HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------

NGUYỄN VĂN LÝ

XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN
ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI - 2019


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN VĂN LÝ

XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN
ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
Chuyên ngành : Hệ thống thông tin
Mã số

: 8.48.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Lê Hữu Lập


Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc TTYT thị xã Từ Sơn, các cán bộ của
khoa Khám bệnh và khoa Nội – Truyền nhiễm cùng các cán bộ viên chức y tế
chuyên khoa đã cho phép tôi được tiến hành nghiên cứu, cung cấp các thông tin đầy
đủ và trung thực cho nghiên cứu này, luôn tạo điều kiện, quan tâm và động viên tôi
hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, tôi xin cảm ơn cha mẹ, vợ, con, anh chị em và những người thân
trong gia đình đã hết lòng ủng hộ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và là
động lực giúp tôi vượt qua những khó khăn để đạt được kết quả khoá học và hoàn
thành luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng 01 năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Lý


iii

DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT

Viết tắt

Tiếng anh

Tiếng việt
Bộ y tế

BYT

Hồ sơ đặc trưng người dùng

Patient profile

Hồ sơ bệnh nhân


iv

MỤC LỤC
Lời cam đoan .............................................................................................................. i
Lời cảm ơn .................................................................................................................ii
Danh mục chữ viêt tắt ............................................................................................. iii
Mục lục ...................................................................................................................... iv
Danh mục bảng ......................................................................................................... vi
Danh mục hình vẽ....................................................................................................vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA ........................................... 5
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 5
1.2. Cấu trúc chính của một hệ chuyên gia .............................................................. 5
1.2.1. Cơ sở tri thức ............................................................................................ 6
1.2.2. Mô tơ suy luận .......................................................................................... 8
1.2.3. Hệ thống giao tiếp với người sử dụng ..................................................... 10
1.3. Hoạt động của hệ chuyên gia .......................................................................... 11
1.3.1. Nguyên tắc hoạt động .............................................................................. 11
1.3.2. Hoạt động của cơ sở tri thức .................................................................... 12
1.3.3. Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia .................................................... 12
1.4. Một số hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh. ........................................................... 14
1.4.1. Hệ chuyên gia chẩn đoán về bệnh phổi ................................................... 14
1.4.2. Ứng dụng logic mờ xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh thần kinh – Tâm thần ... 14

PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Phân biệt đái tháo đường type 1, type 2 và đái tháo đường thể đặc biệt .. 18
Bảng 2.2: Bảng mục tiêu điều trị .............................................................................. 22
Bảng 2.3: Bảng ánh xạ mức độ đánh giá của bác sĩ sang CF ................................... 26
Bảng 3.1: Bảng kết quả đánh giá chức năng hỏi bệnh bổ sung trên nhiều nhóm bệnh án . 45
Bảng 3.2: Bảng kết quả đánh giá chức năng hỏi bệnh bổ sung trên một nhóm
bệnh án ........................................................................................... 46
Bảng 3.3: Điều trị bệnh đái tháo đường .................................................................... 47


vii

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia ........................................... 5
Hình 1.2: Hệ giao tiếp giữa người sử dụng với máy ................................................. 10
Hình 1.3: Hoạt động hệ chuyên gia ........................................................................... 11
Hình 1.4: Quá trình xử lý của máy suy diễn ............................................................. 12
Hình 2.1: Kiến trúc của hệ chẩn đoán đái tháo đường– ESDM ................................ 23
Hình 2.2: Các bước xây dựng tri thức ESDM ........................................................... 27
Hình 2.3: Sơ đồ quá trình chẩn đoán tổng quát......................................................... 29
Hình 2.4: Sơ đồ quá trình thu thập thông tin............................................................. 29
Hình 2.5: Sơ đồ quá trình chẩn đoán......................................................................... 31
Hình 2.6: Khởi tạo Profile bệnh nhân ....................................................................... 34
Hình 2.7: Quản lý Profile bệnh nhân ........................................................................ 34
Hình 2.8: Chi tiết Profile quản lý bệnh án ................................................................ 35

