ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΤΙΤΛΟΣ:

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΤΙΤΛΟΣ: «ΔΙΚΤΥΑ ΠΕΠΟΙΘΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΜΕΤΑΔΙΑΣΕΙΣΙΚΟ ΣΥΝΔΡΟΜΟ» ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΣ ΦΥΣΙΚΟΣ ΠΑΤΡΑ 0

2 UNIVERSITY OF PTRS INTERDEPRTMENTL POSTGRDUTE COURSE IN MEDICL PHYSICS TITLE: «ELIEF NETWORKS IN THE PROGNOSIS OF PTIENTS WITH POST-CONCUSSION SYNDROME» PNYOTIS NTONOPOULOS PHYSICIST PTRS 0

3 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΣΑΚΕΛΛΑΡΟΠΟΥΛΟΣ, ΕΠΙΚ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΛΗ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΣΑΚΕΛΛΑΡΟΠΟΥΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΝΙΚΗΦΟΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΟΓΙΑΝΝΗΣ ΕΠΙΚ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΠΙΚ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΝΕΥΡΟΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Εισαγωγή-Σκοπός της έρευνας: Καθημερινά στα εξωτερικά ιατρεία των νοσοκομείων μας αντιμετωπίζονται πάρα πολλά περιστατικά ελαφρών κρανιοεγκεφαλικων κακώσεων. Πολλά από αυτά ακολουθούνται από παράπονα για εμφάνιση μετατραυματικων συμπτωμάτων όπως ζαλάδες ή και μερικές φορές πιο σοβαρών, το σύνολο των οποίων αποτελούν το μεταδιασεισικό σύνδρομο. Ο συνδυασμός των κρανιοεγκεφαλικων κακώσεων και του μεταδιασεισικού συνδρόμου αποτελούν σοβαρό πρόβλημα στις σύγχρονες κοινωνίες γιατί είναι η αιτία για την επαγγελματική ανικανότητα των πασχόντων αποτελώντας έτσι σοβαρό οικονομικό αντίκτυπο. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η οικοδόμηση ενός εργαλείου υποστήριξης ιατρικών αποφάσεων που θα μπορεί να εκτιμήσει ποσοτικά την πιθανότητα εμφάνισης του μεταδιασεισικού συνδρόμου σε κάποιον ασθενή με ήπια κρανιοεγκεφαλική κάκωση, στηριζόμενο σε προγνωστικούς παράγοντες που αναδείχθηκαν από δεδομένα που συγκεντρώθηκαν στις εξετάσεις που πραγματοποιούνται στα εξωτερικά ιατρεία. Υλικό-Μέθοδοι: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Πατρών, στη Δυτική Ελλάδα. Η συλλογή των μετρήσεων έγινε στα πλαίσια διδακτορικής διατριβής της Νευροχειρουργικής Κλινικής του Τμήματος Ιατρικής Οι μετρήσεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν στη παρούσα μελέτη για την εξαγωγή των δικών μας αποτελεσμάτων. Συνολικά καταγράφηκαν μετρήσεις από 539 ασθενείς με ήπια κρανιοεγκεφαλική κάκωση. 3 από αυτούς τους ασθενείς πληρούσαν τα κριτήρια του "Colorado Medical Society Guidelines" για τον καθορισμό της διάσεισης, με μέση ηλικία τα 30 έτη εύρος: Για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων κατασκευάστηκε ένα δίκτυο πεποίθησης και εντάχθηκε στο λογισμικό Netica για την μαθηματική του ανάλυση. Συμπεράσματα: Μετά την εξεργασία των μετρήσεων πρόεκυψαν ενδιαφέροντα αποτελέσματα σχετικά με την πρόβλεψη εμφάνισης του μεταδιασεισικου συνδρόμου. Φάνηκε λοιπόν ότι δυο από τους πλέον σημαντικούς παράγοντες είναι το φύλο και το είδος του ατυχήματος εξαιτίας του οποίου υπέστη ο ασθενής την κρανιοεγκεφαλικη κάκωση. Χαρακτηριστικά μπορούμε να δούμε ότι η πιθανότητα εμφάνισης για μια γυναίκα που ενεπλακη σε αυτοκινητιστικό δυστύχημα είναι 4,7%, ενώ αντίστοιχα για έναν άντρα είναι 9,8%. Επίσης σε μια γυναίκα που δέχτηκε επίθεση η πιθανότητα είναι 37,4%, ενώ για έναν άντρα είναι 6,5%. Μέσω της χρήσης του Δικτύου Πεποίθησης μπορούμε να ξέρουμε από πριν ποιες είναι εκείνες οι μεταβλητές που με την παρουσία τους αυξάνουν ή ελαττώνουν την πιθανότητα εμφάνισης του μεταδιασεισικού συνδρόμου και να ποσοτικοποιήσουμε αυτή την επίδραση. 4

5 SUMMRY Introduction-Objective: Outatient deartments in hositals treat many cases of mild traumatic brain injury daily. Many of these comlaints are followed by the aearance of ost traumatic symtoms as dizziness or sometimes more serious, which comrise the ost-concussion syndrome. The combination of craniocerebral injuries and ost-concussion syndrome is a serious roblem in modern societies because it is the cause of occuational disability of atients, thus constituting a serious economic imact. The urose of this study is to combine the main rognostic factors that lead to ost-concussion syndrome in an adult Greek oulation after a traumatic brain injury into a decision suort tool that could be useful in the outatient deartment. Material-Methods: The study was conducted at the University Hosital of Patras, Western Greece. The collection of the measurements which were used in this study were made in the context of a doctoral thesis of the Neurosurgery Deartment. Overall, 539 atients with mild head-injuries were recorded. Of these, 3 atients atients met the criteria of "Colorado Medical Society Guidelines" to determine concussion, with a mean age of 30 years range: ased on these data, a naïve ayesian Network was constructed and Netica software for the mathematical analysis that followed. Results: The use of the ayesian Network allows us to measure the imact of certain rognostic factors to the robability of occurrence of ost-concussion syndrome. It was found, that two of the most imortant factors is the gender and the tye of accident which the atient suffered a traumatic brain injury. s an examle, the estimated robability to develo a ost-concussion syndrome for a woman who was involved in a car accident is 4.7%, while for a man is 9.8%. lso, for a woman who was attacked, the robability is 37.4%, while for a man is 6.5%. 5

6 Πίνακας περιεχομένων. ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΚΡΑΝΙΟΕΓΚΕΦΑΛΙΚΕΣ ΚΑΚΩΣΕΙΣ ΜΕΤΑΔΙΑΣΕΙΣΙΚΟ ΣΥΝΔΡΟΜΟ ΔΙΚΤΥΑ ΠΕΠΟΙΘΗΣΗΣ Γραφικά μοντέλα γραφήματα ανεξαρτησίας Ιστορική αναδρομή Τα συστατικά των γραφικών μοντέλων Στοιχεία Θεωρίας Γραφημάτων Ακυκλικά κατευθυντικά γραφήματα ανεξαρτησίας Δικτυα κατα ayes Τα Δίκτυα Πεποίθησης ως ειδική περίπτωση γραφικών μοντέλων ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΠΡΟΓΝΩΣΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΜΠΕΙΡΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΙΑ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΜΔΣ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΚΕΚ ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ & ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ

7 . ΠΡΟΛΟΓΟΣ Όταν κάποια μορφή ενέργειας μεταφερθεί στην κρανιακή κάψα, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να φθάσει μέχρι τον εγκέφαλο και να προκαλέσει μια οποιαδήποτε, έστω και ελάχιστη, λειτουργική διαταραχή του. Ως κρανιοεγκεφαλική κάκωση ορίζεται το αποτέλεσμα της μεταφοράς δυναμικής ή άλλης ενέργειας σε οποιονδήποτε από τους ιστούς που απαρτίζουν την κεφαλή και ταυτόχρονα επηρεάζει την λειτουργία του εγκεφάλου, σε άλλοτε άλλο βαθμό. Οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις ανάλογα με τη βαρύτητά τους και με βάση την Κλίμακα Κώματος της Γλασκώβης GCS score, κατατάσσονται σε ελαφριές GCS:4-5, μέτριες GCS:9-3 και βαριές GCS:3-8,5, με τις ελαφριές να αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο ποσοστό των περιστατικών που συνολικά εξετάζονται στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών. Η εμμονή των συμπτωμάτων μετά από ελαφρές κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις ποικίλλει σημαντικά στις διάφορες κλινικές μελέτες στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ και παρόλο που οι ανατομικές-μακροσκοπικές βλάβες απουσιάζουν από την μεγάλη πλειοψηφία των ελαφρών κακώσεων, σημαντική μερίδα των ασθενών παραπονούνται για ένα σύνολο συμπτωμάτων, γνωστό ως Μεταδιασεισικό Σύνδρομο ΜΔΣ. Τα συμπτώματα αυτά περιλαμβάνουν πονοκέφαλο, ζάλη, διαταραχές μνήμης, προσοχής και συγκέντρωσης, αϋπνία, κατάθλιψη, εύκολη κόπωση, άγχος, απάθεια κ.ά. Έτσι, ένα ποσοστό 40-80% των ασθενών αναφέρουν συμπτώματα τις πρώτες εβδομάδες μετά την κάκωση, με το 50% να αναφέρει κάποιου βαθμού αναπηρία συνεπεία της επιμονής των ενοχλημάτων το πρώτο 3μηνο και το 0-5% να συνεχίζει να παραπονείται για ενοχλήματα ένα χρόνο μετά 3,4,6,7. Η υψηλή αυτή συχνότητα του μεταδιασεισικού συνδρόμου στις δυτικές κοινωνίες έχει σοβαρό κοινωνικό και οικονομικό αντίκτυπο. Οι πολλές χαμένες εργατοώρες λόγω της νοσηρότητας που συνοδεύει το σύνδρομο αποτελούν σημαντικό πρόβλημα στον ανεπτυγμένο κόσμο. Η απουσία αναλόγων μελετών στον ελληνικό πληθυσμό αποτέλεσε το έναυσμα της παρούσας μελέτης, σκοπός της οποίας είναι ο καθορισμός της συχνότητας του μεταδιασεισικού συνδρόμου σε δείγμα του ελληνικού πληθυσμού και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με τα διεθνή δεδομένα. Η προσπάθεια ερμηνείας των αποτελεσμάτων και οι σαφείς διαφορές σε σχέση με τη διεθνή βιβλιογραφία θα αποτελέσουν αντικείμενο της ανάλυσης και ίσως το εφαλτήριο για περαιτέρω έρευνες προς την κατεύθυνση της αποσαφήνισης του πολυπαραγοντικού αυτού συνδρόμου, δεδομένης της σημαντικής νοσηρότητας που το συνοδεύει στον εργασιακά ενεργό και παραγωγικό πληθυσμό. Επιπλέον, η παράθεση και η ανάλυση των δημογραφικών στοιχείων και των στατιστικών παραμέτρων των ελαφρών κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων στον ελληνικό πληθυσμό έρχεται να καλύψει ένα ελάχιστο μέρος του κενού της ελληνικής βιβλιογραφίας στον τομέα αυτό. 7

8 Mε την ευκαιρία αυτή θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον Επίκουρο Καθηγητή της Ιατρικής Φυσικής και φιλο κ. Γιώργο Σακελλαρόπουλο, για την εξαιρετική και την αρμονική συνεργασία αλλά και την βοήθεια που μου προσέφερε κατά την διάρκεια της ολοκλήρωσης αυτής της εργασίας.. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις Πριν ακόμα τη θεωρητική σύλληψη της νευροχειρουργικής ως αντικείμενο, η πληθώρα των κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων λόγω των συνεχών, εξοντωτικών πολεμικών συρράξεων αποτέλεσε επαρκές ερέθισμα για τους ιατρούς της εποχής ώστε να ασχοληθούν με τη μελέτη και την αντιμετώπιση του τραύματος της κεφαλής, όπως αναφέρεται από τον Ηρόδοτο και το Θουκυδίδη. Οι πρώτες πάντως επίσημες γραπτές αναφορές αποδίδονται στον Ιπποκράτη π.χ.8, ο οποίος περιέγραψε διάφορες νευρολογικές καταστάσεις που οφείλονταν σε τραυματισμούς στο πεδίο της μάχης και ο οποίος αντιλήφθηκε ότι η εντόπιση του τραύματος σε διαφορετικά σημεία του κρανίου σχετιζόταν με τη βαρύτητα της βλάβης, με τη βαρύτερη βλάβη να προέρχεται από κάκωση στην κροταφική περιοχή και την ελαφρύτερη με κάκωση εντοπιζόμενη ινιακά 9. Περιέγραψε, επίσης, την χρήση της κρανιοανάτρησης στη θεραπεία των εγκεφαλικών θλάσεων, τονίζοντας ότι δεν έπρεπε η κρανιοανάτρηση να διενεργείται πάνω από κρανιακή ραφή λόγω του ενδεχόμενου κινδύνου τρώσης της σκληράς μήνιγγας και ότι έπρεπε να εκτελείται υπό συνεχή καταιονισμό ύδατος. Πρώτος, επίσης, αντιλήφθηκε και αναφέρθηκε στη σοβαρότητα ης πρόγνωσης των κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων. Ο Κορνήλιος Κέλσος 5 π.χ.-50 μ.χ., αν και μη χειρουργός, αναφέρει στα συγγράμματά του μια πλειάδα σημαντικών παρατηρήσεων σχετικά με τις κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις, μεταξύ των οποίων την πρόκληση επισκληριδίου αιματώματος από ρήξη της μέσης μηνιγγικής αρτηρίας μετά από κάκωση στην κροταφική χώρα, ενώ αναφέρει ως περιοχή εντόπισης του αιματώματος την περιοχή με την μεγαλύτερη ευαισθησία, κάτι που έχει ανατομική εξήγηση δεδομένης της ευαισθησίας της σκληράς μήνιγγας στον πόνο 0. Ο Γαληνός από την Πέργαμο 9-00 μ.χ. παρουσιάζεται πιο επιθετικός και αισιόδοξος από τον προγενέστερό του Ιπποκράτη, όντας ένθερμος υποστηρικτής της 8

