فهرست مطالب

مجله انفورماتیک سلامت و زیست پزشکی
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 24، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/12
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حسین قیومی زاده، علی فیاضی*، بیتا بی نظیر، مصطفی یارقلی صفحات 91-101
    مقدمه

    ترموگرافی یک روش تصویربرداری غیرتهاجمی است که می تواند جهت تشخیص سرطان پستان مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه روشی جهت استخراج ویژگی های مناسب در تصاویر دینامیک ترموگرافی سینه ارایه شد. ویژگی های استخراج شده می توانند جهت طبقه بندی تصاویر ترموگرافی به سرطانی و سالم کمک کننده باشند.

    روش

    در این مطالعه توصیفی-تحلیلی تصاویر از پایگاه داده پروژه آنلاین IC/UFF استخراج شد. تعداد افراد مورد بررسی 196، شامل 41 مورد سرطانی و 155 مورد سالم بودند. هر فرد دارای 10 تصویر ترموگرافی که جمعا تعداد تصاویر آنالیز شده 1960 تصویر ترموگرافی بود. این تصاویر با استفاده از دوربین FLIR ThermaCam S45 ضبط شد. مدل پیشنهادی بر اساس سلسله تصاویر ترموگرافی پستان یک فرد جهت استخراج 8 ویژگی مناسب ارایه شد. ویژگی های استخراج شده شامل میانگین، انحراف معیار، آنتروپی، کورتوسیس، همگنی، انرژی، اسکوینس و واریانس است.

    نتایج

    عملکرد ویژگی های استخراج شده، توسط طبقه بندکننده های شامل درخت تصمیم، ماشین بردار پشتیبان، تجزیه وتحلیل متقارن درجه دوم و الگوریتم K -نزدیک ترین همسایگی با استفاده از cross validation ده گانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقادیر دقت و حساسیت به ترتیب، بر اساس الگوریتم های درخت تصمیم 99%، 99/33% و ماشین بردار پشتیبان 98/46%، 95/12% و تجزیه وتحلیل متقارن درجه دوم 100%، 100% و الگوریتم K -نزدیک ترین همسایگی 99%، 97/56% به دست آمد.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که از میان ویژگی های آماری مرتبه اول، میانگین تفاوت، چولگی، آنتروپی و انحراف استاندارد ویژگی بسیار موثری هستند که بیشتر به تشخیص عدم تقارن کمک می کنند. ویژگی های استخراج شده با استفاده از مدل پیشنهادی می توانند در طبقه بندی افراد سالم و سرطانی در تصاویر حرارتی بسیار کمک کننده باشند.
     

    کلیدواژگان: مدل دینامیک، ترموگرافی، سرطان پستان، استخراج ویژگی
  • ماهیار عشایری*، امین رضایی پناه صفحات 102-112
    مقدمه

    سرطان پستان یکی از رایج ترین انواع سرطان ها است و رشد قابل ملاحظه ای از آن در سال های اخیر گزارش شده است. به منظور تشخیص این بیماری، پارامترهای زیادی باید بررسی گردد که خطاهای انسانی و یا عوامل محیطی امکان اشتباه را ممکن می کند. به همین دلیل در چند دهه اخیر از هوش مصنوعی برای تشخیص این بیماری در جهت کمک به پزشکان استفاده می شود.

    روش

    در این مطالعه توصیفی-کاربردی، تشخیص بیماری سرطان پستان با استفاده از پشته تعمیم یافته در قالب یک مدل ترکیبی مبتنی بر سه روش شبکه عصبی MLP، درخت تصمیم ID3 و ماشین بردار پشتیبان ارایه شد. برای بهبود عملکرد مدل طبقه بندی ترکیبی از یک رویکرد جدید تحت عنوان بلاک جداکننده استفاده شد. این بلاک وظیفه تشخیص نمونه هایی را دارد که باعث ایجاد خطا در مدل طبقه بندی می شوند.

    نتایج

    به منظور ارزیابی دقت روش پیشنهادی از پایگاه داده ویسکانسین مرتبط با بیماری سرطان پستان استفاده شد. نتایج آزمایش ها برتری روش پیشنهادی را در مقابل سایر روش های مشابه نشان داد. دقت مدل طبقه بندی ارایه شده روی مجموعه داده های WBCD، WDBC و WPBC از پایگاه داده ویسکانسین به ترتیب  99/54%، 99/58% و 99/84% بود.

    نتیجه گیری

    با استفاده از الگوریتم های داده کاوی می توان سیستم های نوین و با صرفه تری در نظام سلامت و درمان ارایه کرد که با دقت بالایی قادر به تشخیص سرطان پستان باشند. در این تحقیق ضمن تشخیص بیماری به کمک روش های داده کاوی، توانست با استفاده از تکنیک پشته تعمیم یافته به دقت بالایی در تشخیص بیماری دست یابد.

    کلیدواژگان: پشته تعمیم یافته، طبقه بندی داده ها، پایگاه داده ویسکانسین، داده کاوی، سرطان پستان
  • نرگس نوروزخانی، محمد مهدی سپهری* صفحات 113-123
    مقدمه

    بیماری های مزمن یکی از چالش برانگیزترین مسایل مربوط به سلامت در دنیا است. اگر چه درمان قطعی برای آن یافت نشده است؛ اما راهکارهای سلامت الکترونیک می تواند با ارتقاء سطح آگاهی بیماران و نظارت بر سیر درمان عوارض آن را درحد چشمگیر کاهش دهد، هدف این پژوهش طراحی سیستم پیگیری آموزش محور بیماران قلبی برپایه سلامت همراه بود.

