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Silvia Modesto Nassar, Dra. Edson Carvalho de Souza, MSc. Paulo Fernando Strada Merisandra Côrtes de Mattos, M.Sc. O Raciocínio Fuzzy no Desenvolvimento.

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1 Silvia Modesto Nassar, Dra. Edson Carvalho de Souza, MSc. Paulo Fernando Strada Merisandra Côrtes de Mattos, M.Sc. O Raciocínio Fuzzy no Desenvolvimento de um Sistema para Controle da Assistência Respiratória em Neonatos Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC Curso de Ciência da Computação Grupo de Informática Médica e Telemedicina – Projeto Kiron Grupo de Inteligência Computacional Aplicada

2 Estrutura da Apresentação Introdução Conjuntos Difusos O Sistema Desenvolvido - SARE Conclusões Trabalhos Futuros

3 Introdução A área médica e sistemas especialistas Informática na saúde Problema de SE tratamento de dados incertos Sistemas que se baseiam no modelo lingüístico Objetivos Justificativa IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

4 Protótipo de um sistema especialista difuso de controle dos parâmetros da ventilação mecânica neonatal, com base na gasometria arterial e na patologia respiratória Adequação do uso de conjuntos difusos Protótipo do SARE Avaliar qualitativamente o protótipo Objetivos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

5 Medida terapêutica Os resultados cada vez mais animadores obtidos com a VM devem ser creditados a: –melhor conhecimento das alterações fisiopatológicas –desenvolvimento de equipamentos –aprimoramento na técnica de manutenção e suporte dos pacientes quando em VM Aplicação de conjuntos difusos Controlador Justificativa IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

6 Reprodução de características inteligentes Conjuntos difusos: imprecisão e raciocínio aproximado Idéia de conjuntos difusos: imprecisão em sistemas dinâmicos Iniciou a ser utilizada no Japão Área de pesquisa promissora Raciocínio mais de natureza qualitativa Conjuntos Difusos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

7 Técnica que fornece um mecanismo para que se possa manipular informações imprecisas Objetivo –modelar o modo aproximado de raciocínio, tentando imitar a habilidade humana de tomar decisões racionais Incorpora o conhecimento objetivo e subjetivo Respeita critérios subjetivos Conjuntos Difusos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

8 É formado por um ou mais conjuntos Grau de pertinência: varia de 0 a 1 Variáveis lingüísticas –quantificar o significado da linguagem natural –aproximação com o mundo real –não possuem valores precisos = espectro de valores Conjuntos Difusos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

9 Etapas de implementação de um sistema difuso Conjuntos Difusos Entrada crisp Fuzificação Regras Inferência Fuzzy Defuzificação Saída crisp IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

10 Desenvolvimento de um Sistema Difuso de Controle da Assistência Respiratória em Neonatos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

11 Desenvolvimento de uma aplicação para assistência respiratória em neonatos assistência respiratória Auxílio a médico intensivista pediátrico na manutenção e monitorização de recém-nascidos Voltado a alterações respiratórias de neonatos –Síndrome do desconforto respiratório do RN –Síndrome de aspiração do mecônio –Apnéia neonatal –Displasia broncopulmonar SARE IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

12 Movimento de gás para dentro e fora do pulmão Medida temporária para apoiar a função pulmonar Proporciona –ventilação alveolar –remoção de gás carbônico –oxigenação adequada –redução do trabalho respiratório Ventilador Mecânico Assistência Respiratória IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

13 Funções básicas –insuflar o pulmão (fase inspiratória) –possuir mecanismo para terminar a fase inspiratória –permitir o esvaziamento do pulmão –possui mecanismo para iniciar a insuflação pulmonar Ventilador Mecânico IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

14 Etapas de desenvolvimento –Aquisição do conhecimentoAquisição do conhecimento –Modelagem do problemaModelagem do problema –DesenvolvimentoDesenvolvimento –AvaliaçãoAvaliaçãoSARE IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

15 Conhecimento sobre: –gasometria arterial –alterações de parâmetros do VM –definição das variáveis –regras SE-ENTÃO Aquisição do Conhecimento IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

16 Gasometria arterial: –pO 2 –pCO 2 Parâmetros do VM: –PIP –PEEP –TI –FR –FiO 2 Aquisição do Conhecimento IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

