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SISTEMA EXPERTO PARA EL DIAGNOacuteSTICO DEPADECIMIENTOS CARDIacuteACOS

CONFERENCE PAPER middot OCTOBER 2011

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Carmen Garcia-Mata

Instituto Tecnoloacutegico de Chihuahua

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SISTEMA EXPERTO PARA EL DIAGNOacuteSTICO DE

PADECIMIENTOS CARDIacuteACOSPedro Maacuterquez Nancy Chaacutevez Carmen Garciacutea Rogelio Baray

Instituto Tecnoloacutegico de ChihuahuaAve Tecnoloacutegico 2909 Colonia 10 de Mayo

CP 31310 Chihuahua Chihpmarqueznchavezclgarciarbarayplatonitchihuahuaedumx

RESUMENMobile Health (mHealth o m-Health) es unaspecto de la eHealth que estaacute empujando losliacutemites de coacutemo adquirir transportar almacenar

procesar y asegurar los datos crudos y procesadospara devolver resultados significativos Mhealthofrece la habilidad a usuarios remotos departicipar no solo en el consumo de servicios decuidado de la salud sino que poseen el potencialde convertirse en contribuidores invaluables en larecoleccioacuten de datos acerca de enfermedades ysalud puacuteblica

La motivacioacuten detraacutes del desarrollo del campo demHealth surge de dos factores El primero de ellostiene que ver con la enorme cantidad derestricciones sufridas por los sistemas de salud delas naciones en desarrollo las cuales incluyen unalto crecimiento poblacional altas tasas demortalidad insuficientes profesionales de la saludmuchas comunidades rurales y limitados recursosfinancieros para infraestructura de salud ysistemas de informacioacuten El segundo factor es elreciente aumento en la penetracioacuten del teleacutefonomoacutevil en los paiacuteses en desarrollo [6] Esto uacuteltimoprovoca que disminuyan los costos de transaccioacutende la informacioacuten relativa al cuidado de la salud

El presente artiacuteculo muestra el estado actual quepresenta el subsistema inteligente deinterpretacioacuten y diagnoacutestico de sentildeales

electrocardiacuteacas el cual forma parte de unproyecto mayor sobre mHealth Se describe laarquitectura general del sistema la arquitecturadel sistema inteliegnte de diagnoacutestico y suimplementacioacuten Finalmente se realizancomentarios y se dan conclusiones y trabajofuturo

1 INTRODUCCIOacuteNEn general el teacutermino mHealth se emplea para lapraacutectica de la medicina y la salud puacuteblica

apoyada en dispositivos moacuteviles como losteleacutefonos celulares y PDAs asiacute como el empleode TICs y monitores de pacientes Lasaplicaciones de mHealth incluyen la recoleccioacuten

datos de salud cliacutenica y social entrega deinformacioacuten de salud a profesionalesinvestigadores y pacientes provisioacuten directa decuidado y monitoreo en tiempo real de signosvitales de pacientes [2]

Dentro del espacio de mHealth existen proyectosque operan con diferentes objetivos incluyendoaquellos que buscan un mayor acceso ainformacioacuten del cuidado de la salud y relacionada(especialmente para poblaciones difiacuteciles dellegar) mayor acceso a la educacioacuten meacutedica yentrenamiento de profesionales de la salud mejorhabilidad de rastrear enfermedades y mejorescapacidades de diagnoacutestico

Es precisamente en el aacuterea de diagnoacutesticoautomaacutetico basado en loacutegica de Horn que elpresente trabajo se encuentra ubicado Estesistema forma parte de un proyecto deinvestigacioacuten activo que sobre mHealth paradiagnoacutestico de ECG se desarrolla conjuntamenteen el Laboratorio de Sistemas Inteligentes yVisioacuten por Computadora y el Laboratorio dePotencia de la DEPI del ITCH

2 ARQUITECTURA GENERALEl sistema completo consta de los siguientesmoacutedulos (1) Subsistema de Adquisicioacuten de ECG(2) Subsistema Inicial de Transmisioacuten de ECG(3) Subsistema Intermedio de Preprocesamiento yRetransmisioacuten Final de ECG (4) Subsistema deRegistro y Diagnoacutestico de ECG La arquitecturadel sistema se muestra en la figura 1

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Figura 1 Arquitectura General del Sistema

21 Subsistema de Adquisicioacuten deECGEl electrocardioacutegrafo estaacute basado en unamplificador de instrumentacioacuten con ganancia de1000 el cual es el encargado de acondicionar lassentildeales bioeleacutectricas proporcionadas por tressensores para tres puntos de contacto se cumplioacutecon un CMRR de 108dB acompantildeado de un filtropasabajos y un pasa altos para establecer un anchode banda de operacioacuten (005 hz ndash 150 hz) con elfin de eliminar el ruido inherente en este tipo sesentildeales El subsistema de procesamiento de lassentildeales se basa en un PIC16F77 programado enC se alimenta por medio de dos bateriacuteas de nueve

voltios ademaacutes de comunicarse por medio depuerto serial o USB El cual es conectado a unainterfaz bluetooth La figura siguiente muestra laprimera versioacuten del prototipo

Figura 2 Electrocardioacutegrafo

22 Subsistema de Transmisioacuten deECG y GPSPara poder enviar la sentildeal del ECG al smartphonese emplea el protocolo Bluetooth el cual seencuentra integrado al electrocardioacutegrafo

Figura 3 ECG + Bluetooth

23 Subsistema Intermedio dePreprocesamiento y Retransmisioacuten Final

de ECGEn el smartphone se podraacute desplegar la sentildealrecibida de ECG se podraacute mostrar graacuteficamente yse retransmitiraacute al centro de registro y diagnoacutestico junto con la informacioacuten de posicioacuten