    روش

    این پژوهش به لحاظ هدف کاربردی-توسعه ای بود. به منظور تعیین اقلام داده پرسشنامه ای طراحی و از اساتید هیات علمی دانشگاه مازندران و 2 متخصص سیستم های سلامت نیازسنجی شد. داده ها با استفاده از آمار توصیفی تحلیل شد و سپس با مشخص شدن موجودیت ها مدل مفهومی سیستم با استفاده از زبان مدل سازی یکپارچه UML طراحی و پیاده سازی شد و در نهایت جهت ارزیابی قابلیت استفاده و رضایت کاربران در اختیار30 بیمار قلبی قرارگرفت. تحلیل داده ها با استفاده از روش آمار توصیفی و در محیط نرم افزار SPSS نسخه 16 صورت گرفت.

    نتایج

    نظرات کاربران نهایی موجب ایجاد تغییرات و در نهایت سیستم در 7 محور تعامل با پزشک، ویزیت غیرحضوری، آموزش، هشداردارویی، تجویزنسخه، پیگیری و پیگیری وضعیت بیمار و ارتباط با اورژانس طراحی گردید. در سنجش نهایی قابلیت استفاده و رضایت کاربران از سیستم نشان داد کاربران برنامه را با میانگین امتیاز 7/17 از نه امتیاز در سطح خوب ارزیابی نمودند.

    نتیجه گیری

    با توجه به این که کاربران سیستم را در سطح خوب ارزیابی نمودند، بنابراین این سیستم می تواند ضمن ایجاد تعامل موثر پزشک و بیمار و نظارت بر سیر مراقبت از بیمار به همراه آموزش های مداوم در بهبود روند درمان تاثیرگذار باشد.

    کلیدواژگان: پیگیری، آموزش بیمار، بیماری قلبی، برنامه کاربردی سلامت همراه
  • الهام توکل*، ولی نوذری، علی پیرزاد، سید احسان امیر حسینی، علی عبداللهی صفحات 124-132
    مقدمه

    منظور از تخمین هزینه نرم‌افزار سیستم اطلاعات بیمارستانی، برآورد هزینه و زمان مورد نیاز برای توسعه این نرم‌افزار سیستم اطلاعات بیمارستانی پیش از شروع پروژه است که تا پایان تولید و توسعه سیستم ادامه دارد. تخمین هزینه نرم‌افزار برای تولید سیستم اطلاعات بیمارستان، یکی از دغدغه‌های مهم مدیریت پروژه شرکت‌های حوزه سلامت، تلقی می‌شود. الگوهای تخمین هزینه که در مراحل اولیه ساخت پروژه با حداقل اطلاعات موجود از پروژه، هزینه ساخت سیستم را تخمین می‌زنند، سودمند و مورد نیاز هستند. روش تخمین هزینه مناسب، امکان کنترل موثر زمان و هزینه ساخت سیستم را فراهم می‌نماید.

    روش

    در این مطالعه گذشته نگر 23 نرم‌افزار متن‌باز سیستم اطلاعات بیمارستانی انتخاب شد و میزان هزینه طراحی نرم‌افزار و 16 متغیر مستقل از هر نرم‌افزار سیستم اطلاعات بیمارستانی استخراج شد. سپس داده‌ها به مجموعه آموزشی و تست تبدیل شدند و به کمک الگوریتم درخت تصمیم پیوسته یک مدل پیش‌بینی برای تخمین هزینه سیستم اطلاعات بیمارستانی طراحی گردید. سپس الگوریتم با چهار الگوریتم پیوسته دیگر مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج

    در این مطالعه با روش 10-Fold الگوریتم درخت تصمیم پیوسته اجرا گردید و جهت ارزیابی از دو پارامتر میانگین مربعات خطا و درصد میانگین خطای مطلق استفاده گردید و در مدل پیشنهادی به خطای 31/74 واحد در میانگین مربعات خطا و خطای 17% برای درصد میانگین خطای مطلق به دست آمد.

    نتیجه گیری

    در این مطالعه نشان داده شد که مدل پیشنهادی دارای خطای قابل قبولی است که نسبت به روش‌های مشابه بهتر عمل کرده است و می‌توان از آن برای تخمین هزینه سیستم های اطلاعات بیمارستانی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: سیستم اطلاعات بیمارستانی، درخت تصمیم پیوسته، تخمین هزینه، داده کاوی
  • صغرا محمودی، محمدعلی افشار کاظمی*، عباس طلوعی اشلقی، نصرت الله شادنوش صفحات 133-149
    مقدمه

    امروزه سازمان‏های مراقبت بهداشتی در سطح جهان از اهمیت فناوری و تاثیر فناوری بر کیفیت مراقبت ارایه شده واقف هستند. بیمارستان یکی از سیستم‏ هایی است که به دلایل مختلف، بهره‏ گیری از اطلاعات در آن از اهمیت ویژه‏ ای برخوردار است. در این تحقیق سعی شد با استفاده از شبیه سازی گسسته پیشامد و طراحی یک عامل توصیه گر، تخصیص تجهیزات اینترنت اشیاء به بیماران به گونه ای انجام شود که تعداد خطاهای درمانی کاهش یابد و طول درمان بیماران کمینه گردد.

    روش

    برای انجام تحقیق مورد نظر، ابتدا وضعیت فعلی سیستم درمان با رویکرد شبیه سازی گسسته پیشامد مدل شد. سپس سناریوی ورود اینترنت اشیاء به مدل شبیه سازی انجام گرفت و در نهایت با استفاده از مدل سازی عامل بنیان، عامل توصیه گر جهت اختصاص بهینه تجهیزات اینترنت اشیاء به بیماران طراحی شد.

    نتایج

    پیاده سازی عملکرد عامل توصیه گر در مدل شبیه سازی نشان داد که به کارگیری اینترنت اشیاء و عامل توصیه ‏گر در فرآیندهای درمانی باعث کاهش خطاهای درمانی و طول درمان می‏شود.