17 Modelagem Difusa do Problema Entradas Crisp Fuzificação Entradas Fuzzy Avaliação das Regras Saídas Fuzzy Defuzificação Saídas Crisp Funções de pertinência de entrada Funções de pertinência de saída Regras IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

18 Fuzificação das Variáveis Função S: 0 para x < 2. ((x - ) / ( - )) 2 para x ((x - ) / ( - )) 2 para < x 1 para x > S(x; ; ; ) = Onde: – : grau de pertinência = 0.0 – : grau de pertinência = 0.5 – : grau de pertinência = 1.0 IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

19 pO 2 Fuzificação das Variáveis IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

20 pCO 2 Fuzificação das Variáveis IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

21 Etapa de avaliação das regras: –grau de pertinência de cada antecedente –grau de pertinência da regra No SARE: –operador and –cálculo das t-normas = intersecção fuzzy –Intersecção padrão = mínimo i (a,b) = min (a,b) –Produto algébrico i (a,b) = a. b Inferência Fuzzy IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

22 antecedente regra 5: if pO 2 alto and pCO 2 normal –pO2 = 79 alto = 0.4 –pCO2 = 27 normal = 0.43 –Intersecção padrão = mínimo i (a,b) = –Produto algébrico i (a,b) = 0.18 Inferência Fuzzy - Exemplo IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

23 Inferência Fuzzy - Exemplo IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

24 antecedente regra 8: if pO 2 normal and pCO 2 normal –pO2 = 42 normal = 0.08 –pCO2 = 27 normal = 0.43 –Intersecção padrão = mínimo i (a,b) = 0.08 –Produto algébrico i (a,b) = 0.34 Inferência Fuzzy - Exemplo IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

25 Inferência Fuzzy - Exemplo IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

26 Defuzificação das Variáveis Definição das funções de pertinência de saída Função S Método do Centro de Gravidade –conjunto difuso de saída valor crisp IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

27 Defuzificação das Variáveis Definição das funções de pertinência de saída, por exemplo para o FiO 2 IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

28 pO 2 = 42 baixo = 1.0 pCO 2 = 60 alto = 1.0 calcula-se as t-normas – regra3 = 1.0 calcula-se o valor do ponto x quando regra3 = 1.0 no conjunto aumentar Área da figura formada Centro de gravidade Defuzificação das Variáveis IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

29 Valor do ponto x quando regra3 = 1.0 = 80; = 65; = 50 S = ((x - )/( - )) 2 1 = ((x - 50)/(-30)) 2 x = 50 Aquad = x. regra Atriang= ((80 - x). regra) / 2 Aquad = 50. 1Atriang 15 Aquad 50 CGquad = x/2 CGtriang = ((80 - x)/3) + x Cgquad 25 CGtriang 60 Defuzificação das Variáveis IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

30 CG = ((Aquad. Cgret) + (Atriang. Cgtriang))/(Aquad+Atriang) CG = (50. 25) + (15. 60) / CG 33,08 Média ponderada = ((Ar i. CGr i ) + (Ar ii. CGr ii ))/(Ar i + Ar ii ) Média ponderada = CG Defuzificação das Variáveis IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

31 Implementação das etapas de sistemas difusos Ambiente de programação Delphi 5.0 Usuários Armazena informações do paciente –dados de identificação –dados antropométricos –patologia respiratória –parâmetros iniciais da VM –regras relativas a gasometria arterial –regras relativas a VM –módulo de explicação Desenvolvimento do SARE IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

32 Apresenta –dados pessoais –gasometria arterial –parâmetros iniciais –sugestões de alterações dos parâmetros –módulo de explicação Desenvolvimento do SARE IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

33 Avaliação qualitativa Base de conhecimento adequada Proposta de alterações satisfatórias Avaliação do SARE IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

34 Conclusões Aliado aos médicos intensivistas pediátricos Usado ininterruptamente no apoio ao cuidado da criança internada Maior conhecimento no processo de diagnóstico, tratamento e controle de processos médicos IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

35 Conclusões Ponto de corte distinguindo classes Variáveis lingüísticas no raciocínio clínico Aplicabilidade de conjuntos fuzzy IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

36 Estudo comparativo entre os diferentes tipos de t-normas Aplicar outros métodos de defuzificação Controlador difuso levar o médico à beira do leito e dar maior atenção aos detalhes Trabalhos Futuros IX Congresso Brasileiro de Informática em Saúde

37 OBRIGADA!


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