Figura 4 Smartphone con GPS

24 Subsistema de Registro yDiagnoacutestico de ECGAl recibirse la sentildeal de ECG se identificaraacute elpaciente al cual pertenece se registraraacute en suexpediente se realizaraacute su anaacutelisis con el fin dedetectar alguna eventualidad y se notificaraacute alpaciente en caso de ser necesario para que tomeprevisiones o en caso de una emergencia se podraacuteenviar el auxilio correspondiente

Figura 5 Interfaz de Usuario del Sistema

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3 SISTEMA EXPERTO PARA

DIAGNOSTICO DE ECGEste moacutedulo implementa el sistema de diagnoacutesticointeligente del Subsistema de Registro yDiagnoacutestico En su fase actual consiste de unsistema experto prototipo implementado en ellenguaje Prolog La arquitectura planteada para elsistema final se muestra en la figura

Figura 6 Arquitectura del Sistema Experto

31 Aacuterbol de InferenciasEl razonamiento que realiza el sistema paradiagnosticar un posible padecimiento cardiaco seencuentra dirigido por un aacuterbol de inferenciasEste aacuterbol posee baacutesicamente cuatro niveles

1 Nivel 0 Corresponde a la raiacutez del aacuterbol yse emplea para la inicializacioacuten delsistema antes de establecer un nuevodiaacutelogo de consulta

2 Nivel 1 Corresponde a la regla mediantela cual se inicia un diagnoacutestico

3 Nivel 2 Corresponden a las diferenteshipoacutetesis acerca de los posiblespadecimientos y prueba su aplicabilidadpara los signos particulares de unpaciente

4 Nivel 3 Posee los hechos reales es decirlos datos del caso adquiridos a traveacutes de

un diaacutelogo con el usuario

El diagrama del aacuterbol de inferencias se muestra enla figura 7 Baacutesicamente el aacuterbol de inferenciascodifica el conocimiento experto sobreinterpretacioacuten del ECG Actualmente solo secuenta con un prototipo

Figura 7 Aacuterbol de Inferencias

32 Recoleccioacuten de Datos de CasoLas hipoacutetesis implicadas por los predicados ecg emplean cierta informacioacuten de estado paradeterminar la aplicabilidad de una hipoacutetesis dadaEsta informacioacuten se formula como hechosbooleanos de estado

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983155983156983137983156983157983155(983154983161983156983144983149 983122)

983122 = 983154983141983143983157983148983137983154

Esto asume que la informacioacuten de estado ya seencuentra en la base de conocimiento lo cual engeneral no se espera asiacute ya que depende delpaciente bajo diagnoacutestico Es tarea del moacutedulo derecoleccioacuten de datos obtener la informacioacuten deestado faltante mediante un dialogo interactivocon el usuario y almacenarlo en la seccioacuten de lamemoria temporal (dinaacutemica) de la base deconocimiento Esto significa que el sistema debereconocer cuando falta informacioacuten especiacutefica Enparticular la inicializacioacuten del sistema debelimpiar la memoria temporal para poder iniciar un

diagnoacutestico limpio Esto se logra faacutecilmente(aunque no eficientemente) mediante la operacioacuten

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

indicando que todos los posibles estados seencuentran actualmente desconocidos Si elusuario desea reiniciar el sistema entonces estehecho se restablece despueacutes de que todos losdatos de caso recolectados han sido eliminados dela base de conocimientos activa empleando

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983137983138983151983148983145983155983144(9831559831569831379831569831579831552)

Si no se puede encontrar informacioacuten de estadonecesaria se le pregunta al usuario se colecta larespuesta se verifica y se registra en la base deconocimiento

El orden de las clausulas produce una estructurade control de flujo impliacutecita donde cada clausulasucesiva restringe cada vez maacutes la solucioacuten deacuerdo a la informacioacuten de estado disponiblecomo frecuencia ritmo etc Precediendo a cadatipo de claacuteusula existe una para el caso en el quela informacioacuten es auacuten desconocida En este casose le solicitara al usuario tal informacioacuten viacutea el

predicado ask Despueacutes de que este predicado haverificado la plausibilidad de la respuestamediante asserta se registra la informacion atraveacutes de las variables correspondientes a cadavalor Ya que asserta almacena los nuevoshechos encima ie antes que todas las clausulasexistentes en la base de conocimiento se puedeestar seguro que precederaacute a cualquier otro hechoanterior en particular al inicial

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

Las claacuteusulas que realizan la recoleccioacuten de datossiempre terminan en fail lo cual provoca que elcontrol fluya automaacuteticamente a la claacuteusulasubsiguiente donde los hechos ya recolectadosson evaluados El siguiente fragmento de coacutedigoilustra este principio

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983122 = 983154983141983143983157983148983137983154

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33 Interfaz de DiagnoacutesticoEl sistema interactuacutea constantemente con elusuario a traveacutes del dialogo conducido por elsistema de acuerdo a la implementacioacuten del aacuterbolde inferencias En su versioacuten actual el sistema

muestra una ventana donde se despliega la sentildealelectrocardiacuteaca de tal forma que el usuario puede

determinar los valores de los paraacutemetros que lasclaacuteusulas requieren En caso necesario el usuarioposee un sistema de ayuda que le puede aclarar lasinterpretaciones imprecisas que emplean losprofesionales en la praacutectica Estos valorescorresponden por ejemplo ldquoregularrdquo ldquouniformerdquoldquonormalrdquo ldquolentordquo etc