    نتیجه گیری

    قرار دادن اینترنت اشیاء در مراحل مختلف درمانی باعث کاهش خطا می‏شود، ولی اثربخشی آن در مراحل مختلف از بیماری‏ های مختلف با هم متفاوت است. از آنجایی که برخی از تجهیزات اینترنت اشیاء مربوط به بیماری های مختلف با هم هم پوشانی دارند و همچنین تعداد این تجهیزات در بیمارستان ها محدود است، برای داشتن بیشترین اثربخشی از عامل توصیه گر استفاده شد. عامل توصیه گر در خصوص نحوه تخصیص تجهیزات اینترنت اشیاء به هر یک از مراحل درمانی بیماران تصمیم گیری می کند.

    کلیدواژگان: بیمارستان هوشمند، اینترنت اشیاء، عامل توصیه گر
  • مرتضی مرادی*، محمد مدرس، محمد مهدی سپهری صفحات 150-160
    مقدمه

    تجویز و مصرف بیش از حد داروها که با عنوان چنددارویی شناخته می شود، هم موجب اتلاف منابع می گردد و هم برای بیماران زیان بار است. چنددارویی به خصوص برای سالمندان از اهمیت بیشتری برخوردار است؛ بنابراین عوامل موثر بر آن باید به درستی شناسایی و واکاوی شود.

    روش

    در این پژوهش گذشته نگر، نخست عملکرد الگوریتم های مختلف دسته بند C4.5، SVM، KNN، MLP و شبکه بیزی برای شناسایی چنددارویی، با نرم افزار WEKA مورد مقایسه قرار می گیرد. این فرآیند، با استخراج 16 ویژگی جدید در کنار چهار ویژگی موجود در داده های 81،677 نسخه که برای تعداد 19،428 بیمار سرپایی با سن 70 تا 95 سال که در داروخانه های طرف قرارداد با بیمه سلامت استان تهران پیچیده شده اند، انجام شد. مقایسه عملکرد به وسیله آزمون t اصلاح شده با بازنمونه برداری صورت پذیرفت. به منظور شناسایی اثر ویژگی های بیماران بر چنددارویی، دو پارامتر مهم الگوریتم C4.5 به وسیله جستجوی توری بر روی 50% مجموعه داده بهینه سازی و سپس بر 50% دیگر مجموعه داده اعمال گردید و قوانین حاصل از آن در قالب درخت تصمیم و عبارات کلامی ارایه شد.

    نتایج

    مقایسه زوجی دسته بندها نشان گر عملکرد مناسب تر C4.5 و شبکه بیزی در مقایسه با سایر روش ها است. C4.5 توانایی شناسایی ویژگی های موثر بر چنددارویی را دارد. تنظیم پارامتر این الگوریتم باعث بهبود شاخص درستی و AUC شده و به شدت اندازه درخت تصمیم و تعداد قوانین تولیدی را کاهش می هد.

    نتیجه گیری

    استفاده از رویکرد داده کاوی و به کارگیری C4.5 توانایی شناسایی و تبیین ویژگی های سالمندان را بر پدیده چنددارویی دارد. درصد مراجعه بیشتر به پزشکان عمومی و ارتباط با تعداد محدودتری از داروخانه از مهم ترین این ویژگی ها است.

    کلیدواژگان: داده کاوی، دسته بندی، چنددارویی، منطقی سازی تجویز و مصرف دارو، سالمندان
  • مجید اسلامی، علی مختاریان*، مصطفی پیرمرادیان، سید علیرضا سیف زاده، سید مسعود رفیعائی صفحات 161-170
    مقدمه

    استفاده از فناوری های نوین مثل واقعیت مجازی در توانبخشی، می تواند نوید بخش حرکتی بزرگ در علم پزشکی باشد چرا که این تکنولوژی ها گاهی مسیر ما را در رسیدن به هدف کوتاه تر می نمایند. در این پژوهش، طراحی محیط واقعیت مجازی با قابلیت تعامل فیزیکی جهت سنجش و اندازه گیری حرکت دست انجام شد و یک نمونه از تجهیزات الکترونیکی در کنار محیط مجازی، جهت کمک به بیماران نیازمند توانبخشی ارایه گردید تا بتوانند از قابلیت ویژه و خاص این تکنولوژی جهت بهبود سریع تر و دسترسی بیشتر به تمرینات در هر مکانی به خصوص منزل استفاده نمایند.

    روش

    فرایند طراحی و ساخت در دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری انجام شد که در قسمت نرم افزار با طراحی محیط واقعیت مجازی و کدنویسی های مورد نیاز و استفاده از هوش مصنوعی موجود در نرم افزار، با تعریف شرایط حرکتی، تحت سیستم عامل ویندوز ارتباط با بخش سخت افزاری و پردازنده ها و سنسورهای موجود در این بخش فراهم گردید.

    نتایج

    بررسی و ارزیابی تجهیزات طراحی و ساخته شده از نظر نرم افزاری و سخت افزاری با توجه به نوع خدمات ارایه شده بر روی 5 بیمار و بر اساس معیار مارتیلا و جیمز انجام شد که دارای شاخص های اهمیت و عملکرد است. در این شاخص ها با سنجش و ارزیابی انجام شده، میزان رضایت کاربر از خدمات و تجهیزات ارایه شده، نشان داده شد.

    نتیجه گیری

    نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد، با اندازه گیری سطح و میزان حرکت دست بیمار و انتقال این حرکات به محیط مجازی متناسب با شرایط واقعی می توان روش درمانی جدیدی را جهت بازتوانی ارایه نمود که در کنار روش های سنتی توابخشی می تواند در بهبود و بازگشت به شرایط عادی سریع تر افراد نیازمند به توانبخشی موثر واقع شود.