9 ανάταξης των εμπιεσματικών καταγμάτων και της χειρουργικής αφαίρεσης των οστικών παρασχίδων και των αιματωμάτων που πίεζαν τον εγκέφαλο. Η γνώμη του Γαληνού για τις κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις ήταν ότι έχουμε δει σοβαρά τραυματισμένους εγκεφάλους να ανανήπτουν, ενώ περιέγραψε εκτεταμένως την τεχνική της κρανιοανάτρησης με ταυτόχρονη διατήρηση της ακεραιότητας της σκληράς μήνιγγος. Ο Παύλος από την Αίγινα μ.χ., ο τελευταίος μεγάλος Βυζαντινός ιατρός, στο κλασικό σύγγραμμά του Τα Επτά Βιβλία του Παύλου περιγράφει αναλυτικά τις κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις,παρουσιάζοντας πρώτος μια λεπτομερή ταξινόμηση των καταγμάτων του κρανίου. Παράλληλα, αναφέρει την εφαρμογή μιας δερματικής τομής σχήματος Χ για τη χειρουργική προσπέλαση και αντιμετώπιση των καταγμάτων του κρανίου και την επίδεση του χειρουργικού τραύματος με μάλλινη γάζα εμποτισμένη με κρασί και έλαιο από τριαντάφυλλο. Μεταδιασεισικό σύνδρομο Η εμμονή των συμπτωμάτων μετά από ελαφρές κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις απασχολούσε τον ιατρικό κόσμο εδώ και αρκετούς αιώνες. Η πρώτη επίσημη καταγραφή έγινε από τον Παύλο από την Αίγινα65-690μ.χ, ο οποίος θεωρείται ο πρώτος που κατέγραψε τη μετατραυματική κεφαλαλγία ως ξεχωριστή νοσολογική οντότητα. Ο Duuytren το 839, περιέγραψε μερικά από τα ενοχλήματα που μπορεί να αναπτύξει κάποιος ασθενής μετά από μια ελαφριά ΚΕΚ. Ο Regler το 879, παρατήρησε αύξηση του αριθμού των ασθενών που εργάζονταν στην κατασκευή του σιδηροδρομικού δικτύου των ΗΠΑ και είχαν υποστεί ελαφρές ΚΕΚ κατά την εργασία τους, μετά την εφαρμογή του νόμου περί αποζημιώσεως των ατυχηματιών που ψηφίστηκε το 87. Ο Regler απέδωσε τα ενοχλήματα αυτά σε ψυχολογικά μάλλον παρά σε οργανικά αίτια και θεωρείται ότι ήταν ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια του συνδρόμου της αποζημιώσεως. Ο Oenheim το 89, εφηύρε τον όρο τραυματική νεύρωση για τα ενοχλήματα ασθενών μετά από ελαφριά ΚΕΚ που δεν είχαν καμία οργανική αιτία, αλλά και που δεν αποτελούσαν συμπτώματα κλασικής υστερίας. Ο Dana το 90, πίστευε ισχυρά ότι τα μετατραυματικά συμπτώματα δεν είχαν οργανικό υπόβαθρο, σε αντίθεση με τον Cushing, επίσης το 90, ο οποίος θεωρούσε ότι η αιτιολογία των συμπτωμάτων ήταν καθαρά οργανική. Οι Symonds το 94 και οι Denny-rown το 943, πίστευαν ότι για τα αρχικά συμπτώματα των ασθενών αυτών υπεύθυνα ήταν οργανικά αίτια, αλλά υπολόγιζαν πολύ και τη σημασία των ψυχολογικών παραγόντων. 9

10 Τέλος, ο Miller το 96, έδειξε ότι όσο βαρύτερη ήταν η κάκωση τόσο λιγότερα ήταν τα αναφερόμενα συμπτώματα. Ήταν της γνώμης ότι η εμμονή των συμπτωμάτων έχει σκοπό την αύξηση των πιθανοτήτων αποζημίωσης του ασθενούς από κάποια ασφαλιστική εταιρεία σύνδρομο της αποζημίωσης.. ΚΡΑΝΙΟΕΓΚΕΦΑΛΙΚΕΣ ΚΑΚΩΣΕΙΣ Γενικά Όπως αναφέρθηκε και στον πρόλογο, ως κρανιοεγκεφαλική κάκωση ΚΕΚ ορίζεται το αποτέλεσμα της μεταφοράς δυναμικής ή άλλης ενέργειας σε οποιονδήποτε από τους ιστούς που απαρτίζουν την κεφαλή και ταυτόχρονα επηρεάζει την λειτουργία του εγκεφάλου, σε άλλοτε άλλο βαθμό, μέσω μεταβολών στη μακροσκοπική ή μικροσκοπική δομή κάποιας μικρής ή μεγαλύτερης περιοχής του. Οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις είναι τόσο παλιές όσο και ο άνθρωπος. Εμφανίζονται σε όλες τις εποχές και στους επιμέρους πολιτισμούς της ανθρώπινης ιστορίας και καταλήγουν στην σύγχρονη εποχή στην οποία και παρουσιάζονται με ιδιαίτερη έξαρση, λόγω κυρίως της αλματώδους τεχνολογικής εξέλιξης. Αυτή η σύγχρονη κοινωνική μάστιγα των αμιγών κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων ή αυτών που συνοδεύονται από κακώσεις και άλλων συστημάτων έχει ως αποτέλεσμα την τεράστια αύξηση των ημερών νοσηλείας και την απώλεια ημερών εργασίας που υπολογίζονται σε εκατομμύρια ευρώ. Έτσι τα κοινωνικά και οικονομικά επακόλουθα είναι πολύ σοβαρά όχι μόνο για τους τραυματίες αλλά και για το ίδιο το κράτος και τις οικογένειές τους. Οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις είναι αρκετά συχνές. Συνήθως οφείλονται σε τροχαία ατυχήματα με κάθε είδους μεταφορικό μέσο, σε πτώσεις από ύψος, άσκηση σωματικής βίας και εγκληματικές ενέργειες, αθλητικές δραστηριότητες κτλ. Ο κίνδυνος να υποστεί κανείς μια κρανιοεγκεφαλική κάκωση είναι σχεδόν ίδιος σε όλες τις ηλικίες, το μόνο που διαφέρει είναι ο μηχανισμός. Κανένα παιδί δεν ενηλικιώνεται χωρίς να υποστεί μια κρανιοεγκεφαλική κάκωση διαφόρου σοβαρότητας. Ήδη κατά τον τοκετό ο εγκέφαλος μπορεί να υποστεί μια βίαιη διακίνηση. Αργότερα το βρέφος πέφτει προσπαθώντας να κάνει τα πρώτα του βήματα ή προσπαθώντας να ελευθερωθεί από το κρεβάτι ή το κάθισμά του. Κατά τη σχολική και νεανική ηλικία τα ατυχήματα στα διαλείμματα του σχολείου, στο παιχνίδι, οι αθλητικές κακώσεις και η χρήση αυτοκινήτων και δικύκλων είναι συχνές αιτίες κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων. Στην τρίτη ηλικία, η φαινομενική έλλειψη δραστηριότητας των ηλικιωμένων δεν τους απαλλάσσει από τον κίνδυνο ενός κρανιοεγκεφαλικού τραυματισμού, δεδομένης της ελάττωσης του μυικού τόνου, της νευρομυικής ασυνέργειας και της άμβλυνσης των αισθήσεων, που έχουν σαν αποτέλεσμα την αύξησης κυρίως του κινδύνου πτώσεων 3. 0

11 Οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις κατατάσσονται με διάφορους τρόπους. Για πρακτικούς λόγους οι πιο χρήσιμες ταξινομήσεις είναι με βάση το μηχανισμό, τη βαρύτητα και τη μορφολογία των κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων. Με βάση το μηχανισμό διακρίνουμε τις κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις σε:.- Ανοικτές ή διατιτραίνουσες, που προκαλούνται συνήθως από πυροβόλα όπλα και νύσσοντα-τέμνοντα όργανα π.χ. μαχαίρια, αιχμηρά αντικείμενα.- Κλειστές, που είναι συχνότερες και σχετίζονται με πτώσεις, τροχαία ατυχήματα, αθλητικές κακώσεις, επιθέσεις με αμβλέα όργανα κτλ. 4. Με βάση μια παρεμφερή θεώρηση του μηχανισμού πρόκλησης των κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων, μπορεί κανείς να πει ότι το κρανίο και ο εγκέφαλος μπορούν:.- να διατρηθούν.- να συμπιεστούν 3.- να υποβληθούν σε δυνάμεις που προκαλούν επιτάχυνση ή επιβράδυνση, οι οποίες δυνάμεις είναι υπεύθυνες για την πλειονότητα των κακώσεων σήμερα, δεδομένης της αύξησης του ποσοστού των τροχαίων ατυχημάτων στις μέρες μας 5. Η ταξινόμηση των κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων με βάση τη βαρύτητα γίνεται με τη χρήση της Κλίμακας Κώματος της Γλασκώβης GCS score. Το GCS score χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό των νευρολογικών ευρημάτων και επιτρέπει την ομοιογενή περιγραφή των πασχόντων από κρανιοεγκεφαλική κάκωση. Το GCS score έχει υιοθετηθεί και για την περιγραφή αλλαγών του επιπέδου συνείδησης και από άλλες αιτίες. Ως κώμα, ορίζεται η ανικανότητα του πάσχοντος να υπακούσει σε παραγγέλματα, να προφέρει λέξεις και να ανοίξει τα μάτια. Πάσχοντες που ανοίγουν τα μάτια τους αυτόματα, υπακούουν σε παραγγέλματα και είναι προσανατολισμένοι έχουν το μέγιστο βαθμό 5, ενώ ασθενείς που δεν ανοίγουν τα μάτια, δεν ομιλούν και δεν έχουν καμιά κινητική αντίδραση στα επώδυνα ερεθίσματα έχουν τον ελάχιστο βαθμό 3 Πίνακας.. Μεταξύ των βαθμών 3 και 5 δεν υπάρχει ένας συγκεκριμένος βαθμός που να αποτελεί το όριο του κώματος. Σύμφωνα πάντως με τον προηγούμενο ορισμό, σε κώμα βρίσκεται το 90% των πασχόντων με 8 βαθμούς ή λιγότερο και κανένας με 9 βαθμούς ή περισσότερο. Γι αυτό στην Κλίμακα Γλασκώβης ένα score 8 και λιγότερο θεωρείται γενικά ως κώμα. Με βάση λοιπόν την Κλίμακα Κώματος της Γλασκώβης κατά την άφιξη στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών, οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις διακρίνονται σε:.- Ελαφρές, όταν το GCS score είναι 4-5, οι οποίες αντιπροσωπεύουν την πλειονότητα των περιπτώσεων σε ποσοστό 80%.- Μέτριες, όταν το GCS score είναι 9-3, σε ποσοστό 0%

12 3.- Βαριές, όταν το GCS score είναι 3-8, σε ποσοστό επίσης 0%. Αξίζει να σημειωθεί ότι κατά τη βαθμολόγηση για τον προσδιορισμό του GCS score αξιολογείται η καλύτερη κινητική απάντηση, ενώ πρέπει να γίνεται καταγραφή της κινητικής απάντησης και από τις δύο πλευρές 4. Κλίμακα Γλασκώβης σε ενήλικες Άνοιγμα ματιών Αυθόρμητα 4 Σε προφορικά παραγγέλματα 3 Στον πόνο Καμία αντίδραση Προφορική απάντηση Προσανατολισμένη 5 Συγκεχυμένη 4 Απρόσφορη ομιλία λέξεις, μονοσύλλαβη 3 Ακατανόητοι ήχοι, ακατάληπτη ομιλία Καμία αντίδραση Κινητική αντίδραση Υπακούει σε εντολές 6 Εντοπίζει επώδυνα ερεθίσματα 5 Αποσύρει αδύναμη κάμψη σε επώδυνα ερεθίσματα 4 Ανώμαλη κάμψη σε επώδυνα ερεθίσματα 3 Ανώμαλη έκταση σε επώδυνα ερεθίσματα, αποκεφαλισμός Καμία αντίδραση Ελάχιστη βαθμολογία: 3, μεγίστη: 5, κώμα σε σκορ <8 και εγκεφαλικός θάνατος σε σκορ 3. Πίνακας.. Η Κλίμακα Κώματος της Γλασκώβης GCS score. Με βάση αυτή, οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις κατατάσσονται σε ελαφρές 4-5, μέτριες 9-3 και βαριές 3-8, ανάλογα με τη βαθμολογία κατά την άφιξη στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών. Μορφολογικά, οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις εξετάζονται υπό δύο ευρείες έννοιες: κατάγματα κρανίου και ενδοκρανιακές βλάβες..- Τα κατάγματα του κρανίου μπορεί να εντοπίζονται στο θόλο ή στη βάση του κρανίου, να είναι ρωγμώδη ή αστεροειδή, εμπιεστικά ή μη, ανοικτά με εκροή εγκεφαλονωτιαίου υγρού ή κλειστά και να συνοδεύονται από βλάβες κρανιακών συζυγιών ή όχι. Η διαπίστωση των καταγμάτων του κρανίου συχνά απαιτεί τη διενέργεια αξονικής τομογραφίας, μιας και μια αρνητική απλή ακτινογραφία κρανίου έχει εξαιρετικά υψηλό ποσοστό ψευδώς αρνητικών αποτελεσμάτων. Κλινικά σημεία κατάγματος, εκτός από την ενδεχόμενη τοπική παραμόρφωση, αποτελούν η περιοφθαλμική εκχύμωση, γνωστή αλλιώς και ως σημείο ομματοϋαλίων ή raccoon eyes και η οπισθοωτιαία εκχύμωση ή σημείο του attle.

13 Η κλινική σημασία των καταγμάτων έγκειται στο ότι η παρουσία τους αυξάνει την πιθανότητα ενός ενδοκρανιακού αιματώματος κατά 400 φορές στον πάσχοντα που διατηρεί τη συνείδησή του και κατά 0 φορές στον κωματώδη πάσχοντα..- Οι ενδοκρανιακές βλάβες διακρίνονται σε εντοπισμένες και διάχυτες, μολονότι και οι δύο αυτές μορφές κακώσεων συχνά μπορεί να συνυπάρχουν. Οι εντοπισμένες κακώσεις περιλαμβάνουν το Επισκληρίδιο αιμάτωμα, το Υποσκληρίδιο αιμάτωμα και το τραυματικό Ενδοεγκεφαλικό αιμάτωμα εγκεφαλικές θλάσεις και τραυματική υπαραχνοειδής αιμορραγία. Οι εντοπισμένες βλάβες, εκτός από την κλινική συμπτωματολογία, παρουσιάζουν και παθολογική αξονική τομογραφία με χαρακτηριστικά ευρήματα για κάθε τύπο κάκωσης. Οι διάχυτες εγκεφαλικές κακώσεις αντιπροσωπεύουν τον συχνότερα εμφανιζόμενο τύπο κρανιοεγκεφαλικών κακώσεων. Συμβαίνουν κυρίως σε συνθήκες ταχείας μετακίνησης της κεφαλής, επιτάχυνσης ή επιβράδυνσης και διακρίνονται στην Εγκεφαλική Διάσειση και στη Διάχυτη Αξονική Κάκωση. Οι διάχυτες κακώσεις χαρακτηρίζονται από την απουσία σε γενικές γραμμές παθολογικών ευρημάτων στην αξονική τομογραφία, αν και σε μερικές περιπτώσεις, ιδιαίτερα στη διάχυτη αξονική κάκωση, μπορεί να παρατηρηθούν μικρές στικτές αιμορραγίες στη λευκή ουσία των ημισφαιρίων του εγκεφάλου, ορατές πιο εύκολα στη μαγνητική τομογραφία Εικ..5 και.6. Κλινικά, χαρακτηρίζονται από τη διάρκεια και το βάθος του κώματος, με τη διάχυτη αξονική κάκωση να αποτελεί τη βαρύτερη μορφή διάχυτης βλάβης με παρατεταμένο και βαθύ κώμα, επί απουσίας ισχαιμικής-υποξαιμικής ή χωροκατακτητικής βλάβης του εγκεφάλου 4. 3

14 Εικ.. Φυσιολογική μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου σε ασθενή με συμπτώματα διάσεισης μετά από ελαφρά κρανιοεγκεφαλική κάκωση Εικ.. Αξονική τομογραφία ασθενούς με κρανιοεγκεφαλική κάκωση, θύμα τροχαίου ατυχήματος. Ο ασθενής παρουσίαζε παρατεταμένο μετατραυματικό κώμα με σχεδόν φυσιολογική αξονική τομογραφία εγκεφάλου, με εξαίρεση μια στικτή αιμορραγική θλάση εντός της λευκής ουσίας δεξιά μετωπιαία που σε συνδυασμό με την κλινική εικόνα συνηγορούν υπέρ διάχυτης εγκεφαλικής βλάβης. 4

