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

Mục tiêu nghiên cứu - 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; - Nghiên cứ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 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

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC

Hà Nội, 2021

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

BỘ QUỐC PHÒNG

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Nguyễn Hoàng Phương

2 TS Dương Tử Cường

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Tân Ân

Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Long Giang

Phản biện 3: TS Nguyễn Mạnh Linh

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện,

họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi giờ ngày

tháng năm 2021

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

1 Mai Thi Nu, Nguyen Hoang Phuong, K Hirota Modeling a Fuzzy

Rule Based Expert System combining Positive and Negative Knowledge for Medical Consultations using the importance of Symptoms In Proc of IFSA-SCIS’2017, Otsu, Japan, June 27-30,

2017, Paper ID: #164

(Indexed in Scopus)

2 Mai Thi Nu, Nguyen Hoang Phuong, Hoang Tien Dung

STRESSDIAG: A Fuzzy Expert System for Diagnosis of Stress Types including Positive and Negative Rules, IFSA World Congress and NAFIPS Annunal Conference, June 18-22, 2019, USA, pp 371-

381, In Book: Fuzzy Techniques: Theory and Applications” Springer, 2019, volumn 1000

(Indexed in Scopus)

3 Mai Thi Nu, Nguyen Hoang Phuong A Fuzzy Expert System based

on positive rules for Depression Diagnoisis, Tạp chí Nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự - Viện Khoa học và Công nghệ quân

sự, Số đặc san CNTT, 12/2020, pp 33-39

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của 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 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 gia đình Lo ngại nhất là, trầm cảm có thể dẫn đến tự tử Hiện nay, trầm cảm là bệnh gây tử vong thứ 4 trên toàn thế giới, là nguyên nhân thứ hai gây tử vong ở lứa tuổi thanh niên từ 15-29 tuổi, dự báo là nguyên nhân thứ 2 gây

tử vong vào năm 2030

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 này là 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

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 chủ yếu ở tuyến Trung ương Như vậy, cần phải khai thác, sử dụng tri thức của các chuyên gia giỏi ở tuyến Trung ương 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 chuyên gia trợ giúp chẩn đoán mang lại độ chính xác cao và sự tin tưởng cao cho người sử dụng

2

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

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 khoảng [0,1] 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

2 Mục tiêu nghiên cứu

- 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;

- Nghiên cứu, xây dựng bộ luật khẳng định; bộ luật phủ định cho hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

- 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

- Đối tượng nghiên cứu của luận án là rối loạn trầm cảm, hệ chuyên gia

mờ, hệ chuyên gia CADIAG-2

- Phạm vi nghiên cứu của luận án là hệ chuyên gia mờ dựa trên luật, 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

- Nghiên cứu mạng lưới chăm sóc sức khỏe tâm thần ở Việt Nam, các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm, các triệu chứng và tiêu chuẩn chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

- Nghiên cứu về lý thuyết tập mờ, hệ chuyên gia, hệ chuyên gia mờ, hệ chuyên gia mờ dựa trên luật, hệ chuyên gia CADIAG-2;

- Nghiên cứu, xây dựng bộ luật khẳng định, bộ luật phủ định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

- Nghiên cứu, đề xuất mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng

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

- Nghiên cứu, đề xuất mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật kết hợp tri thức khẳng định và tri thức phủ định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm;

- Cài đặt thử nghiệm các hệ chuyên gia với 264 trường hợp người bệnh rối loạn trầm cảm;

- Đánh giá kết quả thực nghiệm của các hệ chuyên gia, kiến nghị áp dụng mô hình hệ chuyên gia trong các trường hợp chẩn đoán bệnh

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu các phương pháp chẩn đoán rối loạn trầm cảm; lý thuyết tập mờ; các phép toán trên tập mờ; biểu diễn tri thức nhờ các luật sản xuất trong hệ chuyên gia; biểu diễn tri thức bằng các luật mờ; hệ chuyên gia dựa trên luật; hệ chuyên gia CADIAG-2;

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: thu thập dữ liệu người bệnh rối loạn trầm cảm, xây dựng 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:

- Chương 1 trình bày nghiên cứu tổng quan về rối loạn trầm cảm và hệ 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, hệ chuyên gia, hệ chuyên gia mờ dựa trên luật, hệ chuyên gia CADIAG-2; tình hình nghiên cứu hệ chuyên gia 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;

- Chương 2 nghiên cứu đề xuất mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật,

sử dụngcác luật 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

- Chương 3 trình bày nghiên cứu đề xuất mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật kết hợp các luật khẳng định và các luật phủ định; hệ chuyên gia được phát triển, cải tiến từ hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng các luật 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,

