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构建营养诊断专家系统
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https://doi.org/10.1016/j.eswa.2011.07.069Get rights and content
摘要：
本文研究利用人工智能中的专家系统技术，构建基于网络的营养诊断专家系统。该研究实施了美国饮食协会( ADA )于2008年定义的营养护理过程和模式( NCPM )，并整合了营养学专家的营养诊断知识，为建立基于规则的专家系统及其知识库奠定了基础。该系统是在微软Visual Studio 2008上构建的。NET Framework 3.5SP1利用Windows工作流基础附带的内置规则引擎。
在这个系统的帮助下，营养学专家更容易适应新引入的营养诊断概念。基于网络的专家系统的核心是一个知识库，它有一个规则引擎，包含从营养学专家的营养诊断的症状和体征中转换出来的营养诊断规则，并以XML格式表达，然后存储在SQL数据库中。知识工程师将能够使用规则编辑器在规则数据库中添加新规则或更新现有规则。营养学专家将能够将患者的基本数据、人体测量数据、身体检查结果、生化数据和食物营养史输入到项目中。营养专家完成营养评估后，该程序将对规则库进行推理，并进行营养诊断。然后营养学专家可以根据基于网络的营养诊断专家系统生成的诊断报告为患者做出最终诊断决定。
在这项研究中，我从一所大学医院挑选了100名血液透析中的慢性肾病患者，记录了他们透析前的白蛋白、胆固醇、肌酐、身高和干重，然后利用这些数据与专家系统和一名执业营养师一起进行营养诊断。比较结果后，我发现专家系统比人类营养师更快更准确。
亮点：
一个基于规则的专家系统是为了在营养评估后帮助营养师进行营养诊断而建造的。系统的知识库和规则引擎是通过吸收营养学专家的意见和建立的模型来开发的。系统的灵活性足以编辑/添加/更新规则数据库中的规则。该系统经过测试，发现比人类营养师更快、更准确。
关键词：
专家系统
营养诊断系统
基于规则
ASP网
1.介绍
1.1动机
营养诊断目前是台湾营养师的新概念。台湾卫生署正与台北医科大学营养学系合作，建立台湾营养诊断的标准模型，而美国饮食协会已经建立了名为NCPM的模型。
美国饮食协会的目标之一是帮助所有营养学专家为他们的病人提供高质量的营养护理。为了实现“增加由成员提供的对于服务的需求和利用”和“增强成员在快速变化的环境中成功竞争的能力”的目标，需要建立和实施标准化的营养护理程序。实施标准化流程将产生更一致的结果。美国饮食协会代表院终于在2003年3月31日通过了营养护理过程和模式的最终版本( Lacey amp; Pritchett，2003年)
NCPM包括四个主要步骤。它们是营养评估、营养诊断、营养干预以及营养监测和评估。这项研究试图利用基于网络的专家系统的灵活性来建立、实践和计算机化营养诊断，该专家系统提供专家知识和基于证据的诊断( Bueche，2008a )。
营养诊断不应该与传统的以医生为导向的医学诊断相混淆，后者可以被定义为一种疾病或可以被治疗的特定器官或身体系统的综合征( Lee，2005 )。营养诊断是指病人的营养状况和问题，营养专家可以根据有组织的和聚集的评估数据来识别这些状况和问题。
专家系统是帮助决策的有影响力的软件，并被应用于各种问题领域( Buchanan amp; Smith，2003 )。专家系统是包含一个或多个人类专家的领域知识的计算机程序。专家系统可以解释如何得出结论。专家系统可以处理的问题种类繁多。专家系统能够从多个人类专家那里积累专业知识和经验，并向人类专家提供有价值的决策建议。在营养诊断领域应用专家系统技术有可能提高营养学专业人员的临床实践效率。
1.2目的
本研究的目的是构建一个基于规则的营养诊断专家系统，并评估所构建的系统是否能帮助饮食专业人员更快更准确地进行营养诊断
2.文献评论
2.1营养护理过程模型
在营养诊断阶段，如果病人被指出事件、风险或潜在的营养问题，营养师会识别并标记营养师应该治疗的病人。根据前一步的数据收集，营养评估，营养师会组织和分析数据，揭示诊断类别，最后提出适当的营养诊断。营养诊断不同于医学诊断，医学诊断可以定义为可以治疗的特定器官的疾病或某种类型的病理障碍。当病人的反应改变时，营养诊断就会改变。只要病情持续，医学诊断不会改变。