Figura 8 Interfaz de Diagnoacutestico

34 Subsistema de ExplicacioacutenUna caracteriacutestica esencial del componente deexplicacioacuten es un cierto nivel de ldquointeligenciardquo Almenos cuando el usuario responde con unldquoporquerdquo por segunda vez a alguna explicacioacutendada previamente por el sistema a solicitud delpropio usuario el sistema de saber lo suficientecomo para no repetir la explicacioacuten previa sinoofrecer una respuesta alternativa tal vez maacutesdetallada Estos niveles de explicacioacuten seencuentran ligados directamente con el aacuterbol deinferencias El supuesto sobre el que se basa estaestrategia de niveles de explicacioacuten es que cuando

el usuario responde una vez maacutes a unaexplicacioacuten con otro ldquoporquerdquo es que desea unarespuesta de contexto superior o meta-contextoEsta estrategia se muestra en el siguientediagrama

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Figura 9 Explicacioacuten Inteligente

35 Interfaz de Lenguaje NaturalUn sistema experto no solo deberiacutea dar respuestasldquointeligentesrdquo sino tambieacuten ldquointerpretarrdquo lasrespuestas del usuario de modo que no seaforzado a dar solo una respuesta estaacutendarldquoaceptablerdquo El procesamiento de lenguaje naturalaun con vocabulario muy limitado aunquedeseable para este propoacutesito es demasiadocomplejo para este sistema Sin embargo esrelativamente sencillo implementar deteccioacuten desinoacutenimos y proporciona una flexibilidadadecuada La implementacioacuten se basa en emplearlistas de palabras sinoacutenimas de modo que el

usuario puede elegir a su conveniencia cualquierade ellas Por supuesto que el sistema no muestralas alternativas de otro modo seria impraacutecticoPor ejemplo podemos emplear la lista [si sipyes yeah yep lsquopor supuestorsquo] como sinoacutenimosConsidere el siguiente ejemplo

983137983155983147(983140983145983155983156983137983150983139983145983137983112983141983139983144983151)983085

983159983154983145983156983141(991256983121983157983141 983156983137983150 983143983154983137983150983140983141 983141983155 983148983137 983140983145983155983156983137983150983139983145983137983103991257)

983150983148

983154983141983137983140(983113983150983152983157983156)

(983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983139983141983154983139983137)

983112983141983139983144983151 = 983139983141983154983139983137

983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983148983141983146983151983155)983112983141983139983144983151 = 983148983141983146983151983155

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983112983141983139983144983151 = 983148983141983146983151983155

)

983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983139983141983154983139983137) 983085

983117983141983149983138983141983154(983113983150983152983157983156

983131983139983141983154983139983137 991256983150983151 983149983157983139983144983151991257 983139983151983154983156983137 991256983150983151 983148983141983146983151983155991257983133)

4 CONCLUSIONES

En general el desarrollo de todo el sistema seencuentra auacuten en sus fases iniciales Ya se tieneun ECG de tres terminales pero se estaacute trabajandoen un nuevo disentildeo ergonoacutemico que pueda seradaptable a las personas asiacute como extender elnuacutemero de terminales hasta doce Asiacute mismo yase tiene la versioacuten inicial de la transmisioacuten de lasentildeal del ECG al Smartphone y su despliegueFinalmente se tiene la versioacuten prototipo delsistema de diagnoacutestico inteligente implementadocomo un sistema experto basado en reglas Existeauacuten mucho camino por recorrer En el caso deldiagnoacutestico inteligente se plantea emplear teacutecnicas

maacutes novedosas basadas en ontologiacuteas y soft computing asiacute como la implementacioacuten de unsistema de DSP que permita la extraccioacuten de lascaracteriacutesticas importantes de la sentildeal de ECGActualmente estas lecturas las realiza una personaque observa la sentildeal en pantalla Por otro ladotambieacuten se investigaraacute como transmitir la sentildeal enforma comprimida con el fin de ahorrar ancho debanda asiacute como la utilizacioacuten de estaacutendaresinternacionales para el registro de la sentildeal en losexpedientes de los pacientes

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Figura 1 Arquitectura General del Sistema

21 Subsistema de Adquisicioacuten deECGEl electrocardioacutegrafo estaacute basado en unamplificador de instrumentacioacuten con ganancia de1000 el cual es el encargado de acondicionar lassentildeales bioeleacutectricas proporcionadas por tressensores para tres puntos de contacto se cumplioacutecon un CMRR de 108dB acompantildeado de un filtropasabajos y un pasa altos para establecer un anchode banda de operacioacuten (005 hz ndash 150 hz) con elfin de eliminar el ruido inherente en este tipo sesentildeales El subsistema de procesamiento de lassentildeales se basa en un PIC16F77 programado enC se alimenta por medio de dos bateriacuteas de nueve

voltios ademaacutes de comunicarse por medio depuerto serial o USB El cual es conectado a unainterfaz bluetooth La figura siguiente muestra laprimera versioacuten del prototipo

Figura 2 Electrocardioacutegrafo

22 Subsistema de Transmisioacuten deECG y GPSPara poder enviar la sentildeal del ECG al smartphonese emplea el protocolo Bluetooth el cual seencuentra integrado al electrocardioacutegrafo

Figura 3 ECG + Bluetooth

23 Subsistema Intermedio dePreprocesamiento y Retransmisioacuten Final

de ECGEn el smartphone se podraacute desplegar la sentildealrecibida de ECG se podraacute mostrar graacuteficamente yse retransmitiraacute al centro de registro y diagnoacutestico junto con la informacioacuten de posicioacuten