15 .3 ΜΕΤΑΔΙΑΣΕΙΣΙΚΟ ΣΥΝΔΡΟΜΟ Μεταδιασεισικό ή Μετατραυματικό Σύνδρομο ονομάζουμε ένα σύνολο υποκειμενικών ενοχλημάτων που αναφέρουν ασθενείς που υπέστησαν μια, συνήθως ελαφρά, κρανιοεγκεφαλική κάκωση, χωρίς να είναι δυνατή η ανεύρεση αντικειμενικών σημείων κατά την κλινική εξέταση. Η αιτία των συμπτωμάτων των ασθενών αυτών είναι αδιευκρίνιστη και το οργανικό υπόβαθρο του συνδρόμου αμφισβητείται έντονα από αρκετούς ερευνητές. Αμφιλεγόμενο είναι επίσης το κατά πόσο, εάν υπάρχει οργανικό υπόβαθρο, αυτό συμμετέχει στην παθοφυσιολογία του συνδρόμου σε σχέση με τα ψυχολογικά αίτια, που κατά πολλούς αποτελούν τη ουσιαστική βάση του συνδρόμου. Στην ψυχογενή θεώρηση του συνδρόμου συμπεριλαμβάνονται επίσης η αντίδραση μετατροπής και τα δευτερογενή οφέλη η ανάγκη για συγκέντρωση της προσοχής, δικαστικές ή ασφαλιστικές αποζημιώσεις, διεκδίκηση χορήγησης οπιοειδών αναλγητικών φαρμάκων κ.ά.. Επιπλέον, η παρουσία κάποιων συμπτωμάτων μπορεί αναμφισβήτητα να οδηγήσει στην εμφάνιση άλλων, π.χ. η κεφαλαλγία μπορεί να προκαλέσει δυσκολία στην συγκέντρωση, η οποία με τη σειρά της μπορεί να οδηγήσει σε αδυναμία διεκπεραίωσης των επαγγελματικών καθηκόντων και στη συνέχεια σε κατάθλιψη 8. Τα συχνότερα εμφανιζόμενα συμπτώματα στους πάσχοντες από μεταδιασεισικό σύνδρομο είναι η κεφαλαλγία, η ζάλη και οι διαταραχές της μνήμης. Πέρα από αυτά όμως, τα υποκειμενικά ενοχλήματα των ασθενών αυτών κατατάσσονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: σωματικά συμπτώματα, γνωστικές διαταραχές και διαταραχές από την ψυχική σφαίρα..- Στα σωματικά συμπτώματα ανήκουν η κεφαλαλγία, η ζάλη, η θόλωση της όρασης, η ανοσμία, οι εμβοές, η ελάττωση της ακουστικής οξύτητας, οι διαταραχές της ισορροπίας κ.ά..- Οι γνωστικές διαταραχές περιλαμβάνουν συμπτώματα που αφορούν στις ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες, όπως δυσκολία συγκέντρωσης, επηρεασμένη κριτική ικανότητα και ανοϊκή συνδρομή, με κυριότερες εκδηλώσεις της τελευταίας τις διαταραχές της πρόσφατης μνήμης και την απώλεια της πνευματικής ακεραιότητας. 3.- Στις ψυχικές διαταραχές περιλαμβάνονται οι αλλαγές της προσωπικότητας, η μείωση της libido, η αϋπνία, η εύκολη κόπωση, η δυσανεξία στο αλκοόλ, η δυσανεξία στο θόρυβο και το φως, η κατάθλιψη, η συναισθητική αστάθεια, η αβουλία, η ευερεθιστότητα κτλ 9. Τα κριτήρια διάγνωσης του μεταδιασεισικού συνδρόμου περιλαμβάνουν συνδυασμούς συμπτωμάτων, ανάλογα με το ποια ομάδα κριτηρίων θα χρησιμοποιήσει κανείς, κάτι που θα αναλυθεί διεξοδικότερα στο Ειδικό Μέρος. Η κεφαλαλγία απαντάται σε μεγάλο ποσοστό των πασχόντων και αποτελεί το συχνότερο μεταδιασεισικό σύμπτωμα 0. Στα πιθανά αίτια περιλαμβάνονται η μετατραυματική 5

16 ημικρανία, η κεφαλαλγία τάσης, επιδείνωση προϋπάρχουσας γνωστής κεφαλαλγίας, κατάχρηση αναλγητικών και αυχενική ριζοπάθεια. Είναι συχνότερη σε ηλικίες μεταξύ 5-35 ετών, με προεξάρχουσες τις γυναίκες. Αξιοσημείωτο είναι πως όσο σοβαρότερη είναι η κάκωση, τόσο λιγότερο αναφέρεται η κεφαλαλγία ως σύμπτωμα. Μπορεί να περιγράφεται ως εντοπισμένη στην περιοχή της κεφαλής, αλλά και ως γενικευμένη, που συνοδεύεται από συσφιγκτικό αίσθημα γύρω από την κεφαλή, ως αίσθημα πίεσης στην κορυφή της κεφαλής ή, τέλος, περιγράφεται ως αίσθημα επικείμενης έκρηξης στο εσωτερικό του κρανίου. Η κεφαλαλγία αυτών των ασθενών δεν έχει ποτέ χαρακτήρες κεφαλαλγίας αυξημένης ενδοκράνιας πίεσης και διαφοροδιαγιγνώσκεται εύκολα από αυτήν. Σε μια δεύτερη ομάδα ασθενών η κεφαλαλγία δεν αρχίζει αμέσως μετά την κάκωση αλλά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. Το πιθανότερο σε αυτούς τους ασθενείς είναι η κεφαλαλγία να επιδεινώνεται με την πάροδο του χρόνου, ιδιαίτερα αν ο ασθενής εμπλέκεται σε δικαστικούς αγώνες με ασφαλιστικές εταιρείες, διεκδικώντας αποζημίωση για τον τραυματισμό του. Το αίσθημα ζάλης αποτελεί ένα από τα συχνότερα υποκειμενικά ενοχλήματα των πασχόντων από μεταδιασεισικό σύνδρομο. Πολλές φορές οι ασθενείς το περιγράφουν ως λιποθυμική τάση ή ως αστάθεια, χωρίς ποτέ να πέφτουν ή να κάνουν εμετό. Στην ύπτια θέση τα συμπτώματα αυτά είναι σπάνια, εμφανίζονται συνήθως κατά τη μεταβολή της θέσης και την έγερση και διαρκούν τις περισσότερες φορές λίγα δευτερόλεπτα. Οι πιθανές αιτίες είναι πολλές. Τις περισσότερες φορές το αίσθημα ζάλης οφείλεται σε διάσειση του λαβυρίνθου λόγω της μικρής μετακίνησης των κρυστάλλων ανθρακικού ασβεστίου του έσω ωτός. Πρόκειται συνήθως για προσωρινή διαταραχή που παρέρχεται μετά από διάστημα μερικών εβδομάδων. Άλλα, λιγότερο συχνά αίτια ζάλης, αποτελούν το περιλεμφικό συρίγγιο του έσω ωτός, αγγειοκινητικές διαταραχές από βλάβες του αγγειοκινητικού κέντρου που επηρεάζουν τον τόνο των αγγείων, βλάβες της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης 6. Οι διαταραχές της μνήμης παρουσιάζονται συχνά στους ασθενείς με μεταδιασεισικό σύνδρομο. Η συχνότητα και η βαρύτητά τους είναι ευθέως ανάλογη της σοβαρότητας της κάκωσης. Είναι ενδεικτικό ότι ασθενείς με παρεγχυματικές εγκεφαλικές βλάβες, κυρίως στους κροταφικούς λοβούς, εμφανίζουν συχνότερα διαταραχές της μνήμης, ενώ σε πάσχοντες με φυσιολογική αξονική τομογραφία οι διαταραχές αυτές μπορούν να αποδοθούν στην δυσκολία συγκέντρωσης και προσοχής καθώς και σε ψυχογενή αίτια. Οι ασθενείς αυτοί συχνά δυσκολεύονται να θυμηθούν ονόματα οικείων τους προσώπων, χωρίς να ξεχνούν τη φυσιογνωμία τους, γεγονός που τους αυξάνει περαιτέρω το στρες και το άγχος. Το Μεταδιασεισικό Σύνδρομο ανέκαθεν δίχαζε και συνεχίζει να διχάζει τον ιατρικό κόσμο, σχετικά με τη φύση και την αιτιολογία του. Οι υποστηρικτές της οργανικής βάσης του συνδρόμου υποστηρίζουν ότι παθολογικά ανατομικά ευρήματα μπορούν να ανιχνευθούν στον εγκέφαλο των περισσοτέρων ασθενών με μεταδιασεισικό σύνδρομο. 6

17 Παρά ταύτα, ελάχιστες είναι οι παθολογοανατομικές μελέτες που έχουν γίνει ως τώρα σε ασθενείς με μετατραυματικό σύνδρομο, αφού πολύ λίγες είναι οι περιπτώσεις που καταλήγουν στο θάνατο, και αυτό συμβαίνει πάντοτε από άλλη αιτία, αφού η κάκωση που προηγείται του συνδρόμου είναι ελαφρά. Ο Oenheimer το 968 7, περιέγραψε τις ιστολογικές αλλαγές που υπήρχαν σε μικρό αριθμό περιπτώσεων που κατέληξαν από κάποια άλλη αιτία μετά από ελαφρά κρανιοεγκεφαλική κάκωση, ως μικροσκοπικές αιτίες τριχοειδικών αιμορραγιών αλλά και περιοχών που περιείχαν αποτετμημένες νευρικές ίνες, χωρίς αιμορραγικά στοιχεία. Τα ευρήματα αφορούσαν σε περιοχές του στελέχους, κυρίως, και σπανίως τον εγκεφαλικό φλοιό και η περιγραφή του ήταν σύμφωνη με τα αποτελέσματα πειραματικών εργασιών σε πιθήκους Ο Packard το 99 3, μεταξύ άλλων ερευνητών, σε μια αναδρομική μελέτη 50 ασθενών αναφέρει ότι η κεφαλαλγία στους περισσότερους εξακολούθησε για περίπου ένα χρόνο και πλέον μετά το τέλος της δικαστικής διαμάχης που είχαν και πως μόνο 4 από αυτούς έπαψαν να αναφέρουν κεφαλαλγία μετά το τέλος των δικαστικών τους διεκδικήσεων. Οι υποστηρικτές της ψυχολογικής θεώρησης του συνδρόμου πιστεύουν ότι τα συμπτώματα οφείλονται κυρίως στην προνοσηρή προσωπικότητα του ασθενούς και ότι επίσης σχετίζονται με τη διεκδίκηση δευτερογενών οφελών, αποζημιώσεων κτλ. Διάφορες μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί προς επίρρωση της θεωρίας αυτής και σημαντικά συμπεράσματα έχουν εξαχθεί, όπως το ότι το μεταδιασεισικό σύνδρομο είναι σπάνιο μετά από αθλητικές κακώσεις και σπάνιο στα παιδία. Συγκεκριμένα, βρέθηκε ότι στα παιδιά η συχνότητα του συνδρόμου ήταν τόσο μικρότερη όσο βαρύτερη ήταν η κάκωση 4,5,6,7. Η θεραπεία του συνδρόμου είναι κατά κύριο λόγο υποστηρικτική. Πολλές φορές η περίθαλψη σε αυτούς τους ασθενείς παρέχεται από ιατρούς πρωτοβάθμιας περίθαλψης, γενικούς ιατρούς, νευρολόγους, ψυχιάτρους ή ακόμα και ψυχολόγους. Η συμμετοχή του νευροχειρουργού στις εμμένουσες περιπτώσεις βρίσκεται συνήθως στη διακριτική ευχέρεια του υπεύθυνου ιατρού του ασθενούς και στην πρακτική που αυτός εφαρμόζει. Η ανάρρωση από τη νόσο, πάντως, ποικίλλει και δεν μπορεί να προβλεφθεί με ακρίβεια. Η επιμονή κάποιων συμπτωμάτων ενδεχομένως να χρειάζονται επαναξιολόγηση για την ανάπτυξη πιθανών όψιμων θεραπεύσιμων επιπλοκών, όπως ο υδροκέφαλος, η εκροή εγκεφαλονωτιαίου υγρού κ.ά. Οι lves και Jane 8 υπέβαλαν ασθενείς που τα συμπτώματά τους επέμεναν για περισσότερο από 3 μήνες σε αξονική και μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου καθώς και σε νευροψυχολογικές δοκιμασίες. Επίσης, σε περιπτώσεις που πιθανολογείται η ύπαρξη επιληπτικών κρίσεων έχει ένδειξη η διενέργεια ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Όταν όλες οι διαγνωστικές μέθοδοι αποβούν αρνητικές, ο ιατρός πληροφορεί τον ασθενή και πολλές φορές και το δικηγόρο ότι δεν έχει βρεθεί κανένα αντικειμενικό εύρημα που να δικαιολογεί τα συμπτώματα και ότι ο ασθενής θα πρέπει να συμβουλευτεί ψυχίατρο για τη περαιτέρω αντιμετώπιση του προβλήματός του. Επίσης, ο ιατρός θα πρέπει να καθησυχάσει τον ασθενή και να αναφέρει ότι εφόσον δεν έχουν αναδειχθεί παθολογικά ευρήματα κατά τη διαγνωστική διερεύνηση, το πιθανότερο είναι πως τα συμπτώματα θα υποχωρήσουν σημαντικά μέσα σε διάστημα ενός έτους το πολύ και ότι δεν υπάρχει άλλη θεραπεία πέρα από την ψυχολογική υποστήριξη. 7

