مقاله سیستم خبره تشخیص بیماری های تیروئیدی

بخشی از مقاله

چکیده

سیستمهای خبره یا مبتنی بر دانش، رایج ترین نوع سیستمهای هوش مصنوعی در علم پزشکیدر کاربرد ها و استفادههای کلینیکی هستند. آنها شامل دانش پزشکی هستند که این دانش معمولاً در محدوده وظیفه و عملیاتی است که به صورت مخصوص برای او تعریف شده است. سیستم های خبره می توانند با استفاده از داده های مربوط به هر بیمار، نتیجه گیری منطقی و معقولی را به دست آورند. با وجود تغییرات فراوان و تفاوت های موجود، دانش درون سیستم خبره، بسته به نوع آن، در قالب مجموعه ای از قوانین، نمایش داده می شود.دراین مقاله، برای تشخیص اختلال های تیروئید را با استفاده از یک سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی و روش فازی عصبی پیشنهاد می دهد. 1OBESTDD مخفف عبارت "سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی برای تشخیص اختلال تیروئید "است.

در این تشخیص، از آنتولوژی برای مدل سازی محتوا و مفاهیم دانش حوزه ای، و همچنین استنتاج تشخیص مرتبط با بیماری بر اساس قوانین، استفاده می شود.فایده آنتولوژی این است که دانش ارائه شده، هم برای کامپیوتر و هم برای انسان، به اندازه کافی خوانایی دارد. استفاده از آنتولوژی در حوزه پزشکی و مراقبت های بهداشتی، باعث شده است که افراد متخصص و یا غیر متخصص در این حوزه بتوانند به راحتی دانش خود را ارائه دهند. همچنین ما با استفاده از روش فازی عصبی، توانستیم قوانین فازی را به دست آورده و آنها را در سیستم سیستم خبره تشخیص اختلال تیروئید - 2 - ESTDD جایگذاری کنیم. به این صورت، این سیستم توانست اختلال تیروئید را با دقت %95,33 تشخیص دهد. علاوه بر این، می توان از این سیستم برای آموزش دانشجویان رشته پزشکی نیز استفاده کرد.

کلمات کلیدی: آنتولوژی، سیستم خبره، فازی عصبی،تشخیص تیروئید.

-1مقدمه

غده تیروئید، بزرگ ترین غده موجود در ناحیه گردن است که در شکل 1 می توان آن را مشاهده کرد. تیروئید در قسمت جلوی گردن و در زیر پوست و لایه هایماهیچه قرار دارد. این غده شبیه به پروانه ای است که دو بال دارد. این تشبیه بوسیله بخش های پهن و گردی که نای را از سمت چپ و راست احاطه کرده اند، نشان داده می شودتنها. عملیات تیروئید، ترشح هورمون های تیروئید است که تقریباً به روی تمام بافت های بدن تأثیر گذاشته و باعث فعالیت سلولی می شود. وظیفه تیرئید، تنظیم متابولیسم بدن استعموماً. اختلال های ناشی از غده تیروئید، به دو دسته تقسیم می شوند: افزایش فعالیت تیروئید - پرکاری - و کاهش فعالیت تیروئید - کم کاری - . افزایش فعالیت تیروئید، حالتی است که تیروئید، هورمون های زیاد از حدی را تولید می کند و از این رو، بدن انرژی را سریع از آنچه که لازم است، مصرف می کند.

کاهش فعالیت تیروئید نیز زمانی اتفاق می افتد که هورمون های بسیار کمی را تولید کرده و به همین جهت، بدن انرژی را آهسته تر از حد لازم مصرف می کند. دلایل بسیاری باعث ایجاد هرگونه بیماری می شوند.در حال حاضر، نزدیک به 20 میلیون نفر در آمریکا، به نوعی اختلال تیروئیدی دچار هستند. به هر حال، مشکلات تیروئیدی در زنان، پنج تا هشت برابر بیشتر از مردان است. ماهیت مطالعاتی نشان می دهد که اختلال تیروئید، شایع ترین بیماری در سرتا سر جهان است. با تکیه بر یکبار آزمایش خون، هورمون محرک تیروئید - 3 - TSH، نمی تواند بیماری افراد را به درستی تشخیص دهد و علائم آنها، در اغلب موارد با شرایطی نظیر ضعف، خستگی و غیره، به اشتباه گرفته می شود.از این رو، به یک سیستم خبره نیاز است که علاوه بر سطوح "هورمون محرک تیروئید" ، بتواند به بررسی علائم بیماری بپردازد و مطابق با آنها، تشتخیص مناسبی را انجام دهد.