Figura 4 Smartphone con GPS

24 Subsistema de Registro yDiagnoacutestico de ECGAl recibirse la sentildeal de ECG se identificaraacute elpaciente al cual pertenece se registraraacute en suexpediente se realizaraacute su anaacutelisis con el fin dedetectar alguna eventualidad y se notificaraacute alpaciente en caso de ser necesario para que tomeprevisiones o en caso de una emergencia se podraacuteenviar el auxilio correspondiente

Figura 5 Interfaz de Usuario del Sistema

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3 SISTEMA EXPERTO PARA

DIAGNOSTICO DE ECGEste moacutedulo implementa el sistema de diagnoacutesticointeligente del Subsistema de Registro yDiagnoacutestico En su fase actual consiste de unsistema experto prototipo implementado en ellenguaje Prolog La arquitectura planteada para elsistema final se muestra en la figura

Figura 6 Arquitectura del Sistema Experto

31 Aacuterbol de InferenciasEl razonamiento que realiza el sistema paradiagnosticar un posible padecimiento cardiaco seencuentra dirigido por un aacuterbol de inferenciasEste aacuterbol posee baacutesicamente cuatro niveles

1 Nivel 0 Corresponde a la raiacutez del aacuterbol yse emplea para la inicializacioacuten delsistema antes de establecer un nuevodiaacutelogo de consulta

2 Nivel 1 Corresponde a la regla mediantela cual se inicia un diagnoacutestico

3 Nivel 2 Corresponden a las diferenteshipoacutetesis acerca de los posiblespadecimientos y prueba su aplicabilidadpara los signos particulares de unpaciente

4 Nivel 3 Posee los hechos reales es decirlos datos del caso adquiridos a traveacutes de

un diaacutelogo con el usuario

El diagrama del aacuterbol de inferencias se muestra enla figura 7 Baacutesicamente el aacuterbol de inferenciascodifica el conocimiento experto sobreinterpretacioacuten del ECG Actualmente solo secuenta con un prototipo

Figura 7 Aacuterbol de Inferencias

32 Recoleccioacuten de Datos de CasoLas hipoacutetesis implicadas por los predicados ecg emplean cierta informacioacuten de estado paradeterminar la aplicabilidad de una hipoacutetesis dadaEsta informacioacuten se formula como hechosbooleanos de estado

983113983155983135983106983154983137983140983145983139983137983154983140983145983137983135983152983151983155983155983145983138983148983141 983085

983155983156983137983156983157983155(983154983137983156983141 983110)

983110 =lt 60

983155983156983137983156983157983155(983154983161983156983144983149 983122)

983122 = 983154983141983143983157983148983137983154

Esto asume que la informacioacuten de estado ya seencuentra en la base de conocimiento lo cual engeneral no se espera asiacute ya que depende delpaciente bajo diagnoacutestico Es tarea del moacutedulo derecoleccioacuten de datos obtener la informacioacuten deestado faltante mediante un dialogo interactivocon el usuario y almacenarlo en la seccioacuten de lamemoria temporal (dinaacutemica) de la base deconocimiento Esto significa que el sistema debereconocer cuando falta informacioacuten especiacutefica Enparticular la inicializacioacuten del sistema debelimpiar la memoria temporal para poder iniciar un

diagnoacutestico limpio Esto se logra faacutecilmente(aunque no eficientemente) mediante la operacioacuten

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

indicando que todos los posibles estados seencuentran actualmente desconocidos Si elusuario desea reiniciar el sistema entonces estehecho se restablece despueacutes de que todos losdatos de caso recolectados han sido eliminados dela base de conocimientos activa empleando

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983137983138983151983148983145983155983144(9831559831569831379831569831579831552)

Si no se puede encontrar informacioacuten de estadonecesaria se le pregunta al usuario se colecta larespuesta se verifica y se registra en la base deconocimiento

El orden de las clausulas produce una estructurade control de flujo impliacutecita donde cada clausulasucesiva restringe cada vez maacutes la solucioacuten deacuerdo a la informacioacuten de estado disponiblecomo frecuencia ritmo etc Precediendo a cadatipo de claacuteusula existe una para el caso en el quela informacioacuten es auacuten desconocida En este casose le solicitara al usuario tal informacioacuten viacutea el

predicado ask Despueacutes de que este predicado haverificado la plausibilidad de la respuestamediante asserta se registra la informacion atraveacutes de las variables correspondientes a cadavalor Ya que asserta almacena los nuevoshechos encima ie antes que todas las clausulasexistentes en la base de conocimiento se puedeestar seguro que precederaacute a cualquier otro hechoanterior en particular al inicial

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

Las claacuteusulas que realizan la recoleccioacuten de datossiempre terminan en fail lo cual provoca que elcontrol fluya automaacuteticamente a la claacuteusulasubsiguiente donde los hechos ya recolectadosson evaluados El siguiente fragmento de coacutedigoilustra este principio

983113983155983135983106983154983137983140983145983139983137983154983140983145983137983135983152983151983155983155983145983138983148983141 983085

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983142983137983145983148

33 Interfaz de DiagnoacutesticoEl sistema interactuacutea constantemente con elusuario a traveacutes del dialogo conducido por elsistema de acuerdo a la implementacioacuten del aacuterbolde inferencias En su versioacuten actual el sistema

muestra una ventana donde se despliega la sentildealelectrocardiacuteaca de tal forma que el usuario puede

determinar los valores de los paraacutemetros que lasclaacuteusulas requieren En caso necesario el usuarioposee un sistema de ayuda que le puede aclarar lasinterpretaciones imprecisas que emplean losprofesionales en la praacutectica Estos valorescorresponden por ejemplo ldquoregularrdquo ldquouniformerdquoldquonormalrdquo ldquolentordquo etc

