Luận Văn Tốt Nghiệp Về Chẩn Đoán Bệnh Lý Mạch Vành Sử Dụng Lý Thuyết Dempster Shafer

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp chẩn đoán bệnh lý mạch vành bằng phương pháp kết hợp bằng chứng sử dụng lý, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Nguyễn Hữu Kiên
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thái Hà Dương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Chẩn Đoán Bệnh Lý Mạch Vành Bằng Phương Pháp Dempster Shafer
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sinh lý tim mạch và giải phẫu tim mạch
• 1.2. Hình thể bên trong của tim
• 1.3. Cấu tạo của tim
• 1.4. Sinh lý bệnh của bệnh động mạch vành
• 1.5. Nguyên nhân gây bệnh động mạch vành
• 1.6. Hội chứng mạch vành mạn
• 1.7. Hội chứng mạch vành cấp
• 1.8. Trí tuệ nhân tạo và ứng dụng trong y học
• 1.9. Tổng quan về lịch sử trí tuệ nhân tạo trong y học và thách thức cần vượt qua
• 1.10. Học máy và hướng đi triển vọng giải quyết các vấn đề đặt ra
• 1.11. Quy trình làm việc khi áp dụng trí tuệ nhân tạo vào chẩn đoán lâm sàng
• 1.12. Lý thuyết kết hợp bằng chứng Dempster Shafer theory
• 1.12.1. Khái niệm lý thuyết Dempster Shafer
• 1.12.2. Luật kết hợp – Dempster’s Rule
• 1.12.3. So sánh thuyết Dempster Shafer với thuyết Bayes
• 1.13. Các nghiên cứu liên quan
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Tiền xử lý dữ liệu
• 2.4. Dempster Shafer Theory
• 2.5. Phương pháp Bayes classification (Logistics regression)
• 2.6. Kiểm tra chéo (Cross-validation)
• 2.7. Tối ưu hóa sườn dốc (Gradient descent)
• 2.8. Ma trận nhiễu (Confusion matrix)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ
• 3.1. Mô hình sử dụng thuật toán Dempster Shafer kết hợp với tối ưu hóa trọng số cho phần uncertainty bằng gradient descent (DST + GD [p])
• 3.2. Mô hình sử dụng thuật toán Dempster Shafer kết hợp với tối ưu hóa trọng số cho phần khả năng bị bệnh và không bị bệnh của mỗi triệu chứng bằng gradient descent (DST + GD [p0 , p1 ])
• 3.3. Mô hình sử dụng lý thuyết xác suất Bayes kết hợp Logistic Regression
• 3.4. Bộ trọng số đối với khả năng không bị bệnh, khả năng bị bệnh và không xác định sau khi chạy gradient descent
• 4. CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN
• 4.1. Hai mô hình sử dụng Dempster Shafer Theory
• 4.2. Mô hình sử dụng thuật toán Dempster Shafer kết hợp với tối ưu hóa trọng số cho phần uncertainty bằng gradient descent (DST + GD [p])
• 4.3. Mô hình sử dụng thuật toán Dempster Shafer kết hợp với tối ưu hóa trọng số cho phần khả năng bị bệnh và không bị bệnh của mỗi triệu chứng bằng gradient descent (DST + GD [p0 , p1 ])
• 4.4. Hạn chế và tiềm năng của mô hình sử dụng thuật toán Dempster Shafer Theory
• 4.5. So sánh kết quả giữa hai mô hình sử dụng Dempster Shafer Theory và mô hình sử dụng lý thuyết xác suất Bayes kết hợp Logistic Regression
• 4.6. Thuật toán Dempster Shafer
• 4.7. Hạn chế của nghiên cứu
• 4.8. Đề xuất của nhóm nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bệnh lý mạch vành

Bệnh lý mạch vành (bệnh lý mạch vành) là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, bệnh tim mạch (CVDs) đã dẫn đến hàng triệu ca tử vong mỗi năm. Bệnh lý này chủ yếu do xơ vữa động mạch, dẫn đến hẹp lòng động mạch vành, gây ra các triệu chứng như đau thắt ngực và có thể dẫn đến nhồi máu cơ tim. Việc chẩn đoán sớm và chính xác là rất quan trọng để giảm thiểu nguy cơ tử vong. Các phương pháp chẩn đoán hiện tại bao gồm điện tâm đồ, siêu âm tim và chụp mạch vành. Tuy nhiên, những phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế trong việc phát hiện sớm và chính xác các bệnh lý mạch vành.