18 .4 ΔΙΚΤΥΑ ΠΕΠΟΙΘΗΣΗΣ Η καλή ιατρική πράξη στηρίζεται στη σωστή ιατρική απόφαση, και αυτή με την σειρά της στηρίζεται στην εκμετάλλευση όλων των πληροφοριών που έχει ο γιατρός στη διάθεσή του. Στο παρελθόν, οι διαθέσιμες πληροφορίες ήσαν περιορισμένες και είχαν σχέση κυρίως με τα στοιχεία της φυσικής εξέτασης συμπτώματα, σημεία κ.λ.π.. και με κάποια απλά εργαστηριακά ευρήματα. Σήμερα τα πράγματα έχουν αλλάξει, υπάρχει ένα μεγάλο πλήθος εργαστηριακών μεταβλητών, σημάτων, εικόνων κ.λ.π. που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη από το γιατρό συνδυαστικά. Η κατάσταση αυτή δημιουργεί την αναγκαιότητα ενός νέου τύπου διαχείρισης της πληροφορίας καθώς επίσης πιο σύνθετες προσεγγίσεις στη λήψη της ιατρικής απόφασης που χρησιμοποιούν την μοντέρνα μεθοδολογία και τεχνολογία της πληροφορικής. Η ώθηση που έχει δώσει η πληροφορική στην κλινική έρευνα, με τη σχεδίαση σχεσιακών βάσεων δεδομένων και με τα συστήματα στατιστικής ανάλυσης, είναι καθοριστική. Εξελιγμένα εργαλεία στήριξης αποφάσεων άρχισαν να αναπτύσσονται στα ερευνητικά εργαστήρια και είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα έχουν βαθιά επίδραση στον τρόπο εξάσκησης της Ιατρικής, στο μέλλον. Η παρούσα διατριβή ασχολείται με την ανάπτυξη ενός έμπειρου συστήματος, βασιζόμενου σε Δίκτυο Πεποίθησης, στο χώρο της Ιατρικής και συγκεκριμένα στην πρόγνωση των ασθενών με κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις. Το σύστημα αυτό βασίζεται τόσο σε κλινικά όσο και εργαστηριακά ευρήματα και κάνει εκτίμηση της πορείας του ασθενή, σύμφωνα με την Κλίμακα Έκβασης της Γλασκώβης. Με γνώμονα τις επιδόσεις ενός συστήματος που επιτελεί κατηγοριοποίηση classification υπό καθεστώς αβεβαιότητας, θα μπορούσε κανείς να επιλέξει από τεχνικές που είναι γνωστό ότι είναι ιδιαίτερα επιτυχείς. Τα Νευρωνικά Δίκτυα, για παράδειγμα, που θεωρητικά προσομοιώνουν λειτουργίες του ανθρώπινου εγκεφάλου, θα ήταν προτιμητέα, μια που έχουν ως πλεονέκτημα τη δυνατότητα της μάθησης από την εμπειρία που αποκτούν. Τα Νευρωνικά Δίκτυα εκπαιδεύονται με ένα ποσό πληροφορίας και την αξιοποιούν για να βελτιώσουν την επίδοσή τους στην πρόβλεψη νέων περιστατικών. Η υλοποίησή τους είναι σχετικά εύκολη ενώ τα ποσοστά επιτυχών προβλέψεών τους είναι υψηλά. Το μοντέλο όμως που ακολουθούν για την οικοδόμηση και λειτουργία τους, είναι ξένο προς την ιατρική σκέψη. Τα Νευρωνικά Δίκτυα αντιμετωπίζονται από το χρήστη ως «μαύρα κουτιά». Επιτυγχάνουν μεν σωστές κατηγοριοποιήσεις, αλλά ο τρόπος είναι αδιαφανής ή πάντως όχι αντιληπτός από τον χρήστη. Ως αποτέλεσμα, δεν τυγχάνουν της εμπιστοσύνης του ιατρού-χρήστη και τελικώς δεν καταφέρνουν να γίνουν εργαλείο στην καθημερινή κλινική πρακτική του. Μια άλλη διαδεδομένη μεθοδολογία για αντίστοιχους στόχους κατηγοριοποίησης είναι τα συστήματα που βασίζονται σε κανόνες rule-based systems. Είναι συστήματα βλ. Κεφ. με μεγάλη ιστορία στο χώρο της Τεχνητής Νοημοσύνης και ευρεία χρήση σε 8

19 συστήματα διάγνωσης μηχανικών και ηλεκτρονικών σφαλμάτων. Σε αντίθεση με τα Νευρωνικά Δίκτυα, ο τρόπος διαχείρισης της πληροφορίας και η διαδικασία κατηγοριοποίησης είναι διαφανής στο χρήστη. Με την εφαρμογή μιας σειράς κανόνων, οι οποίοι εισάγονται από ειδικούς του πεδίου εφαρμογής του συτήματος, καταφέρνουν και αυτά να έχουν υψηλές επιδόσεις. Έχει όμως αποδειχθεί ότι η φύση της ιατρικής πληροφορίας έχει ιδιαιτερότητες και η διαχείριση της με μια σειρά από κανόνες είναι με την εξαίρεση κάποιων περιπτώσεων αδύνατη. Πέρα από τη γενικά παραδεκτή πολυπλοκότητα των μηχανισμών οι οποίοι εμπλέκονται σε κάθε ιατρικό πρόβλημα, το καθεστώς αβεβαιότητας κάτω από το οποίο συλλέγεται η ιατρική πληροφορία, καθιστά τέτοιου είδους συστήματα είτε μη αποτελεσματικά, είτε ανελαστικά στις παραδοχές που υιοθετούν. Η επιλογή της συγκεκριμένης μεθοδολογίας, των Δικτύων Πεποίθησης ή ayesian Networks, δε βασίστηκε τόσο σε επιχειρήματα επίδοσης σε όρους επιτυχών προβλέψεων όσο στο ότι είναι απόλυτα συμβατή με τον τρόπο σκέψης του τελικού αποδέκτη και χρήστη ενός τέτοιου συστήματος, δηλαδή του ιατρού. Κατά την διαδικασία της διάγνωσης, τα βήματα της ιατρικής σκέψης, είναι τα ακόλουθα: Αρχικά, η εμπειρία του ιατρού, του δίνει μια έστω και ποιοτική εκτίμηση της σπανιότητας κάθε νόσου από την οποία ίσως πάσχει ο υπό εξέταση ασθενής. Με τα πρώτα δεδομένα που λαμβάνει, ως κλινικά σημεία και συμπτώματα, διατυπώνει μια υπόθεση εργασίας, αναφορικά με την πιθανή νόσο. Στη συνέχεια, τα υπόλοιπα δεδομένα αξιοποιούνται από τον ιατρό, προκειμένου είτε να επιβεβαιώσει/απόρρίψει την υπόθεση εργασίας, είτε να διατυπώσει νέες υποθέσεις. Μέσα από τα δεδομένα που λαμβάνει, η πεποίθηση που έχει για τη νόσο, τροποποιείται συνεχώς και αναζητά νέες εξετάσεις, κατά προτίμηση εκείνες που έχουν την μεγαλύτερη αξία πληροφορίας, που θα τον βοηθήσουν πιο εύκολα να φτάσει σε μια υψηλή πεποίθηση για την αληθεια ή το ψεύδος της υπόθεσής του. Στην καθημερινή του κλινική πράξη, ο ιατρός κάνει χρήση εννοιών όπως «ευαισθησία», «ειδικότητα» και «προβλεπτική αξία» ενός τεστ. Ουσιαστικά, μεταχειρίζεται έναν μηχανισμό με τον οποίο τα αποτελέσματα των εξετάσεων που διατάσσει, συνδυάζονται με τον καλύτερο τρόπο ώστε να τροποποιήσουν την πεποίθησή του. Αυτός ο μηχανισμός, ο κανόνας του ayes, που ο ιατρός είναι εκπαιδευμένος να εφαρμόζει, αποτελεί το βασικό στοιχείο της μεθοδολογίας των Δικτύων Πεποίθησης. Σε αντίθεση με τις άλλες τεχνικές που αναφέρθηκαν παραπάνω, τα δίκτυα πεποίθησης διαχειρίζονται την αβεβαιότητα με έναν σαφή και ρητό τρόπο. Λαμβάνουν υπ όψιν τους την εξάρτηση μεταξύ των μεταβλητών του προβλήματος, και όχι μόνο προσφέρουν μια κατανομή πιθανότητας στις διάφορες κατηγορίες αλλά και επιτρέπουν την εισαγωγή υποκειμενικής αβέβαιας πληροφορίας την οποία και συνυπολογίζουν. Είναι λοιπόν σαφές ότι ένα σύστημα που εφαρμόζει την ίδια με τον ιατρό μεθοδολογική προσέγγιση στο πρόβλημα, κερδίζει την εμπιστοσύνη του και μπορεί στα χέρια του όχι μόνο να αποτελέσει εργαλείο υποστηρικτικό του λειτουργήματός του, αλλά και αφορμή για κωδικοποίηση της σκέψης του. Αν επιπλέον ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να 9

20 αξιοποιήσει τη συσσωρευμένη πληροφορία που υπάρχει σε βάσεις δεδομένων και να εκπαιδευτεί από αυτή, τότε θα μπορεί να λειτουργήσει και ως ένα σύστημα μεταφοράς της εμπειρίας αυτής σε απομακρυσμένα κλινικά περιβάλλοντα. Στο Γενικό Μέρος περιγράφεται η φύση της Ιατρικής πληροφορίας, δίνονται οι βασικές έννοιες της πιθανοκρατικής συλλογιστικής και αναπτύσσονται οι τεχνικές ανάλυσης αποφασεων στην Ιατρική. Το υπόλοιπο του Γενικού Μέρους έχει σαν αντικείμενο την μοντελοποίηση της Ιατρικής πληροφορίας με επικέντρωση στα γραφικά μοντέλα αναπαράστασης της πληροφορίας και ιδιαίτερα στα γραφικά λογαριθμικά-γραμμικά μοντέλα. Γίνεται μια προσπάθεια διαφορετικής προσέγγισης των πολυπαραγοντικών προβλημάτων που συναντώνται στην Ιατρική πράξη και που συνήθως αντιμετωπίζονται με τις κλασσικές στατιστικές τεχνικές της Multivariate nalysis..4. Γραφικά μοντέλα γραφήματα ανεξαρτησίας Ένα γραφικό μοντέλο είναι μια οικογένεια συναρτήσεων πυκνότητας πιθανότητας που εμπεριέχει ένα συγκεκριμένο σύνολο περιορισμών δεσμευμένων ανεξαρτησιών, που εμφανίζονται σε ένα γράφημα ανεξαρτησίας. Γραφική μοντελοποίηση είναι η στατιστική δραστηριότητα προσαρμογής γραφικών μοντέλων στα δεδομένα. Υπό αυτή την έννοια, η γραφική μοντελοποίηση δεν είναι παρά άλλη μια στατιστική τεχνική, όπως η ανάλυση παλινδρόμησης, η ανάλυση διακύμανσης, η ανάλυση επιβίωσης κλπ, των οποίων τα κίνητρα και η φιλοσοφία μπορεί να περιγραφεί στο πλαίσιο της παραμετρικής στατιστικής μοντελοποίησης 3. Η διαδικασία εξαγωγής συμπερασμάτων inference από δεδομένα ακολουθεί τα εξής βήματα: τα δεδομένα αναπαριστώνται από ένα θεωρούμενο πιθανοκρατικό μοντέλο που περιλαμβάνει όρους για τη μοντελοποίηση του υποκειμένου στατιστικού μηχανισμού αλλά και του σχεδιασμού δειγματοληψίας βάσει του οποίου δημιουργήθηκαν τα δεδομένα. Αυτή η διαδικασία προσφέρει μια ομαλή αναπαράσταση των δεδομένων μέχρι του σημείου που απαιτείται ο καθορισμός των τιμών κάποιων αγνώστων παραμέτρων. Συγκεκριμένες τιμές αυτών των παραμέτρων αντιστοιχούν σε ουσιαστικές υποθέσεις αναφορικά με το υπόστρωμα του προβλήματος, για παράδειγμα την εξαίρεση κάποιας συγκεκριμένης μεταβλητής από το σύνολο των επεξηγηματικών μεταβλητών exlanatory set. Τα δεδομένα και το πιθανοκρατικό μοντέλο συνδυάζονται στη συνάρτηση πιθανοφάνειας likelihood function η οποία δίνει ένα μέτρο σχετικής στήριξης σε διαφορετικές τιμές των παραμέτρων. Η διαδικασία εκλογής μοντέλου αντιμετωπίζει το πρόβλημα της επιλογής μεταξύ μιας ευρείας κλάσης ανταγωνιστικών μοντέλων και διαγνωστικοί έλεγχοι στις παραδοχές του μοντέλου πιθανόν να προτείνουν βελτιώσεις στο αρχικό μοντέλο, οδηγώντας σε μια επανάληψη της όλης διαδικασίας. Οι αρχές και οι τεχνικές της γραφικής μοντελοποίησης δεν είναι τίποτε περισσότερο ή τίποτε λιγότερο από μια στατιστική προσέγγιση μοντελοποίησης στην ανάλυση 0

21 δεδομένων, η οποία βασίζεται στην επιλογή ενός γραφήματος ανεξαρτησίας για τον καθορισμό ενός συγκεκριμένου πιθανοκρατικού μοντέλου..4. Ιστορική αναδρομή Τα συστατικά των γραφικών μοντέλων Η χρήση γραφημάτων για την αναπαράσταση στατιστικών μοντέλων έχει μακρά και πλούσια παράδοση, η οποία ξεκίνησε με τον γενετιστή Sewall Wright 40, ο οποίος ανέπτυξε τη μέθοδο της ανάλυσης ίχνους ath analysis. Η μέθοδος αυτή αργότερα αποτέλεσε την καθιερωμένη αναπαράσταση αιτιοκρατικών μοντέλων στην Οικονομία, Κοινωνιολογία και Ψυχολογία. Το γράφημα, στο πλαίσιο αυτής της μεθόδου, αναπαριστά ένα σύστημα εξαρτήσεων ή, σύμφωνα με την ορολογία του Wright, ένα σύστημα αιτιοκρατικών σχέσεων. Από την πλευρά της Στατιστικής, τα ιεραρχικά λογαριθμικά-γραμμικά μοντέλα Hierarchical log-linear models για πίνακες συνάφειας contingency tables έχουν συγκεντρώσει σημαντικό ενδιαφέρον ανάμεσα στους ερευνητές. Τα μοντέλα αυτά ορίσθηκαν από τον irch 9 ενώ πρωτοπόροι στην ανάπτυξή τους ήταν οι isho 3, Goodman 34, 35, Haberman 36 και isho, Fienberg και Holland 30. Έχουν εκτενώς χρησιμοποιηθεί από επιστήμονες κοινωνικών επιστημών για την ανάλυση δεδομένων σε μορφή πινάκων συνάφειας. Η ανάπτυξή τους έχει καταστήσει δυνατό τον ορισμό πολύπλοκων συνδυασμών μεταξύ των παραγόντων που κατηγοριοποιούν έναν πίνακα πολλών διαστάσεων. Από την άλλη πλευρά, τυπικές αναλύσεις δεδομένων συνεχών μεταβλητών όπως αυτά συνοψίζονται από έναν πίνακα διακύμανσης ή συσχέτισης, έχουν παραδοσιακά βασιστεί σε τεχνικές που εξετάζουν γραμμικούς μετασχηματισμούς, για παράδειγμα βασικές συνιστώσες rincial comonents ή κανονικές μεταβλητές canonical variates. Μια εναλλακτική προσέγγιση προτάθηκε από τον Demster 33, σύμφωνα με την οποία τα δεδομένα ακολουθούν κανονική κατανομή πολλών μεταβλητών ενώ συγκεκριμένα στοιχεία του αντιστρόφου του πίνακα διακύμανσης μηδενίζονται. Πρόκειται για τα μοντέλα επιλογής covariance covariance selection models. Παρά το ότι η Wermuth 39 έδειξε την αναλογία των μοντέλων αυτών με την κλάση των λογαριθμικών γραμμικών, δεν έχουν τραβήξει την προσοχή της εφαρμοσμένης Στατιστικής. Οι διαφορετικές αυτές μέθοδοι στατιστικής ανάλυσης πολλών μεταβλητών, μαζί με κάποια στοιχεία από τη Θεωρία Γραφημάτων Grah Theory, αποτέλεσαν τα συστατικά για την εμφάνιση των Γραφικών Μοντέλων. Η έννοια όμως εκείνη που αποτέλεσε το συνδετικό κρίκο αυτών των θεωριών είναι η έννοια της ανεξαρτησίας και της υπό συνθήκες δεσμευμένης ανεξαρτησίας. Αυτή υπήρχε ήδη σε εφαρμογές της παραγοντικής ανάλυσης και της ανάλυσης λανθάνουσας δομής latent structure analysis, όπου η δέσμευση γίνεται σε μη-παρατηρήσιμες μεταβλητές, όμως η αναγνώριση ότι η δεσμευμένη ανεξαρτησία έχει παρόμοια σπουδαιότητα και για παρατηρήσιμες μεταβλητές, καθυστέρησε πολύ.