Figura 8 Interfaz de Diagnoacutestico

34 Subsistema de ExplicacioacutenUna caracteriacutestica esencial del componente deexplicacioacuten es un cierto nivel de ldquointeligenciardquo Almenos cuando el usuario responde con unldquoporquerdquo por segunda vez a alguna explicacioacutendada previamente por el sistema a solicitud delpropio usuario el sistema de saber lo suficientecomo para no repetir la explicacioacuten previa sinoofrecer una respuesta alternativa tal vez maacutesdetallada Estos niveles de explicacioacuten seencuentran ligados directamente con el aacuterbol deinferencias El supuesto sobre el que se basa estaestrategia de niveles de explicacioacuten es que cuando

el usuario responde una vez maacutes a unaexplicacioacuten con otro ldquoporquerdquo es que desea unarespuesta de contexto superior o meta-contextoEsta estrategia se muestra en el siguientediagrama

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Figura 9 Explicacioacuten Inteligente

35 Interfaz de Lenguaje NaturalUn sistema experto no solo deberiacutea dar respuestasldquointeligentesrdquo sino tambieacuten ldquointerpretarrdquo lasrespuestas del usuario de modo que no seaforzado a dar solo una respuesta estaacutendarldquoaceptablerdquo El procesamiento de lenguaje naturalaun con vocabulario muy limitado aunquedeseable para este propoacutesito es demasiadocomplejo para este sistema Sin embargo esrelativamente sencillo implementar deteccioacuten desinoacutenimos y proporciona una flexibilidadadecuada La implementacioacuten se basa en emplearlistas de palabras sinoacutenimas de modo que el

usuario puede elegir a su conveniencia cualquierade ellas Por supuesto que el sistema no muestralas alternativas de otro modo seria impraacutecticoPor ejemplo podemos emplear la lista [si sipyes yeah yep lsquopor supuestorsquo] como sinoacutenimosConsidere el siguiente ejemplo

983137983155983147(983140983145983155983156983137983150983139983145983137983112983141983139983144983151)983085

983159983154983145983156983141(991256983121983157983141 983156983137983150 983143983154983137983150983140983141 983141983155 983148983137 983140983145983155983156983137983150983139983145983137983103991257)

983150983148

983154983141983137983140(983113983150983152983157983156)

(983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983139983141983154983139983137)

983112983141983139983144983151 = 983139983141983154983139983137

983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983148983141983146983151983155)983112983141983139983144983151 = 983148983141983146983151983155

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983112983141983139983144983151 = 983148983141983146983151983155

)

983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983139983141983154983139983137) 983085

983117983141983149983138983141983154(983113983150983152983157983156

983131983139983141983154983139983137 991256983150983151 983149983157983139983144983151991257 983139983151983154983156983137 991256983150983151 983148983141983146983151983155991257983133)

4 CONCLUSIONES

En general el desarrollo de todo el sistema seencuentra auacuten en sus fases iniciales Ya se tieneun ECG de tres terminales pero se estaacute trabajandoen un nuevo disentildeo ergonoacutemico que pueda seradaptable a las personas asiacute como extender elnuacutemero de terminales hasta doce Asiacute mismo yase tiene la versioacuten inicial de la transmisioacuten de lasentildeal del ECG al Smartphone y su despliegueFinalmente se tiene la versioacuten prototipo delsistema de diagnoacutestico inteligente implementadocomo un sistema experto basado en reglas Existeauacuten mucho camino por recorrer En el caso deldiagnoacutestico inteligente se plantea emplear teacutecnicas

maacutes novedosas basadas en ontologiacuteas y soft computing asiacute como la implementacioacuten de unsistema de DSP que permita la extraccioacuten de lascaracteriacutesticas importantes de la sentildeal de ECGActualmente estas lecturas las realiza una personaque observa la sentildeal en pantalla Por otro ladotambieacuten se investigaraacute como transmitir la sentildeal enforma comprimida con el fin de ahorrar ancho debanda asiacute como la utilizacioacuten de estaacutendaresinternacionales para el registro de la sentildeal en losexpedientes de los pacientes

5 BIBLIOGRAFIacuteA[1] Schnupp P Nguyen Huu CTBernhard LW Expert Systems Lab CourseSpringer-Verlag 1989 ISBN 3-540-50570-9

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[6] ATLAS eHealth country profilesVolume 1 World Health Organization 2011

ISSN 2220-5462

[7] TELEMEDICINE Opportunities anddevelopments in Member States Volume 2World Health Organization 2010 ISSN 2220-5462

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3 SISTEMA EXPERTO PARA

DIAGNOSTICO DE ECGEste moacutedulo implementa el sistema de diagnoacutesticointeligente del Subsistema de Registro yDiagnoacutestico En su fase actual consiste de unsistema experto prototipo implementado en ellenguaje Prolog La arquitectura planteada para elsistema final se muestra en la figura

Figura 6 Arquitectura del Sistema Experto

31 Aacuterbol de InferenciasEl razonamiento que realiza el sistema paradiagnosticar un posible padecimiento cardiaco seencuentra dirigido por un aacuterbol de inferenciasEste aacuterbol posee baacutesicamente cuatro niveles

1 Nivel 0 Corresponde a la raiacutez del aacuterbol yse emplea para la inicializacioacuten delsistema antes de establecer un nuevodiaacutelogo de consulta

2 Nivel 1 Corresponde a la regla mediantela cual se inicia un diagnoacutestico

3 Nivel 2 Corresponden a las diferenteshipoacutetesis acerca de los posiblespadecimientos y prueba su aplicabilidadpara los signos particulares de unpaciente