Trong những năm 1970, một nhóm các nhà nghiên cứu khoa học tại trường
Đại học Tổng hợp Stanford, Hoa Kỳ, làm việc dưới sự chủ trì của giáo sư Ed
Feigenbaum, đã xây dựng giả thuyết rằng sự thông minh (intelligence) được căn cứ
trên sự lưu trữ những khối lượng lớn về tri thức. Họ đã tìm ra kỹ thuật “biểu diễn tri
thức” và tiến hành thực hiện dự án lập trình nghiệm suy (HPP: Heuristic
Programming Project).
Xã hội con người càng phát triển, y học càng phát triển, kiến thức y khoa là
một khối kiến thức khổng lồ mà khó ai có thể hoàn toàn nắm vững, bên cạnh yêu


2

cầu về khám chữa bệnh của con người ngày một tăng cao, tuy nhiên số lượng các y
bác sĩ có kinh nghiệm cao và uyên thâm về kiến thức chuyên môn thật sự còn khiêm
tốn so với con số cần thiết hiện nay. Xuất phát từ yêu cầu đó, việc xây dựng một hệ
chuyên gia có đầy đủ các kiến thức chuyên môn và có khả năng hỗ trợ khám chữa
bệnh dựa trên kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành của y học, từ nhiều nguồn
và từ nhiều kinh nghiệm của các chuyên gia khác nhau là hoàn toàn cần thiết. Hệ
thống có thể hỗ trợ các y bác sĩ trong việc chữa bệnh nhanh chóng và chính xác, đáp
ứng tốt yêu cầu khám chữa bệnh hiện nay.

3. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ bác sĩ và bệnh nhân chẩn đoán và theo dõi
bệnh đái tháo đường để hạn chế tình trạng chấn đoán thiếu chính xác. Giảm tải thời
gian khám chữa bệnh của bác sĩ và hài lòng người bệnh.
Theo dõi diễn biến của bệnh nhân theo từng tháng năm.
Chẩn đoán bệnh thuận tiện hơn vì dựa trên bệnh sử của bệnh nhân. Ví dụ lần
chẩn đoán trước bệnh nhân cho biết là đã bị bệnh tăng huyết áp thì lần
sau không hỏi bệnh nhân có tăng huyết áp nữa. Đặc biệt, trong trường hợp cấp cứu
cần phải có các thông tin của bệnh nhân nhanh, hơn thế nữa bệnh nhân có thể không

Xây dựng một phần mềm với các tập luật với giao diện thân thiện và phù hợp
với người dùng

5. Phương pháp nghiên cứu:
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán bệnh y khoa.
Phát triển thử nghiệm hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán và điều trị bệnh đái tháo
đường dựa trên một tập dữ liệu hiện có sẵn.
6. Nội dung luận văn được trình bày ở 3 chương chính
Chương 1: Tổng quan về hệ chuyên gia, trình bày cấu trúc chính và nguyên
tắc hoạt động của hệ chuyên gia
Chương 2: Hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán và điều trị bệnh đái tháo đường.
Chương này trình bày về dữ liệu y khoa của bệnh đái tháo đường và xây dựng thử
nghiệm hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán bệnh đái tháo đường


4

Chương 3: Thử nghiệm hệ chuyên gia và đánh giá kết quả.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng thời gian và năng lực còn hạn chế nên luận
văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Kính mong thầy cô và đồng nghiệp
thông cảm, cho ý kiến đóng góp.
Trân trọng cảm ơn !

Học viên

Nguyễn Văn Lý


5



luận, giao diện để tương tác với người sử dụng, bộ nhớ làm việc dùng để chứa thông
tin do người sử dụng cung cấp hay thông tin mới được hệ thống suy luận ra. Đặc
biệt trong các hệ chuyên gia dựa trên luật còn có thêm một thành phần có tên gọi là
agenda chứa các luật được sắp xếp theo độ ưu tiên mà có phần giả thiết khớp (Match)
với thông tin có trong bộ nhớ làm việc. Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy
suy diễn tạo ra câu trả lời cho người sử dụng thông qua hệ thống giao tiếp.