22 Πολλοί από αυτούς που χρησιμοποιούν ή μελετούν την εφαρμοσμένη Στατιστική πολλών μεταβλητών, τη θεωρούν μια συλλογή ή έναν κατάλογο από στατιστικές μεθόδους, ομαδοποιημένες εξ αιτίας της χρησιμότητάς τους ως εργαλεία, αλλά με μικρή λογική συσχέτιση, και, όπως τα εργαλεία σε μια εργαλειοθήκη, χωρίς κάποια τάξη. Για παράδειγμα, τα βιβλία Στατιστικής συχνά μεταχειρίζονται έννοιες όπως η μη-μετρική πολυδιαστατική ταξινόμηση non-metric multidimensional scaling στο ίδιο επίπεδο με την παραγοντική ανάλυση factor analysis. Αυτό δεν είναι σωστό, αφού η πρώτη δεν είναι παρά ένας υπολογιστικός αλγόριθμος ενώ η δεύτερη αφορά στη στατιστική ανάλυση ενός πλήρoυς πιθανοκρατικού μοντέλου. Με την ίδια λογική, η λέξη «ανάλυση» στην ανάλυση βασικών συνιστωσών rincial comonent analysis έχει εντελώς διαφορετικό νόημα απ ότι στην παραγοντική ανάλυση factor analysis. Αυτό το έλλειμμα ενότητας και αυστηρότητας δεν είναι διανοητικά ικανοποιητικό και η ενότητα που υπάρχει περιορίζεται στις μεθόδους που βασίζονται στους πίνακες διακύμανσης-συνδιακύμανσης variance-covariance προϋποθέτοντας κανονικότητα Normality. Η Στατιστική πολλών μεταβλητών χρειάζεται ένα ευρύτερο θεωρητικό πλαίσιο ενοποίησης, μέσα στο οποίο μπορούν να αναπτυχθούν πρακτικές εφαρμογές. Η έννοια της υπό συνθήκη ανεξαρτησίας προσφέρει ένα τέτοιο πλαίσιο. Η θεωρία των γραφημάτων ανεξαρτησίας και οι σχετικές με αυτή εφαρμογές γραφικής μοντελοποίησης, αποτελούν απλώς μια υλοποίηση της θεωρίας αυτής..4.3 Στοιχεία Θεωρίας Γραφημάτων Ένα γράφημα grah G είναι ένα μαθηματικό αντικείμενο που αποτελείται από δύο σύνολα, ένα σύνολο κόμβων vertices, nodes Κ και ένα σύνολο δεσμών edges Ε. Το σύνολο Ε αποτελείται από διατεταγμένα ζεύγη στοιχείων του Κ. Συνήθως θεωρούμε ως Κ το σύνολο των φυσικών αριθμών {,, 3,, k}. Υπάρχει κατευθυντικός δεσμός directed ή βέλος arrow μεταξύ των κόμβων i και j του Κ εάν το σύνολο Ε περιέχει το διατεταγμένο ζεύγος i, j. Τότε ο κόμβος i λέγεται πατέρας arent του κόμβου j και ο κόμβος i λέγεται παιδί child του κόμβου i. Υπάρχει μηκατευθυντικός undirected δεσμός ή γραμμή line μεταξύ των κόμβων αυτών εάν το σύνολο Ε περιέχει και τα δύο ζεύγη i, j και j, i. Το γράφημα λέγεται μηκατευθυντικό εάν όλοι οι δεσμοί είναι μη-κατευθυντικοί. Θεωρούμε μόνον γραφήματα με έναν δεσμό ανά ζεύγος κόμβων και χωρίς βρόγχους. Δηλαδή επιτρέπουμε μεν μια διαδρομή να ξεκινά και να καταλήγει στον ίδιο κόμβο, αλλά όχι να περνά πό κάποιον κόμβο περισσότερες από μια φορές. Το διάγραμμα ενός γραφήματος είναι μια εικόνα στην οποία κύκλοι αναπαριστούν κόμβους, γραμμές αναπαριστούν μη-κατευθυντικούς δεσμούς και βέλη κατευθυντικούς δεσμούς. Το γράφημα με Κ = {,, 3, 4} και Ε = {,,,,, 3, 4, 3} έχει διάγραμμα: 3 4

23 Οι κόμβοι i και j γειτνιάζουν, ή είναι γειτονικοί adjacent εάν ο μη-κατευθυντικός δεσμός μεταξύ των i και j υπάρχει στο Ε και μια γραμμή τούς συνδέει στο διάγραμμα του γραφήματος. Επομένως, στο παραπάνω διάγραμμα οι κόμβοι και είναι γειτονικοί, ενώ ούτε το ζεύγος και 4 ούτε το ζεύγος και 3 γειτνιάζουν. Με G u συμβολίζουμε το γράφημα που προκύπτει αντικαθιστώντας όλα τα βέλη στο G με γραμμές. Μια διαδρομή ath είναι μια ακολουθία κόμβων i, i, i 3,, για τους οποίους οι δεσμοί i, i + ανήκουν στο σύνολο Ε για κάθε =,,, m-. Υπάρχει ένα βέλος μεταξύ κάθε διαδοχικού ζεύγους. Η διαδρομή λέγεται κύκλος cycle εάν τα άκρα της διαδρομής επιτρέπεται να είναι ο ίδιος κόμβος, δηλαδή i = i m. Στα μη-κατευθυντικά γραφήματα, κάθε διαδοχικό ζεύγος κόμβων σε μια διαδρομή, είναι γειτονικοί. Ο κύκλος λέγεται άχορδος chordless εάν δεν υπάρχουν άλλοι κόμβοι που να είναι γειτονικοί, παρά μόνο διαδοχικά ζεύγη. Δύο κόμβοι i και j είναι συνδεδεμένοι connected εάν υπάρχει μια διαδρομή από τον i στον j και μια διαδρομή από τον j στον i. Ένα γράφημα λέγεται συνδεδεμένο εάν όλα τα ζεύγη κόμβων είναι συνδεδεμένα. Ένα υποσύνολο των κόμβων διαχωρίζει searates δύο κόμβους i και j εάν κάθε διαδρομή που συνδέει τους δύο κόμβους περιέχει τουλάχιστον έναν κόμβο του διαχωριστικού συνόλου. Ένα υποσύνολο διαχωρίζει δύο υποσύνολα α και b κόμβων του Κ εάν διαχωρίζει κάθε ζεύγος i α και j b. Έστω α Κ ένα υποσύνολο κόμβων του γραφήματος. Οι γείτονες neighbors του α είναι εκείνοι οι κόμβοι του Κ αλλά όχι του α που γειτνιάζουν με κάποιο κόμβο του α. Το σύνολο των γονέων arents του α είναι το σύνολο εκείνων των κόμβων του Κ αλλά όχι του α που έχουν κάποιο παιδί στο α και συμβολίζεται με aα. Η ένωση των γειτόνων του α με τους γονείς του ονομάζεται περίβλημα boundary του α και συμβολίζεται bdα. Για τα μη-κατευθυντικά γραφήματα, το περίβλημα και το σύνολο των γειτόνων είναι ένα και το αυτό. Με τον όρο υπο-γράφημα subgrah του α, G α, εννοούμε το γράφημα που προκύπτει αν από το γράφημα G σβήσουμε τους κόμβους που δεν ανήκουν στο υποσύνολο α μαζί με όλους τους δεσμούς που δε συνδέουν δύο στοιχεία του α. Ένα γράφημα ή υπο-γράφημα λέγεται πλήρες comlete όταν κάθε κόμβος συνδέεται με όλους τους υπόλοιπους, με κατευθυντικούς ή μη-κατευθυντικούς δεσμούς. Ομάδα clique λέγεται ένα υποσύνολο των κόμβων που επάγει ένα πλήρες υπογράφημα αλλά για το οποίο η προσθήκη ενός επιπλέον κόμβου καθιστά το επαγόμενο υπο-γράφημα μη πλήρες. Μια ομάδα λοιπόν συνιστά ένα οριακά πλήρες υπογράφημα maximally comlete subgrah. 3

24 Παράδειγμα: Το διάγραμμα του μη-κατευθυντικού γραφήματος G = K, E με Κ = {,, 3, 4, 5, 6, 7} και σύνολο δεσμών Ε = {,,, 4,, 3,, 5, 3, 5, 4, 5, 5, 6} {,, 4,, 3,, 5,, 5, 3, 5, 4, 6, 5} είναι: Υπάρχουν πολλές διαδρομές από το στο 6 και,, 5, 6 είναι μια από αυτές, αλλά το γράφημα δεν είναι συνδεδεμένο, αφού δεν υπάρχει καμία διαδρομή μεταξύ του 7 και τον υπολοίπων κόμβων. Το περίβλημα του κόμβου, bd είναι το σύνολο των γειτόνων {, 4}, και το περίβλημα του συνόλου {, } είναι το σύνολο {3, 4, 5}. Ο κύκλος,, 5, 4, είναι άχορδος, ενώ ο κύκλος,, 3, 5, 4, δεν είναι άχορδος. Οι ομάδες του γραφήματος είναι τα υποσύνολα {, }, {, 4}, {4, 5}, {, 3, 5}, {5, 6} και {7}. Τα υπο-γραφήματα που επάγονται από τα υποσύνολα {,, 3} και {,, 6} είναι αντίστοιχα: 3 6 Το πρώτο είναι συνδεδεμένο, το δεύτερο όχι..4.4 Ακυκλικά κατευθυντικά γραφήματα ανεξαρτησίας Σε πολλές, αν όχι στις περισσότερες, μελέτες πολλών μεταβλητών υπάρχει έλλειψη συμμετρίας στους ρόλους που αυτές παίζουν, κάτι που αντιστοιχεί στην έννοια της αιτιοκρατίας και στην άποψη ότι αν το Χ αποτελεί αίτιο του Υ, τότε το Υ δε μπορεί να είναι αίτιο του Χ. Η σχέση το Χ προκαλεί το Υ αναπαρίσταται μέσω ενός κατευθυντικού γραφήματος και της συνάρτησης πυκνότητας δεσμευμένης πιθανότητας f Y X. X Y Για παράδειγμα, υποθέστε ότι σε μια μελέτη που αφορά την εκπαίδευση μετρούνται η κοινωνική τάξη, Χ, και το εισόδημα, Χ, της κεφαλής της οικογένειας και επίσης η διάκριση στην εκπαίδευση του μεγαλύτερου παιδιού της οικογένειας, Υ. Οι μεταβλητές δεν είναι συμμετρικές αλλά ικανοποιούν μια μερική κατάταξη. Επιθυμία μας είναι, πρώτον, να μάθουμε αν το Υ εξαρτάται και από το Χ και το Χ, ελέγχοντας 4

25 τις προτάσεις ανεξαρτησίας Υ Χ Χ και Υ Χ Χ και δεύτερον, να αποτιμήσουμε την αλληλεπίδραση μεταξύ Χ και Χ, χωρίς αναφορά στο Υ. Η δεσμευμένη ανεξαρτησία Χ Χ Υ δεν έχει κάποιο ενδιαφέρον. Επεκτείνοντας τα γραφήματα δεσμευμένης ανεξαρτησίας ώστε να περιέχουν κατευθυντικούς δεσμούς, ερχόμαστε αμέσως αντιμέτωποι με το πρόβλημα των κατευθυντικών κύκλων όπως οι παρακάτω: Σε πρώτη ματιά, οι κατευθυντικοί κύκλοι φαίνεται να βοηθούν στη μοντελοποίηση της ανάδρασης feed-back: το Χ προκαλεί το Χ, το οποίο προκαλεί το Χ 3, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί το Χ. Δυστυχώς δεν υπάρχει συνδυαστική πιθανότητα joint robability κατάλληλη για να περιγράψει αυτή την κατάσταση. Για παράδειγμα, στον κατευθυντικό κύκλο με 3 μεταβλητές που φαίνεται παραπάνω, θα θέλαμε να εκφράσουμε τη συνδυαστική συνάρτηση πυκνότητας σαν f 3. f. f 3, αλλά πέρα από πολύ ειδικές περιπτώσεις αυτή δεν είναι μια καλά ορισμένη συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας. Επομένως, στα επόμενα, γραφήματα που περιέχουν κατευθυντικούς κύκλους δεν αναπαριστούν κατευθυντικά γραφήματα ανεξαρτησίας. Αποδεικνύεται ότι η απαγόρευση κατευθυντικών κύκλων ισοδυναμεί με την υπόθεση ότι οι κόμβοι υπόκεινται σε μια πλήρη διάταξη, δηλαδή ότι υπάρχει μια σχέση στα στοιχεία του Κ = {,,, k} τέτοια ώστε: για όλα τα i και j του συνόλου, είτε i j ή j i, η σχέση δεν είναι ανακλαστική, 3 η σχέση είναι μεταβατική, έτσι ώστε αν i j και j, τότε i. Σ αυτή την περίπτωση γράφουμε k και θεωρούμε ότι κάθε μεταβλητή έχει καλά ορισμένο παρελθόν και μέλλον. Όταν εφαρμόζεται στο κατευθυντικό γράφημα, η διάταξη αυτή σημαίνει ότι ένας δεσμός του γραφήματος μπορεί να έχει μόνο μία δυνατή κατεύθυνση. Περιορίζοντας την προσοχή μας σε ακυκλικά γραφήματα, διατηρούμε την έννοια της πατρότητας, στην οποία οι κόμβοι που αμέσως προηγούνται του κόμβου i είναι γνωστοί ως γονείς του i και συμβολίζονται με ai. Επομένως, σε ένα κατευθυντικό γράφημα, οι συνθήκες ότι: δεν υπάρχει κατευθυντικός κύκλος και υπάρχει μια πλήρης διάταξη των κόμβων, είναι ισοδύναμες. Κάτω από το πρίσμα της απόδοσης παρελθόντος και μέλλοντος στις μεταβλητές ενός κατευθυντικού γραφήματος, μπορούμε να ορίσουμε την έννοια του κατευθυντικού 5

26 γραφήματος ανεξαρτησίας. Σε αναλογία με τα μη-κατευθυντικά γραφήματα ανεξαρτησίας, στα οποία ένας δεσμός απουσίαζε όταν οι αντίστοιχες μεταβλητές ήταν ανεξάρτητες όταν οι υπόλοιπες ήταν δεδομένες, η δέσμευση στα κατευθυντικά γραφήματα γίνεται στις μεταβλητές που αποτελούν το παρελθόν. Έτσι, ισχύει το ακόλουθο θεώρημα 38: Το κατευθυντικό γράφημα ανεξαρτησίας του διανύσματος τυχαίων μεταβλητών Χ είναι το κατευθυντικό γράφημα G = K, E όπου Κ = {,,, k}, K j = {,,, j} και ο δεσμός i, j, με i j δεν υπάρχει στο σύνολο δεσμών Ε εάν και μόνον εάν j i K j \ {i, j}. Αυτή η κρίσιμη διαφορά μεταξύ κατευθυντικών και μη- κατευθυντικών γραφημάτων ανεξαρτησίας σημαίνει ότι για μη-κατευθυντικά γραφήματα οι προτάσεις ανεξαρτησίας είναι προτάσεις σχετικά με μία συνδυαστική joint κατανομή, ενώ για τα κατευθυντικά γραφήματα είναι προτάσεις σχετικές με μια ακολουθία περιθωριακών marginal κατανομών. Αυτή η ακολουθία όμως έχει την ιδιότητα ότι περιέχει αρκετή πληροφορία για να ορίσουμε τη συνδυαστική κατανομή, μέσω της ταυτότητας αναδρομικής παραγοντοποίησης recursive factorization identity: f,,, k = f k Kk \ {k} f k- Kk- \ {k-} f f Επειδή υπάρχει μια ενδογενής διάταξη των κόμβων, η εφαρμογή των ανεξαρτησιών για τον υπολογισμό της συνδυαστικής συνάρτησης πυκνότητας είναι άμεση. Παράδειγμα: Εάν για ένα 7-διάστατο διάνυσμα Χ ισχύουν οι παρακάτω κατά ζεύγη σχέσεις δεσμευμένης ανεξαρτησίας 5 3 {,, 4} 6 4 {,, 3, 5} 7 4 {,, 3, 5, 6} 3 {} 5 {, 3, 4} 6 {, 3, 4, 5} 7 3 {,, 4, 5, 6} 5 {, 3, 4} 6 {, 3, 4, 5} 7 {, 3, 4, 5, 6} 7 {, 3, 4, 5, 6}, το γράφημα ανεξαρτησίας έχει το διάγραμμα: Κάθε κατά ζεύγη ανεξαρτησία μπορεί αμέσως να εφαρμοστεί στην ταυτότητα αναδρομικής παραγοντοποίησης για να βρούμε τη μορφή της συνδυαστικής πυκνότητας: 6