    کلیدواژگان: واقعیت مجازی، سنسور سنجش حرکت، توانبخشی، دستکش پوشیدنی، آردوینو
  • مهدیه خزانه ها، فریده عصاره*، کاوه شفیعی صفحات 171-180
    مقدمه

    تجزیه و تحلیل شبکه های اجتماعی روشی تحلیلی است مبتنی بر نظریه های نمودار که ارتباط بین افراد یا عوامل را به منظور تجزیه و تحلیل ساختارهای اجتماعی ناشی از آن روابط،  شناسایی می کنند. تجزیه و تحلیل شبکه هم نویسندگی و هم رخدادی واژگان بر اساس شاخص های علم سنجی و سنجه های مرکزیت در مطالعات  چاپ شده بیماری مولتیپل سیستم آتروفی است که در پایگاه داده وب آو ساینس از سال 1988 تا 2018 نمایه شده است.

    روش

    در این پژوهش توصیفی، تحلیلی و موردی مقالات چاپ شده در پایگاه وب آو ساینس از سال 1988 تا 2018 بر اساس سر عنوان های موضوعی پزشکی (Mesh) جمع آوری شد و از فنون مختلف علم سنجی شامل تحلیل هم رخدادی، هم نویسندگی و ترسیم شبکه استفاده شد.

    نتایج

    در این مطالعه 6767 مقاله در زمینه موضوعی بیماری مولتیپل سیستم آتروفی بازیابی شد. این مقالات توسط 39184 نویسنده ، 3884 سازمان ، 80 کشور و 832 مجله گردآوری شده اند. در این بررسی بر اساس هم رخدادی 8 خوشه در حوزه موضوعی بیماری مولتیپل سیستم آتروفی مشخص شده است که مهم ترین موضوعات آن شامل بیماری مولتیپل سیستم آتروفی، لووی بادی ، ارتو استاتیک، هایپوتنشن، فلج پیش رونده، توموگرافی پوزیترون و ژن ها  بودند.

    نتیجه گیری

    مطالعات علم سنجی در این بیماری در واقع یک نقشه موضوعی را نمایش می دهد که می تواند در سیاست گذاری های مطالعات مطرح در این حوزه تاثیرگذار باشد و همچنین از طریق بررسی این شاخص ها موضوعات مطرح در این حوزه شناسایی شد و از این طریق می توان مواردی که کمتر مورد توجه قرار گرفته را به عنوان موضوعات پژوهش در آینده بررسی کرد.

    کلیدواژگان: علم سنجی، بیماری مولتیپل سیستم آتروفی، شبکه همکاری
  • آرزو همایی فصیح، علیرضا آتشی*، حجت احسنی طهرانی صفحات 181-189
    مقدمه

    متاستاز سرطان پستان، گسترش سرطان پستان به سایر اندام های بدن، یکی از مهم ترین علل مرگ ناشی از سرطان پستان در زنان محسوب می شود. پیش بینی متاستاز در مراحل اولیه به انتخاب بهترین روش درمانی و بهبود کیفیت زندگی بیماران کمک می کند. 

    روش

    در این مطالعه بنیادی از مجموعه داده های موجود بیماران ایرانی از مرکز تحقیقات سرطان پستان پژوهشکده سرطان معتمد تهران، استفاده شد. مطالعه حاضر سیستم استنتاج فازی ممدانی، تاکاگی سوگنو و سیستم استنتاج تطبیقی عصبی - فازی (انفیس) برای پیش بینی متاستاز سرطان پستان در مراحل اولیه را مورد استفاده قرار داد.

    نتایج

    بهترین خطای پیش بینی با استفاده از سیستم استنتاج تطبیقی عصبی - فازی (انفیس) مبتنی بر الگوریتم خوشه بندی میانگین مراکز فازی به دست آمد. نظرات متخصصان در مرکز تحقیقات سرطان پستان در پژوهشکده سرطان معتمد و خطای پیش بینی مدل ارزیابی شده نشان داد که این سیستم پیش بینی به خوبی شکل گرفته است.

    نتیجه گیری

    بهترین سیستم پیش بینی پیشنهادی می تواند به عنوان یک سیستم تصمیم یار بالینی برای کمک به پزشکان در فرآیند درمان مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: سرطان پستان، متاستاز، سیستم استنتاج فازی ممدانی، سیستم استنتاج فازی تاکاگی سوگنو، سیستم استنتاج تطبیقی عصبی - فازی (انفیس)
  • شیرین عیانی، خدیجه مولایی*، محمدجواد مه ابادی صفحات 190-200
    مقدمه

    توانایی انتقال داده بر بستر اینترنت اشیاء به منظور اخذ تصمیم گیری های صحیح و به موقع از طریق جمع آوری داده های دقیق، قدرت تعاملی فرا تصوری را فراهم آورده و به هوشمند شدن دنیای پیرامون و اخذ تصمیمات اتوماتیک منتج گردیده است. هدف از مطالعه حاضر بررسی جایگاه سیستم های اطلاعات سلامت مبتنی بر اینترنت اشیاء در یک چارچوب مفهومی سه بعدی است.

    روش

    در این مطالعه توصیفی- کاربردی ابتدا به منظور استخراج مطالعات مرتبط به معماری سیستم های اطلاعات سلامت مبتنی بر اینترنت اشیاء مرور متون جامعی در پایگاه داده های PubMed, Scopus, Web of Science و IEEE صورت گرفت. سپس، جهت تحلیل و طبقه بندی اطلاعات استخراج شده و رسیدن به یک اجماع در رابطه با تبیین جایگاه سیستم های اطلاعات سلامت مبتنی بر اینترنت اشیاء سه جلسه هم اندیشی (با تشکیل یک کمیته تخصصی) برگزار شد.

    نتایج

    مطابق با یافته ها، جایگاه سیستم های اطلاعات سلامت با توجه به اهم عملکرد و کاردبردها در سه سطح ارتباطی جامعه، پروتکل های تشخیصی و درمانی و زیر ساخت اینترنت اشیاء تبیین گردید. جانمایی سیستم های اطلاعاتی در این چارچوب نمایانگر ارتباط بین بخش های مختلف از یک ساختار سازمانی در حوزه سلامت بود که از جمع آوری داده در پایین ترین سطح تا تولید دانش در بالاترین سطح را شامل می شود.

