Nghiên Cứu Phương Pháp Khai Phá Dữ Liệu Phát Hiện Phản Ứng Có Hại Của Thuốc

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LĨNH VỰC CẢNH GIÁC DƯỢC

1.2. TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU

1.2.1. Giới thiệu chung

1.2.2. Giới thiệu về Khai phá dữ liệu

1.2.3. Ý nghĩa và vai trò của Khai phá dữ liệu

1.2.4. Bài toán khai phá dữ liệu

1.3. TỔNG QUAN VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1.3.1. Tổng quan của đề tài

1.3.2. Mục tiêu của đề tài

1.3.3. Phương pháp thực hiện

1.3.4. Công cụ, ngôn ngữ lập trình

2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN PHẢN ỨNG CÓ HẠI CỦA THUỐC

2.1. BÀI TOÁN PHÁT HIỆN PHẢN ỨNG CÓ HẠI CỦA THUỐC

2.2. SỬ DỤNG THUẬT TOÁN KHAI PHÁ DỮ LIỆU APRIORI ĐỂ PHÁT HIỆN PHẢN ỨNG CÓ HẠI CỦA THUỐC

2.2.1. Một số khái niệm trong luật kết hợp

2.2.2. Khai phá luật kết hợp

2.2.3. Thuật toán Apriori

2.3. NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP FDA ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN PHÁT HIỆN ADR

2.3.1. Giới thiệu chỉ số thống kê RR

2.3.2. Nghiên cứu phương pháp FDA

2.3.3. Thuật toán áp dụng

2.4. NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP WHO-UMC ĐỂ TÌM RA PHẢN ỨNG CÓ HẠI CỦA THUỐC

2.4.1. Giới thiệu chỉ số thống kê OR

2.4.2. Nghiên cứu phương pháp WHO-UCM

2.4.3. Thuật toán áp dụng

3. CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI PHÁ DỮ LIỆU PHÁT HIỆN PHẢN ỨNG CÓ HẠI CỦA THUỐC

3.1. ÁP DỤNG CÁC THUẬT TOÁN CHO BÀI TOÁN PHÁT HIỆN TÍN HIỆU

3.2. MÔ TẢ DỮ LIỆU THỬ NGHIỆM. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN THỬ NGHIỆM

3.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

3.3.1. Thử nghiệm lần 1

3.3.2. Thử nghiệm lần 2

3.3.3. Thử nghiệm lần 3

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Khai Phá Dữ Liệu Dược Phẩm Hiện Nay

Trong bối cảnh dữ liệu y tế ngày càng tăng, khai phá dữ liệu dược phẩm trở thành một lĩnh vực quan trọng. Các phương tiện lưu trữ lớn và hệ quản trị cơ sở dữ liệu cung cấp khả năng lưu trữ không giới hạn. Tuy nhiên, giá trị tri thức tiềm ẩn trong dữ liệu này chưa được khai thác hiệu quả. Nghiên cứu về khai phá dữ liệu đã giúp khai thác tri thức từ dữ liệu lưu trữ, giải quyết nhiều bài toán trong các lĩnh vực quan trọng. Trong ngành y tế, mục đích của dùng thuốc là chữa bệnh, phòng bệnh, phục hồi chức năng cơ thể, giảm triệu chứng, chẩn đoán bệnh và nâng cao sức khỏe. Tuy nhiên, thuốc có thể gây ra các phản ứng có hại của thuốc (ADR) ở nhiều mức độ, thậm chí tử vong, ngay cả khi dùng đúng liều, đúng quy định. Theo WHO, ADR là "phản ứng gây hại đáng kể hoặc bất lợi xảy ra sau một can thiệp liên quan đến việc sử dụng thuốc".

