Nghiên cứu phát triển hệ chuyên gia mờ trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm

MÔ HÌNH HỆ CHUYÊN GIA MỜ DỰA TRÊN LUẬT KẾT HỢP TRI THỨC KHẲNG ĐỊNH VÀ TRI THỨC PHỦ ĐỊNH TRONG CHẨN ĐOÁN RỐI LOẠN TRẦM CẢM .... Mục tiêu cụ thể của luận án bao gồm: i Nghiên cứu ứng dụn

MAI THỊ NỮ

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ CHUYÊN GIA MỜ TRONG

CHẨN ĐOÁN RỐI LOẠN TRẦM CẢM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC

Hà Nội, 2021

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

MAI THỊ NỮ

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ CHUYÊN GIA MỜ TRONG

CHẨN ĐOÁN RỐI LOẠN TRẦM CẢM

Chuyên ngành: Cơ sở toán học cho tin học

Mã số: 9.46.01.10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Nguyễn Hoàng Phương

2 TS Dương Tử Cường

Hà Nội, 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nghiên cứu và các số liệu sử dụng trong luận án là trung thực, chưa từng được

ai công bố ở bất cứ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ

Tác giả luận án

Mai Thị Nữ

Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Thủ trưởng Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Thủ trưởng Phòng Đào tạo/Viện Khoa học và Công nghệ quân

sự, Viện Công nghệ thông tin/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, các giảng viên, các nhà khoa học, cùng bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Cục Công nghệ thông tin/Bộ Y tế, các đồng nghiệp, tạo điều kiện, động viên, chia sẻ về mọi mặt giúp nghiên cứu sinh tập trung vào công việc nghiên cứu

Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới Lãnh đạo, cán bộ khoa học Bệnh viện Tâm thần Trung ương 1, đã tạo điều kiện giúp đỡ nghiên cứu sinh về tài liệu, về tri thức, về hồ sơ bệnh án liên quan để nghiên cứu sinh

có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu

Cuối cùng luận án sẽ không thể hoàn thành nếu như không có sự động viên và hỗ trợ về mọi mặt của gia đình Nghiên cứu sinh xin gửi tới cha mẹ, anh chị em, chồng, các con, những người thân yêu lời cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc

Xin chân thành cảm ơn

Nghiên cứu sinh

Mai Thị Nữ

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG xii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RỐI LOẠN TRẦM CẢM VÀ HỆ CHUYÊN GIA MỜ 8