1.1. Nguyên nhân và triệu chứng

Nguyên nhân chính gây ra bệnh lý mạch vành bao gồm xơ vữa động mạch, tăng huyết áp, tiểu đường và lối sống không lành mạnh. Triệu chứng điển hình của bệnh lý này là đau thắt ngực, thường xuất hiện khi gắng sức hoặc căng thẳng. Đau có thể lan ra các vùng khác như vai, cổ và hàm. Ngoài ra, bệnh nhân có thể gặp khó thở, mệt mỏi và cảm giác nặng nề ở ngực. Việc nhận biết sớm các triệu chứng này có thể giúp bệnh nhân tìm kiếm sự chăm sóc y tế kịp thời, từ đó giảm thiểu nguy cơ biến chứng nghiêm trọng.

II. Phương pháp Dempster Shafer trong chẩn đoán

Phương pháp Dempster Shafer (phương pháp Dempster Shafer) là một lý thuyết kết hợp bằng chứng, cho phép xử lý thông tin không chắc chắn trong y học. Lý thuyết này được phát triển để cải thiện khả năng chẩn đoán bệnh lý mạch vành. Trong nghiên cứu này, mỗi triệu chứng được xem như một bằng chứng để đưa ra kết luận về khả năng mắc bệnh. Phép kết hợp Dempster được sử dụng để tổng hợp các bằng chứng này, từ đó đưa ra quyết định chẩn đoán cuối cùng. Phương pháp này có thể giúp cải thiện độ chính xác trong chẩn đoán và giảm thiểu sai sót do thông tin không đầy đủ.

2.1. Lợi ích của phương pháp Dempster Shafer

Một trong những lợi ích lớn nhất của phương pháp Dempster Shafer là khả năng xử lý thông tin không chắc chắn. Trong lĩnh vực y tế, thông tin thường không hoàn chỉnh và có thể bị nhiễu. Phương pháp này cho phép kết hợp nhiều nguồn thông tin khác nhau, từ đó đưa ra một kết luận chính xác hơn về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Hơn nữa, việc áp dụng lý thuyết này trong chẩn đoán bệnh lý mạch vành có thể giúp các bác sĩ đưa ra quyết định nhanh chóng và hiệu quả hơn, từ đó cải thiện kết quả điều trị cho bệnh nhân.

III. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã áp dụng phương pháp Dempster Shafer để xây dựng mô hình chẩn đoán bệnh lý mạch vành. Kết quả cho thấy mô hình này có khả năng phân loại chính xác các triệu chứng và đưa ra dự đoán về khả năng mắc bệnh. So với các phương pháp truyền thống như lý thuyết Bayes, mô hình Dempster Shafer cho thấy độ chính xác cao hơn trong việc chẩn đoán bệnh lý mạch vành. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ mới trong y tế có thể mang lại những cải tiến đáng kể trong chẩn đoán và điều trị.

3.1. So sánh với phương pháp truyền thống

Khi so sánh với phương pháp truyền thống, mô hình Dempster Shafer cho thấy sự vượt trội về độ chính xác và khả năng xử lý thông tin không chắc chắn. Trong khi lý thuyết Bayes dựa vào các giả định về phân phối xác suất, Dempster Shafer cho phép kết hợp nhiều nguồn thông tin mà không cần phải giả định về phân phối. Điều này giúp mô hình có thể hoạt động hiệu quả hơn trong các tình huống thực tế, nơi mà thông tin thường không đầy đủ và có thể bị nhiễu. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng lý thuyết Dempster Shafer có thể cải thiện đáng kể khả năng chẩn đoán bệnh lý mạch vành.

