Chương 1: Giới thiệu tổng quan động cơ nghiên cứu và đóng góp của luận văn. Chương 2: Giới thiệu bệnh tim mạch và một số hệ thống để chẩn đoán bệnh 3 tim mạch. Trong chương này, chúng tôi cũng giới thiệu qua một số kỹ thuật khai phá dữ liệu như K-means, Cây quyết định, Mạng Perception nhiều lớp và SOM. Chương 3: Giới thiệu tổng quan quá trình chẩn đoán.
Trong đó, chúng tôi trình bày chi tiết hai bước của quá trình chẩn đoán bệnh tim mạch dựa trên thuật toán Apriori và GNG. Chương 4: Đánh giá thuật toán Apriori trong khai phá luật kết hợp trên tập dữ liệu về bệnh tim trong bước đầu tiên. Sau đó, chúng tôi đánh giá hiệu quả của thuật toán GNG và so sánh với thuật toán SOM trên tập dữ liệu tín hiệu điện tâm đồ biểu diễn sự thay đổi nhịp tim. Chương 5: Kết luận 4 Chương 2 Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu về bệnh tim mạch Trái tim của chúng ta hoạt động như một cái bơm để bơm máu đưa máu đi tới khắp các mô cơ quan trong cơ thể.
Để đảm bảo được chức năng bơm máu một cách đều đặn khoảng 70-80 lần/phút, từ ngày này sang ngày khác, bản thân trái tim cũng được nuôi dưỡng bởi một hệ thống mạch máu riêng. Hệ thống mạch máu này gọi là hệ mạch vành. Danh từ mạch vành để chỉ tình trạng bệnh lý làm cho lòng động mạch vành bị hẹp lại hoặc tắc nghẽn. Khi lòng động mạch vành bị hẹp đến một mức độ nào đó thì dòng máu đến nuôi tim sẽ không đủ và dẫn đến tình trạng thiếu máu cơ tim.
Bệnh mạch vành còn có nhiều tên gọi khác như: Thiểu năng vành, suy động mạch vành, thiếu máu cơ tim hay bệnh tim thiếu máu cục bộ [36].1: Bệnh Tim mạch vành 5 Nguyên nhân Nguyên nhân thường gặp là do mảng xơ vữa bám vào lòng mạch, mảng xơ vữa gây phản ứng viêm, có thể lớn dần gây hẹp nặng lòng mạch và khi vỡ dễ dẫn đến nhồi máu cơ tim. Ngoài ra một số trường hợp mạch vành bị co thắt gây hẹp mạch vành từng lúc cũng gây ra triệu chứng đau thắt ngực do thiếu máu cơ tim. Nguyên nhân xơ vữa động mạch thì chưa được xác định rõ ràng tuy nhiên khi nói đến nguyên nhân của bệnh tim mạch người ta dùng đến khái niệm "yếu tố nguy cơ". Yếu tố nguy cơ của bệnh tim mạch là những yếu tố mà khi hiển diện ở một cá thể nào đó thì làm cho cá thể đó có tỷ lệ mắc bệnh tim cao hơn cá thể khác.
Những yếu tố nguy cơ của bệnh tim là: tăng huyết áp, rối loạn lipid máu, hút thuốc lá, béo phì, đái tháo đường, cuộc sống công việc có nhiều căng thẳng, ít vận động, gia đình có người bị bệnh tim sớm, nam giới, cao tuổi. Triệu chứng Đau ngực: triệu chứng của chứng thiếu máu cơ tim thường hay gặp nhất là đau ngực. Đau khởi phát khi gắng sức, ở ngay sau xương ức, đau nhói, thắt chặt và lan ra vai trái, cánh tay trái, bàn tay trái. Đau giảm đi khi nghỉ ngơi hoặc dùng thuốc dãn mạch.
Nếu cơn đau xuất hiện lúc nghỉ ngơi hoặc cơn đau quá trầm trọng, cơn đau quá 30 phút thì phải nghĩ đến là bệnh nhân bị nhồi máu cơ tim cấp. Một số người già, những người bị bệnh tiểu đường, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính khi mắc bệnh mạch vành có thể không có triệu chứng đau thắt ngực như trên mà thay vào đó là mệt hoặc khó thở khi gắng sức. Những trường hợp đó gọi là thiếu máu cơ tim yên lặng. Những thăm dò để chẩn đoán bệnh Tim mạch Điện tâm đồ lúc nghỉ: thiếu máu cơ tim làm thay đổi điện học của cơ tim và điện tâm đồ phát hiện ra các thay đổi đó.