1.1.Tổng quan về rối loạn trầm cảm 8

1.1.1 Mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần Việt Nam 9

1.1.2 Định nghĩa rối loạn trầm cảm 9

1.1.3 Các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm 9

1.1.4 Các loại chẩn đoán rối loạn trầm cảm 15

1.1.5 Quy trình lập bệnh án trầm cảm 16

1.2.Lý thuyết tập mờ và lôgic mờ 17

1.2.1 Khái niệm tập mờ 18

1.2.2 Các phép toán trên tập mờ 19

1.2.3 Lôgic mờ và lôgic mờ trong y học 21

1.3.Hệ chuyên gia 24

1.3.1 Giới thiệu về hệ chuyên gia 25

1.3.2 Biểu diễn tri thức nhờ các luật sản xuất trong hệ chuyên gia 30

1.3.3 Hệ chuyên gia dựa trên luật 31

1.3.4 Hệ chuyên gia MYCIN 33

1.3.5 Biểu diễn tri thức bằng các sự kiện mờ, luật mờ 34

1.3.6 Hệ chuyên gia y học mờ 36

1.3.7 Hệ chuyên gia mờ cho chẩn đoán y học CADIAG-2 37

1.4.Tình hình nghiên cứu về hệ chuyên gia chẩn đoán rối loạn

trầm cảm trên thế giới và tại Việt Nam 42

1.4.1 Tình hình nghiên cứu hệ chuyên gia chẩn đoán rối loạn

trầm cảm trên thế giới 42

1.4.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 48

1.4.3 Một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu của hệ chuyên gia

chẩn đoán rối loạn trầm cảm 49

1.5.Kết luận chương 1 50

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH HỆ CHUYÊN GIA MỜ 52

DỰA TRÊN LUẬT SỬ DỤNG TRI THỨC KHẲNG ĐỊNH

TRONG CHẨN ĐOÁN RỐI LOẠN TRẦM CẢM 52

2.1.Cơ sở lý thuyết cho kết quả nghiên cứu 52

2.1.1 Các khái niệm, tham số 52

2.1.2 Các công thức 52

2.2.Phát triển mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng

tri thức khẳng định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm 53

2.2.1 Xây dựng cơ sở tri thức của PORUL.DEP 56

2.2.2 Xây dựng cơ chế suy luận của PORUL.DEP 65

2.2.3 Bộ giải thích 72

2.2.4 Thuật toán của PORUL.DEP 72

2.2.5 Ví dụ tính toán minh họa của PORUL.DEP 74

2.3.Thực nghiệm PORUL.DEP 76

2.3.1 Thu thập kết quả chẩn đoán trong hồ sơ bệnh án người bệnh

rối loạn trầm cảm 77

2.3.2 Thu thập dữ liệu triệu chứng người bệnh rối loạn trầm cảm 79

2.3.3 Cập nhật cơ sở triệu chứng cho PORUL.DEP 81

2.3.4 Cập nhật cơ sở bệnh cho PORUL.DEP 81

2.3.5 Cập nhật cơ sở luật khẳng định cho PORUL.DEP 81

2.3.6 Kết quả thực nghiệm của PORUL.DEP 81

2.4.Đánh giá PORUL.DEP 82

2.5.Kết luận chương 2 85

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HỆ CHUYÊN GIA MỜ DỰA TRÊN

LUẬT KẾT HỢP TRI THỨC KHẲNG ĐỊNH VÀ TRI THỨC

PHỦ ĐỊNH TRONG CHẨN ĐOÁN RỐI LOẠN TRẦM CẢM 87

3.1.Cơ sở lý thuyết cho kết quả nghiên cứu 87

3.1.1 Các khái niệm, tham số 87

3.1.2 Các công thức 87

3.2.Một số hệ suy luận phổ biến 88

3.2.1 Mô hình mờ Mamdani 90

3.2.2 Mô hình mờ Sugeno 93

3.2.3 Mô hình mờ Tsukamoto 94

3.3.Phát triển mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật kết hợp

tri thức khẳng định và tri thức phủ định trong chẩn đoán

rối loạn trầm cảm 95

3.3.1 Xây dựng cơ sở tri thức của STRESSDIAG 97

3.3.2 Xây dựng cơ chế suy luận của STRESSDIAG 100

3.3.3 Bộ giải thích 104

3.3.4 Thuật toán của STRESSDIAG 104

3.3.5 Ví dụ tính toán minh họa của STRESSDIAG 107

3.4.Thực nghiệm STRESSDIAG 110

3.4.1 Cập nhật cơ sở triệu chứng cho STRESSDIAG 111

3.4.2 Cập nhật cơ sở bệnh cho STRESSDIAG 111

3.4.3 Cập nhật cơ sở luật cho STRESSDIAG 111

3.4.4 Kết quả thực nghiệm STRESSDIAG 112

3.5.Đánh giá STRESSDIAG 112

3.6.Kết luận chương 3 116

KẾT LUẬN 117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC P-1

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

μRPDluật1(Pq, Dj) Giá trị (trọng số) khẳng định bệnh Dj của người bệnh Pq

BECK, theo tên của tác giả

Aaron Temkin Beck

giúp của máy tính, tên hệ chuyên gia CADIAG v2

Computer-assisted medical diagnosis

Intelligence

loạn tâm thần, phiên bản thứ 5

Diagnostic and Statistical Manual of mental Disorders v.5

FIS Hệ suy luận mờ Fuzzy Inference System

Base

HAMILTON

Hamilton Depression Rating Scale

phiên bản thứ 10

International Classification Diseases and Related Health problems 10

luận

Inference Engine

hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh nhiễm trùng máu

System for consultation

of infections diseases

PHQ-9 Bộ câu hỏi sức khỏe người

bệnh 9

Patient Health Questionnaire-9

dựa trên luật khẳng định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Positive Rule Depression

Aplicados or Applied Intelligent Systems

luật kết hợp luật khẳng định

và luật phủ định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Stress DIAG

khoa Viên - Áo

Wiener Allgemeines Medizinisches

Information System

Organization

ZUNG, do W.W Zung đề xuất

ZUNG Self-rated Anxiety Scale

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Chẩn đoán khẳng định bệnh 15

Bảng 1.2 Chẩn đoán phủ định bệnh 16

Bảng 2.1 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm nhẹ 61

Bảng 2.2 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm vừa 62

Bảng 2.3 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm nặng 63

Bảng 2.4 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm nặng có

triệu chứng loạn thần 64

Bảng 2.5 Ví dụ về danh sách 48 trường hợp người bệnh rối loạn

trầm cảm nhẹ chẩn đoán theo hồ sơ bệnh án 77

Bảng 2.6 Ví dụ về danh sách 60 trường hợp người bệnh rối loạn

trầm cảm vừa chẩn đoán theo hồ sơ bệnh án 78

Bảng 2.7 Ví dụ về danh sách 50 trường hợp người bệnh rối loạn

trầm cảm nặng chẩn đoán theo hồ sơ bệnh án 78

Bảng 2.8 Ví dụ về danh sách 86 trường hợp người bệnh rối loạn

trầm cảm nặng có triệu chứng loạn thần theo hồ sơ bệnh án 78

Bảng 2.9 Ví dụ về danh sách 20 trường hợp người bệnh không mắc

rối loạn trầm cảm 78

Bảng 2.10 Ví dụ về dữ liệu triệu chứng người bệnh rối loạn

trầm cảm nhẹ 79

Bảng 2.11 Ví dụ về dữ liệu triệu chứng người bệnh rối loạn

trầm cảm vừa 79

Bảng 2.12 Ví dụ về dữ liệu triệu chứng người bệnh rối loạn

trầm cảm nặng 80

Bảng 2.13 Ví dụ về dữ liệu triệu chứng người bệnh rối loạn trầm cảm

nặng có triệu chứng loạn thần 80

Bảng 2.14 Ví dụ về dữ liệu triệu chứng người bệnh không mắc rối loạn

trầm cảm 80

Bảng 2.15 Kết quả chẩn đoán đúng rối loạn trầm cảm của PORUL.DEP 81

Bảng 2.16 So sánh kết quả chẩn đoán rối loạn trầm cảm của

PORUL.DEP và chẩn đoán trong hồ sơ bệnh án 83

Bảng 3.1 Ví dụ về luật phủ định rối loạn trầm cảm nhẹ 99

Bảng 3.2 Ví dụ về luật phủ định rối loạn trầm cảm vừa 99

Bảng 3.3 Ví dụ về luật phủ định rối loạn trầm cảm nặng 100

Bảng 3.4 Kết quả chẩn đoán đúng rối loạn trầm cảm của

STRESSDIAG 112

Bảng 3.5 So sánh kết quả chẩn đoán rối loạn trầm cảm của

STRESSDIAG và chẩn đoán hồ sơ bệnh án 112

Bảng P.1 Danh sách trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm nhẹ P-1 Bảng P.2 Danh sách trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm vừa P-2 Bảng P.3 Danh sách trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm nặng P-3 Bảng P.4 Danh sách trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm nặng

có triệu chứng loạn thần P-4 Bảng P.5 Danh sách trường hợp người bệnh không mắc rối loạn

trầm cảm P-6

Bảng P.6 Dữ liệu triệu chứng khám người bệnh rối loạn trầm cảm nhẹ P-7

Bảng P.7 Dữ liệu triệu chứng khám người bệnh rối loạn trầm cảm vừa P-9

Bảng P.8 Dữ liệu triệu chứng khám người bệnh rối loạn

trầm cảm nặng P-11

Bảng P.9 Dữ liệu triệu chứng khám người bệnh rối loạn

trầm cảm nặng có triệu chứng loạn thần P-13

Bảng P.10 Dữ liệu triệu chứng người bệnh không mắc rối loạn

trầm cảm P-17

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 Mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần Việt Nam 10

