بخشی از مقاله
چکیده
تشخیص پزشکی امر بسیار مهمی است، اما دشواریهای مربوط به خود را نیز دارد که یکی از آنها تجربه و مهارت پزشک در شناسایی نوع بیماری است که از عهدهی هر کسی برنمیآید. پیشرفتهای اخیر در زمینهی هوش مصنوعی، استفاده از کامپیوتر و برنامههای هوشمند را در امر تشخیص پزشکی ممکن ساخته است. در این زمینه، سیستمهای خبره نقش پایهای در زمینهی هوش مصنوعی پیدا کردهاند. بیماریهای قلبی رتبهی اول مرگ و میر را در جوامع پیشرفته مانند آمریکا دارند.
در ایران نیز، بنا بر اعلام سازمان بهداشت جهانی، بیماری »عروق کرونر قلب« اصلیترین دلیل مرگ و میر افراد است. در تحقیق پیشرو، پس از بیان تاریخچهای از سیستمهای خبره و اشاره به نمونههایی از سیستمهای طراحی شده، به روند طراحی قواعد یک سیستم خبره برای تشخیص بیماریهای قلبی و ارائهی پیشنهاد لازم به عنوان نحوهی واکنش به بیماری تشخیص داده شده، پرداخته شده است. سیستم خبرهی مورد نظر با استفاده از نرمافزار VP-Expert پیادهسازی شده است. به کمک قواعد طراحی شده، امکان پیشبینی انواع بیماریهای قلبی ایجاد شده است.
-1 مقدمه
تشخیص پزشکی امر بسیار مهمی است، اما دشواریهای مربوط به خود را نیز دارد که یکی از آنها تجربه و مهارت پزشک در شناسایی نوع بیماری است که از عهدهی هر کسی برنمیآید. امروزه برنامههای کامپیوتری هوشمند برای تشخیص بیماریها به کار گرفته میشوند که باید بسیار دقیق و جامع عمل کنند. پیشرفتهای اخیر در زمینهی هوش مصنوعی، استفاده از کامپیوتر و برنامههای هوشمند را در امر تشخیص پزشکی ممکن ساخته است. برنامههای هوشمند کامپیوتری، هرگز خسته نمیشوند و میتوانند به راحتی به روز شوند. علاوه بر آن، این برنامهها میتوانند به افرادی که بیماریهای جدی ندارند، کمک کرده و مشاورههای لازم را به آنها بدهند تا دیگر حضورا به پزشک مراجعه نکنند
استفاده از سیستمهای هوشمند و نیمه هوشمندی چون سیستمهای خبره میتواند به صورت تصمیمیار در اختیار استفادهکنندگان قرار گیرد. هر چند در حال حاضر به هیچ وجه نمیتواند جایگزین خبرگان شود. مفهوم سیستمهای خبره بر این فرض استوار است که دانشی که خبرگان دارند و یا دانشی که در کتابها، مجلات، اینترنت و غیره وجود دارد، در حافظهی کامپیوتر ذخیره میشود و در دسترس کسانی قرار میگیرد که نیاز به استفاده از آن دارند. سیستمهای خبره باعث تسهیل اجرای کارهای مختلف مانند پزشکی، حسابداری، کنترل فرآیندها، منابع انسانی، خدمات مالی و غیره میشوند.
یکی از ابتداییترین سیستمهای خبره در زمینهی پزشکی دندرال1است که توسط ادوارد فیگرباوم و جاشون لدربرگ در دانشگاه استنفورد در سال 1965 ساخته شد. کار این برنامهی کامپیوتری، آنالیز مواد شیمیایی بوده است. عنصر آزمایش در این سیستم، ترکیب کربن، هیدروژن و نیتروژن بود. دندرال، توانایی شبیهسازی ساختار مولکولی یک عنصر را با مطالعهی نظم و ترتیب و اطلاعات آن میتوانست انجام دهد.
مای سین2نیز سیستم خبرهی مشهور دیگری است که در سال 1972 در دانشگاه استنفورد طراحی شد. این سیستم، برنامهای با توانایی تشخیص عفونت خونی با مطالعهی اطلاعات وضعیت جسمی بیمار بر اساس نتایج آزمایشها بود. این سیستم گاهی اوقات توانایی حدس زدن نتایج را در همان ابتدای کار و به سرعت داشت. سیستم خبرهی دیگر، سنتور3 است که برای تشخیص بیماریهای ریوی و تنفسی توسعه داده شد
تفاوت اساسی بین سیستمهای خبره و برنامههای کاربردی قدیمی در این است که سیستمهای خبره از استدلال بر پایهی استنباط و استنتاج استفاده میکنند. در برنامههای کاربردی رایج، یک الگوریتم و روشی ثابت برای حل مشکل وجود دارد اما در روشهای مبتنی بر درک مستقیم، مشکلات پیچیده میتوانند از طریق آزمون و خطا حل شوند و یک نتیجهی مطلوب اخذ شود. یک سیستم خبره، کامپیوتر را وادار به تفکر و تقلید از شیوهی یادگیری انسان میکند. واضح است که سیستمهای خبره نیاز به حقایق و قواعد بسیاری در مورد بیماریها و شرایط بروز آنها دارند تا نتایج دقیقی ارائه دهند
صادق زاده و همکاران - - 2012، سیستم خبرهای را برای تشخیص و درمان بیماری سرطان مری ارائه دادند. طلوعیاشلقی و محسنطاهری - 1389 - نیز سیستمی خبره برای تشخیص و درمان سرطان خون ارائه دادند. هر دو مورد ذکر شده، برای توسعهی سیستم خبرهی خود از پوستهی VP-Expert استفاده نمودند . - Sadeghzadeh et al, 2012 - لازم به ذکر است که تلفیق این سیستمها با شبکههای عصبی مصنوعی،4 میتوانند در امر تشخیص پزشکی بسیار مفید و دقیق عمل کنند
شبکههای عصبی مصنوعی، الگوهای محاسباتی هستند که از علم فیزیولوژی اعصاب مرتبط با مغز انسان الهام گرفتهاند. چهارچوب محاسباتی برای یک شبکهی عصبی مصنوعی، شامل تعداد زیادی عنصر یا گره با پردازش درونی است که به آنها نرون گفته میشود. این نرونها در اکثر موارد، عملیات محاسباتی نسبتا ساده و شبیه به هم را انجام میدهند .
