Der Herzschrittmacher

Rythmusoptimierung für
Herzschrittmacher
von
Arjen van der Ploeg
für
Proseminar Künstliche Intelligenz
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Inhalt der Präsentation
Einführung:
–
–
Das Herzens
Der Herzschrittmacher
Wissensdarstellung:
–
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Hornformeln
Beweisfunktionen
Diagnose
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Funktion des Herzens
●
Pumpe des Blutkreislaufsystems
●
Nährstoffe hin / Zellabfälle weg
●
ca. 80 Herzschläge pro Minute
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Ein Herzschlag
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Krankheiten des Herzens
Herzschlag zu
langsam oder
nicht rythmisch
(Bradycardia)
Fehler im Signalweg
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Signal zu Schwach
Der Herzschrittmacher
●
●
Kleines ca. 5 cm grosses Gerät
Besitzt eine Batterie, Speicher und einen
Prozessor, sowie Sensoren
●
Behebt Herzleiden
●
Benötigt eine Programmierung
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Die Programmierung
●
Erfolgt bei Implantation des Gerätes
●
Alle 6 Monate wiederholen
●
Dauert ca. 30 Minuten
●
Erfordert Fachwissen
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●
Kardiologie
Programmierung
Fehlerhafte Programmierung gefährlich
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Herzschrittmachersyndrom
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Folgt aus fehlerhafter Programmierung
●
Kann Herzleiden verschlimmern
●
Schlag im Nacken
●
Rückstrom von Blut im Kreislauf
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
“Decision Support”
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Auf ca. 5 min verkürzen
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Optimale Programmierung
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“Entscheidungsunterstützung” mittels KI
●
Einfache Bedienbarkeit
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Was ist Wissen?
●
Aus Sympthomen lassen sich Ursachen folgern
●
Wissen ist mit Formeln darstellbar
●
Die meisten Krankheiten des Herzens sind
bekannt...
●
...genauso Ihre Ursachen
●
Diese stellen wir mit Hornformeln dar
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Wissen als Modell
Echte Welt
Beobachtete
Ursachen
Beobachtung
Übereinstimmung
Modell
Vorhersage
Vorhergesagte
Ursachen
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Hornformeln
●
Grundlagen: (Theoretische Informatik II)
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–
–
–
Literale (Atom):
Konjunktion:
Disjunktion:
Implikation:
a, ¬a
a ۸ ... ۸ z
a ۷ ... ۷ z
a ۸ b ۷ ¬c ۸ d → ¬e ۷ f ۸ g
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Hornformeln
●
Implikation: a ۸ b ۷ ¬c ۸ d → ¬e ۷ f ۸ g
●
Hornformel: a ۸ b ۸ c ۸ d → e
–
–
–
Spezialfall der Implikation
Links Konjunktion
Rechts nur ein positives Literal
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
diagnose Spezifikation
●
Hornformel drückt hier eine Ursache aus...
●
... genauer die Gründe
●
Eine Hornformel reicht nicht...
●
... daher Mengen von Formeln
●
Diesen nennen Wir diagnose Spezifikation
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
diagnose Spezifikation
∑=(∆,Ф,e)
●
●
●
∆ bezeichnet hier die Menge möglicher
positiver und negativer Defekte.
Ф bezeichnet die Menge möglicher positiver
und negativer Ursachen.
e bezeichnet eine Menge von Hornformeln,
welche ein Ursachenmodell für abnormales
Verhalten repräsentieren (Beweisfunktion).
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
diagnose Spezifikation
Ф
∆
∑
e
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Beweisfunktion
●
Eine Beweisfunktion ist ein Mapping
e: σ(∆) → σ(Ф) U {┴}
– so das:
● f Є Ф existiert eine Menge D < ∆ mit f Є
e(D) oder ¬f Є e(D)
● d, ¬d Є D, so gilt e(D) = ┴
● e(D) ≠ ┴ und D' < D so gilt e(D') ≠ ┴
–
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Ein Beispiel!
¬d1
d6
und
f1
¬d2
d3
d5
d4
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
f2
Ein Beispiel!
e({¬d1}) = Ø
e({¬d1, ¬d2}) = e({d6})
e({d6}) = e({d5})
e({d6}) = e({d3}) = {f1}
e({d4}) = {f1, f2}
e({¬d2, d3}) = {f1}
e({¬d1, ¬d2, d3}) = e({¬d1, ¬d2})
e({¬d1, ¬d2, d3, d4}) = e({d4})
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Die Erahnung Diagnose
●
Beweisfunktionen reichen nicht...
●
...Bezug zu beobachteten Defekten herstellen.
●
●
Soll P(∑, E) ein diagnostisches Problem sein mit
E < Ф eine Menge von beobachteten Ursachen
und f Є E und f Є E. Soll weiter R∑ eine
Erahnung der Diagnose sein mit R als Mapping.
R∑,e : σ(Ф) → σ(∆) U {undefiniert}
|H
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
die Diagnose
gefundene Defekte
H
Beweisfunktionen
e
Erahnung der
Diagnose
R∑
Diagnose
R∑,e (E)
|H
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Beobachtete Ursachen
E
Das Beispiel!
●
R∑,e
({f2}) = {d4}
angepasst
R∑,e
({f1,f2}) = undefiniert
abgelehnt
|{d3,d4}
●
|{d3,d4}
●
R∑,e ({f2}) = {d4}
|{d4}
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
akzeptiert
Das Ergebnis
●
Das System prüft so alle Möglichkeiten
●
Ergebnis ist eine Menge von Ursachen
●
●
Ursachen werden evetuell mit weiteren Tests
bestätigt
Ursachen, werden mit geeigneten
Gegenmassnahmen geliefert
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Probleme / Ziele ?
●
●
●
●
Technische Fehler (Batterie, usw...)
Endgültige Programmierung / Entscheidung
durch Kardiologen
Defektmenge mit unbekannten
Beweisfunktionen
Reaktionszeit von unter 2 Sekunden ist Ziel
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher
Ende
Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!
Ryhtmusoptimierung für Herzschrittmacher