专家医疗保健系统单元及其在卫生系统中的应用

© 2013年。出版社：Elsevier B.V.由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 4（2013）190 - 1952013年AASRI智能系统与控制专家保健系统单元Kenedy Greysona *，Mathew Mburumaa，Nsatusile Nzowaa，Frank Mbanoa，Georgia Rugumiraa，Jumanne Allya，Athman Mfinangaa，Promota Haulea，Romwald Lihakangaa，Eunice Abayoaa达累斯萨拉姆理工学院电子与电信工程系智能系统研究所，达累斯萨拉姆天气-达累斯萨拉姆，坦桑尼亚摘要在卫生系统中成功地采用一项技术将有助于实现更高的生活水平。为了改善发展中国家的保健和支助服务，从低级乡村保健中心到高级转诊医院，各级保健系统都需要保健部门的专门知识。由于人力资源短缺，如医生，这项应用研究打算实施一个专家保健单位，以支持低水平的卫生系统的卫生服务。该系统配备了知识，根据患者的情况做出结论并采取行动。对于任何一个专家系统来说，学习过程是区别于其他系统的关键。更好的性能是基于系统内熟悉的知识。本研究表达的方法，用于制定知识的专家医疗保健系统单元。© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词：专家系统，制定，健康，知识。* 通讯作者。联系电话：+255 686-222-123;传真：+255-222-152-504。电子邮件地址：kenedyaliila@yahoo.com。2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi：10.1016/j.aasri.2013.10.029Kenedy Greyson等人/ AASRI Procedia 4（2013）1901911. 介绍应该指出的是，在工程感知中，“系统”的定义可能与卫生政策制定者或任何其他领域不同。例如，在政策制定者和可能的经济感知中，健康系统被定义为一组关系，其中结构组件及其相互作用与系统期望实现的目标相关联和连接（Hsiao和Li，2003）。在《柯林斯英语词典》中，系统本身被定义为特定知识或思想领域中的事实、原则、学说等的有序和全面的集合。工程师将系统定义为形成复杂或单一整体的事物或部分的集合或组合（柯林斯英语词典）。这份报告定义了系统在工程上的感知。沉浸式计算机技术是这个项目动机的关键驱动力之一。在这项研究中，我们打算设计一个系统，支持在发展中国家的农村地区（偏远中心）的卫生服务，坦桑尼亚作为一个案例研究。目标是按照国家卫生政策的规定，改善和应对社区卫生服务提供方面的挑战（坦桑尼亚联合共和国国家卫生方案，2003年）。通过使用生理传感器，收集病人的记录，并在必要时进行分析或转发给更高一级的保健中心，如国家保健服务结构所示：转诊医院（最高一级）-区域医院-区医院-保健中心服务（约5万人）-药房（约6至1万人）-村卫生中心（最低一级），如图1所示。2. 问题说明在专家系统中，推理机使用知识（规则和事实）来学习环境并采取相应的行动。一个系统所具备的知识定义了它正确行动的能力。如果知识不足，可能会对环境产生错误的反应。在专家系统中建立知识库是一个具有挑战性的过程。本研究阐明了知识公式化所使用的技术。3. 专家保健系统单元在各种文献中，专家系统和智能系统这两个术语可以互换使用，这是很常见的。Negnevitsky在两者之间划清界限，将专家系统定义为在人类专家水平上执行的计算机程序（Negnevitsky，2005）。专家系统的引擎或大脑依赖于从规则集中提取的规则，如图2所示。3.1. 系统开发设置对于许多专家系统，专家医疗保健系统单元由推理机、知识和逻辑库（规则和事实）、数据库和通信网络组成，如图2所示。通常，组件可以按其类别分组为输入单元、控制单元和输出单元，如图3所示。专家系统的原则框架是相同的，尽管它们在设计策略上可能有所不同。输入单元向主单元通知域，在这种情况下是人体和环境状况。这些基本上是与主机相连的生理传感器。有各种生理传感器。例如，电诊断研究的目标是确定沿外周神经系统通路是否存在问题，如果存在，问题在哪里（Weiss等人，2004，Khandpur，2005）。192Kenedy Greyson等人/ AASRI Procedia 4（2013）190远程中心数据库规则和事实推理机地区医院地区医院转诊医院偏远中心保健中心服务乡村保健中心区医院药房转诊医院地区医院Fig. 1.国家保健服务通信网络图二.专家保健系统单元心电图（ECG或EKG）传感器是用于检查心脏收缩活动的电波的心脏病学传感器，其在线描记纸中被翻译（Khan，2008）。血容量脉搏（BVP）传感器也称为光电体积描记术。原则上，BVP传感器通过手指发出红外光，并测量每次心跳期间皮肤反射的光量。传感器将反射光转换为电信号，然后进行相应的处理（Combatalade，2010）。其他传感器包括：用于监测腹式或胸式呼吸的呼吸传感器。目前，心率变异性监测主要采用BVP和呼吸传感器。前面提到的另一类传感器是中枢神经系统传感器，其中包括：脑电图（EEG），用于测量和记录大脑的电活动。这将有助于基于波频率计数分析脑电波的异常。它可以显示一个人的脑死亡或深度昏迷状态。另一方面，眼电图（EOG）用于测量眼睛（特别是视网膜）的静息电位，以诊断眼睛的生理和疾病。所有这些都与主单元耦合，使用通信网络或直接链接，处理信息并提供响应。系统主体部分由系统数据库、知识库、系统引擎和对外数据传输的通信网络组成。系统数据库集成在系统中，以便管理由前面讨论的输入传感器收集的数据。根据输入的数据建立EEG表、EMG表、ECG表、BVP表和其他表。存储冗长数据的Memo数据类型也包括在其中，以供负责人评论。同样，来自医生或负责医疗官员的评论必须在系统数据库中有一个存储空间。