Hình 1.2 Tập rõ và tập mờ của khái niệm “chiều cao là thấp” 19

Hình 1.3 Đồ thị hàm thuộc chiều cao 19

Hình 1.4 Thành phần chính của hệ chuyên gia 25

Hình 1.5 Cách thức giải quyết vấn đề của chuyên gia con người 27

Hình 1.6 Cách thức giải quyết vấn đề của hệ chuyên gia 27

Hình 1.7 Kiến trúc một hệ chuyên gia tiêu biểu 28

Hình 1.8 Kiến trúc hệ chuyên gia dựa trên luật 32

Hình 2.1 Biểu diễn hàm thuộc cho khái niệm y tế "sốt cao" 55

Hình 2.2 Cấu trúc bộ thu nhận tri thức của PORUL.DEP 57

Hình 2.3 Sơ đồ thuật toán của PORUL.DEP 73

Hình 2.4 Biểu đồ so sánh kết quả chẩn đoán giữa PORUL.DEP

và hồ sơ bệnh án 83

Hình 2.5 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % kết quả chẩn đoán đúng giữa

các loại rối loạn trầm cảm của PORUL.DEP 84

Hình 3.1 Sơ đồ khối của một hệ suy luận mờ 89

Hình 3.2 Hệ suy luận mờ Mamdani sử dụng phép min và max

cho toán tử T-norm và T-conorm 90

Hình 3.3 Hệ suy luận mờ Mamdani sử dụng phép product và max

cho toán tử T-norm và T-conorm 91

Hình 3.4 Một số phương pháp giải mờ 91

Hình 3.5 Mô hình suy luận Sugeno 94

Hình 3.6 Mô hình mờ Tsukamoto 95

Hình 3.7 Sơ đồ thuật toán của STRESSDIAG 105

Hình 3.8 Mô tả kết quả minh họa của STRESSDIAG 110

Hình 3.9 Biểu đồ so sánh kết quả chẩn đoán giữa STRESSDIAG và 113

Hình 3.10 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % kết quả chẩn đoán đúng

giữa các loại rối loạn trầm cảm của STRESSDIAG 114

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Theo Tổ chức Y tế thế giới, “Trầm cảm” là một rối loạn tâm thần phổ biến, đặc trưng bởi buồn bã, mất hứng thú, cảm giác tội lỗi hoặc giá trị bản thân thấp, giấc ngủ bị rối loạn, chán ăn hoặc thèm ăn, cảm giác mệt mỏi và kém tập trung Nó ảnh hưởng đến khoảng 264 triệu người trên toàn thế giới Trầm cảm khác với những biến động tâm trạng thông thường và những phản ứng cảm xúc ngắn ngủi trước những thách thức trong cuộc sống hàng ngày Đặc biệt khi kéo dài và với cường độ vừa hoặc nặng, trầm cảm có thể trở thành một tình trạng sức khỏe nghiêm trọng Nó có thể khiến người bệnh bị tổn thương nhiều và hoạt động kém hiệu quả trong công việc, học tập và quan hệ gia đình Lo ngại nhất là, trầm cảm có thể dẫn đến tự tử Trầm cảm hiện nay là căn bệnh gây tử vong thứ tư trên thế giới, là nguyên nhân thứ hai gây tử vong ở lứa tuổi thanh niên từ 15 tuổi đến 29 tuổi Theo dự báo, trầm cảm sẽ là nguyên nhân thứ hai gây tử vong vào năm 2030 [2-4], [12], [50], [65], [155-157]

Theo thống kê của Bộ Y tế vào năm 2017, tại Việt Nam, có khoảng 15% dân số mắc các rối loạn tâm thần phổ biến liên quan tới tâm thần, trong đó có khoảng 5% - 7% dân số mắc các loại rối loạn trầm cảm, 50% trong số đó mắc rối loạn trầm cảm nặng

Mặc dù đã biết đến những phương pháp điều trị rối loạn trầm cảm hiệu quả, nhưng tỷ lệ người dân ở các nước thu nhập thấp và trung bình không được điều trị chứng rối loạn trầm cảm còn cao Có nhiều rào cản đối với việc chăm sóc sức khỏe hiệu quả như: thiếu nguồn lực, thiếu chuyên gia y tế và sự kỳ thị của xã hội Một rào cản khác để chăm sóc sức khỏe hiệu quả là chẩn đoán không chính xác do các triệu chứng về rối loạn trầm cảm khó đánh giá và mang tính chất chủ quan, dẫn đến kê đơn thuốc không chính xác Vì thế, hiệu quả điều trị không cao [157]

Tại Việt Nam, cả nước có 87 cơ sở y tế khám, chữa bệnh rối loạn tâm thần, trong đó, tuyến Trung ương có 2 bệnh viện chuyên khoa, có 1 Viện nghiên cứu thuộc Bệnh viện Bạch Mai, tham gia khám, chữa bệnh rối loạn tâm thần, một số bệnh viện chuyên khoa tuyến tỉnh, còn lại là các khoa tâm thần thuộc các bệnh viện đa khoa các tuyến [155]

Đội ngũ bác sĩ chuyên khoa có kinh nghiệm và trang thiết bị là hai vấn

đề nan giải trong cuộc chiến với bệnh tật Theo thống kê của Bộ Y tế, tỷ lệ bình quân khoảng 8 - 9 bác sĩ/10.000 dân Tỷ lệ bác sĩ chuyên ngành tâm thần còn

ít hơn rất nhiều, bác sĩ tâm thần luôn trong tình trạng thiếu trầm trọng, trong khi các bác sĩ giỏi đa số tập trung ở tuyến Trung ương [158]

Như vậy, cần phải khai thác, sử dụng tri thức của các chuyên gia giỏi để đào tạo, chia sẻ kinh nghiệm khám, chữa bệnh rối loạn trầm cảm cho các bác sĩ chưa có nhiều kinh nghiệm, đặc biệt là các bác sĩ mới ra trường và các bác sĩ chuyên khoa tuyến dưới Có nhiều phương pháp để khai thác, sử dụng tri thức, trong đó việc nghiên cứu, xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán mang lại độ chính xác cao và sự tin tưởng cao cho người sử dụng

Để xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh, phương pháp hệ chuyên gia là phù hợp hơn cả, bởi vì: phương pháp hệ chuyên gia có cách biểu diễn tri thức bằng các luật sản xuất (IF … THEN…) Phương pháp này có nhiều ưu điểm như gần gũi về cú pháp với các mô tả ngôn ngữ tự nhiên của các bác sĩ, cách biểu diễn khá đơn giản và trực quan, có thể suy luận theo các chiến lược khác nhau: suy luận tiến, suy luận lùi, suy luận hỗn hợp (tiến - lùi), có thể kiểm tra tính mâu thuẫn giữa các luật, tính mô đun cao, nghĩa là việc thêm, bớt, loại bỏ các luật hoàn toàn không ảnh hưởng tới các luật khác cũng như cơ chế suy luận [35], [39], [45-46], [61], [70], [82], [94], [96], [114], [151]