1.2.1. Cơ sở tri thức (Knowledge Base)
Tri thức là sự hiểu biết về lĩnh vực cần biểu diễn nghiên cứu. Để giải quyết
một vấn đề thì con người cần phải có tri thức về vấn đề đó nên tri thức rất quan
trọng và được xem là sức mạnh của một người. Hệ chuyên gia mô hình hóa khả
năng giải quyết vấn đề của con người nên phải có được tri thức về lĩnh vực đang xét
như một người chuyên gia. Do đó tri thức cũng là thành phần quan trọng nhất trong
một hệ chuyên gia. Dù là một người hay một chương trình thì tri thức cũng quyết
định nên giá trị của người đó hay của chương trình đó. Các chuyên gia có được tri
thức nhờ vào quá trình học hỏi, trau dồi kinh nghiệm.
Tri thức trong các hệ chuyên gia được thu thập từ sách, tri thức thuộc về kinh
nghiệm, phán đoán của các chuyên gia hay được rút ra thông qua quá trình học. Các
tri thức này được lưu vào một bộ phận của hệ chuyên gia thông qua một số kỹ thuật
thể hiện tri thức. Như vậy cơ sở tri thức của một hệ chuyên gia chứa tri thức chuyên
sâu về lĩnh vực mà hệ chuyên gia này đang thực hiện.
Biểu diễn tri thức là phương pháp sử dụng thuật toán và mã hoá tri thức về đối
tượng cần nghiên cứu vào cơ sở tri thức của hệ thống. Có nhiều phương pháp dùng
để biểu diễn tri thức như: Luật dẫn, mạng ngữ nghĩa, khung (Frame), logic mệnh đề,
bộ ba đối Tượng – Thuộc tính – Giá trị (O-A-V), Mỗi phương pháp chỉ nhấn mạnh
vào một khía cạnh nào đó của vấn đề nên mỗi phương pháp đều có ưu điểm và
nhược điểm đối với một loại tri thức cụ thể. Phương pháp thể hiện tri bằng luật dẫn
là phổ biến nhất [29] thường được áp dụng trong các hệ chuyên gia vì phương pháp
này có các ưu điểm sau:

Đối với các hệ thống dựa trên luật, các tri thức về lĩnh vực được thu thập và
thể hiện duới dạng các luật. Các luật này được lưu trong cơ sở tri thức của hệ thống.
Hệ thống dùng các luật này cùng với các thông tin có được trong bộ nhớ để giải bài
toán. Một luật có phần IF khớp (Match) với thông tin có trong bộ nhớ sẽ được kích
hoạt (Fire) và các thủ tục trong phần THEN được thực hiện hay thông tin mới được
sinh ra được bổ sung vào bộ nhớ. Thông tin mới này có thể làm cho các luật khác
được kích hoạt. Các loại tri thức thường gặp trong thực tế


8

Tri thức thủ tục: Diễn tả cách giải quyết vấn đề. Loại tri thức thủ tục phương
hướng thực hiện các hoạt động. Các luật, các chiến lược các lich và các thủ tục là
các dạng đặc trưng của tri thức thủ tục.
Tri thức mô tả: Cho biết vấn đề giải quyết như thế nào. Tri thức mô tả bao
gồm các khẳng định đơn giản, nhận giá trị chân lý đúng hay sai.
Tri thức Meta: Là tri thức của tri thức, dùng mô tả rõ hơn cho tri thức đã có.
Tri thức may rủi: Diễn tả luật may rủi hay cung cách may rủi để dẫn dắt quá
trình lập luận. Tri thức may rủi không đảm bảo tính khoa học, tính chính xác. Tri thức
may rủi xuất phát từ kinh nghiệm, từ tri thức giải quyết các vấn đề trong quá khứ.
Tri thức cấu trúc: Diễn tả các cấu trúc của tri thức. Tri thức cấu trúc trong hệ
chuyên gia là thể hiện cách tổ chức tri thức, mô hình về các tri thức.
Cơ sở tri thức trong hệ chuyên gia là tri thức về một lĩnh vực cụ thể nào đó. Là
tập hợp các cơ sở lập luận, các qui trình thủ tục được tổ chức thành các lược đồ
nhằm cung cấp để giải vấn đề thuộc lĩnh vực đó. Cơ sở tri thức bao gồm tri thức
tổng quát (General Knowledge) cũng như thông tin của một tình huống cụ thể (Case
specific ). Cơ sở tri thức thường được biểu diễn dưới dạng luật IF-THEN.