    نتیجه گیری

    مفهوم کاربردی اینترنت اشیاء به عنوان زیرساختی اساسی در طراحی اکثر سیستم های اطلاعات سلامت فعلی مغفول واقع شده است. بکارگیری مدل پیشنهادی می تواند به عنوان راهنمایی برای طراحان و متخصصان فناوری اطلاعات و انفورماتیک پزشکی در طراحی این سیستم ها باشد و به افزایش کیفیت طراحی سیستم ها منجر گردد.

    کلیدواژگان: اینترنت اشیاء، مراقبت سلامت، سیستم های اطلاعات سلامت، چارچوب مفهومی
  • عاطفه ناصری، سید محمدحسین هاشمی نژاد*، مهران شرقی صفحات 201-213
    مقدمه

    عمده ترین موضوع بر سر راه آینده بیوانفورماتیک طراحی ابزارهایی جهت مشخص کردن عملکردها و تمامی محصولات ژن های یک سلول است. این امر نیاز به ادغام رشته های متفاوت بیولوژیکی و همچنین ابزارهای پیچیده ریاضی و آمار دارد.  در این تحقیق نشان داده شد که می توان با استفاده از تکنیک های داده کاوی مدل هایی برای تشخیص سبک زندگی افراد از لحاظ پرخطر یا کم خطر بودن برای ابتلاء به سرطان روده بزرگ توسعه داد.

    روش

    در این بررسی گذشته نگر، مجموعه داده ای شامل 84 فرد بیمار و 225 فرد سالم، شامل 25 خصیصه جمع آوری شد. این اطلاعات شامل بیمارانی است که تشخیص آن ها مربوط به سال های 1385 تا سه ماهه اول 1393 می باشد. از پرکاربردترین تکنیک ها در ادبیات انفورماتیک پزشکی شامل ماشین بردار پشتیبان، بیزین ساده، درخت تصمیم و نزدیک ترین همسایگی برای توسعه مدل ها استفاده شد.

    نتایج

    مدل های توسعه داده شده با کارایی قابل قبولی، قادر به تشخیص سبک زندگی افراد هستند. سنجه غیرتکنیکی توسعه داده شده به خوبی می تواند ارزش واقعی تک تک پیش بینی ها، چه درست و چه نادرست را با هزینه های واقعی مشخص کند و یک میزان واقعی از هزینه های صرفه جویی شده در نظام سلامت توسط هر مدل را نشان دهد. از میان مدل های توسعه داده شده تنها دو مدل توانست معیارهای تعیین شده جهت استفاده در دنیای واقعی را ارضا کند.

    نتیجه گیری

    مدل های توسعه داده شده نه تنها باید از لحاظ تکنیکی ارزیابی شوند، بلکه باید از لحاظ سنجه های مورد پذیرش برای حوزه پزشکی و همچنین قابلیت اجرا برای حل واقعی مسئله نیز بررسی گردند.

    کلیدواژگان: شبکه تنظیم بیان ژن، استنتاج شبکه تنظیم بیان ژن، الگوریتم انتشار، ادغام داده ها
  • ناصر صفدریان*، محسن ناجی صفحات 214-231
    مقدمه

    احساس نقش مهمی در سلامت، ارتباط و تعامل بین انسان‏ها دارد. توانایی شناخت حالات حسی افراد قسمت مهمی از شاخص‏ های سلامتی و ارتباط‏ های طبیعی است. در پایگاه داده DEAP، سیگنال‏ های الکتروانسفالوگرام و سیگنال‏ های فیزیولوژیکی محیطی مربوط به 32 داوطلب ثبت شده است. شرکت‏ کنندگان در هر ویدیو از نظر سطح انگیختگی، ظرفیت، دوست داشتن/نداشتن، تسلط و آشنایی با ویدیوی مشاهده شده امتیاز داده شدند.

    روش

    در این مقاله رو‏ش‏ تجربی و کاربردی جهت طبقه ‏بندی ظرفیت، انگیختگی، تسلط و علاقه، توسط رتبه ‏بندی ویژگی‏ های استخراج شده از سیگنال‏ ها با استفاده از الگوریتم ‏هایی بر روی سیگنال‏ های EEG و سیگنال‏ های فیزیولوژیکی محیطی (نظیر سیگنال‏ های الکترومایوگرام، الکترواوکولوگرام، پاسخ الکتریکی پوست، نرخ تنفس، پلتیسموگرام و دمای پوست) انجام گردید. پس از فراخوانی سیگنال‏ ها از پایگاه داده و پیش ‏پردازش اولیه‏ آنها، ویژگی‏ های مختلف در حوزه زمان و فرکانس از کلیه‏ سیگنال‏ ها استخراج گردید. در این مقاله از طبقه‏ بندی‏ کننده‏ های SVM و KNN، الگوریتم خوشه بندی K-means و شبکه‏ های عصبی PNN و GRNN جهت تشخیص و طبقه ‏بندی احساسات استفاده شد.

     نتایج

    در نهایت نشان داده شد که نتایج نهایی طبقه‏ بندی احساسات توسط روش‏ ها و طبقه ‏بندی‏ کننده‏ های مختلف در این مقاله با دقت بالا صورت می‏ پذیرد. بهترین نتایج صحت حاصل از به کارگیری روش پیشنهاد شده با استفاده از ویژگی‏ های استخراج شده از سیگنال‏ های محیطی و ویژگی‏ های استخراج شده از سیگنال‏ های EEG به ترتیب برابر 85/5% و 82/4% به ازای ورودی طبقه‏ بندی کننده SVM حاصل گردید.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج نهایی درخصوص طبقه ‏بندی احساسات در این مقاله، الگوریتم ارایه شده نتایج نسبتا مناسب‏تری نسبت به سایر روش‏ های مشابه پیشین ارایه داده است.