Có một số nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam đề xuất hệ hỗ trợ chẩn đoán rối loạn trầm cảm Các công trình nghiên cứu theo các tiêu chí đánh giá rối loạn trầm cảm kèm theo một số rối loạn tâm thần khác Một số nghiên

cứu bổ sung thêm các tiêu chí đánh giá về cơ thể, ví dụ như nhịp tim, chỉ số BMI, Các nghiên cứu này nhằm mục đích sàng lọc, hỗ trợ theo dõi trong quá trình điều trị rối loạn trầm cảm của người bệnh, chưa có nghiên cứu nào về hệ chuyên gia chẩn đoán rối loạn trầm cảm theo tiêu chuẩn chẩn đoán ICD-10 Tại Việt Nam, Bộ Y tế đã ban hành hướng dẫn chẩn đoán theo ICD-10 của Tổ chức

y tế thế giới [40], [84], [98], [111], [125], [127-128], [154]

Thông thường các tiêu chí chẩn đoán theo tiêu chuẩn chẩn đoán ICD-10 gồm các triệu chứng lâm sàng như “giảm khí sắc”, “mất mọi quan tâm thích thú” Để chẩn đoán rối loạn trầm cảm, các giá trị triệu chứng trên thường nhận giá trị là “có” hoặc “không” Trên thực tế, các triệu chứng trên là các dữ liệu mờ, có thể biểu diễn bằng tập mờ và nhận giá trị trong đoạn [0,1] [30-31], [103], [138-139], [144] Như vậy, để giảm khả năng mất thông tin và biểu diễn đúng bản chất của các triệu chứng bệnh, cần biểu diễn dữ liệu người bệnh bằng tập mờ

Vì vậy, việc nghiên cứu, đề xuất hệ chuyên gia mờ dựa trên luật cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm là cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung của luận án là nghiên cứu, phát triển hệ chuyên gia mờ

và ứng dụng trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm Qua đó, trợ giúp bác sĩ chuyên khoa tuyến dưới và các bác sĩ mới ra trường, góp phần chẩn đoán chính xác hơn, giảm thời gian chờ đợi, giảm quá tải cho bệnh viện chuyên khoa, khoa tâm thần tuyến trên

Mục tiêu cụ thể của luận án bao gồm: (i) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển hệ chuyên gia mờ dựa trên luật khẳng định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm dựa trên nền tảng hệ chuyên gia CADIAG-2; (ii) Nghiên cứu, xây dựng bộ luật khẳng định; bộ luật phủ định cho hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán rối loạn trầm cảm; (iii) Nghiên cứu, xây dựng hệ chuyên gia mờ dựa trên luật kết hợp luật khẳng định và luật phủ định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

mờ, hệ chuyên gia CADIAG-2, cải tiến hệ chuyên gia để áp dụng trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm

biểu diễn tri thức khẳng định, tri thức phủ định và các cơ chế suy luận kết hợp tri thức khẳng định và tri thức phủ định cho hệ chuyên gia

mờ

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu nêu trên, đề tài luận án nghiên cứu giải quyết các vấn đề mang tính cơ bản, đóng vai trò quyết định trong việc phát triển hệ chuyên gia chẩn đoán rối loạn trầm cảm, cụ thể:

phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm, các triệu chứng và tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

chuyên gia mờ dựa trên luật, hệ chuyên gia CADIAG-2;

đoán rối loạn trầm cảm;

tri thức khẳng định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

tri thức khẳng định và tri thức phủ định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

rối loạn trầm cảm;

mô hình hệ chuyên gia trong các trường hợp chẩn đoán bệnh

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

đoán rối loạn trầm cảm; lý thuyết tập mờ; các phép toán trên tập mờ; cấu trúc của hệ chuyên gia; biểu diễn tri thức nhờ các luật sản xuất trong hệ chuyên gia; biểu diễn tri thức bằng các sự kiện mờ, luật mờ;

hệ chuyên gia dựa trên luật; hệ chuyên gia CADIAG-2;

rối loạn trầm cảm, cài đặt cơ sở triệu chứng, cơ sở bệnh, cơ sở luật cho các hệ chuyên gia, thực hiện thực nghiệm hệ chuyên gia với bộ

dữ liệu thu thập được, đánh giá kết quả thực nghiệm

6 Bố cục của luận án

Ngoài phần mở đầu, bố cục của luận án gồm ba chương:

chuyên gia mờ, cụ thể là mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần ở Việt Nam, các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm; lý thuyết tập mờ, phép toán trên tập mờ, hệ chuyên gia, hệ chuyên gia mờ dựa trên luật, hệ chuyên gia CADIAG-2; tình hình nghiên cứu hệ chuyên gia trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm ở trong nước và trên thế giới, đánh giá hạn chế của các nghiên cứu, từ đó đề xuất hướng nghiên cứu của luận án Thông qua chương này, luận án cho thấy cái nhìn tổng quan về bài toán nghiên cứu của luận án;

luật, sử dụng tri thức khẳng định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm,

hệ chuyên gia này được phát triển trên hệ chuyên gia CADIAG-2; các

nội dung trình bày bao gồm: cơ sở tri thức của hệ chuyên gia (cơ sở triệu chứng, cơ sở bệnh, cơ sở luật khẳng định); cơ chế suy luận của

hệ chuyên gia; thực nghiệm hệ chuyên gia với 264 trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm; và phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm

dựa trên luật kết hợp tri thức khẳng định và tri thức phủ định; hệ chuyên gia được phát triển, cải tiến từ hệ chuyên gia mờ dựa trên luật

sử dụng tri thức khẳng định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm đã được nghiên cứu ở chương 2; trình bày cải tiến về cơ sở luật, cải tiến về cơ chế suy luận; thử nghiệm hệ chuyên gia với 264 trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm đã thu thập, thực nghiệm ở chương 2; và phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm

Phần kết luận nêu những kết quả nghiên cứu của luận án, đóng góp của luận án, hướng phát triển tiếp theo Cuối cùng là các công trình đã được công

bố của luận án

7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu của luận án có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn như sau:

