Sistema asistente de diagnostico de enfermedades cardiovaculares a través de síntomas Norberto José Oviedo novied@uol.com.ar Facultad de Ingeniería. Universidad de Buenos Aires. Resumen El sistema que aquí es presentado, es un ayudante virtual para el médico especialista, medico clínico y porque no como ayuda para estudiantes de cardiología, capaz de asistirlo en la toma de decisiones sobre posibles enfermedades cardiovasculares. El sistema además de brindar un diagnóstico preciso, también tiene la capacidad de darse cuenta si hay síntomas no específicos de una determinada enfermedad, alertando al usuario sobre los posibles síntomas que no pertenecen a un cuadro determinado. Posee pantallas de dialogo interactivas sensitivas al contexto en las que es posible guiar al usuario a través de las distintas situaciones que se presentan para llegar al diagnóstico correcto de las enfermedades cardiovasculares. En definitiva el sistema trata de asistir al usuario, ya sea a un especialista o un médico clínico sobre los posibles síntomas de las enfermedades cardiovasculares y de las posibles anomalías cardiacas mostradas en un electrocardiograma con la posibilidad de analizarlas como diagnóstico preventivo. Palabras Clave: Sistema experto, Cardiología. Abstract The System is a virtual assistant to a doctor, or inclusive a medical sciences students, the system is able to help in the decision taking process of the cardiovascular illness symptoms diagnosis. Also the System has the skill to know if there are symptoms that don t belong to a certain illness and warning to the users that symptom has no dependency to any recognized illness. The System has sensitive context dialog screens that allow the users to navigate throw several possible situations to reach the goal. In short the System is able to help the users in the cardiovascular illness symptoms diagnosis and the possible cardiac anomaly displayed in an Electrocardiogram and analyzes them as a preventive diagnosis. Key words: Expert System, Cardiology Introducción El interrogatorio es el método más simple y hasta puede ser el único para el reconocimiento de la capacidad funcional del corazón, y por ende de la insuficiencia cardiaca, particularmente en sus períodos iniciales. El interrogatorio es el método de exploración más importante y a la vez más personal del examen cardiovascular, el sistema desarrollado es un ayudante virtual para el interrogatorio efectuado por el especialista. El módulo es un asistente para guiar al médico a través de las distintas condiciones posibles de síntomas de enfermedades cardiovasculares. El sistema tiene a su vez la posibilidad de generar y mostrar un reporte básico de los resultados obtenidos en un archivo de texto. También puede mostrar actividad cardiaca mediante la información importada y generada desde un medio externo, mostrando la gráfica de un electrocardiograma, mostrando una de sus derivaciones o las vistas eléctricas del corazón más representativas. En esta parte del sistema existe la posibilidad de mostrar sólo la gráfica del electro, trabajando en Modo Silencioso, y también esta la opción en la que el sistema evalúa las posibles arritmias cardiacas, analizando y cotejando entre otras cosas la frecuencia cardiaca, la amplitud de ondas QRS (se utilizan las letras del abecedario opqrstuv para denotar el movimiento cardiaco ), ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 11
las variaciones en el voltaje, etc., trabajando en Modo Auto Analizador. Dominio de definición y espacio de soluciones Caracterización El alcance del sistema es asistir al especialista durante el interrogatorio y también obtener respuestas del examen cardiovascular. El examen cardiovascular de rutina se realiza con métodos clásicos como palpación, auscultación, inspección, examen del pulso arterial y venoso, electrocardiografía. Esta última es una de las formas más representativas de actividad cardiaca y a la vez una de las más complejas. El sistema es capaz de representar de manera similar al electrocardiógrafo (aparato de mediciones de voltios para el sistema cardiovascular), la derivación II, una de las vistas eléctricas del corazón, siendo esta una de las más representativas de la actividad cardiaca, con la posibilidad de mostrarle al especialista estadísticas básicas (frecuencia cardiaca, amplitud de onda QRS, etc) Si utilizando los métodos clásicos