بخشی از مقاله
چکیده
پایگاه داده ها در حوزه پزشکی حاوی میزان وسیعی از داده ها و اطلاعات می باشد. کشف ارتباطات و الگو ها در این پایگاه داده ها از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به رشد فن آوری اطلاعات و تولید روز افزون داده ها و اطلاعات در حوزه پزشکی، نیاز به کشف دانش از پایگاه داده ها روز به روز بی شتر شده ا ست. داده کاوی از جمله پی شرفت های فن آوری در زمینه مدیریت داده ها می با شد که استفاده گسترده از سیستم های اطلاعات و پایگاه داده ها را فراهم نموده است.
هندوستان یکی از کشورهایی است که در زمینه طب سنتی سابقه طولانی دارد و فعالیتهای گسترده ای در این مورد انجام داده است، با توجه به حساسیت داده کاوی در پزشکی و همچنین نیاز این صنعت به حرکت از پزشکی سنتی به سمت پزشکی مدرن و استفاده از روشهای سنتی ارزان و بکارگیری آنها در روشهای درمانی جدید نیاز به بررسی مفاهیم مرتبط با داده کاوی و کاربردهای آن را در حوزه پزشکی مخصوصا طب سنتی هندو ستان - آیورودا - بی شتر از گذ شته اح ساس می شود. در این مقاله به برر سی مفاهیم مرتبط با داده کاوی و کاربردهای آن در حوزه پزشکی سنتی هندوستان - آیورودا - پرداخته شده است.
-1 مقدمه
امروزه انفجار اطلاعات از طریق فنآوری اطلاعات و ارتباطات، الزام و اهمیت مدیریت دانش را بیش از گذشته نشان می دهد. با رشد سریع اطلاعات وقتی حجم اطلاعات زیاد می شود مدیریت اطلاعات سخت تر میشود و کار به اضافه بار اطلاعاتی می انجامد. یکی از راه هایی که برای غالب آمدن بر این مشکل وجود دارد داده کاوی می باشد. داده کاوی یکی از ابزارها و رویکردهایی است که در فضای مدیریت دانش به کشف دانش از پایگاه دادهها کمک می نماید. صنعت پزشکی جزء چند صنعتی می باشد که با حجم زیاد اطلاعات و داده، درگیر می باشد.
داده های پزشکی خام، دارای حجم زیاد، ناهمگون و توزیع شده هستند. ویزیت بیماران، نتایج آزمایشگاهی، روش های عکس برداری و مجموعه اطلاعات روزانه پزشکی حجم زیادی اطلاعات تولید می کنند. این اطلاعات و داده ها هر روزه در حال تولید و افزایش می باشد. این حجم زیاد داده ها، ناهمگونی و پراکندگی آنها نیاز به دستگاه های ذخیره وکاوش در داده ها و اطلاعات را بیش از پیش افزایش داده است.
در علم پزشکی کشف و تشخیص به موقع بسیاری از بیماری ها می تواند از ابتلا به بیماریهای مهلکی نظیر بسیاری از انواع سرطان ها جلوگیری بعمل آمده و باعث نجات زندگی افراد شود.
با پیشرفت های اخیر در بیوانفورماتیک و سیستم های بیولوژیکی و توسعه تکنولوژی نوین و ا ستفاده از تجهیزات پی شرفته و هو شمند پز شکی، متخ ص صین می توانند اطلاعات دقیقتری در مورد بیماری، انواع و سوابق آن بدست آورند که تجزیه و تحلیل این اطلاعات به دلیل حجم بالای آن م شکل می باشد و نیاز به فناوری های نوینی در این عرصه وجود دارد که روش های داده کاوی به کمک الگوریتم های پی شرفته امکان این امر را فراهم می سازد. هدف اصلی از روشهای پیشگویی داده کاوی در پزشکی و بخصوص در بیوانفورماتیک تهیه و ساخت یک مدل پیشگویانه می باشد تا به پزشکان درتشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری ها کمک نماید.
تعداد زیادی از بیماری های مزمن - ناراحتی های قلبی و عروقی، دیابت، چاقی و.... - از عوامل اصلی مرگ و میر در اکثر کشورهای جهان می باشد ، میتوان با مقایسه و تطبیق علائم مشترک بیماریها و بررسی بر روی داده های بیماران مشابه و کاوش بر روی داده های آنها به پیش بینی و یا تشخیص بسیاری از بیماریها پرداخته شود.