通过分析从营养评估中收集的数据，并提出正确的营养诊断，营养师可以设定现实和可衡量的目标，选择合适的干预措施，并跟踪实现这些预期目标的进展情况。
营养诊断包含三个主要部分。它们是问题(诊断标签)、病因(原因/促成因素)和体征/症状(定义特征)。诊断标签是描述患者状况的短语或句子，如增加/减少或有风险。在病因方面，我们陈述了问题的原因。这有助于确定我们是否应该期待以下营养干预能有效地帮助患者改善营养状况。通过记录病因，我们也可以从识别病因中获益，从而纠正它。在营养诊断的体征和症状成分中，我们记录病人的主观和客观体征和症状。症状和体征包括患者的生化数据、人体测量数据、身体检查结果和食物/营养史。这些数据允许量化问题，并允许我们评估和给出严重性等级。症状是病人口头告诉营养师的变化，而症状是病人健康状况的明显波动。
营养诊断应该以PES格式准备，代表问题/病因/体征和症状。根据美国饮食协会，一份写得很好的营养诊断声明应该是:
1 .简明扼要。
2 .具体:以病人为中心。
3 .与一个客户问题相关。
4 .准确的:与一种病因有关。
5 .基于可靠和准确的评估数据。
营养诊断步骤主要集中在营养问题的命名和描述上。营养师很少决定在这个阶段继续护理。
步骤3 .营养干预。
营养干预是处理营养诊断中发现的营养问题的精确步骤。它旨在纠正患者的营养相关行为、风险因素和环境状况。在这个步骤中，选择、计划和实施合适的措施来满足患者的营养需求。营养诊断是做出干预选择决策的基础。每一次干预都应该基于科学合理的原则。
营养干预包括两个过程。
1 .制定并确定行动计划
根据营养问题的严重性优先进行营养诊断。
参考循证实践指南。
确定患者的预期结果。这应该是显而易见和简短的，并以可识别和可测量的方式表达。这应该根据病人来评估。
干预应侧重于原因(病因)，并应根据最新知识和证据有效。
确定干预的时间和频率，包括强度、时间和随访。
2 .实施营养干预
在干预过程中，营养师应该有效地向患者解释护理计划，并执行确定的行动计划。他/她还应持续收集患者的数据，并根据需要根据收集的数据调整计划。
步骤4.营养监测和评价。
监测是指在预先定义的时间间隔内，测量和检查患者的营养诊断、干预和结果。评估是对患者当前状况和患者先前营养状况的有组织的比较。营养学专家可以在美国营养学专家的循证实践指南和其他循证来源中找到推荐的跟进时间。
营养监测和评估的目标是确定每项干预措施的进展情况，并通过采取选定的营养干预措施，查明是否达到了预期的营养状况。在病人出院前，应按照时间表记录进展情况。
营养监测和评估过程有三个步骤。
1 .监测进展情况。
2 .衡量结果。
3 .评估结果。
通过采用NCPM，预计我们将加强传统的基于经验的做法，形成一种利用基于证据的做法的科学方法( Bueche，2008年)。
2.2营养诊断
营养诊断的概念于1956年首次提出(李蕙蓉，2005年)。营养诊断一词到底是什么意思？根据美国饮食协会( ADA )的定义，营养诊断是饮食学专业人员对饮食专业人员负责治疗的患者现有营养问题的识别和命名( Bueche，2008a )。
目前，营养诊断不包括在营养学的日常工作流程中。营养学专家目前依赖医生的医学诊断作为营养评估工作的主要参考。营养学专家然后根据医学诊断设计营养治疗计划。在营养评估期间，营养学专家通过在图表上记录他们的发现来创建原始数据。他们将收集病人的生化数据、人体测量数据、身体检查结果以及食物/营养史。这将为患者产生大量原始数据。在收集完所有这些数据后，营养学专家将不得不写一份陈述，说明为病人发现或解决了什么问题。目前，没有营养学专家的标准术语来记录他们的发现。由于缺乏标准术语，这导致了营养学之间的交流问题( Peng，2005 )。这促使美国饮食协会在2003年建立了营养护理过程模型( NCPM ) ( Lacey amp; Pritchett，2003年)。
由于营养诊断步骤的主要目的是给病人一个诊断标签，如果营养诊断标签不能被营养学专家确定，病人可能会被转到主要提供者那里(见图2 - 1 )。
2.3营养信息学
营养专家对计算机和电子媒体的使用始于将近半个世纪前计算机系统的首次引入。营养学专家主要在以下领域使用计算机来协助他们的工作:
1 .库存管理系统。
营养师已经使用计算机来帮助管理大量数据，这些数据用于采购和库存管理。这方面的一个例子是俄亥俄州克利夫兰大学医院临床营养师的在线营养信息系统( Petot，Houser和Uhrich，1980年)。
2 .营养分析。