no se llegara a un diagnóstico definitivo existen otros métodos a los que se debe recurrir para obtener un diagnostico preciso de tipo externos o no invasivos entre los que se pueden citar: oscilometría, registro gráfico de los latidos precordiales, fono cardiografía, eco cardiografía y los internos o invasivos tales como: presión venosa central y periférica tiempo de circulación, cateterismo cardíaco, angiocardiografia y cineangiocardiografia. Dada la complejidad de todos los métodos enumerados anteriormente el sistema solo asiste al especialista durante el interrogatorio y el electrocardiograma, ya que los mismos superan en complejidad y alcance del trabajo. Cabe destacar que la visualización y el análisis que el sistema realiza con el electrocardiograma sólo orienta al especialista y no lo suplanta, ya que requeriría una profundización mayor en el tema, y supera el alcance del proyecto, pero sienta las bases para posteriores estudios. Algunas pantallas y opciones del sistema: En la Figura 1 se puede ver la pantalla de Diagnosticar que permite guiar al usuario a través de cuadros de diálogos y listas interactivas a través de distintas opciones posibles. Luego de completar los listboxes con las opciones deseadas, con el Botón Iniciar deducción empieza el razonamiento del sistema llevando al usuario a través de distintas pantallas para llegar a una conclusión, o sea a un síntoma de enfermedad cardiovascular. El sistema utiliza un razonamiento de encadenamiento progresivo de reglas de inferencia, También conocido como forward Chiang. ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 12
No es necesario completar toda la pantalla ya que hay opciones que no requieren que esto suceda. En ese caso el sistema responderá en forma satisfactoria llegando a una conclusión valida. El sistema tiene la habilidad de detectar síntomas específicos (obviamente) y también síntomas no específicos, advirtiéndole al usuario de éstos en el resultado final. Es decir, el sistema avisa al usuario que hay algún síntoma que no esta dentro de los criterios de Figura 1: Pantalla de opción diagnóstico deducción específicos de una enfermedad conocida dentro de este espacio de soluciones. Otra de las Opciones del Sistema es la generación de los resultados en un archivo de texto, para su posterior edición o visualización, como se observa en la Figura 2. También es posible ver distintas figuras del Corazón. También, dentro del sistema es posible realizar una interpretación de la derivación II del electrocardiograma (la derivación II o vista eléctrica del corazón, es una de las más representativas de la actividad cardiaca). ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 13
Figura 2: Opción de Pantalla Figuras del Corazón Figura 3: Opción Modo Silencioso ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 14
Figura 4: Opción Analizador Automático. Opciones analizador automático (autoanalyzer) y modo silencioso (silentmode) Estas dos Opciones permiten mostrar la actividad cardiaca, la primera le da al usuario la posibilidad de saber que posibles arritmias cardiacas posee, y la segunda (modo silencioso) solo muestra el electrocardiograma. Alcance y dominio canónico del sistema Breve resumen de los síntomas de enfermedades cardiovasculares Los síntomas dependientes del aparato cardiovascular son múltiples, pero los más importantes son tres: el dolor, la disnea, y las palpitaciones, no solo por ser los mas frecuentes sino porque también son por regla los iniciales y fundamentales. cardialgia o angina de pecho El dolor cardiaco referido o cardialgia, denominado angina de pecho tiene como epicentro mas frecuente es decir el sitio de iniciación y mayor intensidad la región esternal en su totalidad o solo una parte. Generalmente se producen una serie de reacciones al dolor siendo las mas frecuentes palidez, hipertensión, hipotensión arterial, colapso, agitación, nauseas o vómitos. Por lo general el grado de intensidad y el tiempo de duración tienen relación directa con las reacciones que produce. Según su evolución, circunstancias de aparición y duración se diferencian las siguientes variedades de angina de pecho. angina estable Es de igual intensidad y duración a través del tiempo e iguales circunstancias angina inestable decreciente De intensidad menor en distintas circunstancias angina inestable creciente De intensidad mayor en distintas circunstancias angina inducida Se produce solo durante la realización de actividades físicas ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 15