داده کاوی نقش مهمی را در این زمینه ایفا میکند، با ا ستفاده از داده کاوی می توان با گروه بندی افراد م ستعد یک نوع بیماری و یا شنا سایی و پیدا کردن بهتر حالات بیماری مزمن و بیماران پرخطر و شناسایی معالجات موفق برای یک بیماری خاص کمک زیادی نمود. مقایسه نتایج گروهبندی بیماران یک بیماری خاص که با داروهای متفاوت درمان شده اند و رابطه ی بین روش معالجه بیمار و واکنش بدن او، و تعیین موثرترین ترکیبات دارویی منا سب برای درمان می توان بهترین روش معالجه با کمترین هزینه و عارضه را مشخص نمود
کشف و بررسی اشتباهات پزشکی همواره مشکل بوده است، با استفاده از داده کاوی و تحلیل داده های بیماران میتوان وجود ناهنجاری های م شهود در سوابق پزشکی یک بیمار را کشف نمود. وجود ناهنجاری های مشهود در سوابق پزشکی یک بیمار ممکن است باعث آغاز یک تحقیق و پیگیری قضایی شود. این داده ها ممکن است برخی از معالجات غلط و نادر ست را نیز فاش نماید.[4] باا ستفاده از داده کاوی و با کاوش در این مورد که پزشکان و متخصصان بیشتر چه داروهایی و برای چه اهدافی برای بیماران تجویز می کنند می توان بازار هدف بسیاری از شرکتهای داروسازی را بهتر تعیین نمود و اثرات سودمندی اقتصادی یک داروی خاص را بهتر شناسایی کرد
-2 داده کاوی
اصطلاح داده کاوی به فرایند نیم خودکار تجزیه و تحلیل پایگاه داده های حجیم به منظور یافتن الگوهای مفید اطلاق می گردد .[6] داده کاوی یعنی جستجو در یک پایگاه داده ها برای یافتن الگوهایی میان داده ها [7]، در متون علمی تعاریف گوناگونی برای داده کاوی ارائه گردیده است. در برخی از این تعاریف داده کاوی را در حد ابزاری که کاربر را قادر به ارتباط مستقیم با حجم زیادی از داده ها می سازد معرفی شده است و در برخی دیگر ، تعاریفی که درآنها به کاوش در داده ها پرداخته شده ارائه گردیده است.
داده کاوی طریقه کشف عملی الگویی معنی دار، شکل و روند به روش سیفتینگ - Sifting - - روشی که به وسیله آن رکوردها حرکت داده می شوند تا ورود رکوردهای دیگر را مجاز سازند - از میان داده ها با استفاده از تکنیک تشخیص الگو مانند شبکه عصبی ،آموزش ماشین و الگوریتم ژنتیک می باشد که توانایی تشخیص خودکار دانش موجود را دارد و از دیگر روش های تجزیه و تحلیل داده ها به دلیل کشف ساختار پنهان، نسبت ها، الگوها و علائم متفاوت است . اینروش منحصراً دینامیکی است چون که ناگزیر به تمهید برای سوالات نیست و می تواند روابط را بازیابی کند.
الگوریتم های مورد استفاده در روشهای داده کاوی تلاش دارد تا نزدیکترین مدل ممکن به ویژگی های داده های مورد نظر را پیدا نمایند. این مدل ها می توانند پیشگویانه یا توصیفی باشند. مدل های توصیفی برای شناسایی الگوها در داده ها استفاده می شوند و مدل های پیشگویانه برای اهداف پیشگویی در بیماران جهت تشخیص یک بیماری خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
معروفترین روشها در مدل پیشگویی، روشهای کلاسه بندی - Classification - ، رگرسیون - Regression - و تحلیل سری های زمانی - - Time-Series می باشد و معروفترین روش های مدل توصیفی، خوشه بندی - Clustering - ، قوانین وابستگی - - Association Rule و مصور سازی میباشند
روش های داده کاوی می بایست به نحوی پیاده سازی شوند که دارای کمترین میزان داده های افزونه و نامرتبط و همچنین کمتر به مقادیر نویز حساس باشند. واژه داده های افزونه به وضعیتی اشاره می کند که در آن دو یا تعداد بیشتری از اشیاء همانند هم باشند .