Ý nghĩa khoa học

Max-Min của hệ chuyên gia CADIAG-2 và xây dựng cơ sở tri thức với các luật khẳng định kết luận bệnh cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

kết luận bệnh cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

bệnh;

định cho rối loạn trầm cảm áp dụng toán tử nhóm Abel;

chuyên gia

Ý nghĩa thực tiễn

kinh nghiệm về quyết định chẩn đoán rối loạn trầm cảm

trầm cảm, đặc biệt là các bác sĩ tại các cơ sở y tế tuyến dưới, các bác

sĩ mới ra trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RỐI LOẠN TRẦM CẢM VÀ HỆ CHUYÊN GIA MỜ

Chương này trình bày nội dung tổng quan về rối loạn trầm cảm và hệ chuyên gia mờ, bao gồm: mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần tại Việt Nam, các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm; lý thuyết tập mờ; hệ chuyên gia

mờ, hệ chuyên gia CADIAG-2; tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, từ

đó đánh giá các hạn chế của các nghiên cứu trước đó và đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài luận án

1.1 Tổng quan về rối loạn trầm cảm

Trong thời đại hiện nay, mặc dù khoa học - kỹ thuật nói chung và y học nói riêng đã có những bước tiến thần kỳ nhưng con người vẫn luôn phải đối mặt với rất nhiều căn bệnh nặng Rối loạn trầm cảm là một trong những bệnh nặng

về rối loạn tâm thần Rối loạn trầm cảm phổ biến đến mức, có đến 80% dân số trên thế giới từng bị trầm cảm vào một thời điểm nào đó trong cuộc đời Tần suất nguy cơ mắc rối loạn trầm cảm trong suốt cuộc đời là 15 - 25% [156-157]

Rối loạn trầm cảm là bệnh rối loạn tâm trạng thường gặp Người bệnh thường

có tâm trạng buồn bã, có hoặc không kèm theo triệu chứng hay khóc Không có động lực, giảm hứng thú trong mọi việc, kể cả những hoạt động nằm trong sở thích trước đây Rối loạn trầm cảm ảnh hưởng đến cảm giác, suy nghĩ, hành xử của người bệnh, khiến cho người bệnh có thể gặp nhiều khó khăn trong cuộc sống, hay các vấn đề về thể chất và tinh thần Bệnh có thể gặp ở bất kỳ độ tuổi nào và thường phổ biến ở nữ giới hơn nam giới Ở các nước phát triển, căn bệnh này đòi hỏi chi phí, thời gian điều trị, các phương pháp điều trị đặc thù và quan tâm của xã hội ngày càng nhiều vì tuổi thọ của con người ngày càng được đặt lên hàng đầu Ở Việt Nam, các cuộc điều tra dịch tễ cho thấy các bệnh rối loạn trầm cảm chiếm một tỷ lệ khá cao; bệnh thường gặp ở lứa tuổi vị thành niên hoặc trưởng thành; bệnh nặng thường dẫn tới tử vong hoặc trở thành người vô dụng [3-6]

1.1.1 Mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần Việt Nam

Mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần Việt Nam gồm có 4 tuyến, tuyến

trung ương, tuyến tỉnh, tuyến huyện và tuyến xã Tuyến trung ương có (i) 2

bệnh viện chuyên khoa và 1 viện sức khỏe tâm thần với chức năng nghiên cứu khoa học và tham gia khám, chữa bệnh rối loạn tâm thần; (ii) 33 bệnh viện chuyên khoa tuyến tỉnh (22 bệnh viện các tỉnh phía bắc và 11 bệnh viện phía nam); (iii) 25 khoa tâm thần tại các bệnh viện đa khoa; (iv) 2 trạm tâm thần tỉnh

và 25 khoa tâm thần tại trung tâm phòng chống bệnh xã hội tỉnh; (v) 619 trung

tâm y tế cấp huyện, các trạm y tế xã (xem chi tiết tại hình 1.1) [155]

1.1.2 Định nghĩa rối loạn trầm cảm

Định nghĩa 1.1: Rối loạn trầm cảm là bệnh lý rối loạn cảm xúc, thể hiện

sự ức chế ở tất cả các mặt hoạt động tâm thần (ức chế cảm xúc, ức chế tư duy,

ức chế về vận động) Sự ức chế dẫn tới làm giảm sút các mặt hoạt động tâm thần và trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng sinh hoạt, hiệu suất lao động và học tập của người bệnh [1]

Trầm cảm có thể kéo dài hoặc tái phát nhiều lần, làm suy giảm đáng kể khả năng làm việc, học tập hoặc khả năng đương đầu với cuộc sống hàng ngày Trường hợp nặng nhất, trầm cảm có thể dẫn đến tự tử Ở mức độ nhẹ, bệnh có thể được hỗ trợ chữa trị không cần dùng thuốc Mức độ vừa và nặng, người bệnh cần được hỗ trợ điều trị bằng thuốc kết hợp với biện pháp tâm lý [6], [15]

1.1.3 Các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Trầm cảm là bệnh, cần được quan tâm, chẩn đoán và điều trị Ở giai đoạn bệnh nhẹ, người bệnh có thể chưa cần phải dùng đến thuốc và tình trạng không quá nguy hiểm Ở người bệnh nặng người bệnh có hành vi tự sát Vì vậy, trên hết, người bệnh cần nhận được sự quan tâm của gia đình, người thân và cả bác

sĩ để hỗ trợ khắc phục tình trạng này, bởi lẽ, trầm cảm có thể tồi tệ hơn rất nhiều nếu không được chẩn đoán, điều trị kịp thời

1Hình 1.1 Mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần Việt Nam

Chẩn đoán rối loạn trầm cảm dựa trên việc xác định các triệu chứng, dấu hiệu và các tiêu chuẩn lâm sàng Để giúp phân biệt rối loạn trầm cảm với những biến đổi về khí sắc bình thường, rối loạn trầm cảm thường có sự suy giảm đáng

kể trong các lĩnh vực xã hội, nghề nghiệp hoặc các lĩnh vực hoạt động quan trọng khác