4 Nivel 3 Posee los hechos reales es decirlos datos del caso adquiridos a traveacutes de

un diaacutelogo con el usuario

El diagrama del aacuterbol de inferencias se muestra enla figura 7 Baacutesicamente el aacuterbol de inferenciascodifica el conocimiento experto sobreinterpretacioacuten del ECG Actualmente solo secuenta con un prototipo

Figura 7 Aacuterbol de Inferencias

32 Recoleccioacuten de Datos de CasoLas hipoacutetesis implicadas por los predicados ecg emplean cierta informacioacuten de estado paradeterminar la aplicabilidad de una hipoacutetesis dadaEsta informacioacuten se formula como hechosbooleanos de estado

983113983155983135983106983154983137983140983145983139983137983154983140983145983137983135983152983151983155983155983145983138983148983141 983085

983155983156983137983156983157983155(983154983137983156983141 983110)

983110 =lt 60

983155983156983137983156983157983155(983154983161983156983144983149 983122)

983122 = 983154983141983143983157983148983137983154

Esto asume que la informacioacuten de estado ya seencuentra en la base de conocimiento lo cual engeneral no se espera asiacute ya que depende delpaciente bajo diagnoacutestico Es tarea del moacutedulo derecoleccioacuten de datos obtener la informacioacuten deestado faltante mediante un dialogo interactivocon el usuario y almacenarlo en la seccioacuten de lamemoria temporal (dinaacutemica) de la base deconocimiento Esto significa que el sistema debereconocer cuando falta informacioacuten especiacutefica Enparticular la inicializacioacuten del sistema debelimpiar la memoria temporal para poder iniciar un

diagnoacutestico limpio Esto se logra faacutecilmente(aunque no eficientemente) mediante la operacioacuten

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

indicando que todos los posibles estados seencuentran actualmente desconocidos Si elusuario desea reiniciar el sistema entonces estehecho se restablece despueacutes de que todos losdatos de caso recolectados han sido eliminados dela base de conocimientos activa empleando

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983137983138983151983148983145983155983144(9831559831569831379831569831579831552)

Si no se puede encontrar informacioacuten de estadonecesaria se le pregunta al usuario se colecta larespuesta se verifica y se registra en la base deconocimiento

El orden de las clausulas produce una estructurade control de flujo impliacutecita donde cada clausulasucesiva restringe cada vez maacutes la solucioacuten deacuerdo a la informacioacuten de estado disponiblecomo frecuencia ritmo etc Precediendo a cadatipo de claacuteusula existe una para el caso en el quela informacioacuten es auacuten desconocida En este casose le solicitara al usuario tal informacioacuten viacutea el

predicado ask Despueacutes de que este predicado haverificado la plausibilidad de la respuestamediante asserta se registra la informacion atraveacutes de las variables correspondientes a cadavalor Ya que asserta almacena los nuevoshechos encima ie antes que todas las clausulasexistentes en la base de conocimiento se puedeestar seguro que precederaacute a cualquier otro hechoanterior en particular al inicial

983155983156983137983156983157983155(983135983157983150983147983150983151983159983150)

Las claacuteusulas que realizan la recoleccioacuten de datossiempre terminan en fail lo cual provoca que elcontrol fluya automaacuteticamente a la claacuteusulasubsiguiente donde los hechos ya recolectadosson evaluados El siguiente fragmento de coacutedigoilustra este principio

983113983155983135983106983154983137983140983145983139983137983154983140983145983137983135983152983151983155983155983145983138983148983141 983085

983155983156983137983156983157983155(983154983137983156983141 983110)

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983122 = 983154983141983143983157983148983137983154

983142983137983145983148

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983142983137983145983148

33 Interfaz de DiagnoacutesticoEl sistema interactuacutea constantemente con elusuario a traveacutes del dialogo conducido por elsistema de acuerdo a la implementacioacuten del aacuterbolde inferencias En su versioacuten actual el sistema

muestra una ventana donde se despliega la sentildealelectrocardiacuteaca de tal forma que el usuario puede

determinar los valores de los paraacutemetros que lasclaacuteusulas requieren En caso necesario el usuarioposee un sistema de ayuda que le puede aclarar lasinterpretaciones imprecisas que emplean losprofesionales en la praacutectica Estos valorescorresponden por ejemplo ldquoregularrdquo ldquouniformerdquoldquonormalrdquo ldquolentordquo etc

Figura 8 Interfaz de Diagnoacutestico

34 Subsistema de ExplicacioacutenUna caracteriacutestica esencial del componente deexplicacioacuten es un cierto nivel de ldquointeligenciardquo Almenos cuando el usuario responde con unldquoporquerdquo por segunda vez a alguna explicacioacutendada previamente por el sistema a solicitud delpropio usuario el sistema de saber lo suficientecomo para no repetir la explicacioacuten previa sinoofrecer una respuesta alternativa tal vez maacutesdetallada Estos niveles de explicacioacuten seencuentran ligados directamente con el aacuterbol deinferencias El supuesto sobre el que se basa estaestrategia de niveles de explicacioacuten es que cuando

el usuario responde una vez maacutes a unaexplicacioacuten con otro ldquoporquerdquo es que desea unarespuesta de contexto superior o meta-contextoEsta estrategia se muestra en el siguientediagrama

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Figura 9 Explicacioacuten Inteligente

35 Interfaz de Lenguaje NaturalUn sistema experto no solo deberiacutea dar respuestasldquointeligentesrdquo sino tambieacuten ldquointerpretarrdquo lasrespuestas del usuario de modo que no seaforzado a dar solo una respuesta estaacutendarldquoaceptablerdquo El procesamiento de lenguaje naturalaun con vocabulario muy limitado aunquedeseable para este propoacutesito es demasiadocomplejo para este sistema Sin embargo esrelativamente sencillo implementar deteccioacuten desinoacutenimos y proporciona una flexibilidadadecuada La implementacioacuten se basa en emplearlistas de palabras sinoacutenimas de modo que el

usuario puede elegir a su conveniencia cualquierade ellas Por supuesto que el sistema no muestralas alternativas de otro modo seria impraacutecticoPor ejemplo podemos emplear la lista [si sipyes yeah yep lsquopor supuestorsquo] como sinoacutenimosConsidere el siguiente ejemplo