IV. Kết luận và triển vọng

Nghiên cứu về chẩn đoán bệnh lý mạch vành bằng phương pháp Dempster Shafer đã mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong y tế. Kết quả cho thấy rằng phương pháp này không chỉ cải thiện độ chính xác trong chẩn đoán mà còn giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho quá trình chẩn đoán. Triển vọng trong tương lai là tiếp tục phát triển và hoàn thiện mô hình này, đồng thời áp dụng vào thực tiễn lâm sàng để nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe cho bệnh nhân mắc bệnh lý mạch vành.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Để nâng cao hiệu quả của mô hình Dempster Shafer trong chẩn đoán bệnh lý mạch vành, cần thực hiện các nghiên cứu tiếp theo nhằm tối ưu hóa thuật toán và mở rộng dữ liệu đầu vào. Việc tích hợp thêm các yếu tố như di truyền, lối sống và các bệnh lý đi kèm có thể giúp cải thiện độ chính xác của mô hình. Hơn nữa, việc áp dụng mô hình này trong các bệnh viện và cơ sở y tế sẽ giúp đánh giá thực tế hiệu quả của nó trong việc hỗ trợ bác sĩ trong quá trình chẩn đoán và điều trị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Sinh lý tim mạch và giải phẫu tim mạch Tim là cơ quan quan trọng bậc nhất của cơ thể, là cơ quan trung tâm của hệ tuần hoàn giúp máu có thể đi đến tất cả các bộ phận cơ thể cùng với đó là dinh dưỡng và các chất cần thiết giúp nuôi sống cơ thể. Thực tế tim là một khối cơ mật độ dày và chắc, với các khoang rỗng và các van tim, cùng nhau hoạt động nhịp nhàng giúp luân chuyển máu trong cơ thể, đảm nhiệm vai trò trạm đầu mối của các vòng tuần hoàn phổi và tuần hoàn hệ thống. Tim nằm trong lồng ngực, giữa hai phổi, trên cơ hoành, sau xương ức và tấm ức - sụn sườn và hơi lệch sang trái.1: Vị trí của trái tim trong lồng ngực (Nguồn: https://healthvietnam.

Hình thể bên trong của tim Tim được ngăn thành 2 ngăn trái và phải bởi các vách, mỗi ngăn chia thành 2 phần là tâm nhĩ và tâm thất liên kết với nhau qua lỗ nhĩ thất. Như vậy tim được chia làm 4 buồng nhĩ phải, nhĩ trái, thất phải và thất trái. Hai buồng nhĩ ngăn cách nhau bởi vách 3 Luan van gian nhĩ mỏng, hai buồng thất ngăn cách nhau bởi vách gian thất dày dần về phía dưới, tâm nhĩ phải thông với tâm thất phải qua lỗ nhĩ thất phải có van ba lá cho phép máu chảy từ tâm nhĩ xuống tâm thất. Tâm nhĩ trái thông với tâm thất trái qua lỗ nhĩ- thất trái và được đậy bằng van hai lá.

Các tâm nhĩ có thành mỏng nhẵn, tiếp nhận máu từ tĩnh mạch chủ trên, tĩnh mạch chủ dưới và xoang tĩnh mạch, bốn tĩnh mạch phổi. Các tâm thất có thành dày, bên trong có nhiều gờ và cột cơ nổi lên chúng được gọi là các cơ nhú. Các cơ nhú có những thừng gân bám vào mặt dưới của lá van 1. Cấu tạo của tim Tim được cấu tạo từ ba lớp từ trong ra ngoài là: nội tâm mạc, cơ tim, và ngoại tâm mạc ở ngoài cùng.

Ngoại tâm mạc là một bao kép gồm 2 lớp: ngoại tâm mạc sợi ở ngoài và bao ngoại tâm mạc thanh mạc bên trong. Ngoại tâm mạc sợi là một bao xơ chun giãn, bao bọc quanh tim, với miệng túi phía trên liên tiếp lớp ngoài của mạch máu thông với tim. Ngoại tâm mạc thanh mạc là một túi kín gồm 2 lá (lá thành lót ở mặt trong, lá tạng phủ mặt ngoài cơ tim và các mạch vành) liên kết với nhau, ở đoạn tiếp xúc với mạch máu thông với tim thì lá tạng quặt lại để liên tiếp với lá thành. Cơ tim là lớp cơ chiếm phần lớn khối lượng của tim, các sợi cơ nối với nhau thành các phiến cơ.

Chúng là các sợi cơ có vân ngang nhưng không thể hoạt động theo ý muốn như cơ vân, chúng hoạt động nhịp điệu theo sự dẫn truyền của các xung động thần kinh. Sự dẫn truyền này được phát ra từ chính những tế bào cơ tim biệt hóa thành các tế bào tự phát nhịp và tổ chức thành hệ thống dẫn truyền của tim. Nội tâm mạc là một lớp màng mỏng lót ở mặt trong các buồng tim và các mặt các van tim tiếp liền với nội mạc của mạch máu thông với tim. Bệnh mạch vành Hệ thống động mạch vành là hệ thống mạch máu cung cấp máu và các chất cần thiết giúp nuôi dưỡng quả tim, hệ động mạch vành gồm 2 động mạch vành là: ĐMV phải và ĐMV trái, hai động mạch này xuất phát từ gốc của động mạch chủ qua các van Valsalva chạy trên bề mặt của tim.