داده های افزونه، به داده های نامرتبط اطلاق می گردد که نقش و اهمیتی خاصی با توجه به اهداف مورد نظر از داده کاوی ندارند، بعنوان مثال هیچ ارتباطی میان شماره شناسنامه بیمار و نوع بیماری کبد او وجود ندارد و در نتیجه آن را باید از کاوش حذف نمود. داده های پزشکی حاوی داده های افزونه و نامرتبط زیادی می باشد .[4] الگوریتم ها و ابزارهای داده کاوی باید این قابلیت را داشته باشند تا بتوانند این نوع از داده های افزونه و نامرتبط را شناسایی و حذف نمایند. باید به این نکته نیز توجه نمود که همه الگوهایی که از طریق داده کاوی کشف می شوند مفید و در خور توجه نمی باشند.
نویز مقداری است که یک خطا یا انحراف تصادفی در ویژگی مورد سنجش باشد.[5] برخی از پایگاه داده ها شامل داده هایی هستند که به صورت ذاتی دارای نویز می باشند و قابل پاکسازی نمی باشند بعنوان مثال پایگاه داده هایی که توسط الگوریتم های یادگیری ماشین - یک و یا بیش از یک الگوریتم - ساخته می شوند دارای این خصوصیت می باشند.
برای یک سیستم جمع آوری داده های پزشکی بسیار مشکل می باشد که بتواند در حین جمع آوری اطلاعات، نویزهای سیستم را شناسایی و حذف نماید[4] این نویزها می توانند بعنوان یک مشکل جدید مطرح شده و فرایند داده کاوی را با خطر مواجه سازند. بنابراین در پیاده سازی روش های داده کاوی باید به این موضوع توجه شود که این پیاده سازیها کمتر به مقادیر نویز حساس باشند.
-3 نقش سیستم مدیریت اطلاعات در تحلیل داده های بیوانفورماتیک
سیستم مدیریت اطلاعات نقش عمده ای در تحلیل داده های بیوانفورماتیک ایفا نموده و ابزارهایی برای مدیریت بهینه نتایج آزمایش های خروجی ایفا می کند و داده هایی که در سیستم های بیوانفورماتیک ایجاد می شوند به شیوه معنادار ادغام شده و به اشتراک گذارده می شود که منجر به مدل های معنادار سیستم های پیچیده می شود. داده های بیوانفورماتیک نقش اساسی ایفا نموده و به عنوان مدل کسب و کار برای بخش پزشکی و دارویی محسوب می شوند. زمینه های اصلی از جمله پیش بینی ژن، داده پردازی، مدل سازی ساختار پروتئین و پیش بینی آن، لایه بندی پروتیئن و پایداری آن، ترکیب مولکول های درشت و مدل سازی سیستم های زیست شناختی پیچیده در حال رونق می باشند. سیستم مدیریت اطلاعات با جوانب زیست شناختی زمینه ی معروفی با مقدار عمده نتایج آزمایشی پدید می آورد که مجموعه داده های منسجم در تولید مجدد و پایدار مسیرهای زیست شناختی پدید می آورد.
-4 آموزه ها و شرایط
علی رغم این واقعیت که برخی از مفاهیم آیورودا - Ayurveda - به طور مجدد برگرفته از سیستم های غیر-ودیک - - non-vedic از جمله بودیسم - - Buddhism و جینیسم - - Jainism می باشد، افکار حیاتی آیورودا نتایج ارزش های ودیک - - vedic می باشند. اهمیت آن بر مبنای مقدار جذب غذا و خواب کافی بیان می شود. آیورودا هفت اصطلاح اساسی خون - - rakta، اس ت خوان - - asthi، چر بی - - meda، عضله - - P PVD، مغز استخوان - - majja، پلاسما - - rasa و منی - - shukra و پنج عنصر قدیمی - هوا، زمین، اتر - جو - ، آتش و آب - و بیست نوع زوج ده تایی متضاد را بر می شمارد: سرد/داغ، کند/تیز، سنگین/سبک، د ق یق/ناخا لص - - minute/gross، پر از ل جن/بدون ل جن - -non - slimy/slimy، یکنواخت /زبر - - smooth/coarse، نرم/سخت - - soft/hard، پایدار/سیار - - stable/mobile، چرب/خشک - - unctuous/dry، چسبنده/سیال - - viscous/liquid
-5 طب آیورودا