سیستم های خبره با پایگاه های داده تفاوت دارند. دانش سیستم های خبره را نمی توان به سادگی خواندن داده در نظر گرفت، اما از آن می توان برای حل انواع مختلف مسائل استفاده کرد. بنابراین، دانش و داده با هم تمایز دارند، چون دانش با دستور العمل ها آمیخته است و تفسیر آنها توسط یک کامپیوتر انجام می شود. در بسیاری از حوزه های مختلف، سیستم های خبره مورد استفاده قرار می گیرند. برای ایجاد یک سیستم خبره، دانش استخراج شده از تجارب افراد، باید به یک برنامه کامپیوتری تبدیل شود. مهندس دانش، وظیفه استخراج دانش از متخصص با تجربه را بر عهده دارد. در بین سیستم های خبره، یک سیستم تشخیص پزشکی با هدف کمک به متخصصان در تشخیص اختلال تیروئید نیز بوجود آمده است.

آنتولوژی یا هستی شناسی، کلمات و اصطلاحاتی را که برای توصیف و ارائه حوزه دانش بکار برده می شوند، را تعریف می کند. آنتولوژی، نمایشی از واژگان و روابط موجود بین کلمات در حوزه است، که توسط ماشین قابل خواندن است.[1,2]در تشخیص اختلال تیروئید، مسائلی مانند تفسیر مناسب از داده های تیروئیدی در کنار آزمایشات کلینیکی و بررسی های تکمیل کننده، اهمیت بسیاری دارند. برای تعریف مناسبی از وضعیت بیمار، روش های جدید متعددی نظیر روش های آنتولوزی، شناسایی الگو، کلاسیفایر های فازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.داده های مورد استفاده روش فازی، مربوط به مجموعه داده تیروئیدی هستند که از بخش تفسی یادگیری ماشین UCI گرفته شده اند.

دلیل استفاده از این مجموعه داده، رواج کاربرد آن در بین سایر سیستم های کلاس بندی است که برای مقایسه سیستم خود برای مسئله تشخیص تیروئید، از آنها استفاده می کنیم. با استفاده از روش فازی عصبی، برای این مجموعه داده، چندین قانون فازی را انتخاب کرده ایم، که در ترکیب با روش اعتبار سنجی متقابل 10 فولدی، نتیجه معتبر تری - %95,33 - را به دست می آورند. در مقایسه با نتایج کلاس بندی سایر متد های موجود در ادبیات و تحقیقات انجام شده،می توان گفت ارزیابی نتایج به دست آمده از روش پیشنهادی ما، موفقیت آمیز تر بوده است. مهندس دانش از این قوانین فازی در موتور استنتاجی سیستم خبره تشخیص تیروئید، استفاده می کند.[3-5]بخش های این مقاله، به این صورت نوشته شده اند: در بخش :2 سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی برای تشخیص اختلال تیروئید، بخش3 به بررسی سیستم خبره تشخیص اختلال تیروئید در روش کلاس بندی فازی پرداخته می شود. ، در بخش 4نتیجه گیری و کار های آینده انجام می شود.

بخش :2 سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی:

رویکرد جدیدی را برای ایجاد یک سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی معرفی می باشد که بوسیله آن می توان اختلال در تیروئید را تشخیص داد. آنتولوژی مشخصات صریح دانش در یک حوزه خاص را، در قالب مفاهیم و روابط بین آنها، ارائه می دهد. فایده آنتولوژی این است که دانش ارائه شده، هم برای کامپیوتر و هم برای انسان، به اندازه کافی خوانایی دارد. استفاده از آنتولوژی در حوزه پزشکی و مراقبت های بهداشتی، باعث شده است که افراد متخصص و یا غیر متخصص در این حوزه بتوانند به راحتی دانش خود را ارائه دهند.