1.2.2. Mô tơ suy luận (Inference Engine)
Mô tơ suy luận làm việc dựa trên các sự kiện trong bộ nhớ làm việc và tri thức

Nếu chưa có thì mô tơ suy luận tìm xem luật nào có phần THEN chứa đích
Mô tơ suy luận xem phần giả thiết của luật này có trong bộ nhớ làm việc
không. Các giả thiết không có trong bộ nhớ làm việc gọi là các đích mới hay đích
con cần được chứng minh. Các đích con được cung cấp hay được chứng minh nhờ
vào các luật khác
Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi thấy một giả thiết không được luật nào cung
cấp thì hệ thống sẽ yêu cầu người sử dụng cung cấp thông tin. Hệ thống dùng các
thông tin này để giải đích con và đích ban đầu.
Các chuyên gia thường đánh giá suy xét khi giải vấn đề. Thông tin về vấn đề
có thể không đầy đủ và không chính xác. Các chuyên gia cần phải thích nghi với
trình trạng này và tiếp tục suy luận. Lý thuyết xác suất có thể áp dụng trong trường
hợp này. Dù kỹ thuật này chặt chẽ về mặt toán học nhưng đòi hỏi phải có cơ sở
thống kê mà ít bài toán đáp ứng được nên kỹ thuật này được sử dụng rất hạn chế
trong các hệ chuyên gia. Để khắc phục tình trạng này, một kỹ thuật khác thường


10

được sử dụng là thêm một thừa số chắc chắn CF để thể hiện thông tin không chắc
chắn [1] [7].
Ngoài ra, các chuyên gia còn sử dụng lẽ thông thường để giải vấn đề khi họ
gặp các bài toán với thuật ngữ mơ hồ. Ví dụ “ Nhiệt độ cơ thể bệnh nhân cao trên
37◦C thì bật quạt nhanh”. Để xử xý dạng thông tin không rõ ràng như trong trường
hợp này thì lý thuyết logic mờ được áp dụng [1].

1.2.3. Hệ thống giao tiếp với người sử dụng
Người sử dụng cung cấp sự kiện (Fact ) là những gì đã biết, đã có thật hay
những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời là những
lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn (Expertise ).




12

- Khả năng thu nhận tri thức (Explaination facility): Cho phép người sử dụng
bổ sung các tri thức vào hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận tri thức vào
hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận tri thức vào hệ thống bằng cách mã
hóa tri thức một cách tường minh. Khả năng thu nhận tri thức là yếu tố mặc
nhiên của nhiều hệ chuyên gia.

1.3.2. Hoạt động của cơ sở tri thức
Cơ sở tri thức còn được gọi là bộ nhớ sản xuất (Production memory ) trong hệ
chuyên gia. Trong một cơ sở tri thức, người ta thường phân biệt hai loại tri thức là
tri thức phán đoán (Assertion knowledge ) và tri thức thực hành (Operating
knowledge ).
Các tri thức phán đoán mô tả các tình huống đã được thiết lập hoặc sẽ được
thiết lập. Các tri thức thực hành thể hiện những hậu quả rút ra hay những thao tác
cần phải hoàn thiện khi một tình huống đã được thiết lập hoặc sẽ được thiết lập
trong lĩnh vực đang xét. Các tri thức thực hành thường được thể hiện bởi các biểu
thức để dễ hiểu và dễ triển khai thao tác đối với người sử dụng.

Hình 1.4: Quá trình xử lý của máy suy diễn

1.3.3. Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia
Cở sở tri thức và mô tơ suy diễn được tách rời. Phân tách cở sở tri thức và mô
tơ suy diễn có giá trị trong hệ chuyên gia. Đảm bảo tính độc lập trong việc mã hóa
tri thức và việc xử lý tri thức đó.


