lượng sử dụng thuốc trong ngày của một bệnh nhân.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết một số phương pháp tính toán mềm
Phần này nhắc lại một số khái niệm cơ bản về các phương pháp tính toán mềm như lý thuyết tập mờ và lập luận dựa trên các trường hợp.
Chương 4: Xây dựng thuật toán dự đoán liều lượng thuốc chống đông
Đưa ra các thuật toán dự đoán liều lượng thuốc chống đông