    کلیدواژگان: طبقه بندی احساسات، سیگنال های EEG، سیگنال های فیزیولوژیک، استخراج ویژگی، پردازش سیگنال ها
|
  • Hossein Ghayoumi Zadeh, Ali Fayazi*, Bita Binazir, Mostafa Yargholi Pages 91-101
    Introduction

    Thermography is a non-invasive imaging technique that can be used to diagnose breast cancer. In this study, a method was presented for the extraction of suitable features in dynamic thermographic images of breast. The extracted features can help classify thermographic images as cancerous or healthy.

    Method

    In this descriptive-analytical study, the images were taken from the IC/UFF database. A total of 196 people, including 41 cancer patients and 155 healthy individuals were investigated. Each person had 10 thermographic images and in total, 1960 images were analyzed. The images were captured using the FLIR ThermaCam S45 camera. The proposed model was presented based on a series of breast thermographic images of an individual to extract 8 suitable features.  The extracted features included mean, standard deviation, entropy, kurtosis, homogeneity, energy, skewness, and variance.

    Results

    The extracted features were evaluated by the classifiers including the decision tree, support vector machine, quadratic symmetric analysis, and K-nearest neighbor algorithm using the ten-fold cross validation. The accuracy and sensitivity were 99% and 99.33% for decision tree algorithm, 98.46% and 95.12% for support vector machine algorithm, 100% and 100%, and 99% and 97.56% for K-nearest neighbor algorithm.

    Conclusion

    The results of this study showed that among the first-order statistical features, mean difference, skewness, entropy, and standard deviation are the most effective features which help to detect asymmetry. The features extracted by the proposed model can help classify the individuals into healthy or cancer-affected by thermal images.

    Keywords: Dynamic Model, Thermography, Breast Cancer, Feature Extraction
  • Mahyar Ashayeri*, Amin Rezaeipanah Pages 102-112
    Introduction

    Breast cancer is one of the most common types of cancer whose incidence has increased dramatically in recent years. In order to diagnose this disease, many parameters must be taken into consideration and mistakes are possible due to human errors or environmental factors. For this reason, in recent decades, Artificial Intelligence has been used by medical practitioners to diagnose this disease.

    Method

    In this applied-descriptive study, the diagnosis of breast cancer using stacked generalization was presented in the form of an ensemble model based on MLP neural network, ID3 decision tree, and support vector machine methods. To improve the performance of the ensemble classification model, a new approach called separator block was used. This block is responsible for identifying instances that cause errors in the classification model.

    Results

    In order to evaluate the accuracy of the proposed method, the Wisconsin database for breast cancer was used. The experimental results showed the superiority of the proposed method over other similar methods. The accuracy of the classification model presented on the WBCD, WDBC, and WPBC datasets from the Wisconsin database was 99.54%, 99.58% and 99.84%, respectively.

    Conclusion

    Data mining algorithms can provide new and more cost-effective systems in the field of health and treatment that can diagnose breast cancer with high accuracy. In this study, modeling based on the stacked generalization technique was of high accuracy in the diagnosis of breast cancer.

    Keywords: Stacked Generalization, Data Classification, Wisconsin Database, Data Mining, Breast Cancer
  • Narges Norouzkhani, Mohammad Mehdi Sepehri* Pages 113-123
    Introduction

    Chronic diseases are among the most challenging health issues in the world. Although no definitive treatment has been found for such diseases, electronic health strategies can dramatically reduce their complications by enhancing patientschr('39') awareness and monitoring their treatment. The main objective of this study was to design an education-based follow-up system for cardiac patients based on mHealth.

    Method

    This research was an applied-developmental one. To determine the data elements, a questionnaire was developed and needs assessment was conducted with the faculty members at University of Mazandaran and 2 health system specialists. The data were analyzed using descriptive statistics and after identifying the entities, the conceptual model of the system was designed and implemented based on the Unified Modeling Language (UML). The questionnaire was finally provided to 30 cardiac patients to assess its usability and user satisfaction. The data were analyzed using descriptive statistics with SPSS Software (version 16).

    Results

    Some modifications were made to the system based on end users’ opinions and ultimately the system was developed with 7 parts including interaction with physician, remote visit, training, notification of medication intake, prescription, follow-up monitoring of patients, and communication with the emergency ward. The final evaluation of usability and user satisfaction showed that users rated the program with a mean score of 7.17 out of 9 at a good level.

    Conclusion

    Given that users evaluated the system as good, it can provide effective interaction between physician and patient and monitor patient care along with ongoing training to improve the treatment process.

    Keywords: Follow-up, Patient Education, Heart Disease, mHealth application
  • Elham Tavakol*, Vali Nowzari, Ali Pirzad, Seyed Ehsan Amirhosseini, Ali Abdolahi Pages 124-132
    Introduction

    The cost estimation of a hospital information system software refers to estimating the cost and time required to develop the hospital information system software prior to the start of the project, which will continue until the end of production and development of the system. Estimating the cost of software to produce hospital information system is one of the major concerns of project management in health companies. Cost estimation models that estimate the cost of system construction in the early stages of project construction, with minimal information available from the project, are useful and needed. Selection of an appropriate cost estimation method enables efficient control of time and cost of system construction.

    Method

    In this retrospective study, 23 open source software projects for hospital information system were selected and the cost of software design and 16 independent variables of each hospital information system software were extracted. The data were then transformed into a test and training set and using a continuous decision tree algorithm, a prediction model was proposed to estimate the cost of designing a hospital information system. The algorithm was then evaluated with four other continuous algorithms.

    Results

    In this study, the continuous decision tree algorithm was implemented using the 10-fold method and two parameters including mean squared error and mean absolute percentage error were used for evaluation. In the proposed model, error of 74.31 units was obtained for the mean squared error and 17% for the mean absolute percentage error.