angina espontánea El dolor cardiaco se produce gradual o repentinamente en cualquier circunstancia y solo se alivia con morfina. aortalgia El dolor es difuso y de intensidad intolerable, las reacciones son diversas como transpiración, palidez, colapso. pericardialgia El dolor se inicia gradual o bruscamente en el pecho es continuo y prolongado y se exacerba con la inspiración. disnea La disnea es la sensación de respiración dificultosa debida a la fatiga de los músculos respiratorios, por lo general el paciente expresa dicha fatiga como agitación, ahogo, falta de aire. Este síntoma es por resultado de insuficiencia del ventrículo izquierdo. La disnea reviste las siguientes modalidades: palpitaciones Disnea de esfuerzo: solo se presenta por el desarrollo de la actividad física y puede presentar leve tos o afonía. Disnea paroxística: se presenta de noche después de haber conciliado el sueno. Su iniciación es repentina y de intensidad rápida Disnea periódica: también denominada respiración de Cheyne-Stockes, debido a que fueron sus descubridores. Se presenta en persona con hipertensión arterial en un periodo de insuficiencia cardíaca global y en personas de edad avanzada Trepopnea: es la disnea que se manifiesta por las posiciones de cuerpo Disnea psicogénica: se debe a la excitación refleja del centro respiratorio por temor a tener una enfermedad cardiovascular o porque la persona sufre de psiconeurosis con hiperemotividad y tiene sensaciones de falta de aire. La palpitación es la sensación que la persona tiene y la percibe como golpes, movimientos, o latidos en el pecho, si esta se percibe en la región precordial se denomina: otros síntomas Palpitación Cardiaca: cuando la misma tiene brevísima duración se denomina palpitación aislada Palpitación agrupada: si la periodicidad de la misma es horas o incluso días. Palpitación Vascular: la misma se percibe en cualquier parte del cuerpo, preferentemente la cabeza o los miembros. Muchos otros síntomas en relación con las enfermedades del corazón puede revelar el interrogatorio tales como: Tos aislada por congestión pulmonar, afonía por insuficiencia cardiaca izquierda, náuseas y vómitos por posibilidad de infarto de miocardio Alcance del análisis del electrocardiograma A través de análisis de un electrocardiograma se cubren las siguientes anomalías y arritmias cardiovasculares: Conclusiones: Pericarditis subaguda Pericarditis crónica Taquicardia. Bradicardia. Extrasístoles Auriculares. Fibrilación Auricular. La idea principal fue la de Sistema Experto y desarrollarlo con un lenguaje orientado a objetos, escondiendo el Calculo de Predicados, en objetos, o componentes de conocimientos, teniendo así todas las ventajas de un lenguaje orientado a objetos, y también todas las ventajas de un lenguaje declarativo dentro de cada componente, ya que resulta al menos para el autor del trabajo, más natural pensar en objetos (componentes de conocimiento con determinadas cualidades) y sus reglas interacción con la realidad (que también son componentes de conocimiento), que tratar directamente el calculo de predicados con un lenguaje declarativo especifico de Inteligencia Artificial como ser Prolog, Kappa, Insight, etc. ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 16
En cuanto al sistema en si, es posible realizar una profundización en los temas mencionados para tener una visión mucho mas amplia del espacio de soluciones que proyecta el sistema con mínimas modificaciones al mismo y mayores estudios posteriores, ya sea con más bibliografía y también con especialistas del área de cardiología. Es posible también llegar a analizar un electrocardiograma real realizando una interfaces adecuada con el respectivo aparato de mediciones de voltios, ya que el sistema lee un archivo de texto para analizar el electrocardiograma. Referencias Cossio, Fustoni, Rospide (1997). Medicina Interna. Fongi, (1981). Semiología Ilustrada del Aparato Cardiovascular, Ursino. Winston, P. H. (1984), Artificial Intelligence, Addison Wesley Schildt, H. (1987) Artificial Intelligence using C, McGrawHill. García Martínez, R. (1997) Sistemas Expertos, Nueva Librería. Borland Corp.(2001), Borland Delphi 6 Manual de Referencia. ISSN 1667-8338 LIE-FI-UBA. liema@fi.uba.ar 17