ودا نام اولین کتابی است که به انسانها از جانب خداوند نازل شده ا ست اما تا کنون به در ستی م شخص ن شده تو سط چه ک سی به زمین فرستاده شده است. تعالیم آیورودا بر اساس چند بخش از کتاب آسمانی ودا مثل ریگ ودا میباشد. آیورودا تنها سیستم طبی است که هدف آن از طبابت و تعلیم رسیدن به خدا است. - آیو - در زبان سانسکریت به معنی زندگی و - ودا - به معنی دانش است و آیورودا به معنی دانش یا علم زندگی می باشد. این علم با قدمت بیش از پنچ هزار سال نوعی طب کلیت گرا می باشد و پیروان این روش به یک اصل واحد عقیده دارند و آن اینکه اساس موجودیت انسان نوعی انرژی کیهانی هوشمند - آگاهی کیهانی - می باشد. در این طب قدیمی هندی به انسان به عنوان یک جسم نگاه نمی گردد، بلکه ذهن انسان که محل تفکر، احساسات و عواطف می باشد نیز مد نظر قرار میگیرد. بر اساس علم آیورودا زندگی ما یک هدف مشخص دارد. هدف، شناخت خالق - آگاهی کیهانی - و درک ارتباط با وی است که در تمام زندگی ما تاثیر دارد. این هدف بزرگ با تعادل چهار جنبه اساسی زندگی بدست می آید که شامل موارد زیر است :
❖ دارما : - dharma - وظایف واعمال ما
❖ آرتا : - artha - موقعیتهای مادی و ارزشها
❖ کاما : - kama - خواسته های مثبت
❖ موکشا : - moksha - رهایی روح
این چهار مورد را Purusharthas می گویند که چهار هدف اصلی زندگی برای هر فرد می باشد و اساس آنها را سلامتی تشکیل می دهد. برای حفظ دارما و انجام مسئولیتهایمان باید سالم باشیم تا به موفقیت و دارایی کافی د ست یابیم. برای دا شتن خوا سته های خلاق و مثبت، احتیاج به ذهنی سالم و آگاه ، بدن سالم و ادراک سالم داریم - kama و desire گاهی اوقات به xxx و زندگی خانوادگی وتوالد و تناسل تعبیر شده ا ست لکن در ا صل معنی آن انرژی مثبت یا نیرویی ا ست که هر گونه عمل خلاق را می سازد - . موک شا یا رهایی روح ن شاندهنده تعادل بدن و ذهن و آگاهی - روح - است.
بر اساس منبع [12, 13] "هدف طب آیورودا تطبیق انرژی های درونی بدن انسان با تغییرات انرژی های محیطی و حفظ تعادل وجود انسان است. این طب بر پیشگیری از بیماریها و تقویت سیستم ایمنی بدن تأکید دارد. تعالیم آیورودا به ما می آموزد که سلامتی روند طبیعی زندگی است و برای حفظ آن باید از رژیم های غذایی خاص، گیاهان دارویی، مدیتیشن، یوگا، تمرینات تنفسی - پرانایاما - و... به طور مداوم و روزمره استفاده کرد.
چنانچه این کارها به طور منظم انجام شود سی ستم ایمنی تقویت می گردد و بدن به تنهایی قادر به مقابله با عوامل بیماریزا می شود". در طب آیورودا عقیده بر این ا ست که حفظ تعادل طبیعی بدن، ا ساس تندرستی می باشد و بیماری نتیجه طبیعی عدم توازن در اندام های مختلف بدن می با شد. بر ا ساس دیدگاه آیورودا هر چیزی در جهان از 5 عنصر اساسی تشکیل یافته است که این عناصر عبارتند از آب، آتش، هوا، زمین - خاک - و فضا که به پنچامهابوتا شهرت یافته اند.
ترکیب این پنج عنصر به صورت زوج با یکدیگر به سه خصلت عمده به نام دوشا - doshas - یا سرشت ختم می شود که همه اعمال روحی، روانی، بیولوژیکی و فیزیکی انسان را کنترل می نماید و وقتی خارج از تعادل باشند باعث بیماری در انسان می شود .[14] بر طبق آیورودا، هرشخص مقداری از 5 عنصر اصلی عالم را در خود دارد و ترکیب این عناصر با یکدیگر به سه نوع متابولیسم بدن یا سه نوع دوشا - doshas - منجر می شود. دوشا یا سرشت مشخصات فیزیکی، فکری و احساسی هر انسان است که در بدن هر انسان یکی از این سرشتها به صورت غالب شناخته می شود و هر کدام از این عناصر که در ساختار مخلوقات غالبتر باشند، آن را به عنوان جز اصلی تشکیل دهنده آن موجود می شناسیم و برای پیشگیری و درمان بیماری ابتدا بایستی این خصلت ها شناخته و معین گردد. ساختار جسمی و ذهنی انسان در هنگام انعقاد نطفه در اثر ترکیب سه دوشا که خود را در سلولهای جنسی متجلی می سازد، تعیین می شود. این ساختار پایه برای هر فرد در تمام عمرش ثابت می ماند.