:2 -1آنتولوژی ها، دارای اهمیت هستند، زیرا:

·تحلیل آنتولوژی یا هستی شناسی، ساختار دانش را آشکار می کند.

·بدون آنتولوژی هایی که در زمینه دانش باشند، مجموعه واژگانی برای نمایش دانش وجود نخواهد داشت.

·آنتولوژی یک مدل مفهومی است که در عملیات ها و برنامه های بسیاری کاربرد داشته و فرصت مناسبی را برای استفاده مجدد و قابلیت همکاری، فراهم می آورد.

·مجموعه واژگان مشترک - بین انسان ها و عامل ها - .

·به اشتراک گذاری دانش متقابل از ساختار اطلاعات.

2-2 :اشکالات موجود در تکنیک های یادگیری ماشین:

.نیازمندی به داده های آموزشی

.نیازمندی به محاسبات فراوان برای یادگیری مدل نیز یکی از مهم ترین مشکلات مربوط به یادگیری ماشین است.

.در هنگامرویارویی با پایگاه های دانشی که ماهیت پویا دارند، استفاده از روش های یادگیری ماشین، لزوماً انتخاب مناسبی به شمار نمی آید.

.تفاوت آشکاری بین پایگاه قانون و موتور استنتاجی وجود ندارد که این امر، باعث می شود اصلاحات و تغییرات آینده، به سختی انجام شوند. بنابراین، نیاز به سیستمی است که به صورت واضح، بیت عملیات به روز رسانی دانش و موتور استنتاجی تمایز قائل شود.

-3-2سیستم پیشنهادی با توسعه ناگهانی - انفجار - اینترنت، نیاز به اشتراک گذاری و استفاده مجدد از دانش شبکه ای افزایش پیدا کرده است. آنتولوژی های سعی دارند تا با استفاده ازسهولت بخشیدن به برآورد اهدافی مانند همکاری، به اشتراک گذاری و استفاده مجدد، این نیازمندی ها را رفع کنند. برای رسیدن به این منظور، آنها در طراحی سیستم ها، تمرکز را از روی تکنولوژی برداشته و به سمت نتایجی سوق می دهند که در هر دو سطح دانش و تکنولوژی عمل می کنند. این فعالیت، یک مرحله بسیار با اهمیت بوده و برای استفاده بهتر از دانش الکترونیکی فعلی، ضرورت دارد.آینده وب، اشاره بر یک وب معنایی دارد که در آن مفاهیم واضح به اطلاعات داده می شود، به نحوی که به سهولت بیشتری، پردازش و جمع آوری اطلاعات موجود در وب، به صورت خودکار توسط ماشین انجام می شود. زبان وب آنتولوژی4 با مفهوم دهی بیشتر به محتوای وب، به جای محتوای زبان محیط وب5 پشتیبانی شده، توانسته است قابلیت تفسیر ماشین را بهبود بخشد. آنتولوژی ها نیازمند مشخص شدن تعاریف مربوط به مفاهیم زیر هستند:

.کلاس های - عمده ترین بخش - موجود در اکثر حوزه های پژوهشی.
.روابطی که بین اشیاء و عناصر وجود دارد.
.مشخصات و خصیه هایی که این اشیاء می توانند داشته باشند.

سیستم خبره مبتنی بر آنتولوژی برای تشخیص اختلال تیروئید یک سیستم خبره آنلاین معرفی شده است:یک واسط آنلاین و متصل به شبکه می تواند امکانی را فراهم آورد که با استفاده از آن، کاربر نهایی بتواند از طریق اینترنت، از سیستم استفاده کند. چون اینترنت در سرتا سر جها قابل دسترسی است، کاربران در هر زمان و در هر مکانی می توانند از تجارب سیستم های خبره استفاده کنند. حتی کسانی که در نواحی دور افتاده زندگی می کنند و از این تجارب محروم هستند نیز می توانند با استفاده از OBESTDD، نیازمندی های خود را بر طرف کنند.بنا براین با اِعمال آنتولوژی، محتوای دانش حوزه ای مدل سازی شده و با استفاده از قوانین مربوط به علائم بیماری، تشخیص مورد نیاز، استنتاج می شود