Hiện nay, chẩn đoán rối loạn trầm cảm đã được xác định trong tâm thần học bởi 2 hệ thống chẩn đoán là hệ thống chẩn đoán của hiệp hội Tâm thần Mỹ (DSM-IV) và hệ thống chẩn đoán trong bảng phân loại bệnh quốc tế (ICD-10); các thang đánh giá rối loạn trầm cảm như PHQ-9, BECK, HAMILTON, ZUNG… Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, tại các cơ sở y tế chẩn đoán rối loạn trầm cảm đều được áp dụng các nguyên tắc chẩn đoán giai đoạn trầm cảm được mô tả trong ICD-10 Tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm theo ICD-10 của Tổ chức y tế thế giới có giá trị lâm sàng để chẩn đoán các mức độ rối loạn trầm cảm và được sử dụng cho nhiều nghiên cứu cộng đồng [60], [89-90], [99]

1.1.3.1 Các thang đánh giá rối loạn trầm cảm

1 Thang đánh giá rối loạn trầm cảm PHQ-9 [91], [160] được hai bác sĩ Spitzer Williams và Kroenke hợp tác thiết kế Người bệnh có thể sử dụng PHQ-9 để tự [đánh giá mức độ rối loạn trầm cảm PHQ-9 bao gồm 9 câu hỏi Mỗi câu hỏi có sẵn 4 đáp án PHQ-9 được thiết kế nhằm sàng lọc và hỗ trợ theo dõi tình trạng đáp ứng điều trị của người bệnh Thang đánh giá trầm cảm PHQ-9 có thể thực hiện hàng tuần, hàng tháng Kết quả đánh giá rối loạn trầm cảm PHQ-9 theo tổng điểm, nếu 0 ≤ tổng điểm ≤ 4: không trầm cảm; 5 ≤ tổng điểm ≤ 9: có nguy cơ; 10 ≤ tổng điểm ≤ 14: trầm cảm nhẹ; 15 ≤ tổng điểm ≤ 19: trầm cảm vừa; 20 ≤ tổng điểm ≤ 27: trầm cảm nặng

2 Thang đánh giá rối loạn trầm cảm BECK [42], [160] được tạo ra bởi Aaron T.Beck BECK là một thang đánh giá gồm 21 câu hỏi, từ câu

1 đến câu 15 để kiểm tra nội sinh, từ câu 16 đến 21 là để kiểm tra trầm cảm tâm căn, trầm cảm cơ thể Tổng điểm cho 21 câu hỏi là 63 Thang đánh giá trầm cảm BECK đã được tổ chức y tế thế giới công nhận trong điều trị Mỗi câu hỏi được đánh giá bởi một số điểm phản ánh mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng Đối tượng được đánh giá

sẽ khoanh tròn vào số liên quan đến nhận định chính xác nhất cảm xúc của mình trong hai tuần qua Chỉ số BECK chỉ đơn giản là cung cấp thông tin về mức độ triệu chứng trầm cảm Sử dụng thang BECK

để đánh giá rối loạn trầm cảm cần thiết phải do nhà tâm lý lâm sàng hoặc bác sĩ tâm thần, ở những người có điểm số BECK cao có thể cần được đánh giá bởi bác sĩ lâm sàng để có chẩn đoán rối loạn trầm cảm chủ yếu Kết quả đánh giá của BECK dựa trên tổng điểm, nếu điểm tổng kết <14 là không biểu hiệu trầm cảm, 14 ≤ điểm tổng kết ≤ 19 là trầm cảm nhẹ, 20 ≤ điểm tổng kết ≤ 29 là trầm cảm vừa, điểm tổng kết ≥ 30 là trầm cảm nặng

3 Thang đánh giá rối loạn trầm cảm HAMILTON [63], [160] được đánh giá cao về độ tin cậy và mang lại giá trị cao cho người bệnh cũng như cán bộ y tế HAMILTON là công cụ tham khảo để đánh giá tình trạng của bản thân Đây là một thang được công nhận có giá trị và độ tin cậy cao được sử dụng trong nghiên cứu lâm sàng và để chứng minh những chuyển biến của rối loạn trầm cảm trong quá trình điều trị Thực hiện thang HAMILTON mất khoảng 20 - 30 phút để hoàn thành

và nên được thực hiện bởi người phỏng vấn đã được đào tạo Thang đánh giá HAMILTON bao gồm 17 hạng mục khác nhau Mỗi hạng mục sẽ có 5 đáp án sẵn Kết quả đánh giá của HAMILTON dựa vào tổng điểm, nếu tổng điểm <14: không bị trầm cảm, nếu tổng điểm ≥ 14: bắt đầu có dấu hiệu bệnh

4 Thang đánh giá rối loạn trầm cảm ZUNG [155]: đây là thiết kế của tác giả W W Zung để đo lường mức độ và chẩn đoán nguyên nhân

rãi trong các nghiên cứu dịch tễ học Tuy nhiên, cách trả lời tính điểm (không bao giờ, đôi khi, phần lớn thời gian, luôn luôn), khi thực hiện với những người bệnh lớn tuổi nên có sự trợ giúp của trắc nghiệm

viên hoặc những người khác để hoàn thành bài trắc nghiệm ZUNG

có 20 mô tả, chia đều cho hai trạng thái là tiêu cực và tích cực Mỗi

mô tả có 4 lựa chọn có sẵn Tổng điểm tối đa là 80 Kết quả đánh giá của thang Zung cũng dựa trên tổng điểm, nếu tổng điểm < 50 điểm: không bị rối loạn trầm cảm; nếu tổng điểm ≥ 50: mắc rối loạn trầm cảm

1.1.3.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm DSM-5

Tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm DSM-5 [8], [38], [47], [62], [68], [91], [95], [100], [117] là cẩm nang chẩn đoán và thống kê rối loạn tâm thần, phiên bản thứ năm được cập nhật năm 2013 do Hiệp hội Tâm thần Hoa

Kỳ xuất bản DSM-5 là công cụ phân loại và chẩn đoán rối loạn tâm thần Tại Hoa Kỳ, DSM-5 đóng vai trò là thẩm quyền chủ đạo cho việc chẩn đoán tâm thần DSM-5 có 9 triệu chứng bao gồm:

(6) Mệt mỏi hoặc mất năng lượng,

(7) Cảm giác bị mất giá trị hoặc cảm giác tội lỗi,

(8) Giảm khả năng suy nghĩ hoặc tập trung chú ý hoặc thiếu quyết đoán, (9) Ý nghĩ về cái chết tái diễn

Tiêu chuẩn chẩn đoán của DSM-5: thời gian người bệnh mắc các triệu chứng kéo dài từ hai tuần trở lên; ít nhất một trong hai triệu chứng phải là khí sắc trầm cảm, mất hứng thú hoặc mất vui