1.1. Tầm quan trọng của Cảnh Giác Dược trong Y Học Lâm Sàng

Cảnh giác dược (Pharmacovigilance) là môn khoa học và hoạt động chuyên môn liên quan đến việc phát hiện, đánh giá, hiểu và phòng tránh biến cố bất lợi hoặc bất kỳ vấn đề nào khác liên quan đến thuốc. Phản ứng có hại của thuốc (ADR) xảy ra gần như hàng ngày trong các cơ sở khám chữa bệnh và có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng điều trị của bệnh nhân, thậm chí gây tử vong. ADR có thể làm giảm chất lượng, hiệu quả điều trị bệnh. Nhiều trường hợp bệnh nhân nhập viện liên quan đến ADR. Tỷ lệ mắc ADR thực tế có thể còn lớn hơn rất nhiều con số báo cáo từ các cơ sở khám chữa bệnh vì một số ADR có triệu chứng giống với các bệnh thông thường và có thể không bị phát hiện và hoặc không được báo cáo. Do ADR có mức độ ảnh hưởng lớn đến quá trình điều trị bệnh nên các phản ứng có hại của thuốc cần được nhanh chóng xác định và quản lý để hạn chế tác dụng gây hại cho bệnh nhân.

1.2. Vai trò của Tổ Chức Y Tế Thế Giới WHO về ADR

World Health Organization-Uppsala Monitoring Center (WHO-UCM) là Trung tâm giám sát Uppsala (UMC) của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đặt tại Uppsala, Thụy Điển, là tên của Trung tâm hợp tác tổ chức y tế thế giới về giám sát ma túy quốc tế. UMC hoạt động bằng cách thu thập, đánh giá và truyền đạt thông tin từ các trung tâm cảnh giác dược quốc gia của các nước thành viên liên quan đến lợi ích, tác hại, hiệu quả và rủi ro của thuốc. UMC được thành lập vào năm 1978 để hỗ trợ Chương trình giám sát ma túy quốc tế của WHO, bắt đầu vào năm 1968 như là một phản ứng toàn cầu đối với thảm kịch thalidomide. Chương trình đã tìm cách thu thập thông tin về tác dụng phụ của thuốc từ càng nhiều nguồn càng tốt trên khắp thế giới, để đảm bảo rằng những dấu hiệu nguy hiểm đầu tiên có thể xảy ra từ thuốc sẽ không bị bỏ lỡ.

II. Thách Thức Phát Hiện Phản Ứng Có Hại Của Thuốc ADR Sớm

Các vấn đề liên quan đến ADR được coi là trọng tâm của các nghiên cứu Cảnh giác Dược, do đó hầu hết các quốc gia đều có trung tâm hoặc đơn vị cảnh giác dược để tiến hành phân tích, theo dõi ADR. Ở Việt Nam, thông tin về phản ứng phụ của thuốc trong quá trình điều trị (báo cáo ADR) xảy ra tại các cơ sở khám chữa bệnh trên cả nước được gửi về trung tâm Cảnh giác dược Quốc gia. Dựa vào các số liệu ADR của các cơ sở khám chữa bệnh, Trung tam Cảnh giác dược Quốc gia phân tích phát hiện tín hiệu của những ADR mới và những ADR nghiêm trọng để từ đó đưa ra khuyến cáo trong việc sử dụng thuốc an toàn, hợp lý.

2.1. Khó khăn trong Thu thập và Xử lý Dữ liệu ADR

Tỷ lệ mắc ADR thực tế có thể còn lớn hơn rất nhiều con số báo cáo từ các cơ sở khám chữa bệnh vì một số ADR có triệu chứng, trạng thái giống với các bệnh thông thường và do đó có thể không bị phát hiện và hoặc không được báo cáo. Do ADR có mức độ ảnh hưởng lớn đến quá trình điều trị bệnh nên các phản ứng có hại của thuốc cần được nhanh chóng xác định và quản lý để hạn chế tác dụng gây hại cho bệnh nhân.

2.2. Yêu cầu về Độ Chính Xác và Tin Cậy của Dữ liệu ADR

Thông tin ADR mà FDA nhận được được mã hóa thành các thuật ngữ tiêu chuẩn và được nhập vào cơ sở dữ liệu trên máy vi tính để các nhà đánh giá thực hiện đánh giá. Nếu nghi ngờ một phản ứng quan trọng, báo cáo được nhập vào hệ thống theo dõi để theo dõi thêm. Thông tin về ADR được truyền đạt tới các chuyên gia chăm sóc sức khỏe trong việc dán nhãn sản phẩm và trong tài liệu. Dược sĩ được khuyến khích báo cáo các phản ứng nghi ngờ nghiêm trọng và không có nhãn với FDA để cộng đồng y tế và công chúng có thể hưởng lợi từ thông tin hiện tại về an toàn thuốc.