983137983155983147(983140983145983155983156983137983150983139983145983137983112983141983139983144983151)983085

983159983154983145983156983141(991256983121983157983141 983156983137983150 983143983154983137983150983140983141 983141983155 983148983137 983140983145983155983156983137983150983139983145983137983103991257)

983150983148

983154983141983137983140(983113983150983152983157983156)

(983154983141983139983151983143983150983145983162983141(983113983150983152983157983156 983139983141983154983139983137)

983112983141983139983144983151 = 983139983141983154983139983137

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983112983141983139983144983151 = 983148983141983146983151983155

)

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983117983141983149983138983141983154(983113983150983152983157983156

983131983139983141983154983139983137 991256983150983151 983149983157983139983144983151991257 983139983151983154983156983137 991256983150983151 983148983141983146983151983155991257983133)

4 CONCLUSIONES

En general el desarrollo de todo el sistema seencuentra auacuten en sus fases iniciales Ya se tieneun ECG de tres terminales pero se estaacute trabajandoen un nuevo disentildeo ergonoacutemico que pueda seradaptable a las personas asiacute como extender elnuacutemero de terminales hasta doce Asiacute mismo yase tiene la versioacuten inicial de la transmisioacuten de lasentildeal del ECG al Smartphone y su despliegueFinalmente se tiene la versioacuten prototipo delsistema de diagnoacutestico inteligente implementadocomo un sistema experto basado en reglas Existeauacuten mucho camino por recorrer En el caso deldiagnoacutestico inteligente se plantea emplear teacutecnicas

maacutes novedosas basadas en ontologiacuteas y soft computing asiacute como la implementacioacuten de unsistema de DSP que permita la extraccioacuten de lascaracteriacutesticas importantes de la sentildeal de ECGActualmente estas lecturas las realiza una personaque observa la sentildeal en pantalla Por otro ladotambieacuten se investigaraacute como transmitir la sentildeal enforma comprimida con el fin de ahorrar ancho debanda asiacute como la utilizacioacuten de estaacutendaresinternacionales para el registro de la sentildeal en losexpedientes de los pacientes

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7172019 2011_Maacuterquez_Chaacutevez_Garciacutea_Baray_Sistema Experto Para El Diagnoacutestico de Padecimientos Cardiacuteacos

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Si no se puede encontrar informacioacuten de estadonecesaria se le pregunta al usuario se colecta larespuesta se verifica y se registra en la base deconocimiento

El orden de las clausulas produce una estructurade control de flujo impliacutecita donde cada clausulasucesiva restringe cada vez maacutes la solucioacuten deacuerdo a la informacioacuten de estado disponiblecomo frecuencia ritmo etc Precediendo a cadatipo de claacuteusula existe una para el caso en el quela informacioacuten es auacuten desconocida En este casose le solicitara al usuario tal informacioacuten viacutea el

predicado ask Despueacutes de que este predicado haverificado la plausibilidad de la respuestamediante asserta se registra la informacion atraveacutes de las variables correspondientes a cadavalor Ya que asserta almacena los nuevoshechos encima ie antes que todas las clausulasexistentes en la base de conocimiento se puedeestar seguro que precederaacute a cualquier otro hechoanterior en particular al inicial

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Las claacuteusulas que realizan la recoleccioacuten de datossiempre terminan en fail lo cual provoca que elcontrol fluya automaacuteticamente a la claacuteusulasubsiguiente donde los hechos ya recolectadosson evaluados El siguiente fragmento de coacutedigoilustra este principio

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33 Interfaz de DiagnoacutesticoEl sistema interactuacutea constantemente con elusuario a traveacutes del dialogo conducido por elsistema de acuerdo a la implementacioacuten del aacuterbolde inferencias En su versioacuten actual el sistema

muestra una ventana donde se despliega la sentildealelectrocardiacuteaca de tal forma que el usuario puede

determinar los valores de los paraacutemetros que lasclaacuteusulas requieren En caso necesario el usuarioposee un sistema de ayuda que le puede aclarar lasinterpretaciones imprecisas que emplean losprofesionales en la praacutectica Estos valorescorresponden por ejemplo ldquoregularrdquo ldquouniformerdquoldquonormalrdquo ldquolentordquo etc

Figura 8 Interfaz de Diagnoacutestico

34 Subsistema de ExplicacioacutenUna caracteriacutestica esencial del componente deexplicacioacuten es un cierto nivel de ldquointeligenciardquo Almenos cuando el usuario responde con unldquoporquerdquo por segunda vez a alguna explicacioacutendada previamente por el sistema a solicitud delpropio usuario el sistema de saber lo suficientecomo para no repetir la explicacioacuten previa sinoofrecer una respuesta alternativa tal vez maacutesdetallada Estos niveles de explicacioacuten seencuentran ligados directamente con el aacuterbol deinferencias El supuesto sobre el que se basa estaestrategia de niveles de explicacioacuten es que cuando

el usuario responde una vez maacutes a unaexplicacioacuten con otro ldquoporquerdquo es que desea unarespuesta de contexto superior o meta-contextoEsta estrategia se muestra en el siguientediagrama

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Figura 9 Explicacioacuten Inteligente

