بخشی از مقاله
چکیده:
بیماری آلزایمر، یک اختلال مغزی پیشرونده و برگشت ناپذیر است که به آرامی مهارتهای تشخیص و حافظه را از بین می برد و در نهای ت منجر به مرگ می شود. این بیماری، از شایعترین بیماریهای زوال عقلی بشر محسوب می شود و فشاری زیادی از نظر اقتصادی و عاطفی بر بیماران، مراقبت کنندگان و جامعه وارد می کند. یکی از مشکلاتی که پزشکان در تشخیص بیماری آلزایمر دارند این است که مراحل اولیه بیماری آلزایمر با مشکلات دوران میانسالی مشابه است و پزشکان در تمایز میان روند طبیعی پیر شدن و مراحل اولیه بیماری آلزایمر با دشواری روبرو هستند. سیستم های خبره پزشکی به وجود آمدند تا به پزشکان در تشخیص و درمان به موقع بیماری های مختلف کمک کنند.
در سیستم های خبره یکی از الگوریتم هایی که هم دقت مناسب و هم قابلیت تفسیر بالایی دارد و در محیط های پیچیده و جاهایی که یک مدل روشن و واضح موجود نیست و با کمک تعدادی ورودی و نتایج بدست آمده از سیستم می توان به تصمیم گیری پرداخت، الگوریتم های مبتنی بر منطق فازی می باشد. برای اجرای این پژوهش ابتدا برای تشخیص بیماری آلزایمر باید قوانین منطق فازی با توجه به علایم و نشانه های بیماری با کمک پژشکان استخراج گردد و سپس برای تشخیص بیماری و یافتن نتیجه با سریع ترین زمان و بهینه ترین و کوتاه ترین مسیر از الگوریتم مورچگان کمک گرفته شود.
مقدمه و بیان مساله
بیماری آلزایمر، یک اختلال مغزی پیشرونده و برگشت ناپذیر است که به آرامی مهارتهای تشخیص و حافظه را از بین می برد و در نهایت منجر به مرگ می شود. این بیماری، از شایعترین بیماریهای زوال عقلی بشر محسوب می شود و فشاری زیادی از نظر اقتصادی و عاطفی بر بیماران، مراقبت کنندگان و جامعه وارد می کند.[1] این بیماری بیشتر در سنین بالای 65 سال ظاهر می گردد که اگر به موقع تشخیص داده نشود هر 5 سال دو برابر پیشرفت می کند. البته ممکن است، این بیماری با تخمین 4 در 100 هزار نفر در سنین بین 45 تا 64 سالگی هم ظاهر شود.
تشخیص بالینی بیماری آلزایمر، از یک توالی منطقی پیروی می کند. پزشک ابتدا از یک فرد مطلع نه خود فرد شرح حال بیمار را می گیرد، سپس وضعیت ذهنی فرد را با کمک آزمون کارکرد شناخت که معمولا آزمون ساعت می باشد، ارزیابی می کند، پس از آن تحقیقات تکمیلی شامل معاینات فیزیکی که از نشانههای عروقی و عصبی بیماری است، انجام می دهد[2] و.[3] پزشکان برای ارزیابی وضعیت ذهنی بیمار از نظر وجود بیماری آلزایمر - دمانس - ، یک روندی دو مرحلهای را انجام می دهند.
در مرحله اول، نشانه های بیماری آلزایمر را بررسی کرده تا سایر اختلالاتی که ممکن است نشانه هایی شبیه بیماری آلزایمر - افسردگی، دلیریوم و اختلال شناختی خفیف و ... - داشته باشند را مشخص نمایند. در مرحله دوم، زیر شاخه بیماری را مشخص می کنند چون ممکن است تشخیص زیرشاخه بیماری در تعیین نوع درمان احتمالی بیماری کمک کننده باشد.[2] یکی از مشکلاتی که پزشکان در تشخیص بیماری آلزایمر دارند این است که مراحل اولیه بیماری آلزایمر با مشکلات دوران میانسالی مانند فراموشی در به یادآوردن نام دوستان یا وقایع اخیر، مشابه است و پزشکان در تمایز میان روند طبیعی پیر شدن و مراحل اولیه بیماری آلزایمر با دشواری روبرو هستند.