III. Cách Sử Dụng Thuật Toán Apriori Khai Phá Dữ Liệu ADR

Việc áp dụng thuật toán khai phá dữ liệu đối với kho dữ liệu báo cáo ADR tại Trung tâm cảnh giác dược là một nhu cầu cần thiết, có tính thực tế và hiệu quả cao trong việc sàng lọc, phát hiện sớm các thuốc có khả năng có phản ứng ADR. Hiện nay có rất nhiều thuận toán khai phá dữ liệu, tuy nhiên trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu và áp dụng thuận toán khai phá dữ liệu Apriori, kết hợp với các phương pháp WHO- UCM và phương pháp FDA để tìm ra luật kết hợp từ đó đưa ra các cảnh báo về các phản ứng có hại của thuốc.

3.1. Ứng dụng Luật Kết Hợp trong Phát Hiện Tương Tác Thuốc

Khai phá dữ liệu là một lĩnh vực nhằm tự động khai thác những thông tin, tri thức có tính tiềm ẩn, hữu ích từ những cơ sở dữ liệu lớn cho các đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp,… Có thể định nghĩa: Khai phá dữ liệu là một quá trình tìm kiếm, phát hiện các tri thức mới, tiềm ẩn, hữu dụng trong cơ sở dữ liệu lớn.

3.2. Phân tích Mối Liên Hệ Thuốc Phản Ứng bằng Apriori

Trích chọn dữ liệu: là tìm ra những tập dữ liệu có ý nghĩa từ các tập dữ liệu lớn ban đầu. Ví dụ, từ CSDL về bán hàng, ta chọn ra các dữ liệu về khách hàng, đơn đặt hàng, hoá đơn. Tiền xử lý dữ liệu: Làm sạch dữ liệu: làm sạch và làm giàu dữ liệu. Làm đầy đủ dữ liệu, xử lý nhiễu, những vấn đề không nhất quán, v. Ví dụ, một khách hàng có thể được lưu ở nhiều bản ghi có thể có những tên, địa chỉ khác nhau, cần phải chỉnh sửa để đảm bảo nhất quán và chính xác về khách hàng đó. Những dữ liệu khác nhau về khuôn dạng, đơn vị đo lường,… cần phải có những qui định thống nhất và cách chuyển về một dạng chung.

IV. Phương Pháp FDA và WHO UCM trong Cảnh Giác Dược

Mục tiêu của luận văn là ứng dụng phương pháp khai phá dữ liệu và 2 phương pháp WHO-UCM, phương pháp FDA để phát hiện phản ứng có hại của thuốc nhằm hỗ trợ cán bộ nghiệp vụ trong lĩnh vực cảnh giác dược trong việc dự báo những thuốc có khả năng có những phải ứng có hại, từ đó có những phân tích sâu hơn để đưa ra kết luận chính xác về các phản ứng có hại của thuốc và cơ sở để quyết định ngừng sử dụng hoặc khuyến cáo cách dùng thuốc có các phản ứng ADR.

4.1. So sánh Hiệu Quả FDA và WHO UCM trong Phát Hiện ADR

FDA yêu cầu các nhà sản xuất thuốc báo cáo ADR cho Phòng Dịch tễ và Giám sát Dịch tễ học của FDA; đa số các báo cáo ADR mà cơ quan FDA nhận được là từ các nhà sản xuất dược phẩm. Trong số báo cáo ADR còn lại, thì số lượng báo cáo ADR nhiều nhất là từ các dược sĩ của các cơ sở khám chữa bệnh. Các quy định của FDA đã được sửa đổi vào năm 1985 để xác định cụ thể các ADR báo cáo và quy trình báo cáo; các nhà sản xuất được yêu cầu báo cáo trong vòng 15 ngày phản ứng nghiêm trọng và không có nhãn.