营养师对使用计算机正确计算菜单的营养价值、病人的营养摄入量等感兴趣是很自然的。有许多旨在实现这一目标的项目，如饮食平衡器、用于窗户的DietMax Plus、食品处理器Plus和咨询数据系统( Lee、Nieman和Ramph，1995 )。
3 .营养研究。
每个学科的研究人员都在使用计算机进行统计分析来报告实验结果。研究营养师也使用营养分析程序来评估一致性。他们还使用计算机进行准确的数据报告。2003年，明尼苏达大学的研究人员创建了一个计算机程序，收集和分析营养研究所需的饮食信息( Feskanich、Sielaff、Chong和Buzzard，1989年)。
4 .临床营养护理。
临床营养护理中最常见的应用是使用个人数字助理设备来计算或推导公式。除此之外，在过去十年中，有许多项目被用来帮助临床营养师的教育和培训。
5 .餐饮系统管理。
计算机应用程序用于所有食品服务任务，包括采购、准备和交付。
6 .教育/教学工具。
在教育领域，计算机被用来编写和印刷教材。还有一些软件程序可以帮助消费者更多地了解营养。
7 .营养保健的报销。
营养师对电子报销程序感兴趣。
8 .交流。
营养师正在使用电子邮件、互联网、网站和电子病人病历。
9 .食品供应监督。
自911年以来，美国食品和药物管理局一直投资于反生物恐怖主义程序，以建立一个食品追踪系统，允许食品和药物管理局追踪美国境内的食品来源、目的地、港口、工厂或经销商。这便于在大规模食物中毒或污染的情况下进行调查。美国疾病控制和预防中心( CDC )于2009年启动了一个名为“国家疫情报告系统”的网络系统，该系统旨在提高各州食物传播、水传播、人与人之间以及动物与人之间疾病爆发的数据质量、数量和可用性( Sobel、Khan和Swerdlow，2002年)。
Hogle将营养信息学定义为“人类营养和营养学领域的专业，整合了科学、循证实践、研究、计算机知识和电子信息系统的专业知识，以支持最佳营养状况和健康”( Hogle，Michael，Houston和Ayres，2006年)。
为了有效利用ADA NCPM的好处，需要一个标准术语来交流、记录和评估营养护理的有效性( Hakel-Smith amp; Lewis，2004年)。医学界发展了国际疾病分类( ICD )，这样医生可以用标准化术语描述病人的医疗状况，从而减少混乱。ADA正在开发一个标准的国际营养学和营养术语( IDNT )。IDNT将允许营养学用标准化术语描述营养评估、营养诊断、营养干预以及营养监测和评估。NCPM和INDT是相辅相成的。NCPM提供了解决问题的标准流程，而INDT提供了描述模型结果的标准术语( Bueche，2008年)。
对于营养信息学，INDT将发挥非常重要的作用。标准术语提供准确的数据输入、管理、检索和关联。如果营养专家和所有营养系统一致使用INDT，可以分析大量数据，并进行研究以进一步改善营养护理。巴拉克·奥巴马总统就职四周后，他签署了一项7870亿美元的经济刺激计划，名为“2009年美国复苏和再投资法案”。它要求美国联邦政府在2014年之前为所有美国人强制要求电子健康记录( Steinbrook，2009年)。在台湾，卫生署自2000年以来一直在推广电子健康记录。将标准化营养术语整合到电子健康记录中，将为研究人员进行临床试验、测量结果提供更多的机会和效率，并为进一步的研究提供一组数据( Bueche，2008年)。
2.4专家系统
20世纪50年代初，计算机软件的发展开始于数字系统。20世纪70年代初，人们开始迅速依赖计算机来处理数据处理。斯坦福大学早在20世纪70年代中期就开发了一个基于规则的专家系统，名为霉素。尽管这个系统是在大约40年前发明的，但它仍然是最先进的专家系统的代表。开发霉素是为了帮助诊断患者感染的可能原因，并为患者提供建议的治疗。它的规则库包括450条关于脑膜炎感染的规则和一千个医学事实。该系统是成功的，它证明了用一种非常简单的规则表达形式，即“如果-那么-否则”的陈述足以处理相当复杂但重点突出的领域，如脑膜炎感染诊断。然而，由于一些政治问题，霉素从未用于临床。它仅用于学习和培训目的( Buchanan amp; Duda，1982年)。正是在霉素成功开发之后，专家
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资料编号：[1353]
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