27 f 7 = f 7 56 f 6 53 f 5 4 f 4 3 f 3 f f Είναι η διάταξη των κόμβων, που εδώ καθορίζεται αριθμητικά, που καθορίζει το σύνολο των δεσμεύσεων..4.5 Δικτυα κατα ayes Προσφέροντας γραφικές μεθόδους για την αναπαράσταση και τη διαχείριση πιθανοκρατικής γνώσης, τα δίκτυα πεποίθησης ξεπερνούν πολλά από τα φιλοσοφικά και υπολογιστικά προβλήματα των rule based συστημάτων. Οι βασικές τους ιδιότητες και δυνατότητες μπορούν να συνοψιστούν στα ακόλουθα: Οι γραφικές μέθοδοι διευκολύνουν την τήρηση συνέπειας και πληρότητας στις πιθανοκρατικές γνωστικές βάσεις. Περιγράφουν επίσης αρθρωτές modular διαδικασίες απόκτησης γνώσης που ελαττώνουν σημαντικά τον αριθμό των αναγκαίων εκτιμήσεων assessments Οι ανεξαρτησίες μπορούν να διαχειριστούν εκπεφρασμένα. Μπορούν να διαρθρωθούν από έναν ειδικό, να κωδικοποιηθούν γραφικά, να είναι απ ευθείας αναγνωρίσιμες από το δίκτυο και να υποστούν τη διαδικασία της συμπερασματολογίας παραμένοντας αριθμητικά ακριβείς. Οι γραφικές αναπαραστάσεις αποκαλύπτουν ευκαιρίες για αποτελεσματικούς υπολογισμούς. Η κατανεμημένη ανανέωση της πεποίθησης είναι εφικτή σε γνωστικές δομές που είναι αρκετά πλούσιες ώστε να επιδεικνύουν αιτιοκρατικές αλληλεπιδράσεις π.χ. exlaining away. Ο συνδυασμός προγνωστικής και απαγωγικής συμπερασματολογίας επιλύει πολλά από τα προβλήματα που αντιμετώπισαν τα έμπειρα συστήματα πρώτης γενιάς και καθιστά τα δίκτυα πεποίθησης ένα βιώσιμο μοντέλο για γνωστικές διαδικασίες που απαιτούν τόσο to-down όσο και bottom-u συμπερασματολογίες. Η αιτιοκρατική πληροφορία που υπάρχει κωδικοποιημένη στα δίκτυα πεποίθησης διευκολύνει την ανάλυση ακολουθιών δράσεων, των συνεπειών τους, των αλληλεπιδράσεων με τις παρατηρήσεις και των αναμενόμενων ωφελειών και άρα τη σύνθεση πλάνων και στρατηγικών υπό καθεστώς απροσδιοριστίας..4.6 Τα Δίκτυα Πεποίθησης ως ειδική περίπτωση γραφικών μοντέλων Είδαμε ότι τα γραφικά μοντέλα αποτελούν μια κλάση των στατιστικών μοντέλων που ορίζονται ως συλλογές δεσμευμένων ανεξαρτησιών που μπορούν να αναπαρασταθούν από ένα γράφημα. Κάθε κόμβος υ στο γράφημα V αντιστοιχεί σε μια τυχαία μεταβλητή Χ υ. Στην περίπτωση των κατευθυντικών γραφημάτων, οι γονείς aυ ενός κόμβου υ είναι εκείνοι οι κόμβοι από τους οποίους ένας δεσμός κατευθύνεται προς τον υ. Οι γονείς θεωρούνται ως οι μόνες μεταβλητές που επιδρούν άμεσα στον υ και έτσι ο υ είναι ανεξάρτητος από τους κόμβους που δεν είναι απόγονοί του, με δεδομένους τους γονείς του. 7

28 Αυτή η ιδιότητα επιβάλλει μια παραγοντοποίηση της συνδυαστικής κατανομής V που δίνεται από την V V a Αυτή η κλάση μοντέλων για πρώτη φορά ορίστηκε από τον Kiiveri [75]. Ο καθορισμός δεσμευμένων ανεξαρτησιών σε μεγάλα γραφήματα ανεξαρτησίας μπορεί να είναι πολύ δύσκολο έργο, αλλά οι έδειξαν ότι για τα σύνολα Α, Β και S, υποσύνολα του V, τα Α και Β είναι ανεξάρτητα με δεδομένο το S εάν τα Α και Β διαχωρίζονται από το S στο «ηθικό» μη-κατευθυντικό γράφημα που περιέχει τα Α Β S και τους γονείς τους. Υπενθυμίζουμε ότι το ηθικό γράφημα δημιουργείται αν συνδέσουμε με δεσμούς όλους τους κόμβους που μοιράζονται ένα παιδί και κατόπιν μετατρέψουμε όλους τους δεσμούς από κατευθυντικούς σε μη-κατευθυντικούς. Στην πιο γενική περίπτωση, οι κατανομές πιθανότητας μπορούν να έχουν ιδιότητες δεσμευμένης ανεξαρτησίας πολύ πιο πολύπλοκες από αυτές που μπορούν να αναπαρασταθούν είτε από ένα κατευθυντικό ή από ένα μη-κατευθυντικό γράφημα ανεξαρτησίας. Ωστόσο, είναι πάντα δυνατό να βρούμε ένα γράφημα για μια κατανομή, έτσι ώστε όλες οι υποθέσεις ανεξαρτησίας που συνάγονται από το γράφημα να είναι αληθείς για την κατανομή αυτή. Κατά τον Pearl 37, ένα τέτοιο γράφημα ονομάζεται I-ma. Ένα τετριμμένο παράδειγμα θα μπορούσε να είναι ένα πλήρες μη-κατευθυντικό γράφημα, το οποίο δεν κάνει καμιά παραδοχή ανεξαρτησίας. Επομένως, μπορούμε πάντα να βρούμε ένα γραφικό μοντέλο που δεν κάνει εσφαλμένες παραδοχές ανεξαρτησίας, με τη διαφορά ότι έχει περισσότερες παραμέτρους από όσες χρειάζονται. Εάν ένα γράφημα είναι I-ma για μια κατανομή, και κάθε σχέση ανεξαρτησίας στην κατανομή αναπαρίσταται στο γράφημα, τότε κατά τον Pearl ονομάζεται erfect ma της κατανομής. Υπάρχουν επίσης κατανομές τέτοιες ώστε να υπάρχει μη-κατευθυντικό γράφημα που να είναι erfect ma αλλά να μην υπάρχει κατευθυντικό που να είναι erfect ma και αντίστροφα. Οι δύο αυτοί τύποι γραφημάτων μπορούν να εκφράσουν διαφορετικά είδη σχέσεων, με αποτέλεσμα να τίθεται το ερώτημα ποιος τύπος θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί για ένα δεδομένο πρόβλημα. Σε προβλήματα όπου προφανώς κάποιες μεταβλητές καθορίζονται πριν από άλλες ή προκαλούν αιτιοκρατικά άλλες, τα κατευθυντικά γραφήματα επιτρέπουν μια άμεση αναπαράσταση αυτών των υποθέσεων. Για παράδειγμα αν έχουμε δύο μεταβλητές, «διάλυση πέτρας νεφρού» και «αποβολή πέτρας νεφρού», είναι σαφές ότι η πρώτη επηρεάζει ή προκαλεί τη δεύτερη και όχι αντίστροφα, άρα ένας δεσμός μεταξύ των δύο θα πρέπει να κατευθύνεται από την πρώτη προς τη δεύτερη. Αντίθετα, μη-κατευθυντικά μοντέλα ταιριάζουν καλύτερα σε προβλήματα όπου οι μεταβλητές καθορίζονται ταυτόχρονα, ή ίσως όλες επηρεάζονται από κάποια μεταβλητή που δεν ανήκει εκπεφρασμένα στο μοντέλο. Για παράδειγμα, δεν έχει νόημα να λέμε ότι το χρώμα των ματιών κάποιου επηρεάζει ή προκαλεί το χρώμα των 8

29 μαλλιών του και αντίστροφα, και έτσι η σχέση μεταξύ αυτών των μεταβλητών περιγράφεται καλύτερα μέσω μη-κατευθυντικού δεσμού. Πολλά προβλήματα περιέχουν σχέσεις και των δύο τύπων. Σ αυτές τις περιπτώσεις, πιο αρμόζουσα είναι η αναπαράσταση μέσω των αλυσιδωτών γραφημάτων, που όπως είδαμε περιέχουν τόσο κατευθυντικούς όσο και μη-κατευθυντικούς δεσμούς. Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι πέρα από αυτή τη φιλοσοφική θεώρηση, η κατευθυντικότητα των δεσμών μας δίνει την ευκαιρία να αξιοποιήσουμε το δίκτυο ως μηχανισμό υπολογισμού της πεποίθησης κάτω από την παρατήρηση νέων δεδομένων. Στην περίπτωση αυτή, η κατευθυντικότητα των δεσμών δεν υποδηλώνει κατ ανάγκη αιτιοκρατικές σχέσεις. Προσπαθώντας να συγκρίνουμε τα δίκτυα κατά ayes με τα Markov δίκτυα, δίνουμε απάντηση στο ερώτημα: Είναι δυνατόν όλες οι σχέσεις εξάρτησης που μπορούν να αναπαρασταθούν από ένα δίκτυο Markov να αναπαρασταθούν και από ένα κατά ayes δίκτυο; Η απάντηση είναι σαφώς αρνητική, και φαίνεται στα μη-κατευθυντικά γραφήματα που δε μπορούν να τριγωνοποιηθούν: με οποιοδήποτε τρόπο και αν κατευθύνουμε τα βέλη, θα υπάρχει πάντα ένα ζεύγος μη γειτονικών γονέων κάποιου κόμβου, μια διαμόρφωση που δίνει ανεξαρτησία των γονέων στα δίκτυα Markov αλλά εξάρτηση στα δίκτυα κατά ayes. Από την άλλη πλευρά, κάθε τριγωνοποιημένο γράφημα μπορεί να μετατραπεί σε κατευθυντικό έτσι ώστε οι ουρές κάθε ζεύγους συγκλινόντων ζευγών να είναι γειτονικοί κόμβοι. Άρα, κάθε μοντέλο σχέσεων εξαρτήσεως που είναι ισόμορφο σε ένα τριγωνοποιημένο γράφημα είναι επίσης ισόμορφο σε ένα κατευθυντικό γράφημα. Συμπερασματικά, η κλάση των πιθανοκρατικών εξαρτήσεων που μπορούν να αναπαρασταθούν τόσο από ένα κατευθυντικό όσο και από ένα μη κατευθυντικό γράφημα αποτελείται από εκείνες τις εξαρτήσεις που σχηματίζουν αποσυνθέσιμα μοντέλα, δηλαδή κατανομές πιθανότητας των οποίων τα τριγωνοποιημένα γραφήματα αποτελούν erfect mas. Οι σχέσεις αυτές φαίνονται σχηματικά στην παρακάτω εικόνα. 9

30 Τα Δίκτυα Πεποίθησης ως υπόστρωμα για τη δημιουργία Exert Systems - Συμπερασματολογία με δίκτυα πεποίθησης και διαγράμματα επιρροής Κατευθυντικά γραφήματα Τριγωνοποιημένα γραφήματα Μη Κατευθυντικά γραφήματα Πιθανοκρατικές εξαρτήσεις Causal models Αποσυνθέσιμα μοντέλα Πεδία Markov Μετά την κατασκευή του δικτύου πεποίθησης ή του διαγράμματος επιρροής στο σχεσιακό επίπεδο και την αποτίμηση των λεπτομερειών των πιθανοκρατικών εξαρτήσεων στο αριθμητικό επίπεδο, μπορούμε να εξάγουμε συμπεράσματα σχετικά με το πώς αλλαγές στην πεποίθηση μιας ή περισσοτέρων προτάσεων θα τροποποιήσουν την πεποίθηση σε άλλες προτάσεις. Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες συμπερασματολογίας. Μπορεί να υπολογιστεί η κατανομή περιθωριακής πιθανότητας μιας μεταβλητής. Για παράδειγμα, ο καθορισμός της πιθανότητας εμφράγματος μυοκαρδίου για ένα συγκεκριμένο ασθενή. Μπορεί να υπολογιστεί η ενημερωμένη κατανομή πιθανότητας μιας μεταβλητής π.χ. η πιθανότητα διαφόρων τιμών της «Στεφανιαία νόσου» του παραδείγματος της παραγράφου 4.3 όταν είναι γνωστή η τιμή άλλων μεταβλητών π.χ. «Πόνος στο στήθος» = όχι, «Αγγειογραφία» = αρνητική. Τέλος, μπορεί να επιλεγεί η καλύτερη απόφαση, όπως αν πρέπει να διαταχθεί αγγειογραφία και να γίνει η επέμβαση, με δεδομένη τη διαθέσιμη πληροφορία. Αντίθετα με τη συμπερασματολογία ενός δικτύου συμπερασματολογίας inference net που βασίζεται σε κανόνες, τα δίκτυα πεποίθησης και τα διαγράμματα επιρροής επιτρέπουν συμπερασματολογία σε κατεύθυνση αντίθετη προς την κατεύθυνση αποτίμησης της επίδρασης. Κατά συνέπεια, είναι δυνατή η διαβίβαση του 30