13

chính xác. Những loại ứng dụng này được đặc trưng bằng thông tin không chắc
chắn, chồng lấn không rõ ràng. Trong thực tế thường xảy ra chẳng hạn như bác sĩ
khám bệnh cho bệnh nhân vào cấp cứu trong hoàn cảnh không có nhiều thông tin về


14

bệnh nhân. Ví dụ như bệnh nhân kêu đau nhức chân tay, bác sĩ chữa thể đưa ra lập
luận chính xác của bệnh do vậy cần phải có nhiều thông tin, tin cậy mới đưa ra một
kết luận chính xác

1.4. Một số hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh.
1.4.1. Hệ chuyên gia chẩn đoán về bệnh phổi
Năm 2008, khoa công nghệ thông tin,Trường đại học Sư phạm Hà Nội, đã
phát triển hệ chuyên gia chẩn đoán về bệnh phổi.
Nguyên lý phát triển: Dựa trên biểu diễn tri thức dưới dạng luật IF- THEN.
Các bệnh được trong chuẩn đoán: Bệnh hen phế quản và bệnh viêm phế quản cấp

1.4.2. Ứng dụng logic mờ xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh thần kinh –
Tâm thần
Năm 2010, nhóm nghiên cứu của trường đại học Đà Nẵng đã phát triển hệ
chuyên gia chẩn đoán bệnh Thần kinh – Tâm thần.
Nguyên lý phát triển sử dụng logic mờ xây dựng hệ trợ giúp chẩn đoán bệnh
thần kinh tâm thần
Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng cơ sở tri thức về các biểu hiện bệnh “ Viêm
màng não” và “ Viêm não cấp”.

Kết luận chương 1
Hệ chuyên gia là một chương trình máy tính mô hình hóa khả năng giải quyết
một phần công việc của hệ chuyên gia. Cấu trúc của hệ chuyên gia gồm 3 thành

Đái tháo đường type 1 (hay Đái tháo đường vị thành niên ) là bệnh lý mạn
tính, xảy ra khi tuyến tụy không có khả năng sản xuất Hormone insulin – Hormone
có vai trò kiểm soát đường huyết, khiến nồng độ đường trong máu tăng cao. Bệnh
thường gặp ở người trẻ, trước 30 tuổi, thể trạng gầy. Tuy nhiên, bệnh cũng có thể
gặp ở người cao tuổi hoặc người béo phì.
Nguyên nhân: Nhiễm virut hoặc vi khuẩn; Chất độc hoá học trong thực phẩm;
Thành phần không xác định gây phản ứng tự miễn dịch; Sự bố trí di truyền cơ bản
cũng có thể là nguyên nhân của bệnh đái tháo đường type 1
Diễn tiến bệnh hầu hết, các bệnh nhân mắc bệnh sẽ có các biểu hiện điển hình
như ăn nhiều, uống nhiều, đi tiểu nhiều và sụt cân nhiều. Do không có insulin,
lượng glucose sẽ không đến được mô, cơ thể sẽ huy động các nguồn năng lượng dữ


16

trữ (như chất béo) để cung cấp cho hoạt động, cho nên cơ thể sẽ gầy đi trông thấy.
Lượng đường trong máu cao, làm tăng áp lực thẩm thấu trong máu, Các dịch
được kéo từ các mô vào máu, làm cơ thể khát nước, buộc bệnh nhân phải uống nhiều
và đi tiểu nhiều hơn. Những người mắc bệnh đái tháo đường type 1 sẽ sống hầu như
suốt đời với căn bệnh này và phải tiêm insulin thường xuyên để kiểm soát bệnh.
Biến chứng của bệnh Đái tháo đường type 1: Ảnh hưởng đến toàn bộ các cơ
quan trong cơ thể. Biến chứng cấp tính có thể gặp là nhiễm toan Cetone (Biến
chứng cấp tính nguy hiểm thường gặp ở người bệnh đái tháo đường, đặc biệt là Đái
tháo đường type 1), hạ đường huyết, nếu không chữa trị kịp thời có thể gây tử vong.
Biến chứng mạn tính có thể kể đến như tổn thương mắt (Võng mạc), tổn thương
thần kinh, tiêu hóa, chức năng tình dục, loét bàn chân, bệnh thận…

2.1.2.2. Bệnh đái tháo đường type 2
Nếu ở bệnh đái tháo đường type 1, cơ thể không sản xuất insulin thì bệnh đái
tháo đường type 2 các tế bào không được đáp ứng đúng với insulin không vào được