4 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

Chương 1 Tổng quan về rối loạn trầm cảm và hệ chuyên gia mờ

1.1 Tổng quan về rối loạn trầm cảm

* Các bài kiểm tra rối loạn trầm cảm: Các bài kiểm tra rối loạn trầm cảm bao gồm:

- PHQ-9 gồm 9 câu hỏi, được thiết kế nhằm sàng lọc và hỗ trợ theo dõi tình trạng đáp ứng điều trị của người bệnh Đánh giá rối loạn trầm cảm theo tổng điểm: 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

- BECK gồm 21 chỉ mục khác nhau, BECK đã được tổ chức y tế thế giới công nhận trong điều trị Đánh giá rối loạn trầm cảm theo tổng điểm, 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

- HAMILTON là công cụ tham khảo để kiểm tra tình trạng của bản thân HAMILTON gồm 17 hạng mục Đánh giá rối loạn trầm cảm theo tổng điểm, nếu tổng điểm <14: không bị trầm cảm, nếu tổng điểm ≥ 14: bắt đầu

có dấu hiệu bệnh

- ZUNG để đo lường mức độ và chẩn đoán nguyên nhân gây nên bệnh trầm cảm cho người bệnh ZUNG có 20 mô tả Tổng điểm tối đa là 80 Đánh giá rối loạn trầm cảm theo tổng điểm, nếu tổng điểm < 50 điểm: không bị rối loạn trầm cảm; nếu thang điểm ≥ 50: mắc rối loạn trầm cảm

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

DSM-5 có 9 triệu chứng Tiêu chuẩn chẩn đoán DSM-5 như sau: rối loạn trầm cảm nhẹ: có 5 - 6 triệu chứng; rối loạn trầm cảm vừa: 7-8 triệu chứng; rối loạn trầm cảm nặng: đủ 9 triệu chứng; rối loạn trầm cảm nặng có loạn thần: đủ 9 triệu chứng và có triệu chứng loạn thần (ảo giác, hoang tưởng) ít nhất một trong các triệu chứng phải là: khí sắc trầm cảm hoặc mất hứng thú hoặc mất vui

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

ICD-10 có 03 triệu chứng chủ yếu, 07 triệu chứng phổ biến, 03 triệu chứng tăng nặng, loạn thần Tiêu chuẩn chẩn đoán ICD-10 như sau: rối loạn trầm cảm nhẹ: có 2 triệu chứng chủ yếu và 2 triệu chứng phổ biến; rối loạn trầm cảm vừa: có 2 triệu chứng chủ yếu và 3-4 triệu chứng phổ biến; rối loạn trầm cảm nặng: có 3 triệu chứng chủ yếu và ít nhất 4 triệu chứng phổ

5 biến trở lên kèm theo triệu chứng “tự sát”; rối loạn trầm cảm nặng có triệu chứng loạn thần: thỏa mãn các triệu chứng trầm cảm nặng kèm theo ít nhất một triệu chứng loạn thần

1.2 Lý thuyết tập mờ và logic mờ

* Cho tập vũ trụ hay tập tham chiếu X - không rỗng Tập mờ A trong

vũ trụ X là một hàm thuộc: A : X  [0,1] x  X xác định một giá trị mức thuộc của x trong tập mờ A làA(x)  [0,1] Hàm đặc trưng XA của một tập hợp A trong lý thuyết tập hợp: XA : X  {0, 1} XA{0, 1} sao cho: XA(x)

= 1 nếu x  A; XA(x) = 0 nếu x  A

* Các phép toán trên tập mờ

- Phép giao của 2 tập mờ: A  B (x) = T (A(x),B(x)) x  M, trong đó: tập mờ A,B trên không gian M với các hàm thuộc A, B; T là một chuẩn t-norm

- Phép hợp của 2 tập mờ: A  B (x) = S (A(x),B(x)) x  M, trong đó: tập mờ A,B trên không gian M với các hàm thuộc A, B; S là một đối chuẩn t-conorm

- Phép kéo theo là một hàm số L: [0,1]2  [0,1] thỏa mãn Nếu x  z thì L(x,y)  L(z,y) y  [0,1]; Nếu y  u thì L(x,y)  L(x,u) x  [0,1], suy ra L(0,x) = 1 x  [0,1]; L(x,1) = 1 x  [0,1], L(1,0) = 0