    Conclusion

    It was shown in this study that the proposed model had an acceptable error rate indicating that it performed better than similar methods and can be used to estimate the cost of اhospital information systems

    Keywords: Hospital Information System, Continuous Decision Tree, Cost Estimation, Data Mining
  • Soghra Mahmoodi, Mohammad Ali Afshar Kazemi*, Abbas Toloie Eshlaghy, Nosratollah Shadnoosh Pages 133-149
    Introduction

    Today, healthcare organizations worldwide are aware of the significance of technology and its impact on the quality of care. Hospitals are one of the most crucial systems in which the utilization of information is particularly important for several reasons. Using discrete-event simulation and developing a recommender agent, this study aimed to allocate IoT devices to patients in such a way as to minimize the number of medical errors and the length of treatment.

    Method

    To carry out this research, first, the current condition of the medical care system was modeled using discrete-event simulation. Then, the scenario of introducing IoT into the model was simulated. Finally, using agent-based modeling, the recommender agent was developed to optimize the allocation of IoT devices to the patients.

    Results

    Implementing recommender agent in the simulation model indicated that using IoT and recommender agent in medical processes leads to reducing medical errors and length of treatment.

    Conclusion

    Utilizing the IoT in medical processes reduces errors, although the extent of its effectiveness varies at different stages of treating various diseases. Since some disease-specific IoT devices overlap in their functions, and given the limited number of these devices in hospitals, it is recommended that a recommender agent be used to ensure maximum effectiveness. Recommender agents make informed decisions as to how IoT devices can be efficiently allocated to patients at each stage of their treatment.

    Keywords: Smart Hospital, Internet of Things, Recommender Agent
  • Morteza Moradi*, Mohammad Modarres, Mohammad Mehdi Sepehri Pages 150-160
    Introduction

    Prescribing and consuming drugs more than necessary which is known as polypharmacy, is both waste of resources and harm to patients. Polypharmacy is especially important for elderly patients; therefore, the factors affecting it must be identified and analyzed properly.

    Method

    In this retrospective study, first, several classifier algorithms, i.e., C4.5, SVM, KNN, MLP, and BN for polypharmacy identification were compared in terms of performance using WEKA software. In this process, 16 new features were extracted alongside the four existing features from data on 81,677 prescriptions of 19,428 outpatients aged 70 to 95 years whose prescriptions were dispensed in pharmacies contracted by the Iran Health Insurance Organization- Tehran province. The performance comparison was done using corrected t-test with resampling. In order to identify the effect of elderly patients’ characteristics on polypharmacy, two important parameters of the C4.5 were optimized by grid search using 50% of the dataset and then run on the rest of the dataset. The resulted rules were then presented in the form of a decision tree and verbal expressions.

    Results

    Paired comparison of the classifiers indicated better performance of C4.5 and BN compared to the others. C4.5 had the ability to identify the factors that affect polypharmacy. In addition, parameter tuning improved the accuracy and AUC of applied algorithms. It also reduced the size of the resulted decision trees as well as the number of generated rules significantly.

    Conclusion

    The data mining approach and C4.5 can identify and explain the characteristics of the elderly effective on the polypharmacy. The higher percentage of visits to general practitioners and contacts with a limited number of pharmacies are the most important characteristics.

    Keywords: Data Mining, Classification, Polypharmacy, Rational Prescription, Use of Drugs, Elderly
  • Majid Eslami, Ali Mokhtarian*, Mostafa Pirmoradian, Seyed Alireza Seifzadeh, Seyed Masoud Rafiaei Pages 161-170
    Introduction

    Using modern technologies like virtual reality in rehabilitation can promise a great movement in medical sciences as sometimes, these technologies shorten the path of reaching the goal. In the present study, a virtual reality environment with the ability of physical interaction was designed to test and measure the hand motion, and a sample of electronic equipment was presented alongside the virtual reality to help the patients requiring rehabilitation, so that they can use the special and unique feature of this technology for faster improvement and easier access to the exercises in every location, especially at home.

    Methods

    The design and manufacturing processes were performed in two sections: software and hardware. In the software section, the connection to the hardware section and the available processors and sensors in this section was provided under Windows Operating System by designing the virtual reality environment and the required coding, by using the artificial intelligence available on the software, and by defining the movement conditions.

    Results

    Software-wise and hardware-wise investigation and evaluation of the designed and manufactured equipment were performed according to the type of services provided to 5 patients based on the criteria proposed by Martilla and James involving the importance and performance indicators. The testing and evaluation performed based on these indicators showed the rate of user satisfaction with the provided services and equipment.    

    Conclusions

    The results obtained from this study showed that a new treatment method can be provided for rehabilitation by measuring the level and amount of the patient’s hand movement and transferring these movements to the virtual environment proportional to the real conditions. Thus, alongside traditional rehabilitation methods, this new method can be effective in the improvement and quicker return of the people in need of rehabilitation to normal conditions.

    Keywords: Virtual Reality, Gyroscope, Rehabilitation, Wearable Gloves, Arduino
  • Mahdieh Khazaneha, Farideh Osareh*, Kave Shafiee Pages 171-180
    Introduction

    Social network analysis is an analytical method based on graph theories that identifies relationships between individuals or factors to analyze the social structures resulted from those relationships. The objective of this study was to analyze co-authorship and co-word networks based on scientometric indicators and centrality measures in the studies on multiple atrophy system disease published in Web of Science database from 1988 to 2018.

    Methods

    In this descriptive-analytical case study, the articles published in Web of Science database from 1988 to 2018 were collected using medical subject headings (MeSH) and various scientometric techniques including co-word analysis, co-authorship analysis, and network mapping.

    Results

    In this study, 6767 articles on multiple system atrophy disease were retrieved. These articles were written by 39184 authors from 3884 organizations and 80 countries and were collected from 832 journals. In this study, based on co-occurrence, 8 clusters in the subject area of multiple system atrophy disease were identified the most important of which were multiple system atrophy disease, Lewy body, orthostatic, hypotension, progressive paralysis, positron tomography, and genes.