35 Interfaz de Lenguaje NaturalUn sistema experto no solo deberiacutea dar respuestasldquointeligentesrdquo sino tambieacuten ldquointerpretarrdquo lasrespuestas del usuario de modo que no seaforzado a dar solo una respuesta estaacutendarldquoaceptablerdquo El procesamiento de lenguaje naturalaun con vocabulario muy limitado aunquedeseable para este propoacutesito es demasiadocomplejo para este sistema Sin embargo esrelativamente sencillo implementar deteccioacuten desinoacutenimos y proporciona una flexibilidadadecuada La implementacioacuten se basa en emplearlistas de palabras sinoacutenimas de modo que el

usuario puede elegir a su conveniencia cualquierade ellas Por supuesto que el sistema no muestralas alternativas de otro modo seria impraacutecticoPor ejemplo podemos emplear la lista [si sipyes yeah yep lsquopor supuestorsquo] como sinoacutenimosConsidere el siguiente ejemplo

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4 CONCLUSIONES

En general el desarrollo de todo el sistema seencuentra auacuten en sus fases iniciales Ya se tieneun ECG de tres terminales pero se estaacute trabajandoen un nuevo disentildeo ergonoacutemico que pueda seradaptable a las personas asiacute como extender elnuacutemero de terminales hasta doce Asiacute mismo yase tiene la versioacuten inicial de la transmisioacuten de lasentildeal del ECG al Smartphone y su despliegueFinalmente se tiene la versioacuten prototipo delsistema de diagnoacutestico inteligente implementadocomo un sistema experto basado en reglas Existeauacuten mucho camino por recorrer En el caso deldiagnoacutestico inteligente se plantea emplear teacutecnicas

maacutes novedosas basadas en ontologiacuteas y soft computing asiacute como la implementacioacuten de unsistema de DSP que permita la extraccioacuten de lascaracteriacutesticas importantes de la sentildeal de ECGActualmente estas lecturas las realiza una personaque observa la sentildeal en pantalla Por otro ladotambieacuten se investigaraacute como transmitir la sentildeal enforma comprimida con el fin de ahorrar ancho debanda asiacute como la utilizacioacuten de estaacutendaresinternacionales para el registro de la sentildeal en losexpedientes de los pacientes

5 BIBLIOGRAFIacuteA[1] Schnupp P Nguyen Huu CTBernhard LW Expert Systems Lab CourseSpringer-Verlag 1989 ISBN 3-540-50570-9

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35 Interfaz de Lenguaje NaturalUn sistema experto no solo deberiacutea dar respuestasldquointeligentesrdquo sino tambieacuten ldquointerpretarrdquo lasrespuestas del usuario de modo que no seaforzado a dar solo una respuesta estaacutendarldquoaceptablerdquo El procesamiento de lenguaje naturalaun con vocabulario muy limitado aunquedeseable para este propoacutesito es demasiadocomplejo para este sistema Sin embargo esrelativamente sencillo implementar deteccioacuten desinoacutenimos y proporciona una flexibilidadadecuada La implementacioacuten se basa en emplearlistas de palabras sinoacutenimas de modo que el

usuario puede elegir a su conveniencia cualquierade ellas Por supuesto que el sistema no muestralas alternativas de otro modo seria impraacutecticoPor ejemplo podemos emplear la lista [si sipyes yeah yep lsquopor supuestorsquo] como sinoacutenimosConsidere el siguiente ejemplo

983137983155983147(983140983145983155983156983137983150983139983145983137983112983141983139983144983151)983085

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4 CONCLUSIONES

En general el desarrollo de todo el sistema seencuentra auacuten en sus fases iniciales Ya se tieneun ECG de tres terminales pero se estaacute trabajandoen un nuevo disentildeo ergonoacutemico que pueda seradaptable a las personas asiacute como extender elnuacutemero de terminales hasta doce Asiacute mismo yase tiene la versioacuten inicial de la transmisioacuten de lasentildeal del ECG al Smartphone y su despliegueFinalmente se tiene la versioacuten prototipo delsistema de diagnoacutestico inteligente implementadocomo un sistema experto basado en reglas Existeauacuten mucho camino por recorrer En el caso deldiagnoacutestico inteligente se plantea emplear teacutecnicas

maacutes novedosas basadas en ontologiacuteas y soft computing asiacute como la implementacioacuten de unsistema de DSP que permita la extraccioacuten de lascaracteriacutesticas importantes de la sentildeal de ECGActualmente estas lecturas las realiza una personaque observa la sentildeal en pantalla Por otro ladotambieacuten se investigaraacute como transmitir la sentildeal enforma comprimida con el fin de ahorrar ancho debanda asiacute como la utilizacioacuten de estaacutendaresinternacionales para el registro de la sentildeal en losexpedientes de los pacientes

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7172019 2011_Maacuterquez_Chaacutevez_Garciacutea_Baray_Sistema Experto Para El Diagnoacutestico de Padecimientos Cardiacuteacos

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[6] ATLAS eHealth country profilesVolume 1 World Health Organization 2011

ISSN 2220-5462

[7] TELEMEDICINE Opportunities anddevelopments in Member States Volume 2World Health Organization 2010 ISSN 2220-5462

[8] mHealth New horizons for healththrough mobile technologies Volume 3 WorldHealth Organization 2011 ISBN 978-92-4-1564250

[9] Docksteader L Benlamri R MORF

A Mobile Health-Monitoring Platfrom MobileComputing IT Pro MayJune 2010 pp 18-25

[10] Smedberg A Sandmark H Web-

Based Stress Management System Goes Mobile

Considerations of the Design of a Mobile Phone App eHealth 2011 Maacutelaga Spain 21-23 Nov2011

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