- Phép phủ định của một tập mờ: Hàm phủ định 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: Hàm phủ định chuẩn: n(x) = 1-x; Hàm phủ định: n(x) = 1-

x2; Hàm phủ trực cảm chuẩn: n(x) = 1 nếu x = 0, n(x) = 0 nếu x > 0

- Bù của tập mờ A có cơ sở M và hàm thuộc A(x) là một tập mờ AC

xác định trên cùng cơ sở M với hàm thuộc: Ac(x) = n(A(x))

1.3 Hệ chuyên gia

* Thành phần chính của hệ chuyên gia là cơ sở tri thức và cơ chế suy diễn

* Biểu diễn tri thức nhờ các luật sản xuất trong hệ chuyên gia: IF (Điều

* MYCIN là hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh nhiễm trùng máu MYCIN

sử dụng cơ sở tri thức với khoảng 500 luật, các luật được biểu diễn dưới dạng các luật sản xuất với tiếp cận về lý thuyết chắc chắn

* Suy luận mờ: luật mờ IF A THEN B A’ có cùng tập vũ trụ với A, suy luận mờ sẽ cho biết kết luận B’ có cùng tập vũ trụ với B là gì Mỗi luật mờ

dạng IF A THEN B có thể biểu diễn bởi một ma trận liên hệ mờ M có kích

thước n x m (với n, m là lực lượng tập vũ trụ của tập mờ A và B) Có hai cách để xây dựng ra ma trận này: (1) Max-Min: Mij = min{ A(ai) , B(bj)}

và (2) Max-Product M =  (a) x (b), B’ = maxmin{(a),M)} (i=1

6 n); phép max tương đương với chuẩn t-conorm, phép min tương đương với chuẩn t-norm

* Hệ chuyên gia y tế CADIAG-2

- Gọi Pq là người bệnh thứ q, Pq∈ [P1, , Pp]; Si là triệu chứng thứ i,

Si∈ [Si, … , Sn], gọi Dj là bệnh thứ j, Dj∈ [D1, , Dm] Giá trị của triệu chứng Si của bệnh nhân Pq là μPS(Pq, Si), gọi SC là tập các triệu chứng, SC

= {S1 S2   Sn}, giá trị mờ của tổ hợp triệu chứng SC của bệnh nhân

Pq là μRps(Pq, SC) = minSi ∈ SC (μRps(Pq, Si)) (1.2) Khi đó, mức độ mắc bệnh

Dj của bệnh nhân Pq là μRPD(Pq, Dj) ∈ [0,1]

Quan hệ giữa người bệnh và bệnh RPD là tổ hợp từ hai thành phần RPS

và RSD: RPD= RPS o RSD SC = {S1 S2   Sn} thì: RPD= RPSC o RSCD .

Quan hệ bệnh nhân Pq và bệnh Dj được biểu diễn bởi giá trị μRPD(Pq,

Dj) như sau: μRPD(Pq, Dj) = max min { μRPS(Pq, Si); μRSD(Si, Dj)} Với trường hợp là tập triệu chứng:

1.5 Kết luận chương 1

Trong chương 1, NCS đã trình bày nghiên cứu về rối loạn trầm cảm, lý thuyết tập mờ, các phép toán trên tập mờ, thành phần của hệ chuyên gia, biểu diễn tri thức bằng các luật mờ

Các chương tiếp theo NCS sẽ trình bày các đề xuất về phát triển hệ chuyên gia mờ dựa trên luật cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm theo tiêu chuẩn chẩn đoán ICD-10, gồm: (1) Xây dựng tập luật khẳng định và tập luật phủ định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm; (2) Phát triển mô hình hệ chuyên gia dựa trên luật sử dụng các luật khẳng định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm; (3) Đề xuất cải tiến mô hình hệ chuyên gia dựa trên luật kết hợp các luật khẳng định và các luật phủ định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm; (4) Cài đặt thực nghiệm các mô hình hệ chuyên gia với dữ liệu bệnh nhân rối loạn trầm cảm; phân tích, đánh giá kết quả chẩn đoán rối loạn trầm cảm

7

Chương 2 Mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng tri thức

khẳng định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Chương này trình bày mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng tri thức khẳng định trong chẩn đoán rối loạn trầm cảm có tên là PORUL.DEP; thực nghiệm PORUL.DEP với 264 trường hợp người bệnh,

cụ thể:

- Xây dựng cơ sở tri thức của PORUL.DEP gồm: cơ sở triệu chứng, cơ

sở bệnh, cơ sở luật khẳng định

- Xây dựng cơ chế suy luận của PORUL.DEP

- Thu thập dữ liệu thực nghiệm

- Thực nghiệm, đánh giá kết quả thực nghiệm PORUL.DEP

2.1 Cơ sở lý thuyết cho kết quả nghiên cứu

max min { μRPS(Pq, Si); μRSD(Si, Dj)}; Giá trị của tổ hợp triệu chứng SC:μRPS(Pq, SC) = minSi∈SC{μRPS(Pq, Si)}; Quan hệ khẳng định giữa người bệnh và bệnh: μRPD(Pq, Dj) = max min {μRPS(Pq, Si)μRSD (Si, Dj)}; Xác định mức độ khẳng định khả năng mắc bệnh Dj đối với luậtt là μR