    Conclusion

    Scientometric studies on this disease show a thematic map that can be effective in policy-making for studies in this field. Moreover, by examining these indicators, the issues in this field were identified and through this, the cases that are less taken into consideration can be detected and investigated as future research topics.

    Keywords: Scientometrics, Multiple System Atrophy, Collaboration Network
  • Arezou Homaiefasih, Alireza Atashi*, Hojjat Ahsani Tehrani Pages 181-189
    Introduction

    The metastasis of breast cancer, the spread of cancer to different body parts, is considered as one of the most important factors responsible for the majority of deaths caused by breast cancer in women. Diagnosing the breast cancer metastasis at the earliest stages helps to choose the best treatment and improve the quality of life for patients.

    Method

    In the present fundamental research, the dataset of Iranian patients available at Breast Cancer Research Center of Motamed Cancer Institute in Tehran was utilized. This study used Mamdani fuzzy inference system, Takagi-Sugeno fuzzy inference system and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) to predict breast cancer metastasis at early stages.

    Results

    The best prediction error was obtained using adaptive neuro-fuzzy inference system based on fuzzy c-means approach. The opinion of the experts at Breast Cancer Research Center of Motamed Cancer Institute and the prediction error of the assessed model indicated that this prediction system is well-formed.

    Conclusion

    The optimal proposed prediction system can be used as a clinical decision support system to assist medical practitioners in the healthcare practice

    Keywords: Breast Cancer, Metastasis, Mamdani Fuzzy Inference System, Takagi-Sugeno Fuzzy Inference System, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System
  • Shirin Ayani, Khadijeh Moulaei*, Mohammad Javad Mahabadi Pages 190-200
    Introduction

    The ability to transfer data over the Internet of Things (IoT) to make right and timely decisions through accurate data collection has provided incredible interactive power and has resulted in an intelligent world with automated decision-making capability. The objective of this study was to investigate the status of IoT-based health information systems in a three-dimensional conceptual framework.
    .

    Method

    In this descriptive-applied study, first, a comprehensive literature review was conducted to extract studies related to the architecture of IoT-based health information systems from the PubMed, Scopus, Web of Science, and IEEE databases. Then, to analyze and classify the extracted information and reach a consensus on explaining the status of IoT-based health information systems, three sessions of contemplation were held with the formation of a specialized committee.

    Results

    Based on the results of this study, the status of health information systems was elaborated according to the most important functions and applications in three levels including community communication, diagnostic and treatment protocols, and IoT infrastructure. The status of information systems in this framework reflects the relationship between different parts of an organizational structure in the field of health from data collection at the lowest level to knowledge production at the highest level.

    Conclusion

    The practical concept of the IoT as an underlying infrastructure has been overlooked in the design of most current health information systems. Therefore, the proposed model can be used as a guide for designers and specialists in information technology and medical informatics in designing these systems leading to an increase in the design quality of the systems.

    Keywords: Internet of Things (IoT), Healthcare, Health Information Systems, Conceptual Framework
  • Atefeh Naseri, Seyed Mohammad Hossein Hasheminejad*, Mehran Sharghi Pages 201-213
    Introduction

    The major issue for the future of bioinformatics is the design of tools to determine the functions and all products of single-cell genes. This requires the integration of different biological disciplines as well as sophisticated mathematical and statistical tools. This study revealed that data mining techniques can be used to develop models for diagnosing high-risk or low-risk lifestyles for colorectal cancer.

    Method

    In this retrospective study, a dataset consisting of information relevant to 84 patients and 225 healthy individuals with 25 attributes was collected. This information was on patients diagnosed from 2006 to the first quarter of 2014. The most widely used techniques in the medical informatics literature including support vector machine, Naive Bayes, decision tree, and k-nearest neighbor were used to develop the models.

    Results

    The developed models are able to distinguish peoplechr('39')s lifestyles efficiently. A well-developed non-technical measure can properly determine the true value of individual predictions, whether true or false, at actual costs, and indicate a true measure of the cost savings in the health system by each model. Among the developed models, only two models were able to meet the criteria set for use in the real world.

    Conclusion

    The developed models should not only be technically evaluated, but should also be examined in terms of metrics accepted for the medical field as well as feasibility for real problem solving.

    Keywords: Gene Expression Regulatory Network, Gene Expression Regulatory Network Inference, Propagation Algorithm, Data integration
  • Naser Safdarian*, Mohsen Naji Pages 214-231
    Introduction

    Emotions play an important role in health, communication, and interaction between humans. The ability to recognize the emotional status of people is an important indicator of health and natural relationships. In DEAP database, electroencephalogram (EEG) signals as well as environmental physiological signals related to 32 volunteers are registered. The participants in each video were rated in terms of level of arousal, capacity, liking/disliking, proficiency, and familiarity with the video they watched.

    Method

    In this study, a practical empirical method was adopted to classify capacity, arousal, proficiency, and interest by ranking the features extracted from signals using algorithms on EEG signals and environmental physiological signals (such as electromyography (EMG), electrooculography (EOG), galvanic skin response (GSR), respiration rate, photoplethysmography (PPG), and skin temperature. After initializing the signals from the database and pre-processing them, various features in the time and frequency domain were extracted from all signals. In this study, SVM and KNN classifiers, K-means clustering algorithm, and neural networks, such as PNN and GRNN were used to identify and classify emotions.

    Results

    It was indicated in this study that the results of the classification of emotions using various methods and classifiers were well-established with high accuracy. The best accuracy results were obtained by applying the proposed method using SVM classifier based on features extracted from environmental signals (85.5%) and EEG signals (82.4%).

    Conclusion

    According to the results of the classification of emotions in this study, the proposed algorithm provides relatively better results compared with previous similar methods.

    Keywords: Classification of Emotions, EEG Signals, Physiological Signals, Feature Extraction, Signal Processing