[2] همچنین این احتمال وجود دارد که پزشکان، بیماری آلزایمر را با بیماریهایی مانند بیماریهای تضعیف حافظه - بیماری مغزی- عروقی - ، عفونت سیستم عصبی مرکزی و عوامل دیگری مانند اختلال شناختی مرتبط با ویروس نقص ایمنی انسانی، عوارض جانبی داروها، سوء مصرف مواد و .... اشتباه بگیرند.[3] بنابراین تشخیص و تعیین به موقع اینکه چه زمانی بیماران به مراحل بسیار اولیه بیماری آلزایمر رسیده اند، کار دشواری است.
سیستم های خبره پزشکی به وجود آمدند تا به پزشکان در تشخیص و درمان به موقع بیماری های مختلف کمک کنند. این سیستم ها، در مورد بیماری هایی که تشخیص شان در مراحل اولیه بیماری بسیار سخت است، به پزشکان کمک می کنند تا با دقت و سرعت بالاتری بیماری را تشخیص داده و درمان به موقع بیماری را شروع کنند. از سیستم های خبره ای که در پزشکی برای تشخیص و درمان بیماری های از آنها استفاده شده، می توان به سیستم خبره مای سین1 که در سال 1967 توسط دانشگاه استنفورد طراحی شده است، اشاره کرد.
این سیستم با بررسی شرایط جسمانی و آزمایشات بیمار به پزشکان در درمان بیماری های عفونی و میکروبی کمک می کرد. سیستم خبره ایکس بون2، سیستم خبره دیگری بود که در سال 1997 برای تشخیص بیماری های استخوان استفاده شد. سیستم خبره سنتور و پاف3 در سال 2001 برای تشخیص بیماری های ریوی طراحی شد و در سال 2004 سیستم خبره بلوباکس4 برای تشخیص و درمان بیماری افسردگی ساخته شد.[4]
سیستم های خبره، نحوه تفکر یک فرد متخصص در یک زمینه خاص را شبیه سازی می کنند. این برنامه های کامپیوتری الگوی فکری که یک فرد متخصص بر اساس آن تصمیم گیری می کند را در قالب یک ماشین یا نرم افزار پیاده سازی کرده تا بر اساس این الگوها تصمیم گیری نمایند.[5] هر سیستم خبره از دو بخش مجزا پایگاه دانش و موتور تصمیم گیری تشکیل شده است. پایگاه دانش هر سیستم خبره از دانش مبتنی بر حقایق5 و دانش غیرقطعی6 تشکیل می شود. درستی دانش مبتنی بر حقایق، قطعی است اما دانش غیرقطعی مبتنی بر برداشت های شخصی است.
معماری سیستم خبره.[6]
در ساخت و طراحی سیستم های خبره پزشکی از الگوریتم های مختلفی همانند الگوریتم ژنتیک، منطق فازی، شبکه های عصبی، داده کاوی و الگوریتم مورچگان استفاده می شود. یکی از الگوریتم هایی که هم دقت مناسب و هم قابلیت تفسیر بالایی دارد و در محیط های پیچیده و جاهایی که یک مدل روشن و واضح موجود نیست و با کمک تعدادی ورودی و نتایج بدست آمده از سیستم می توان به تصمیم گیری پرداخت، الگوریتم های مبتنی بر منطق فازی می باشد.[5]
در این پژوهش ابتدا برای تشخیص بیماری آلزایمر، قوانین منطق فازی با توجه به علایم و نشانه های بیماری استخراج گردیده و سپس برای تشخیص بیماری و یافتن نتیجه با سریع ترین زمان و بهینه ترین و کوتاه ترین مسیر از الگوریتم مورچگان کمک گرفته شده است. الگوریتم منطق فازی در سیستم های پزشکی شامل مجموعه ایی از پارامترهای ورودی - علایم بیماری - - خروجی - نوع بیماری - و همچنین مجموعه ایی از قواعد اگر - آنگاه7 فازی می باشد. در این الگوریتم بر اساس زوجها ی ورودی و خروجی و ایجاد پایگاه قواعد فازی، امکان تفسیر قواعد توسط فرد خبره - پزشک - وجود دارد.[5] سیستم های خبره منطق فازی، این قابلیت را دارند که با استفاده از دانش یک فرد خبره مانند پزشک به تصمیم گیری و کنترل یک سیستم بپردازند.[5]
نحوه عملکرد سیستم فازی در تشخیص بیماری.[7]
منطق فازی بر نظریه مجموعههای فازی استوار است. در تئوری کلاسیک مجموعهها، یک عنصر، یا عضو یک مجموعه است یا عضو مجموعه نیست. عضویت عناصر از الگوی صفر و یک باینری تبعیت میکند.