31 αποτελέσματος της παρατήρησης οποιουδήποτε συνόλου μεταβλητών στην κατανομή πιθανότητας οποιασδήποτε άλλης μεταβλητής ή συνάρτησης μεταβλητών. Ένα δίκτυο πεποίθησης στο οποίο έχουν ανατεθεί πιθανότητες σε όλους τους πηγαίους χωρίς προγόνους κόμβους και σε όλους τους κόμβους που είναι γονείς άλλων, καθορίζει μια πλήρη κατανομή συνδυαστικής πιθανότητας των μεταβλητών στο δίκτυο. Η κατανομή συνδυαστικής πιθανότητας μπορεί να δημιουργηθεί παίρνοντας το γινόμενο όλων αυτών των κατανομών. Όταν είναι γνωστή η κατανομή συνδυαστικής πιθανότητας, είναι εύκολος ο υπολογισμός της περιθωριακής πιθανότητας για οποιαδήποτε τιμή μιας μεταβλητής ή ενός oolean συνδυασμού τιμών, με άθροισμα επί των σχετικών διαστάσεων της συνδυαστικής κατανομής. Με παρόμοιο τρόπο μπορεί να υπολογιστεί η δεσμευμένη πιθανότητα x e, για οποιαδήποτε τιμή του x, με δεδομένη την ένδειξη e, ως το πηλίκο x, e. e Δυστυχώς, το μέγεθος της συνδυαστικής κατανομής είναι εκθετική συνάρτηση του αριθμού των μεταβλητών. Αν και αυτή η προσέγγιση είναι εννοιολογικά απλή, απαιτεί υπολογιστική προσπάθεια που είναι εκθετική με τον αριθμό των μεταβλητών και άρα δεν είναι πρακτική για προβλήματα με περισσότερες από 6-7 μεταβλητές. Μήτρες διασύνδεσης στα Δίκτυα Πεποίθησης Όπως είδαμε η αναπαράσταση της γνώσης μέσω δικτύων πεποίθησης βασίζεται σε τρία επίπεδα: σχεσιακό, συναρτησιακό και αριθμητικό. Αν η ποιοτική δομή του προβλήματος καθορίζεται από την τοπολογία του δικτύου, η οποία μπορεί είτε να είναι αποτύπωση ήδη συγκεντρωμένης γνώσης ειδικών ή, όπως θα δούμε παρακάτω, αποτέλεσμα διαδικασιών μάθησης από βάσεις δεδομένων, η συναρτησιακή μορφή των σχέσεων μεταξύ των κόμβων καθορίζεται από τις μήτρες διασύνδεσης. Οι μήτρες διασύνδεσης αναφέρονται τόσο στο συναρτησιακό όσο και στο αριθμητικό επίπεδο αναπαράστασης. Η μορφή τους, μαρτυρά την επιλογή των πιθανών καταστάσεων των μεταβλητών ενώ η αριθμητική τιμή των στοιχείων τους αναπαριστά τις ποσοτικές λεπτομέρειες της εξάρτησης κάθε μεταβλητής από τους γονείς της τους κόμβους που επιδρούν σ αυτή. Κατά τη διαδικασία της συμπερασματολογίας, οι μήτρες διασύνδεσης παίζουν κεντρικό ρόλο, καθώς διαμορφώνουν την παρατηρούμενη πληροφορία καθώς αυτή διαβιβάζεται κατά μήκος του δικτύου για να προκαλέσει την ενημέρωση της πεποίθησης στους κόμβους που δεν έχουν παρατηρηθεί. Μπορεί κανείς να θεωρήσει ότι οι μήτρες διασύνδεσης εδράζονται στους κόμβους, αν και λειτουργικά αναφέρονται στους δεσμούς που συνδέουν γειτονικούς κόμβους. Κάθε μήτρα διασύνδεσης περιέχει την κατανομή δεσμευμένης πιθανότητας του κόμβου, με δεδομένες όλες τις πιθανές καταστάσεις των γονέων του. Τα στοιχεία που αφορούν τους γονείς ενός κόμβου είναι τα μόνα απαραίτητα για τη διαβίβαση 3

32 3 Α Β Γ μηνυμάτων και άρα για τη διαδικασία συμπερασματολογίας, αφού σ ένα δίκτυο πεποίθησης ένας κόμβος είναι ανεξάρτητος από τους κόμβους που δεν είναι απόγονοί του, όταν είναι δεδομένοι οι γονείς του. Θεωρήστε το παράπλευρο τμήμα ενός δικτύου πεποίθησης, στο οποίο η μεταβλητή Α αποτελεί το μόνο γονέα της μεταβλητής Β. Εάν η μεταβλητή Α έχει τρεις πιθανές καταστάσεις Α, Α, Α 3 και η Β δύο Β, Β, τότε η μήτρα διασύνδεσης στον κόμβο Β θα είναι: 3 3 M δηλαδή μια μήτρα με αριθμό γραμμών ίσο με τον αριθμό των καταστάσεων του γονέα και αριθμό στηλών ίσο με τον αριθμό καταστάσεων του απογόνου Το άθροισμα των πιθανοτήτων σε κάθε γραμμή του πίνακα είναι ίσο με ένα, αφού αναπαριστά την πιθανότητα να συμβεί οποιοδήποτε από τα δυνατά ενδεχόμενα Β ή Β. Στην περίπτωση που ένας κόμβος έχει δύο ή περισσότερους γονείς, ο όρος «μήτρα διασύνδεσης» θα πρέπει να αντιστοιχεί σε τανυστή τάξης ίσης με τον αριθμό των γονέων. Τα στοιχεία του τανυστή θα πρέπει να καλύπτουν το σύνολο των πιθανών καταστάσεων των γονέων. Θεωρήστε για παράδειγμα την περίπτωση που ο κόμβος Β έχει έναν ακόμη γονέα, τον κόμβο Γ με τέσσερις πιθανές καταστάσεις Γ, Γ, Γ 3, Γ 4. Τότε η μήτρα τανυστής ης τάξης διασύνδεσης θα είναι η ακόλουθη: Α Β,,,,,, Γ Γ Γ Γ Γ Γ,,,,,, Γ Γ Γ Γ Γ Γ,,,,,, 3 3 Γ Γ Γ Γ Γ Γ,,,,,, 3 3 Γ Γ Γ Γ Γ Γ M, Γ =

33 Οι τιμές των στοιχείων του πίνακα δεσμευμένες πιθανότητες μπορούν να εξάγονται από μια βάση δεδομένων που περιέχει παρατηρήσεις συνδυασμών των Α, Β και Γ ή από την εμπειρία ειδικών. 33

34 3. ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 3. ΠΡΟΓΝΩΣΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από ασθενείς που προσήλθαν στα εξωτερικά ιατρεία και αποτελούν μελέτη στο Διδακτορικό του ιατρού Νευροχειρουργικής Κλινικής Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Πατρών. Τα δημογραφικά χαρακτηριστικά και οι παράμετροι των κακώσεων παρουσιάζονται στους Πίνακες 3. και 3.. Η μέση ηλικία των 3 ασθενών που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη ήταν τα 30 έτη εύρος: , 4 ήταν άνδρες 63% και 8 ήταν γυναίκες 37% Πίνακας 3.. Η GCS score κατά την άφιξη στο νοσοκομείο ήταν 5 στο 84% των ασθενών, ενώ συνοδές κακώσεις και αιμορραγική διάθεση καταγράφηκαν σε ποσοστό 8% και 0,3% αντίστοιχα. Ο συχνότερος τύπος ατυχήματος ήταν οι πτώσεις 4% και ακολούθησαν τα τροχαία ατυχήματα 3% και η σωματική βία-επιθέσεις 0,5%. Σημαντικό στοιχείο επίσης αποτελεί και το χαμηλό ποσοστό <0% ασθενών υπό την επήρεια αλκοόλης ή άλλων ψυχοτρόπων ουσιών Πίνακας 3.. Πίνακας 3.. Ηλικία ασθενών Φύλο N Διάμεσος IQR Άνδρες Γυναίκες Σύνολο IQR: διατεταρτημοριακό εύρος από 5% έως 75% Ανάμεσα στα εμφανιζόμενα συμπτώματα άμεσα μετά την κάκωση, τα ποσοστά της μετατραυματικής κεφαλαλγίας ήταν 75%, ναυτίας-ζάλης 56,5%, περιτραυματικής αμνησίας 54,5% και απώλειας συνείδησης 4,5% Πίνακας 3.3. Αξιοσημείωτα χαμηλό ήταν το ποσοστό του μεταδιασεισικού συνδρόμου στο τέλος του πρώτου, του τρίτου και του έκτου μήνα μετά τον τραυματισμό 0,3%, 6%, και 0,9%, αντίστοιχα, δηλαδή 4 έως 8 φορές χαμηλότερο σε σχέση με τα αντίστοιχα ποσοστά στη διεθνή βιβλιογραφία Πίνακας

35 Το ποσοστό παρουσίας ενός τουλάχιστον από τα μεταδιασεισικά συμπτώματα παρουσιάζεται στον Πίνακα 3.5. Ακόμα και η παρουσία ενός οποιουδήποτε εκ των οκτώ συμπτωμάτων των ICD-0 κριτηρίων υπολείπεται σημαντικά των ποσοστών του πλήρους μεταδιασεισικού συνδρόμου άλλων μελετών, αντίθετα με ό,τι λογικά θα περίμενε κανείς. Το μεταδιασεισικό σύνδρομο βρέθηκε να είναι στατιστικώς σημαντικά συχνότερο στις γυναίκες 7% και μεταξύ των ατόμων με αιμορραγική διάθεση 6%, σε σύγκριση με τους άνδρες και με ασθενείς χωρίς διαταραχές της πήξεως, αντίστοιχα. Επιπλέον, το μεταδιασεισικό σύνδρομο εμφανίστηκε σε υψηλότερα ποσοστά σε άτομα που είχαν υποστεί επίθεση ή κακοποίηση 5% σε σύγκριση με άλλου είδους ατυχήματα, ενώ συσχετισμός παρατηρήθηκε μεταξύ μετατραυματικής ανοσμίας και μεταδιασεισικού συνδρόμου 00% Πίνακας 3.6. Πίνακας 3.. Δημογραφικά στοιχεία και χαρακτηριστικά της κάκωσης Ασθενείς με διάσειση Σύνολο= 3 % Φύλο Κλίμακα Γλασκώβης κατά την άφιξη Άνδρες 4 / Γυναίκες 8 / / / Πτώση 94 / Τροχαίο ατύχημα 69 / Είδος ατυχήματος Επίθεση 4 / Πεζοί που χτυπήθηκαν από όχημα / Αθλητισμός / Άλλο / Αιμορραγική διάθεση 3 / Κατάχρηση αλκοόλης ή ουσιών 35 / 3 9.5

36 Η ύπαρξη μεταδιασεισικών συμπτωμάτων πριν από την κάκωση συσχετίστηκε με την ανάπτυξη μεταδιασεισικού συνδρόμου. Συγκεκριμένα, από τους ασθενείς που ανέφεραν ότι υπέφεραν από τέτοια συμπτώματα πριν από την κάκωση το 48% /5 εμφάνισαν μεταδιασεισικό σύνδρομο μέσα στο πρώτο μήνα. Αντίθετα, μεταξύ των υπόλοιπων 98 ασθενών οι οποίοι δεν ανέφεραν οποιοδήποτε σύμπτώμα πριν από την κάκωση, μόνο 5,5% /98 ανέπτυξαν μεταδιασεισικό σύνδρομο Πίνακας 3.7. Πίνακας 3.3. Άμεσα μετα-τραυματικά συμπτώματα κατά την άφιξη στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών Ασθενείς με διάσειση Σύνολο = 3 % Απώλεια συνείδησης 95 / Μετα-τραυματική ναυτία- ζάλη 6 / Προ- ή Μετα- τραυματική αμνησία / Μετα-τραυματική απώλεια ακοής / Μετα-τραυματική ανοσμία / Μετα-τραυματική κεφαλαλγία 67 / Συνύπαρξη με άλλους τραυματισμούς 63 /

37 Πίνακας 3.4. Επίπτωση Μεταδιασεισικού Συνδρόμου Ασθενείς με διάσειση Χρόνος μετα-τραυματικά Σύνολο= 3 % μήνας 3 / μήνες 3 / μήνες / Πίνακας 3.4. Το ποσοστό του μεταδιασεισικού συνδρόμου σε τυχαίο δείγμα ενήλικου ελληνικού πληθυσμού βρέθηκε εντυπωσιακά χαμηλό. Μελέτες αναφέρουν επίπτωση από 40-80% για την πρώτη εβδομάδα και τον πρώτο μήνα, έως και 50% μετά το πρώτο τρίμηνο, δηλαδή ποσοστά τουλάχιστον 4-8 φορές υψηλότερα. Από όσο είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε, αυτή είναι η πρώτη προοπτική μελέτη για τον καθορισμό της επίπτωσης του μεταδιασεισικού συνδρόμου σε Έλληνες ενήλικες και η πρώτη που καταγράφει δημογραφικά στοιχεία και παραμέτρους που να αφορούν αποκλειστικά στις ελαφρές κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις. Πίνακας 3.5. Συχνότητα μεταδιασεισικών συμπτωμάτων Οποιοδήποτε μεταδιασεισικό σύμπτωμα τουλάχιστον ένα Ασθενών με διάσειση Σύνολο= 3 % Πριν την κάκωση 5 / 3.0 ος μήνας μετά την κάκωση 6 / ος μήνας μετά την κάκωση 4 / ος μήνας μετά την κάκωση 4 / Πίνακας 3.5. Το ποσοστό εμφάνισης τουλάχιστον ενός, οποιουδήποτε συμπτώματος μεταξύ των οκτώ των ICD-0 κριτηρίων είναι, όπως αναμενόταν, σημαντικά υψηλότερο από το ποσοστό εμφάνισης του πλήρους συνδρόμου 7,3% με 0,3% για τον πρώτο μήνα, αντίστοιχα. Ακόμα όμως και αυτό το ποσοστό υπολείπεται αρκετά, συγκρινόμενο με εκείνο του μεταδιασεισικού συνδρόμου στις χώρες του δυτικού κόσμου, σύμφωνα με τις υπάρχουσες μελέτες, γεγονός που επιπροσθέτως συνηγορεί υπέρ της αξιοσημείωτα χαμηλής επίπτωσης του μεταδιασεισικού συνδρόμου και των μεταδιασεισικών συμπτωμάτων στη χώρα μας. 37

38 Πίνακας 3.6 Μεταδιασεισικό σύνδρομο: παράμετροι ου μήνα Ασθενείς με διάσειση Συχνότητα εμφάνισης ΜΔΣ % Στατιστική σημασία των διαφορών - value Φύλο Αιμορραγική διάθεση Άνδρες: n= 4 9 / Γυναίκες: n= 8 4 / Ναι: n= 3 6 / Όχι: n= 00 7 / < <0.05 Eπίθεση: n= 4 6 / Πτώση: n= 94 / 94.7 Είδος ατυχήματος Αυτοκινητιστικό: n= 69 Πεζοί που χτυπήθηκαν από όχημα: n= 4 / / <0.05 Αθλητισμός/Άλλο: n= 4 0 / 4 _ Μετατραυματική ανοσμία Ναι: n= / 00.0 Όχι: n= / <0.05 Μετατραυματική απώλεια ακοής Ναι: n= 0 / 0.0 Όχι: n= 3 / ΜΔΣ: Μεταδιασεισικό Σύνδρομο 38

39 Πίνακας 3.6 συνέχεια Κλίμακα Γλασκόβης 5: n= 87 9 / : n= 36 4 / Μετατραυματική κεφαλαλγία Ναι: n= 67 0 / 67.0 Όχι: n= 56 3 / Προ- ή Μετατραυματική αμνησία Ναι: n= 5 /.3 Όχι: n= 0 8 / Κατάχρηση αλκοόλης ή ουσιών Ναι: n= 3 / 4.3 Όχι: n= 0 0 / Απώλεια συνείδησης Ναι: n= 95 4 / Όχι: n= 8 9 / Μετατραυματική ναυτία Ναι: n= 6 4 / 6. Όχι: n= 97 9 / Συνύπαρξη με άλλους τραυματισμούς Ναι: n= 63 7 / 63. Όχι: n= 60 6 / Πίνακας 4.6. Συχνότητα του μεταδιασεισικού συνδρόμου σε διάφορες υποομάδες. Η εμφάνιση του ΜΔΣ βρέθηκε να σχετίζεται με το γυναικείο φύλο, την ύπαρξη αιμορραγικής διάθεσης, την άσκηση βίας-κακοποίηση και τη μετατραυματική ανοσμία. Αντίθετα οι υπόλοιπες παράμετροι, μεταξύ των οποίων η κατανάλωση αλκοόλ και το GCS score, δεν φαίνεται να αποτελούν προγνωστικούς παράγοντες ανάπτυξης ΜΔΣ. 39