Khi các động mạch này xuất hiện các mảng xơ vữa 4 Luan van dẫn đến hình thành các bệnh động mạch vành.2: Hình ảnh hệ thống động mạch vành (Nguồn: https://careplusvn.com) Bệnh động mạch vành (ĐMV) do xơ vữa bao gồm 2 hội chứng trên lâm sàng: • Hội chứng động mạch vành mạn (Chronic coronary syndrome), gọi tắt là hội chứng mạch vành mạn (HCMVM), là thuật ngữ mới thay cho tên gọi trước đây là đau thắt ngực ổn định, bệnh ĐMV ổn định, bệnh cơ tim thiếu máu cục bộ mạn tính hoặc suy vành. • Hội chứng động mạch vành cấp tên gọi tắt là hội chứng mạch vành cấp (HCMVC), hội chứng vành cấp được chia làm 2 loại là: Hội chứng mạch vành cấp không có ST chênh lên và hội chứng nhồi máu cơ tim cấp có ST chênh lên. Sinh lý bệnh của bệnh động mạch vành Bệnh lý ĐMV là một quá trình diễn biến động, mảng xơ vữa có thể lớn dần, ổn định tương đối xen kẽ giai đoạn không ổn định nứt vỡ gây ra những biến cố cấp tính có thể dẫn đến tử vong, sau đó (nếu sống sót và được điều trị tốt) lại tương đối ổn định. Trên cùng một hệ ĐMV của một bệnh nhân cũng có những tổn thương ổn định xen kẽ không ổn định.

Quá trình diễn tiến bệnh ĐMV có thể đảo ngược được nếu người bệnh tuân thủ điều trị, thay đổi lối sống, điều chỉnh tốt các yếu tố nguy cơ cũng như thực hiện điều 5 Luan van trị tốt với các thuốc kháng ngưng tập tiểu cầu, statin. Ngược lại, bệnh sẽ diễn biến xấu nhanh với nhiều đoạn biến cố cấp (không ổn định) khi người bệnh không được điều trị, phòng ngừa tốt. Nguyên nhân gây bệnh động mạch vành Theo nguyên nhân gây bệnh động mạch vành có thể được phân chia các nhóm như sau: • Bệnh động mạch vành do xơ vữa: đây là nguyên nhân chính gây ra các bệnh động mạch vành. • Bệnh động mạch vành không do xơ vữa: hiếm gặp các bệnh lý nhóm này bao gồm các bệnh lý bẩm sinh liên quan đến động mạch vành, dị dạng, rò, sai chỗ xuất phát; Các bệnh viêm nhiễm động mạch vành (vd.

Kawasaki); các bệnh tắc động mạch vành do cục tắc từ nơi khác bắn đến; vấn đề co thắt động mạch vành không liên quan xơ vữa. Hội chứng mạch vành mạn 1. Định nghĩa Hội chứng động mạch vành mạn là bệnh lý liên quan đến sự ổn định tương đối của mảng xơ vữa động mạch vành, khi không có sự nứt vỡ đột ngột hoặc sau giai đoạn cấp hoặc sau khi đã được can thiệp/phẫu thuật. Khi mảng xơ vữa tiến triển dần gây hẹp lòng ĐMV một cách đáng kể (thường là hẹp trên 70% đường kính lòng mạch) thì có thể gây ra triệu chứng, điển hình nhất là đau thắt ngực/khó thở khi bệnh nhân gắng sức và đỡ khi nghỉ.

Lâm sàng và cận lâm sàng Triệu chứng cơ năng cơn đau thắt ngực: là triệu chứng quan trọng bậc nhất trong chẩn đoán bệnh động mạch vành • Cơn đau thắt ngực thường một vùng ở sau xương ức, cơn đau có thể lan đến cổ, vai tay, hàm thượng vị, sau lưng. Xuất hiện thường xuyên khi gắng sức, xúc cảm mạnh, gặp lạnh, sau bữa ăn. Một số trường hợp có thể xuất hiện về đêm, khi thay đổi tư 6 Luan van thế, một số bệnh nhân có khó thở, buồn nôn vã mồ hôi. Mỗi cơn có thể kéo dài vài phút nhưng không quá 20 phút, những cơn đau xảy ra do xúc cảm thường kéo dài hơn là đau do gắng sức.