4.2. Ứng dụng WHO UCM trong Giám Sát Dược Quốc Tế

UMC hoạt động bằng cách thu thập, đánh giá và truyền đạt thông tin từ các trung tâm cảnh giác dược quốc gia của các nước thành viên liên quan đến lợi ích, tác hại, hiệu quả và rủi ro của thuốc. UMC được thành lập vào năm 1978 để hỗ trợ Chương trình giám sát ma túy quốc tế của WHO, bắt đầu vào năm 1968 như là một phản ứng toàn cầu đối với thảm kịch thalidomide. Chương trình đã tìm cách thu thập thông tin về tác dụng phụ của thuốc từ càng nhiều nguồn càng tốt trên khắp thế giới, để đảm bảo rằng những dấu hiệu nguy hiểm đầu tiên có thể xảy ra từ thuốc sẽ không bị bỏ lỡ.

V. Thử Nghiệm và Đánh Giá Các Phương Pháp Khai Phá ADR

Luận văn trình bày trong 3 chương: giới thiệu chung về lĩnh vực cảnh giác dược, giới thiệu tổng quan về khai phá dữ liệu, tổng quan và mục tiêu của đề tài; một số phương pháp khai phá dữ liệu phát hiện phản ứng có hại của thuốc (ADR); thử nghiệm các phương pháp khai phá dữ liệu phát hiện phản ứng có hại của thuốc (ADR); kết luận và kiến nghị.

5.1. Mô tả Dữ Liệu Thử Nghiệm và Quy Trình Thực Hiện

Các đánh giá nguyên nhân khách quan dựa trên bốn nguyên tắc cơ bản - đủ điều kiện theo thời gian, phản ứng và kết quả, kiểm tra lại và kết quả, và các yếu tố gây nhiễu.

5.2. Phân Tích Kết Quả Thử Nghiệm và So Sánh Các Thuật Toán

Nếu nghi ngờ một phản ứng quan trọng, báo cáo được nhập vào hệ thống theo dõi để theo dõi thêm. Thông tin về ADR được truyền đạt tới các chuyên gia chăm sóc sức khỏe trong việc dán nhãn sản phẩm và trong tài liệu. Dược sĩ được khuyến khích báo cáo các phản ứng nghi ngờ nghiêm trọng và không có nhãn với FDA để cộng đồng y tế và công chúng có thể hưởng lợi từ thông tin hiện tại về an toàn thuốc.

VI. Kết Luận và Định Hướng Phát Triển Nghiên Cứu ADR

Nghiên cứu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về việc sử dụng khai phá dữ liệu để phát hiện phản ứng có hại của thuốc. Các phương pháp như Apriori, FDA và WHO-UCM có thể hỗ trợ cán bộ nghiệp vụ trong lĩnh vực cảnh giác dược dự báo các thuốc có khả năng gây ADR. Tuy nhiên, cần có những phân tích sâu hơn để đưa ra kết luận chính xác và khuyến cáo sử dụng thuốc an toàn.

6.1. Hướng Phát Triển Các Thuật Toán Khai Phá Dữ Liệu ADR

UMC có mối liên quan chặt chẽ đến với các nước đang phát triển và các khu vực khác nơi cảnh giác dược chưa được xử lý. Phản ứng có hại của thuốc (ADR) là bất kỳ phản ứng độc hại và ngoài ý muốn đối với thuốc xảy ra ở liều thường được sử dụng ở người để điều trị dự phòng, chẩn đoán, điều trị hoặc điều chỉnh chức năng sinh lý. ADR được coi là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây bệnh tật và tử vong.

6.2. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo trong Dự Đoán ADR

Đánh giá nguyên nhân của ADR có thể được thực hiện bởi các bác sĩ lâm sàng, các học giả, ngành công nghiệp dược phẩm, và các nhà quản lý và trong các môi trường khác nhau, bao gồm cả các thử nghiệm lâm sàng. Ở cấp độ cá nhân, các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe đánh giá quan hệ nhân quả một cách không chính thức khi xử lý ADR ở bệnh nhân để đưa ra quyết định liên quan đến trị liệu.