clinical monitoring

Clinical Monitoring with Fuzzy AutomataFriedrich Steimann and Klaus-Peter Adlassnig Department of Medical Computer Sciences

University of Vienna

prezentare de Lavinia Bratiș an IV, CTI

Acest articol vizeaza:

Probleme ale echipamentelor de monitorizare clinicaCum rezolva logica fuzzy aceste problemefuzzy automatastate monitorpeak holdactive states

Clinical Monitoring with Fuzzy Automata

Clinical MonitoringEchipamentul folosit in monitorizarea medicala este

definit in teoria automatelor ca state monitor. Un state monitor este caracterizat prin:

set de input-uri (evenimente, conditii ce determina tranzitiile): input-urile sunt obtinute prin analiza automata a datelor primite in urma conectarii

echipamentuluiset de stari (starile de sanatate ale pacientului suferind de o anumita boala) tranzitii de la o stare la alta

Clinical Monitoring

Clinical Monitoring - Probleme

Perceptia si interpretarea raspunsurilor pe care un echipament de monitorizare clinica le poate furniza

este dificila deoarece:parametrii furnizati sunt greu de interpretat chiar si de personalul specializat, interpretarea lor fiind astfel consumatoare de timpin unele cazuri, pentru stabilirea starii medicale este nevoie a fi studiati mai multi parametrii sau chiar istoricul medical al pacientului

Clinical Monitoring - Solutii

De aceea, este necesar ca astfel de echipamente me-dicale sa prezinte urmatoarele caracteristici:generarea de output-uri calitative (stagii ale bolii) in loc de output-uri cantitative (diferiti parametrii observati: tensiune arteriala, etc)detectarea imediata a schimbarii starii de sanatate a pacientului, asigurata prin tranzitii line de la o stare la altaposibilitatea de a retine istoricul medical al pacien-tului

Clinical Monitoring + Fuzzy Logic

Pentru a permite tranzitii lente intre stari echipamentul are la baza un automat fuzzy si nu unul crisp(conventional). In acest fel se asigura ca modul de rationare si decizie asupra starii pacientului are un anumit grad de incertitudine, la fel ca si in cazul in care decizia ar fi luata de un personal specializat.

Fuzzy Automaton

Fuzzy AutomatonCaracteristici ale unui automat fuzzy:nu are stari finale, deoarece monitorizarea este un proces continuu care se termina atunci cand automatul nu mai primeste input-urinu este el insusi fuzzy; caracterul fuzzy al acestuia este dat de:

input-uri fuzzy principiul extensiei

functia de tranzitie nu este fuzzy ea insasi, caracterul ei fuzzy este determinat de input-uri fuzzynu se poate face nici o afirmatie la cat sunt de co-nectate 2 stari

Fuzzy Automaton

Caracteristici ale unui automat fuzzy:desi un automat fuzzy seamana dupa definitie cu unul crisp, acestia au caracteristici diferite:starea curenta fiind o stare fuzzy este o distributie pe mai multe stari crisppoate efectua tranzitii simultane pe mai multe caireactia la primirea unui input necorespunzator starii actuale:

un automat crisp va genera eroareun automat fuzzy va asocia input-ului un grad de apartenenta scazut sau null

Fuzzy Automaton

Insa un automat fuzzy de unul singur nu poate realiza o monitorizare medicala, deoarece:datele (parametrii) primite sunt exacte si nu corespund input-urilor fuzzy necesare unui automat fuzzydaca fiecare parametru ar fi considera input, atunci automatul fie:s-ar deteriora datorita unui numar mare de input-urisi-ar schimba starea in mod continuu=> este necesara o preprocesare a parametrilor primiti cu scopul de a transmite evenimente fuzzy automatului

State Monitor

State Monitor

studiatiparametrii unor subseturi de input-uri fuzzy

Seturile de input-uri fuzzy fac trecerea de la partea de preprocesare la partea de interpretare a unui state monitor. Astfel, functia f poate fi inlocuita de orice metoda (trend analysis, integration) ce

State MonitorState Monitor

Observatii:Gradele de incredere ale starilor automatului (in afara de prima state q0) sunt generate de definitia automatului fuzzy si extensia functiei δDaca setul de input-uri fuzzy este finit, atunci si setul starilor posibile ale automatului este tot finit=> Lemma: daca un automat fuzzy este supus permanent aceluiasi input, setul de stari in care automatul va tranzitiona este finit

State Monitor

Fuzzy automaton - Disadvantages

Sugereaza faptul ca o urmatoare stare nu poate fi mai evidenta decat cea mai evidenta dintre starile anterioare. Acest lucru implica faptul ca inaltimea starii curente va lua valori din ce in ce mai mici.

=> din punct de vedere fuzzy, aceasta inseamna o scadere a certitudinii automatului.

De aceea, urmatoarele situatii pot duce la deteriorarea state monitor-ului:

primeste multe input-uri in intervale scurte de timpprimeste un input null

Fuzzy automaton with peak hold

Definitie peak hold: Un automat fuzzy prezinta o stare cu peak hold daca exista tranzitii de la toate starile la starea respectiva, pentru orice input-uri ce garanteaza tranzitia la acea stare.

Caracteristici peak hold:are rolul de a mentine cel mai mare grad de apartenenta atat timp cat permit urmatoarele input-uri primitepoate fi mentinut si de alte input-uri in afara de input-ul care a indus starea cu peak hold, insa exista riscul ca gradul de apartenenta sa ramana ridicat neintentionat

Insa, odata ce nu mai este sustinut un peak hold gradul ridicat de apartenenta se pierde, determinand astfel si scaderea inaltimii starii curente.

Deoarece, procesul corect de decizie presupune ca o decizie sa fie mentinuta pana se adopta o alta decizie, este necesara mentinerea gradului de apartenenta a unei stari pana in momentul tranzitie intr-o alta stare.


Fuzzy automaton with active states

Astfel de stari a caror grad de apartenenta este mentinut pana in momentul tranzitie intr-o alta stare, sunt denumite stari active.

clinical monitoring

Education