• Đau thắt ngực có thể phân thành 3 loại: Đau thắt ngực điển hình khi có đầy đủ 3 yếu tố: đau thắt ngực sau xương ức với tính chất và thời gian điển hình, xuất hiện tăng lên khi gắng sức hoặc xúc cảm, đỡ đau khi nghỉ hoặc dùng nitroglycerin nhanh xịt/ngậm dưới lưỡi trong vòng 5 phút, đau thắt ngực không điển hình: khi có 2 trong 3 yếu tố trên hay không đau thắt ngực: khi không có yếu tố hoặc có 1 yếu tố trên Khám lâm sàng: khám lâm sàng giúp phân tầng nguy cơ, các bệnh đồng mắc, phát hiện biến chứng • Đếm mạch/nhịp tim: Nếu thiếu máu cơ tim thành dưới sẽ làm chậm nhịp tim do thiếu máu nút nhĩ thất. Nhịp nhanh lúc nghỉ: thường là do hoạt hoá hệ thần kinh giao cảm, nhưng cũng có thể là biểu hiện rối loạn nhịp tim do thiếu máu. • Đo huyết áp: Cần thiết để chẩn đoán tăng huyết áp, hoặc hạ huyết áp (do suy tim hoặc quá liều thuốc). • Khám tim: Tìm các dấu hiệu của phì đại thất trái, cơ tim giãn, rối loạn vận động của tim khi sờ tim, nghe tim thấy tiếng thổi khi thiếu máu cơ tim cấp, hẹp van động mạch chủ, hở hai lá (do rối loạn chức năng cơ nhú), bất thường bẩm sinh của tim.

• Tìm kiếm các dấu hiệu suy tim: Sờ diện đập của tim thấy bóng tim lớn, nhịp tim nhanh lúc thăm khám, nghe phổi thấy ran ẩm tại hai phế trường phổi, hoặc dấu hiệu tràn dịch màng phổi khi thăm khám. Phù đều hai chi dưới, gan to mềm, ấn đau, tĩnh mạch cổ nổi. • Tìm kiếm các dấu hiệu của bệnh động mạch ngoại vi: Sờ tìm khối phình động mạch chủ bụng, bắt mạch cảnh và mạch chi, nghe mạch cảnh, thận, đùi. Đánh giá nuôi dưỡng chi dưới.

Một số thăm dò cận lâm sàng được tiến hành ở bệnh nhân hội chứng động mạch vành mạn tính bao gồm: Các xét nghiệm sinh hóa cơ bản, điện tâm đồ khi nghỉ, có thể theo dõi 7 Luan van Holter điện tâm đồ, siêu âm tim khi nghỉ, X-quang ngực thẳng ở những bệnh nhân phù hợp. Hội chứng mạch vành cấp Hội chứng mạch vành cấp tính là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới, ở khu vực châu Á Thái Bình Dương tỉ lệ tử vong sau nhập viện của hội chứng này là 5% [8]. Tỷ lệ tử vong do hội chứng vành cấp liên tục giảm trong vài thập kỷ tuy nhiên vẫn chiếm tới gần một phần ba tỷ lệ tử vong ở những người trên 35 tuổi [17], trong đó việc tăng cường kiểm soát các yếu tố nguy cơ trong cộng đồng, bao gồm giảm cholesterol toàn phần, hút thuốc lá, lối sống lành mạnh và chẩn đoán sớm [17, 33]. Điều nguy hiểm là sau khi mắc hội chứng vành cấp, việc điều trị bằng thuốc và xâm lấn giảm đi tính hiệu quả [34, 38].

Hội chứng vành cấp được chia làm 2 loại là: Hội chứng mạch vành cấp không có ST chênh lên và Hội chứng nhồi máu cơ tim cấp có ST chênh lên 1. Hội chứng mạch vành cấp không có ST chênh lên Hội chứng mạch vành cấp không có ST chênh lên (HCMVCKSTCL) là một trong 2 bệnh của Hội chứng động mạch vành cấp (HCMVC) gồm: Nhồi máu cơ tim (NMCT) cấp có đoạn ST chênh lên trên điện tâm đồ; hội chứng mạch vành cấp không có ST chênh lên (HCMVCKSTCL). HCMVCKSTCL bao gồm hai dạng bệnh cảnh: Nhồi máu cơ tim (NMCT) không ST chênh lên và đau thắt ngực không ổn định (ĐTNKÔĐ).