توانایی محاسباتی صحیح از ترکیب ارتباطات درونی مناسب با نام وزنها، یک توپولوژی لایهای و غیرخطی مشتق میشود. توزیعشدگی، تکرارپذیری و حجم انبوهی از محاسبات موازی، از جمله خصوصیات شبکههای عصبی مصنوعی محسوب میشوند. آرگومانهای قدرتمند به شکل نظریه، تواناییهای محاسباتی گستردهای را برای شبکههای عصبی مصنوعی در مورد طبقهبندی و تقریب توابع پیشبینی کردهاند
همانطور که اشاره شد، پیشرفتهای اخیر در زمینهی هوش مصنوعی، منجر به ظهور سیستمهای خبره برای برنامههای پزشکی شده است. علاوه بر آن، در چند دههی گذشته، ابزارهای محاسباتی برای بهبود مهارتهای پزشکان در تشخیص بیماری طراحی شدند. یکی از حوزههای پزشکی، حوزهی بیماریهای قلبی و عروقی است که رتبهی اول مرگ و میر را در جوامع پیشرفته دارند. بیماریهای قلبی در ایالات متحدهی آمریکا بسیار رایج است و دلیل اصلی حملههای قلبی در این کشور، بیماری عروق کرونر/ رگهای قلب1 است .
علاوه بر آن، بیماریهای قلبی و عروقی، عامل اصلی مرگ و میر زنان و مردان آمریکایی است که به طور میانگین 000،500 مورد مرگ در طول یک سال اتفاق میافتد. در حالی که خیلی از افراد مبتلا به بیماری قلبی دارای علائمی مانند درد در قفسهی سینه و خستگی هستند، تقریبا 50 % نیز هیچ علائمی ندارند تا زمانی که حملهی قلبی رخ میدهد . خیلی از آمارها نشان میدهد که CAD، دلیل اصلی ناتوانی و بیماری در میان کارکنان آمریکایی است. در ایران نیز، بنا بر اعلام سازمان بهداشت جهانی، اصلیترین دلیل مرگ و میر افراد، CAD است
بیماری قلبی به مشکلات متعددی مربوط میشود که باعث درد در ناحیهی قلب و گرفتگی رگهای خونی آن میگردند. CAD، آنژین، حملهی قلبی و نارسایی قلبی، نمونههایی از ناراحتیهای قلبی هستند. بیماری انسداد شریان قلب،2 دلیل اصلی مرگ و میر در جوامع مدرن است. هرینهی اداره کردن CHD، یک کار اقتصادی مهم بوده و ممانعت از بروز این بیماری، گام مهمی در مدیریت جامعه است.
برخی از روشها برای جلوگیری از CHD میتواند فعالیتهای ارتقای سلامت، طرحهای حفاظتی مخصوص، برنامههای مخصوص برای تغییر وضعیت زندگی، پیشرفت در شناخت و کنترل فاکتورهای ریسک آمیز و تحت نظر داشتن همیشگی فاکتورهای ایجاد ریسک باشد. جمع شدن پلاکها درون دیوارههای رگهای خونی قلب که خون را به عضلهی قلب میرسانند، منجر به بیماری CAD میشود. ناراحتی عضلهی قلب ممکن است نتیجهی نرسیدن موقتی اکسیژن بر اثر بیماری CAD باشد.
CHD بر اثر کاهش ذخیرهی خون و اکسیژن در قلب و به موجب باریک شدن رگهای خونی قلب ایجاد میشود. CHD شامل انفارکتوس عضلهی قلب، آنژین در ناحیهی سینه و یا درد سینه میشود. انفارکتوس یا همان حملهی قلبی بر اثر گرفتگی ناگهانی رگهای قلب ایجاد میشود که معمولا به خاطر لخته شدن خون در رگها است. درد در سینه نیز به دلیل نرسیدن خون کافی به ماهیچههای قلب است
فاکتورهای ریسک آمیز بسیاری برای بیماریهای قلبی وجود دارد. برخی از آنها جنسیت، سن و تاریخچهی خانوادگی است که اصولا تغییر نمیکنند. فاکتورهای دیگر که مرتبط با راه و روش زندگی است، میتوانند تغییر کنند مانند سیگاری بودن، کلسترول بالا، فشار خون بالا و عدم فعالیت بدنی. دیابت و چاقی در صورت تغییر در روش زندگی میتوانند قابل پیشگیری باشند.
با وجود فاکتورهای متعددی که برای تشخیص بیماریهای قلبی نیاز است، پزشکان معمولا با ارزیابی وضعیت فعلی بیماران تصمیمگیری میکنند. تصمیمات قبلی که در مورد سایر بیماران با علائم مشابه گرفته شده است نیز مورد بررسی قرار میگیرد. این فرآیند پیچیده، زمانی که بدانیم تعداد فاکتورهایی که باید توسط پزشک مورد ارزیابی واقع شود، چقدر زیاد است، دشوارتر نیز به نظر میرسد. بنابراین، تشخیص بیماریهای قلبی نیاز به مهارت و تجربهی بالای پزشکی دارد