40 Πίνακας 3.7. Μεταδιασεισικό Σύνδρομο τον ο μήνα Ασθενείς με «μεταδιασεισικά» συμπτώματα ΠΡΙΝ τον τραυματισμό Ναι 5/ 3 / 5 48% Όχι 98/ 3 / % Πίνακας 3.7 Η ύπαρξη πριν από την κάκωση συμπτωμάτων παρόμοιων με τα μεταδιασεισικά φαίνεται να αποτελεί ισχυρό προγνωστικό παράγοντα εμφάνισης μεταδιασεισικού συνδρόμου, τουλάχιστον τον πρώτο μήνα μετά το τραύμα. Από τους ασθενείς αυτούς το 48% ανέπτυξε μεταδιασεισικό σύνδρομο τον πρώτο μήνα, σε αντίθεση με το μόλις 5,5% των ασθενών που δεν ανέφεραν προτραυματικά συμπτώματα. 3. ΕΜΠΕΙΡΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΙΑ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΜΔΣ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΚΕΚ Το θέμα της παρούσας διπλωματικής αναφέρεται στην ανάπτυξη ενός έμπειρου συστήματος, που βασίζεται σε δίκτυο πεποίθησης, στο χώρο της Ιατρικής και συγκεκριμένα στην πρόγνωση του μεταδιασεισικού συνδρόμου των ασθενών με κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις. Το σύστημα αυτό βασίζεται τόσο σε κλινικά όσο και εργαστηριακά ευρήματα και κάνει εκτίμηση της πιθανότητας εμφάνισης του ΜΔΣ του ασθενή. Τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την κατασκευή του έμπειρου συστήματος ήταν τα ακόλουθα:. Επιλογή καταλλήλων προγνωστικών μεταβλητών Αποφασίζεται, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, ποιες είναι εκείνες οι μεταβλητές που λειτουργούν ως προγνωστικοί δείκτες για ασθενείς που είχαν κρανιοεγκεφαλική κάκωση και φαίνεται να σχετίζονται πιο πολύ με την εμφάνιση ΜΔΣ.. Επιλογή ενδεχομένων των μεταβλητών Αποφασίζεται ποιες είναι οι πιθανές καταστάσεις των υπό μελέτη μεταβλητών. Οι μεταβλητές που παίρνουν συνεχείς τιμές θα πρέπει να γίνουν διακριτές, χωρίζοντας το πεδίο τιμών τους σε διαστήματα. Οι καταστάσεις θα πρέπει να αμοιβαία αποκλειόμενες και η ένωσή τους θα πρέπει να εξαντλεί το δειγματικό χώρο της μεταβλητής. Ο αριθμός των καταστάσεων έχει επίπτωση τόσο στην υπολογιστική 40

41 προσπάθεια που απαιτεί η λειτουργία του έμπειρου συστήματος όσο και στην ακριβή περιγραφή της μεταβλητής. 3. Δημιουργία βάσης δεδομένων Δημιουργείται μια βάση δεδομένων στην οποία καταγράφονται οι προαναφερθείσες μεταβλητές ασθενών οι οποίοι πληρούσαν τα κριτήρια του "Colorado Medical Society guidelines". 5. Κατασκευή Δικτύων Πεποίθησης Για το συγκεκριμένο κλινικό πρόβλημα επιλέχθηκε η αρχιτεκτονική του naïve ayesian network. Από τη βάση δεδομένων υπολογίζονται τα στοιχεία των πινάκων διασύνδεσης, με βάση τη συγκεκριμένη αρχιτεκτονική του δικτύου. 6. Λειτουργία Εμπείρου Συστήματος Η δομή και οι παράμετροι δεσμευμένες πιθανότητες συνιστούν το δίκτυο πεποίθησης. Με βάση νέες παρατηρήσεις, υπολογίζεται η a osteriori πιθανότητα για εμφάνιση ΜΔΣ, δηλαδή εκτελείται συμπερασματολογία. 7. Αξιολόγηση εμπείρου συστήματος Εκτιμάται η απόδοση με όρους επιτυχών προγνώσεων του συστήματος και συγκρίνεται με αυτή του ειδικού ιατρού Νευροχειρουργού. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την επίτευξη αυτών των στόχων, είναι το ακόλουθο:. η βάση δεδομένων με τις κλινικές και εργαστηριακές μεταβλητές των ασθενών που μελετήθηκαν τηρήθηκε σε φύλλο Microsoft Excel. για την κατασκευή των δικτύων πεποίθησης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Netica Norsys Software. 4

42 3.3 ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε στη Δυτική Ελλάδα, στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Πατρών και τα αποτελέσματα βασίστηκαν στη συλλογή των ασθενών με ελαφρά κρανιοεγκεφαλική κάκωση της Διδακτορικής Διατριβής του κ Παναγιώτη Σπίνου, Ιατρού Νευροχειρουργικής Κλινικής του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Πατρών 4. Η συλλογή των ασθενών με ελαφρά κρανιοεγκεφαλική κάκωση ξεκίνησε τον Μάιο του 006 και ολοκληρώθηκε τον Μάιο του 008. Πεντακόσιοι τριάντα εννέα ασθενείς με ήπιες κακώσεις κεφαλής συμπεριλήφθηκαν τυχαιοποιημένα στην μελέτη. Η βαρύτητα της κρανιοεγκεφαλικής κάκωσης εκτιμήθηκε σύμφωνα με την GCS score κλίμακα κατά την έλευση των ασθενών στο τμήμα επειγόντων περιστατικών του νοσοκομείου. Συνολικά, 3 ασθενείς 3/539: 4,5% πληρούσαν τα κριτήρια του "Colorado Medical Society guidelines" για τον καθορισμό της διάσεισης. Η μέση ηλικία των 3 ασθενών που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη ήταν τα 30 έτη εύρος: , 4 ήταν άνδρες 63% και 8 ήταν γυναίκες 37% Πίνακας 4.. Τα κριτήρια ένταξης στη μελέτη ήταν: GCS score 4-5 κατά την άφιξη στο νοσοκομείο και μετά από αναζωογόνηση, Να πληρούνται τα κριτήρια του "Colorado Medical Society guidelines", 3 Ηλικία μεγαλύτερη από 6, 4 Φυσιολογική αξονική τομογραφία εγκεφάλου μετά το τραύμα, 5 Φυσιολογική προτραυματική ψυχική κατάσταση απουσία ψυχικής νόσου ή άλλης νόσου που να επηρεάζει τις ανώτερες γνωστικές λειτουργίες και 6 Ικανοποιητική γνώση της ελληνικής γλώσσας Κατάταξη της Διάσεισης σύμφωνα με τα «Colorado Medical Society guidelines» Βαρύτητα της διάσεισης Σύγχυση Αμνησία Απώλεια συνείδησης I Ήπια + II Μέτρια + + III Βαριά + + Τα κριτήρια αποκλεισμού ήταν: Ηλικία: <6, Παθολογικά ευρήματα στην αρχική αξονική τομογραφία, 3 Προηγούμενο ιστορικό ψυχικής νόσου, 4 Προβλήματα συνεννόησης λόγω μη επαρκούς γνώσης της ελληνικής γλώσσας και 5 Ελλιπή στοιχεία επικοινωνίας. Οι αξονικές τομογραφίες εγκεφάλου πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τις Τhe Canadian CT Head Rule for atients with minor head injury 77. 4

43 Όλοι οι ασθενείς κατά την άφιξή τους στο τμήμα επειγόντων περιστατικών υποβλήθηκαν σε πλήρη κλινική και νευρολογική εξέταση. Οι ασθενείς, οι συγγενείς τους, το παραϊατρικό προσωπικό και τυχόν μάρτυρες ερωτήθηκαν σχετικά με το είδος του ατυχήματος, την ύπαρξη αμνησίας, απώλειας συνείδησης, εμέτου, το προηγούμενο ιατρικό και ψυχιατρικό ιστορικό και την ύπαρξη αιμορραγικής διάθεσης εξαιτίας φαρμάκων ή άλλων ιατρικών προβλημάτων. Επιπλέον, οι ασθενείς ρωτήθηκαν αν προηγήθηκε του επεισοδίου κεφαλαλγία ή ζάλη. Όλοι οι ασθενείς εξετάστηκαν από ιατρούς της ομάδας τραύματος για τυχόν συνύπαρξη και άλλων κακώσεων ενώ διενεργήθηκαν εξετάσεις αίματος και ούρων για τον αποκλεισμό λήψης αλκοόλ και τοξικών ουσιών. Η παρακολούθηση των ασθενών συνεχίστηκε μέσω τηλεφωνικών συνεντεύξεων στους, 3 και 6 μήνες μετά την κάκωση, οπότε και κλήθηκαν να απαντήσουν εάν εμφάνισαν οποιοδήποτε από τα προαναφερθέντα μεταδιασεισικά συμπτώματα ICD-0 κριτήρια. Επίσης, οι πάσχοντες ερωτήθηκαν για την ύπαρξη ή όχι οποιουδήποτε από τα προαναφερθέντα συμπτώματα και πριν από την κάκωση. ICD-0 διαγνωστικά κριτήρια για το μεταδιασεισικό σύνδρομο Ιστορικό ελαφράς κρανιοεγκεφαλικής κάκωσης ΚΑΙ Ιστορικό Κεφαλαλγία, Ζάλη, Αίσθημα κόπωσης, Ευερεθιστότητα, Αϋπνία, Δυσκολία συγκέντρωσης, Διαταραχές μνήμης, Δυσανεξία στο στρες και το αλκοόλ τουλάχιστον 3 από τα παραπάνω συμπτώματα 3.4 ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Η ανάπτυξη ενός δικτύου πεποίθησης για την πρόγνωση ασθενών με ΜΔΣ προϋποθέτει τον καθορισμό της αρχιτεκτονικής του δικτύου και τον υπολογισμό των παραμέτρων του, δηλαδή των πινάκων δεσμευμένης πιθανότητας που φυλάσσονται στους κόμβους του και εξυπηρετούν το μηχανισμό συμπερασματολογίας. Η βάση δεδομένων των ευρημάτων των ασθενών μπορεί να μας παράσχει όχι μόνο τις σχετικές συχνότητες εμφάνισης των διαφόρων συνδυασμών κλινικών και εργαστηριακών μεταβλητών, αλλά και την αρχιτεκτονική του δικτύου. Έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι για την εξαγωγή της δομής. Οι πιο συνήθεις είναι οι βηματικές διαδικασίες επιλογής μοντέλου, η προσθετική και η αφαιρετική. Οι διαδικασίες αυτές ξεκινούν από ένα μοντέλο και προσθέτουν ή αφαιρούν δεσμούς ανάλογα με κάποιο κριτήριο. Για την αφαιρετική διαδικασία, το αρχικό μοντέλο είναι το κορεσμένο ή πλήρες μοντέλο, στο οποίο όλοι οι κόμβοι είναι συνδεδεμένοι με όλους. Αντίστοιχα, η προσθετική διαδικασία ξεκινά από το μοντέλο στο οποίο κανείς δεσμός δεν υφίσταται. 43

44 Το κριτήριο που χρησιμοποιείται είναι η σημαντικότητα της κατάλληλης στατιστικής συνάρτησης test statistic. Για την αφαιρετική διαδικασία, αυτές είναι οι συναρτήσεις για τον έλεγχο του τρέχοντος μοντέλου έναντι των μοντέλων με ένα δεσμό απόντα. Για την προσθετική, είναι οι συναρτήσεις για τον έλεγχο του τρέχοντος μοντέλου έναντι των μοντέλων με έναν επί πλέον δεσμό παρόντα. Η σημαντικότητα των ελέγχων μετράται με τις τιμές πιθανότητας -values. Μια στατιστική συνάρτηση αποτυγχάνει να αποκτήσει ένα προκαθορισμένο επίπεδο σημαντικότητας α εάν >α και διατηρεί το επίπεδο σημαντικότητας εάν <α. Συνήθως το επίπεδο αυτό καθορίζεται στο 5% ή Άρα, στην αφαιρετική μέθοδο, ο δεσμός με τη λιγότερο σημαντική στατιστική συνάρτηση απαλείφεται και η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου όλοι οι δεσμοί διατηρούν το επίπεδο σημαντικότητας Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικης το κλινικό πρόβλημα της πρόγνωσης αντιμετωπίστηκε με ένα Naive ayesian Network που σχηματικά φαίνεται παρακάτω. MDS SEX LEEDING CCIDENT TYPE NOSE Οι μεταβλητές που συμπεριλήφθησαν με τα αντίστοιχα ενδεχόμενά τους είναι οι παρακάτω: Φύλο sex Αιμορραγία leeding Τύπος ατυχήματος ccident tye Ανοσμία Nose : άνδρας : γυναίκα : ΟΧΙ : ΝΑΙ : αυτοκινητιστικό : πεζοί που χτυπήθηκαν από όχημα 3: πτώση 4: επίθεση : ΝΑΙ : ΟΧΙ Οι μεταβλητές αυτές επελέγησαν με βάση τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης που περιγράφεται στη διατριβή 4. 44

45 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ & ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Μετά την επιλογή σχεδιασμό μοντέλου και την επεξεργασία αυτών με το λογισμικό Netica, το δίκτυο πεποίθησης που προέκυψε χρησιμοποιήθηκε για συμπερασματολογία. Στη φάση αυτή, ο χρήστης εισάγει τα ευρήματα κάποιου υποθετικού ασθενή που υπέστη ήπια κρανιοεγκεφαλική κάκωση και το δίκτυο υπολογίζει την πιθανότητα να εμφανίσει ο συγκεκριμένος ασθενής Μεταδιασεισικό Σύνδρομο. Τα ευρήματα αφορούν τις μεταβλητές προγνωστικοί παράγοντες που υπάρχουν στο δίκτυο και εισάγονται μέσω επιλογής του αντίστοιχου ενδεχομένου της εκάστοτε μεταβλητής. Το πολύ σημαντικό πλεονέκτημα από τη χρήση του Δικτύου Πεποίθησης είναι ότι μπορούν να ληφθούν υπ όψη συνδυασμοί ευρημάτων ώστε να αναδειχθούν συγκεκριμένοι συνδυασμοί που θα μπορούσαν δυνητικά να είναι συμβατοί με πολύ υψηλή πιθανότητα εμφάνισης ΜΔΣ. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται η κατανομή πιθανότητας της μεταβλητής ΜΔΣ αλλά και των υπολοίπων μεταβλητών του δικτύου πριν την οποιαδήποτε εισαγωγή ευρημάτων για τον υποθετικό ασθενή. Όπως φαίνεται, η αρχική a riori πιθανότητα εμφάνισης ΜΔΣ, πριν την εισαγωγή οποιασδήποτε πληροφορίας σχετικά με τον ασθενή, είναι 0.3%. Αυτή είναι η τιμή του επιπολασμού του ΜΔΣ στον πληθυσμό των ασθενών που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. 45