Tuy nhiên, chỉ khoảng 50% bệnh nhân bị bệnh tim có thay đổi tín hiệu điện tâm đồ. Siêu âm tim: Tình trạng thiếu máu cơ tim làm ảnh hưởng đến sự co bóp của tim. Những vùng giảm động do thiếu máu cơ tim gây ra sẽ được phát hiện qua siêu âm tim. Điện tâm đồ và Siêu âm tim lúc gắng sức: Nếu lòng động mạch vành chỉ hẹp nhẹ thì triệu chứng thiếu máu cơ tim chỉ xảy ra khi gắng sức.
6 Xạ hình tưới máu cơ tim: Dùng chất đồng vị phóng xạ bơm vào mạch máu. Những vùng nào của cơ tim bị thiếu máu nuôi sẽ giảm hoặc không bắt được đồng vị phóng xạ. Sau đó, dùng máy Scan để phát hiện các vùng đó. Chụp động mạch vành chọn lọc: là tiêu chuẩn vàng để chẩn đoán bệnh tim mạch.
Thông qua thăm dò này, bác sĩ sẽ biết được tình trạng tim mạch của bạn như thế nào.2 Các hệ thống chuẩn đoán bệnh Tim 2.1 Các Hệ thống chẩn đoán dựa vào chỉ số nguy cơ mắc bệnh tim Nghiên cứu Framingham là một nghiên cứu được tiến hành trên một bộ phân dân cư của thị trấn Framingham (hạt Middlesex, bang Massachusettes, Hoa kỳ). Dân số ban đầu gồm 5029 người đàn ông và phụ nữ khỏe mạnh độ tuổi từ 30 đến 62, được theo dõi từ năm 1948. Đến năm 1971, các nhà nghiên cứu tuyển thêm một thế hệ thứ hai là con của những người tham gia ban đầu cùng với vợ (hoặc chồng) của những người con này. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 3969 người đàn ông và 4522 phụ nữ.
Trong quá trình theo dõi, các nhà nghiên cứu ghi nhận các biến cố tim mạch nặng xảy ra cho những người tham gia. Cùng với một số nghiên cứu dịch tễ khác, nghiên cứu Framingham cho phép xác định các yếu tố nguy cơ chính của bệnh tim mạch do xơ vữa động mạch: hút thuốc lá, tăng huyết áp, tăng cholesterol, đái tháo đường, HDL thấp. Từ các dữ liệu thu thập được, các nhà nghiên cứu dùng một mô hình toán học để ước tính xác suất bị các biến cố tim mạch trong 10 năm tới của một người dựa vào giới tính, tuổi, cholesterol toàn phần, HDL, huyết áp tâm thu, tình trạng hút thuốc lá, có đái tháo đường hay không, có điều trị tăng huyết áp hay không. Bước kế tiếp, các nhà nghiên cứu qui đổi từng khoảng trị số của các biến liên tục (tuổi, huyết áp.
Khi cộng tất cả các điểm lại ta có điểm tổng cộng cho từng người và ứng với mỗi điểm tổng cộng là một xác suất ( bị các biến cố tim mạch trong 10 năm tới) tương ứng. Hệ thống Framingham xây dựng hai bảng điểm riêng biệt cho nam và nữ. Trong hệ thống Framingham phiên bản năm 1998, biến cố được dự báo là sự xuất hiện của bệnh tim ( đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim được nhận biết hoặc không, suy động mạch vành và chết do bệnh động mạch vành). Các biến được đưa vào bao gồm 7 giới tính, tuổi, cholesterol toàn phần, HDL, huyết áp tâm thu, có đái tháo đường hay không, có hút thuốc lá hay không.