Kenedy Greyson等人/ AASRI Procedia 4（2013）190193数据库、推理机和知识库音频、视频或音频和视频执行器的组合别人输入单元（例如：传感器）主机（处理单元）输出单元 （如屏 幕 、 扬 声器 、 执 行 器等）图三.专家保健系统4. 知识库：条件-动作规则推理机学习领域环境，以便根据规则和事实采取行动。包含规则和事实的数据库和知识库为推理机提供用于分析和决策的信息。为了得出结论并执行动作，推理机必须熟悉特定的预期任务或目标，这是系统的目标。达到预定的目标是专家系统的主要功能。专家保健系统单元家庭保健系统的描述可以概括为支持提供保健服务：监测病人的生理变化，并向保健负责人报告。目标可以从该描述中提取为：对照正常情况检查生理变化，并将患者的状态传达这两个目标，然后细化为一个或多个具体的目标或子目标的基础上提出的简单技术，问“如何实现这个目标”（Padgham和Winikoff，2004年）。检查生理变化可以通过具有生物医学仪器来感知域状态，以了解正常情况下的预期生理状况，并将记录的测量结果与正常情况下的测量结果进行比较来实现。专家医疗保健单元系统的基于目标的过程的开发如图4所示。这两个主要实体被分解为简单的具体目标。在系统修改或增加另一目标的情况下，新实体与其具体目标一起增加，而不影响先前实体4.1. 实体功能前面作为具体目标陈述的实体目标与实体功能密切相关。功能是实体用于实现其目标或责任的机制。实体、域和进程的标识定义了系统功能。这个主要的功能是感知域状态和识别动作，是实体功能的组合。每个实体函数都实现了它的目标，如图4所示。在调整（Padgham和Winikoff，2004）中的表示方法时，矩形表示功能，椭圆表示目标，用指向右侧的三角形扩展的矩形表示动作，如图5所示。智能家居健康系统的实体功能概括如下：12K194Kenedy Greyson等人/ AASRI Procedia 4（2013）190对照正常情况向卫生负责人传达患者选择生物医学仪器知识槽（正常条件）信息处理激活一个动作数据库系统结束通信构造通信网络发起通信管理机器语言验证用户见图4。专家保健系统数据收集（功能）：获取患者沟通信息（功能）：咨询医生（目标），将患者的状态中继4.2. 知识规划智能家居健康系统的知识表示，我们的场景，可以用以下形式来表达，如果<先行词>由于系统具有表示各种症状的多个输入的事实，这些规则中的一些将倾向于具有多个前因，这取决于要传达的知识。它们的形式是：ifantecedent 1> andantecedent 2><先行词n>后接词>。 此外，组合可以采取形式，如果<前提1>或<前件2>条件-结论-动作表示为：if（condition）then（conclusion）if（conclusion）then（action）。5. 结论本研究所采用的方法是针对一个基本的专家医疗保健系统单元。新的功能，如增加治疗或控制另一种疾病，可以很容易地添加到专家系统中，只需定义新的功能实体和它的目标。此后，在不影响其他目标或功能的情况下，相应地纳入一套规则和事实。Kenedy Greyson等人/ AASRI Procedia 4（2013）190195数据收集获取患者查医生发送和接收生理数据在数据库中收集/存储将患者的状态转达将信息传送图五.基本专家保健系统引用[1] 嗯。Muhimbili国立医院。http://mnh.co.tz的网站。2012年10月12日访问[2] 涅涅维茨基湾人工智能：智能系统指南。第二版，Addison Wesley; 2005年。[3] 萧伟文，李国光。什么是卫生系统？我们为什么要关心？哈佛大学公共卫生学院; 2003年。[4] 系统Dictionary.com.柯林斯英语词典-完整和未删节。第十版。Harper Collins出版社http://dictionary.reference.com/browse/system的网站。访问日期：2013年1月30日。[5] 坦桑尼亚联合共和国国家卫生方案。国家卫生政策。坦桑尼亚联合共和国卫生部，2003年。[6] Weiss L，Silver JK，Weiss J.简单的肌电图。Butterwest-Heinemann; 2004年。[7] 可汗MG。快速心电图判读。第三版，Humana Press; 2008。[8] 华盛顿特区。心率变异性应用于心理生理学的基础，思想技术有限公司http://www.emfandhealth.com/HRVThoughtTechnology.pdf。访问日期：2013年1月31日。[9] 坎德普尔RS生物医学仪器技术与应用，McGraw-Hill; 2005。[10] Nikos Vlovio（2007）.多智能体系统和分布式人工智能简明介绍。Morgan ClaypoolPublishers series; 2007.[11] 放大图片创作者：Padgham L.开发智能代理系统：实用指南，John Wiley Sons Ltd; 2004。[12] 放大图片作者：J.用JADE开发多Agent系统。约翰威利父子公司2007年[13] 玉JADE Agent开发框架。 http://jade.tilab.com。访问日期：2012年12月21日[14] 辛德里克斯KV.在GOAL中编写Rational Agent。EEMCS，代尔夫特理工大学，Mekelweg4，代尔夫特; 2011年。[15] 2 APL（a）。2APL一种实用的代理程序设计语言：用户指南。http://tenet.dl.sourceforge.net/project/apapl/UserGuide/manual.pdf。访问日期：2011年5月11日[16] 2 APL（b）。下载最新的2apl（测试版）. http://apapl.sourceforge.net/。访问日期：2012年2月13日[17] 涅涅维茨基湾人工智能：智能系统指南。第二版，Pearson Education Limited; 2005。