بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه با توسعه علم کامپیوتر، استفاده از قابلیت های این علم در تمامی حوزه های پزشکی و سلامت رو به افزایش است.یکی از این زمینه ها تشخیص بیماری است. بیماری تیروئید، بیماری است که بر اثر عدم تولید کافی در هورمون تیروکسین و تری ید و تیرونین ایجاد می شود. تشخیص این بیماری به کمک اندازه گیری پارامترهای گوناگونی از بدن صورت می گیرد. در این مقاله ما با ارائه یک سیستم تشخیص هوشمند مبتنی بر منطق فازی به بررسی این پارامترهای تاثیرگذار پرداخته که قادر به تشخیص کم کاری و پرکاری تیروئید بر اساس پارامترهای ورودی است. پیاده سازی صورت گرفته در محیط MATLAB انجام شده و با بررسی های انجام شده توسط فرد خبره خروجی به دست آمده مورد تایید قرار گرفته است.
.1 مقدمه
یکی از حوزه هایی که منطق فازی تاثیر زیادی در صحت و دقت محاسبات آن داشته است سیستم های پزشکی تشخیص بیماری است. یکی از روش های به کارگیری فناوری اطلاعات در حوزه های سلامت استفاده از سیستم هایی است که جهت بررسی وضعیت بیمار و یا کمک به بهبود سلامتی او ایجاد شده اند. این سیستم ها با توجه به پارامترهای ورودی بر اساس قوانین طراحی شده قادر خواهند بود تشخیص بیماری را با دقت بالایی انجام دهند. در این مقاله تشخیص نوع بیماری تیروئید بر اساس پارامترهای بدنی بیمار به کمک منطق فازی انجام شده است.
استفاده از منطق فازی در اجرا این سیستم علاوه بر افزایش دقت و صحت عملکرد آن میتواند شرایط غیرقطعی بدن را در اجرای آن دخالت داده و خروجی دقیق تری را ایجاد نماید.این پیاده سازی در نرم افزار MATLAB 2014 انجام شده است که با مطالعه ی پژوهش های انجام شده دراین زمینه ،فکر ایجاد چنین سیستمی به وجود آمد 7]،6،[5 .در ادامه ابتدا به معرفی انواع بیماری تیروئید و پارامترهای تاثیرگذار آن پرداخته سپس در بخش 3 به معرفی مختصری از منطق فازی و سپس در بخش 4 روش پیشنهادی معرفی می گردد و در پایان در بخش 5 کارهای مرتبط و در بخش 6 جمع بندی و نتیجه گیری شرح داده شده است.
.2 بیماری تیروئید
تیروئید یک غده شبیه بال پروانه است که جلوی گردن قرار گرفته است این غده هورمون تیروکسین و تری ید و تیرونین تولید و به داخل خون ترشح می کند. این هورمون ها سرعت کار و تولید انرژی را در بدن عهده دار هستند. بیماری تیروئید یکی از بیماری های رایج در سراسر جهان است و بیشتر به دلیل کمبود ید و کم کاری هورمون ها گفته شده ایجاد می شود[3] .در صورت پر کاری تیروئید بعضی از بیماران دچار افزایش وزن می شوند که علت آن افزایش بیش از حد اشتها است. همچنین بیماران احساس خستگی می کنند و دچار اختلال خواب می شوند.
لرزش دست ها،نامنظم شدن و تند شدن ضربان قلب و افزایش فشارخون نیز از دیگر علائم است.بیماران ممکن است زودرنج و به آسانی آشفته شوند، وقتی پرکاری تیروئید خیلی شدید باشد بیماران از تنفس کوتاه،درد سینه و ضعف عضلات زجر می کشند.کم کاری تیروئید به این معنی است که غده تیروئید به اندازه کافی هورمون تیروئید ترشح نمیکند.علائم کم کاری تیروئید بسته به میزان شدت بیماری متفاوت است.از جمله این علائم کاهش ضربان قلب،افزایش حساسیت به دما،خستگی،ضعف ماهیچه های بدن و اختلال حافظه و احساس خستگی که در بدن ظاهر می شود که در صورت عدم درمان ممکن است این علائم سخت تر و شدیدتر در بدن ظاهر شود.
در این مقاله ما از شش پارامتر که در هر دو نوع بیماری تاثیرگذارند استفاده کرده ایم که سه مورد اول مربوط به آزمایشات خون شامل: TSH خون و T4 خون و T3 خون می باشد که این غده ها هورمون تیروکسین T4 و تری ید و تیرونین T3 تولید و به داخل خون ترشح میکند و اندازه گیری تیروتروپین یا هورمون تحریک کننده تیروئید TSH که از هیپوفیز ترشح میشود و کنترل کننده کار تیروئید است. سه مورد دوم مربوط به علائم بدنی شامل: تعداد ضربان قلب، میزان فشارخون، مقدار دما ی بدن است که هر کدام از این عوامل در پرکاری و کم کاری تیروئید تاثیر گذار هست و هر کدام طبق بررسی های انجام شده میزان مشخصی دارد که در بخش 4 شرح داده خواهد شد.
.3 منطق فازی
منطق فازی یا fuzzy logic اولین بار در پی تنظیم نظریه مجموعههای فازی به وسیله پروفسور لطفی زاده در صحنه محاسبات نو ظاهر شد . تئوری فازی بوسیله پروفسور لطفی زاده در سال 1965 در مقاله ای بنام"مجموعه های فازی" معرفی گردید. در مقاله های 2]،[1 جزئیات کارکرد منطق فازی قابل مطالعه است. ساختار سیستم فازی طبق شکل 1 می باشد. همانگونه که در شکل مشخص است ابتدا ورودی به سیستم وارد شده و سپس با استقاده از پایکاه دانش که در این سیستم وجود دارد استنتاج صورت می گیرد.
سیستم فازی دارای 3 مرحله است: - 1 - فازی کردن مجموعه ها:* که وظیقه فازی نمودن مجموعه ها را دارد. - 2 - موتور استنتاج : استنتاج با استفاده از قوانین فازی نوشته شده، را انجام می دهد. - 3 - غیر فازی کردن : در این مرحله اعداد معادل مجموعه فازی به مقادیر عددی معادل تبدیل می شود.
.4 روش پیشنهادی
ساختار روش پیشنهادی به صورت شکل 2 که دارای 6 پارامتر ورودی و 1 خروجی تعریف شده است. برای مشخص کردن نحوه کار سیستم ابتدا پارامترهای ورودی بر اساس رنج مقادیر به مجموعه های فازی تبدیل شده است که در ادامه شرح داده می شود.
شکل 1 ساختار سیستم فازی
شکل2 ساختار روش پیشنهادی
1,4 نمودار توابع عضویت با پارامترهای ورودی و خروجی
TSH خون اولین پارامتر تاثیرگذار در نظر گرفته شده است که مقادیر این پارامتر به سه ناحیه تقسیم بندی شده است که در شکل 3 نمودار عضویت آن و در جدول 1 مقادیر هر ناحیه نشان داده شده است. به دلیل محدودیت صفحات مقاله نمودار عضویت سایر پارامترها نمایش داده نشده است. T3 خون دومین پارامتر، T4 خون سومین پارامتر، ضربان قلب چهارمین پارامتر، فشارخون پنجمین پارامتر و دمای بدن ششمین پارامتر است که مقادیر تمامی این پارامترها به سه ناحیه تقسیم بندی میشوند.