Dạng trình bày là cac bảng điểm dành riêng cho nam và nữ. Trong hệ thống Framingham phiên bản 2008, biến cố được dự báo ngoài bệnh động mạch vành còn có bệnh mạch máu não( đột quỵ dạng thiếu máu cục bộ, đột quỵ dạng xuất huyết, cơn thiếu máu não thoáng qua), bệnh động mạch ngoại vi (khập khiễng cách hồi) và suy tim. Hệ thống chẩn đoán nguy cơ mắc bệnh tim mạch cho các nước Châu âu (SCORE) được xây dựng từ số liệu của 12 nghiên cứu đoàn hệ ở các nước Châu âu (khoảng 2,1 triệu người theo dõi), hầu hết được thực hiện trong dân số chung. Các biến được đưa vào hệ thống SCORE gồm: giới tính, tuổi, cholesterol toàn phần, Huyết áp tâm thu, có hút thuốc lá hay không( người đái tháo đường được xếp vào nhóm có nguy cơ cao hoặc rất cao, không cần phải ước tính nguy cơ theo SCORE).
Biến cố được dự báo là chết do nguyên nhân tim mạch gồm tất cả các trường hợp chết vì một bệnh tim mạch có nguồn gốc xơ vữa động mạch: nhồi máu cơ tim, đột quỵ, phình động mạch chủ. Việc dùng biến cố này có lợi điểm là dễ chuẩn hóa. Dạng trình bày là biểu đồ màu, có hai biểu đồ riêng cho nhóm các nước có tử vong tim mạch thấp và các nước có tử vong tim mạch cao. Hệ thống chẩn đoán chẩn đoán bệnh tim mạch của Hiệp hội tim mạch Hoa Kỳ (Pooled Cohort Equations - PCE) do nhóm chuyên gia thuộc Trường Tim Mạch và Hiệp hội Tim Hoa Kỳ đưa ra năm 2013.
Nhóm chuyên gia này tập hợp số liệu các nghiên cứu đoàn hệ cộng đồng trên những người Mỹ gốc Phi và Mỹ da trắng không phải gốc Latinh được theo dõi ít nhất 12 năm. Biến cố kết cục của hệ thống là chết do bệnh động mạch vành, nhồi máu cơ tim nhưng không chết, đột quỵ hoặc đột quỵ nhưng không chết. Các biến được đưa vào hệ thống bao gồm: giới tính, tuổi, chủng tộc, cholesterol toàn phần, HDL, huyết áp tâm thu, có đang điều trị tăng huyết áp hay không, có đái tháo đường hay không, có hút thuốc lá hay không. Nghiên cứu của Reynolds được xây dựng từ số liệu của 2 thử nghiệm lâm sàng là Nghiên cứu về sức khỏe phụ nữ( Women Health Studay - 24.558 phụ nữ là nhân viên y tế) và Nghiên cứu về sức khỏe thầy thuốc (Physician’s Health Study - 10724 bác sĩ nam), với biến cố được dự báo là nhồi máu cơ tim, đột quỵ, tái tưới máu mạch vành và chết do nguyên nhân tim mạch.
Các biến được đưa vào là giới tính, tuổi, huyết áp tâm thu, cholesterol toàn phần, HDL, có hút thuốc lá hay không, có tiền sử gia đình mắc nhồi máu cơ tim sớm, HbA 1c, hsCRP .2: Đặc điểm của các hệ thống ước tính nguy cơ bệnh Tim mạch 2.2 Hệ thống hỗ trợ chuẩn đoán bệnh Tim mạch sử dụng kỹ thuật khai phá dữ liệu Ngày nay, các bệnh viện đều lưu trữ và quản lý thông tin về tình hình sức khỏe của bệnh nhân trên các hệ thống thông tin. Những hệ thống này chứa một lượng lớn dữ liệu, trong đó có rất nhiều thông tin hữu ích chưa được khai phá để hỗ trợ cho bác sĩ trong việc chuẩn đoán, cũng như dự đoán tình trạng của bệnh nhân. Với sự phát triển của khoa học máy tính và các kỹ thuật khai phá dữ liệu, có nhiều nghiên cứu và hệ thống hỗ trợ chẩn đoán sớm nguy cơ mắc bệnh tim mạch đã được thực hiện. Những hệ thống đó áp dụng nhiều kỹ thuật khai phá dữ liệu khác nhau và thu được các kết quả khác nhau.
Dưới đây là một số hệ thống và nghiên cứu trong khai phá dữ liệu để chẩn đoán bệnh tim mạch.