 Trầm cảm nặng: người bệnh có đủ 9 triệu chứng;

chứng kèm theo triệu chứng loạn thần như hoang tưởng, ảo giác

1.1.3.3 Tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm ICD-10

Tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm ICD-10 là phiên bản thứ 10 của Bảng phân loại quốc tế mã hoá bệnh tật, nguyên nhân tử vong của Tổ chức Y

tế thế giới, được chứng thực bởi Hội nghị Y tế thế giới lần thứ 43 vào năm

1990, và lần đầu tiên được sử dụng bởi các quốc gia thành viên vào năm 1994 [48], [91], [99]

Các triệu chứng rối loạn trầm cảm theo ICD-10 [77], [91], [136] gồm:

(1) giảm khí sắc;

(2) mất mọi quan tâm và thích thú;

(3) giảm năng lượng;

(4) giảm sút sự tập trung và chú ý;

(5) giảm sút tính tự trọng và lòng tự tin;

(6) những ý tưởng bị tội, không xứng đáng;

(7) nhìn vào tương lai thấy ảm đạm, bi quan;

(8) ý tưởng và hành vi tự huỷ hoại hoặc tự sát;

(9) rối loạn giấc ngủ;

(10) rối loạn ăn uống;

các triệu chứng kéo dài ít nhất là hai tuần, nếu có triệu chứng đặc biệt không cần đến hai tuần; ít có khả năng hoạt động xã hội, nghề nghiệp và công việc gia đình

của giai đoạn trầm cảm kèm theo hai trong số những triệu chứng phổ biến;

của giai đoạn trầm cảm kèm theo 3 hoặc 4 triệu chứng phổ biến;

cảm kèm theo ít nhất 4 triệu chứng phổ biến và có triệu chứng tăng nặng

là tự sát;

tiêu chuẩn rối loạn trầm cảm nặng kèm theo có ít nhất một trong hai triệu chứng loạn thần là hoang tưởng và ảo giác, phù hợp với khí sắc người bệnh hoặc sững sờ trầm cảm

1.1.4 Các loại chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Có hai loại chẩn đoán rối loạn trầm cảm là chẩn đoán khẳng định bệnh

đặc trưng của rối loạn trầm cảm

Khả năng người bệnh mắc rối loạn trầm cảm

2 Chẩn đoán phủ định bệnh: từ những triệu chứng không bao giờ hoặc hiếm khi xuất hiện ở bệnh (triệu chứng có trọng số thấp đối với bệnh), bác sĩ sẽ loại trừ khả năng mắc bệnh của người bệnh Lập luận có dạng trong bảng 1.2

Người bệnh mắc các triệu chứng

không bao giờ hoặc rất hiếm khi

thấy ở rối loạn trầm cảm

Khả năng người bệnh mắc rối loạn trầm cảm

1.1.5 Quy trình lập bệnh án trầm cảm

Theo Bệnh viện Tâm thần Trung ương 1, qui trình lập hồ sơ bệnh án rối loạn trầm cảm gồm các bước sau:

động…

biểu hiện ban đầu, sự tiến triển của bệnh, quá trình điều trị, tình trạng bệnh hiện nay; tiền sử bản thân: sự phát triển về tâm thần từ nhỏ đến lớn, những bệnh đã mắc phải, tình hình học tập, khả năng lao động công tác, đặc điểm tính cách từ nhỏ đến lớn; đặc điểm liên quan đến bệnh: dị ứng, ma túy, rượu bia,…;

nội ngoại có ai mắc bệnh gì không? chú ý bệnh thần kinh, tâm thần;

hệ thống hạch, tuyến giáp,… các cơ quan: tuần hoàn, hô hấp, tiêu hóa; thần kinh: dây thần kinh sọ não, đáy mắt, vận động tứ chi, trương cơ lực, cảm giác (nông, sâu), phản xạ; tâm thần: biểu hiện chung, ý thức

định hướng lực (không gian, thời gian, bản thân), tình cảm, cảm xúc, tri giác (khả năng nhận thức thực tại khách quan, các rối loạn), tư duy (hình thức, nội dung), hành vi tác phong (hoạt động có ý thức, hoạt động bản năng), trí nhớ (máy móc, thông hiểu), trí năng (khả năng phân tích, khả năng tổng hợp), chú ý;

đoán hình ảnh như x-quang, siêu âm, chụp cắt lớp, cộng hưởng từ (nếu cần);

Từ đó, bác sĩ đưa ra hướng điều trị cho người bệnh

Lý thuyết tập mờ được giáo sư Zadeh L.A đề xuất, hoàn thiện vào năm

1965 Đây là một phương pháp mới để quản lý sự không chắc chắn là các tập

mờ Ông cũng chỉ ra vai trò của logic mờ trong việc quản lý thông tin không chắc chắn trong các hệ chuyên gia và vai trò của logic mờ và các ứng dụng của

nó trong y học [119], [136-138], [142], [144], [149-151], [153]

Trong logic rõ, một tập hợp A thường có một biên rõ để phân biệt giữa các đối tượng thuộc A và các đối tượng không thuộc A Từ đó người ta có thể trả lời chính xác câu hỏi: x có thuộc A hay không Còn trong logic mờ, biên giới giữa các đối tượng thuộc tập A và các đối tượng không thuộc tập A là

[138-139], [142], [144], [149-152]

1.2.1 Khái niệm tập mờ

Định nghĩa 1.2: Cho X là một tập không rỗng, gọi là tập vũ trụ hay tập

[138-141], [143]

Ví dụ sau sẽ chỉ ra sự khác nhau giữa tập mờ và tập rõ:

Cho biến ngôn ngữ là “chiều cao” và giá trị ngôn ngữ là “thấp” Trong

đó tập vũ trụ H của biến ngôn ngữ “chiều cao”, kí hiệu: H là tập chiều cao; h là chiều cao, đơn vị tính là mét, ta có:

H = { 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2 } Tập mờ xác định khái niệm một người có chiều cao là “thấp” được mô

 thấp (h) = 0 nếu h  1.4 m

 thấp (h) = 1 nếu h  1.4 m

diễn như hình 1.3

1.2.2 Các phép toán trên tập mờ

Định nghĩa 1.3: t-norm là một loại phép toán nhị phân được sử dụng

trong không gian độ đo xác suất và trong logic đa trị, đặc biệt là logic mờ

Định nghĩa 1.4: t-conorm hàm nhị phân từ [0,1] × [0,1] sang [0,1]; khi đầu vào là (a, b) thì đầu ra là 1 trừ t-norm của (1 − a, 1 − b)

Các phép toán trên tập mờ, bao gồm [7], [9-10], [13], [110], [125], 131], [138]:

[130-Định nghĩa 1.5: Hàm T [0, 1]2  [0, 1] được gọi là phép hợp hay t-norm

khi và chỉ khi thỏa mãn các điều kiện:

1.2.2.1 Phép giao của hai tập mờ

một chuẩn t-norm

Định nghĩa 1.7: Ứng với t-norm T, tập giao của hai tập mờ có cùng cơ

sở M là một tập mờ xác định trên cơ sở M với hàm thuộc:

Việc lựa chọn t-norm nào để tính toán phép giao phụ thuộc vào từng bài toán cụ thể

1.2.2.2 Phép hợp của hai tập mờ

Định nghĩa 1.8: S là một đối chuẩn t-conorm, tập hợp của hai tập mờ có

cùng cơ sở M là một tập mờ xác định trên cơ sở M với hàm thuộc:

Việc lựa chọn t-conorm nào để tính toán phép giao phụ thuộc vào từng

Định nghĩa 1.10: Hàm phủ định: Hàm N: [0, 1]  [0, 1], không tăng

thỏa mãn các điều kiện N(0) = 1, N(1) = 0 gọi là hàm phủ định Một số phép phủ định:

1.2.3 Lôgic mờ và lôgic mờ trong y học

Trong lôgic, lôgic mờ là một dạng lôgic nhiều giá trị, trong đó giá trị chân lý của các biến có thể là bất kỳ số thực nào từ 0 đến 1 Nó được sử dụng

để xử lý khái niệm sự thật một phần, trong đó giá trị sự thật có thể nằm trong khoảng giữa hoàn toàn đúng và hoàn toàn sai Ngược lại, trong lôgic rõ, giá trị chân lý của các biến chỉ có thể là giá trị nguyên là 0 hoặc 1

Thuật ngữ lôgic mờ được đưa ra với đề xuất năm 1965 về lý thuyết tập

mờ của Zadeh Lôgic mờ dựa trên quan sát rằng mọi người đưa ra quyết định dựa trên thông tin không chính xác và phi số Mô hình hoặc tập hợp mờ là các

phương tiện toán học để biểu thị sự mơ hồ và thông tin không chính xác (do đó

có thuật ngữ mờ) Các mô hình này có khả năng nhận biết, đại diện, thao tác, diễn giải và sử dụng dữ liệu và thông tin mơ hồ và thiếu chắc chắn [142], [148], [149], [151-153]

Logic mờ đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực, từ lý thuyết điều khiển đến trí tuệ nhân tạo Lôgic mờ được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo lôgic vị từ cổ điển Lôgic mờ có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp Lôgic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong đoạn [0,1], và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là", "rất",

Trong y học, thành công của lôgic mờ trong một số ứng dụng, đặc biệt

là trong các điều khiển mờ Như chúng tôi đã đề cập ở trên, Adlassnig đã chỉ ra rằng "lôgic mờ cung cấp các phương pháp suy luận có khả năng rút ra các suy luận gần đúng" và bản chất hàm ý của các khái niệm y học là một trường phối cảnh để ứng dụng logic mờ Một trong những hệ chuyên gia thành công nhất là CADIAG-2: một hệ thống chẩn đoán y học dựa trên lôgic mờ và các tập con

mờ [28], [31], [101], [110]

Hệ chuyên gia mờ là một hệ chuyên gia sử dụng tập hợp các hàm và các luật mờ để suy luận về dữ liệu Các luật trong hệ chuyên gia mờ thường có dạng tương tự như các luật của CADIAG-2

Trong đó, “giảm khí sắc”, “mất mọi quan tâm và thích thú”, “giảm năng lượng”, “giảm sút sự tập trung và chú ý”,… là giá trị dữ liệu vào đã biết, “rối loạn trầm cảm nặng” là biến đầu ra

Tiền đề của một luật mô tả mức độ áp dụng của luật, trong khi phần kết luận chỉ định một hàm liên thuộc cho mỗi biến đầu ra Tập hợp các luật trong

hệ chuyên gia mờ được biết đến như một cơ sở luật (hoặc cơ sở tri thức) Slany định nghĩa quy trình suy luận thông thường của một hệ chuyên gia bao gồm bốn bước [57-58], [88], [138]

Trong bước suy luận, các giá trị chân lý cho tiền đề được đưa vào phần kết luận của mỗi luật Điều này dẫn đến mỗi luật trong một tập con mờ được gán cho một biến đầu ra Thông thường, phép Min hoặc một thủ tục được sử dụng làm phương pháp suy luận [110]

Trong bước tổng hợp, tất cả các tập con mờ được gán cho các biến đầu

ra được kết hợp để tạo thành một tập con mờ duy nhất cho mỗi biến đầu ra Một lần nữa, phép Max hoặc phép Sum được sử dụng Trong phép Max, các tập con

mờ đầu ra kết hợp được xây dựng bằng cách lấy giá trị lớn nhất trên tất cả các tập con mờ được gán cho biến đầu ra theo luật suy luận Trong phép tổng hợp, tập con mờ đầu ra được xây dựng bằng cách lấy tổng trên tất cả các tập con mờ được gán cho biến đầu ra theo luật suy luận [110]

Một bước giải mờ tùy chọn được sử dụng khi cần chuyển tập mờ đầu ra thành một số rõ Có ít nhất 30 phương pháp giải mờ khác nhau, hai trong số các

kỹ thuật phổ biến hơn là phương pháp trung bình và lớn nhất Trong phương pháp trung bình, giá trị rõ của biến đầu ra được tính bằng cách tìm giá trị biến của trung bình của hàm liên thuộc cho giá trị mờ Trong phương pháp lớn nhất, một trong các giá trị biến mà tại đó tập con mờ là giá trị đúng lớn nhất và được chọn là giá trị rõ cho biến đầu ra [110]

Trong ví dụ trên về luật mờ, người ta có thể thấy hai khái niệm chính đóng vai trò trung tâm trong việc sử dụng lôgic mờ trong các hệ chuyên gia Đầu tiên