PD luậth(Pq,

Dj) = min {μRPS(Pq, Si) μR SDluậth(Si, Dj)}; Xác định mức độ khẳng định khả năng mắc bệnh Dj của người bệnh Pq dựa trên tập luật = {luật1, luật2, … luậth

,…, luậtp) : μRPD(Pq, Dj) = max {μRPD luật1(Pq, Dj), , μRPD luậtp(Pq, Dj)}

2.2 Phát triển mô hình hệ chuyên gia mờ dựa trên luật sử dụng tri thức khẳng định cho chẩn đoán rối loạn trầm cảm

Theo Zadeh, L., theo nghĩa hẹp, FLn là một hệ logic nhằm mục đích chính thức hóa suy luận gần đúng Theo nghĩa rộng, mọi thứ liên quan đến tập mờ có thể được gọi là "logic mờ “Logic mờ” trong y học được giải quyết theo nghĩa rộng Đối với bệnh rối loạn trầm cảm, tất cả các triệu chứng

đều thuộc về cảm xúc Các từ “giảm khí sắc”, “giảm năng lượng”, “giảm

sút sự tập trung và chú ý”, … đều có trong các luật, là các khái niệm mờ, là logic mờ theo nghĩa rộng Tuy nhiên rất khó hình thức hóa và đo lường nó

giống như một số triệu chứng khác, ví dụ như triệu chứng “sốt cao”

* Xây dựng cơ sở tri thức của PORUL.DEP

- Cơ sở triệu chứng: tập triệu chứng S = {S1, S2, , Si, … , Sn}; Si là triệu chứng thứ i, i = 1 n, n = 13, giá trị triệu chứng Si là μSi [0, 1], giá trị này thể hiện mức độ triệu chứng Si xuất hiện ở người bệnh S1= “giảm khí sắc”, S2 = “mất mọi quan tâm và thích thú”, S3 = “giảm năng lượng”, S4 =

“giảm sút sự tập trung và chú ý”, S5 = “giảm sút tính tự trọng và lòng tự tin”,

S = “những ý tưởng bị tội, không xứng đáng”, S = “nhìn vào tương lai thấy

8

ảm đạm, bi quan”, S8 = “ý tưởng và hành vi tự huỷ hoại hoặc tự sát”, S9 =

“rối loạn giấc ngủ”, S10 = “rối loạn ăn uống”, S11 = “tự sát”, S12 = “hoang tưởng”, S13 = “ảo giác”

- Cơ sở bệnh: tập bệnh D = { D1, D2, … , Dm}, trong đó: Dj là rối loạn trầm cảm thứ j, j=1 m, trong PORUL.DEP, m = 4 Mức độ mắc bệnh Dj là

μDj[0, 1] D1 = “rối loạn trầm cảm nhẹ”, D2 = “rối loạn trầm cảm vừa”, D3

= “rối loạn trầm cảm nặng”, D4 = “rối loạn trầm cảm nặng có loạn thần”

- Cơ sở luật khẳng định: IF (tiền đề) THEN (kết luận), FD; “tiền đề” là một triệu chứng hoặc một tổ hợp triệu chứng, “kết luận” là một loại rối loạn trầm cảm, FD là mức độ của “kết luận”, FD chính là trọng số của luật Bảng 2.1 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm nhẹ

Nếu Mất mọi quan tâm, thích thú Thì Trầm cảm nhẹ 0, 35 Nếu Giảm năng lượng Thì Trầm cảm nhẹ 0, 35 Bảng 2.2 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm vừa

luận Trọng số

Nếu

Giảm khí sắc; Giảm sút sự tập trung và

chú ý; Mất mọi quan tâm và thích thú;

Nhìn vào tương lai thấy ảm đạm, bi quan;

Những ý tưởng bị tội, không xứng đáng

Thì Trầm cảm vừa 1

Nếu

Giảm khí sắc; Giảm sút sự tập trung và

chú ý; Mất mọi quan tâm và thích thú;

Những ý tưởng bị tội, không xứng đáng; Ý

tưởng và hành vi tự huỷ hoại hoặc tự sát

Thì Trầm cảm vừa 1 Bảng 2.3 Ví dụ về luật khẳng định rối loạn trầm cảm nặng

Nếu Ý tưởng và hành vi tự huỷ hoại hoặc tự sát Thì Trầm cảm nặng 0, 05 Nếu Rối loạn giấc ngủ Thì Trầm cảm nặng 0, 05 Bảng 2.4 Ví dụ về luật khẳng định trầm cảm nặng có triệu chứng loạn

Giảm khí sắc; Mất mọi quan tâm, thích

thú; Giảm năng lượng; Ý tưởng bị tội,

không xứng đáng; Nhìn tương lai ảm

đạm, bi quan; Ý tưởng, hành vi tự huỷ/tự

sát; Hoang tưởng

Thì

Trầm cảm nặng

có loạn thần

0, 73

Nếu Giảm khí sắc; Mất mọi quan tâm, thích thú; Giảm năng lượng; Giảm sút sự tập

trung, chú ý; Ý tưởng, hành vi tự huỷ/tự

Thì

Trầm cảm nặng

có loạn

1

9 sát; Rối loạn giấc ngủ; Rối loạn ăn uống;

Tự sát; Hoang tưởng

thần

* Xây dựng cơ chế suy diễn của PORUL.DEP

Cho tập triệu chứng rối loạn trầm cảm S = { S1 , S2, , Si , … , Sn }; với n=13 Tập rối loạn trầm cảm D = { D1, …, Dm }; với m=4

- Quan hệ người bệnh và triệu chứng ký hiệu là RPS được biểu diễn bởi

μRPS(Pq,Si)  [0, 1] SC là tổ hợp triệu chứng, Si là triệu chứng thứ i, i = 1 n,

SC = S1 S2, , Sn, thì μR

PS(Pq, SC) = minSi∈SC{μR

PS(Pq, Si)} (2.1)

- Quan hệ triệu chứng và bệnh ký hiệu là RSD được biểu diễn qua bởi

μRSD(Si, Dj)  [0, 1] μRSD(Si, Dj) thể hiện mức độ mắc bệnh Dj khi xuất hiện triệu chứng Si μRSD(Si, Dj)chính là trọng số của luật khẳng định μRSD(Si, Dj)= 1 có nghĩa là khẳng định khả năng mắc bệnh Dj khi xuất hiện triệu chứng Si μRSD(Si, Dj)= 0 có nghĩa là không khẳng định khả năng mắc bệnh

Dj khi xuất hiện triệu chứng Si (không có nghĩa là phủ định) 0 < μRSD(Si,

Dj)< 1 có nghĩa là khẳng định khả năng mắc bệnh Dj khi xuất hiện một triệu chứng Si với mức độ mờ μRSD(Si, Dj) [0, 1]

- Quan hệ người bệnh và bệnh ký hiệu là RPD, RPD được xác định bởi giá trị μRPD(Pq, Dj)  [0, 1] μRPD(Pq, Dj) = 1 có nghĩa là hoàn toàn khẳng định người bệnh Pq mắc bệnh Dj.μRPD(Pq, Dj) = 0 có nghĩa là không khẳng định người bệnh Pq mắc bệnh Dj (không có nghĩa là phủ định) 0 < μRPD(Pq,

Dj) < 1 có nghĩa là khẳng định người bệnh Pq mắc bệnh Dj với mức độ

μRPD(Pq, Dj)  [0, 1] RPD được xác định là tổ hợp của hai quan hệ RPS và

RSD RPD = RPSo RSD Tính giá trị μRPD(Pq, Dj) theo suy luận Max-Min của CADIAG-2 ta có: μRPD(Pq, Dj) = max min {μRPS(Pq, Si)μRSD(Si, Dj)} Với mỗi bệnh Dj có tập luật khẳng định Luật = {luật1,…,luậth,…,luậtp),

có cùng kết luận D = Dj, luậth là luật thứ h, h=1 p Khi đó μR PDluậth(Pq, Dj)

là mức độ khẳng định khả năng mắc bệnh Dj của người bệnh Pq tính theo luật thứ h:

- Thuật toán của PORUL.DEP được mô tả như hình 2.3

- Mô tả thuật toán của PORUL.DEP như sau:

Input: Giá trị triệu chứng, những triệu chứng xác định xuất hiện ở người bệnh sau quá trình khám bệnh,các triệu chứng này gọi là “danh sách triệu chứng khám” ký hiệu là S

10

1Hình 2.3 Sơ đồ thuật toán của PORUL.DEP

Bước 1: Truy vấn cơ sở tri thức, tìm tất cả các luật mà tiền đề là tập con của S

Bước 2: Duyệt tập luật, nhóm các luật có cùng kết luận

như sau: