Inteligencia Artificial

Diagnóstico de riesgo de aterogénesis asistido por lógica borrosa

O. A. Rosas Jaimes 1, A.L. Alonso García2, J. Mas Oliva2 y L. Alvarez Icaza1

1 Instituto de Ingeniería, UNAM

2 Instituto de Fisiología Celular, UNAM

E–mails:

ORosasJ@iingen.unam.mx

aalonso@ifisiol.unam.mx

jmas@ifisiol.unam.mx

alvar@pumas.iingen.unam.mx

Recibido: octubre de 2004

Aceptado: mayo de 2006

Resumen

Se describe un sistema de inferencias borrosas que asiste en el diagnóstico de riesgo de aterogénesis, a partir del análisis de muestras de plasma humano. El sistema utiliza por primera vez la proteína transferidora de ésteres de colesterol (CETP), además de las concentraciones en plasma de colesterol total, lipoproteínas de baja densidad y el índice aterogénico para proponer un método de diagnóstico no intrusivo que auxilia en la detección temprana de riesgo de aterogénesis a un costo razonable.

Descriptores: Diagnóstico clínico asistido por computadora, CETP, LDL, IA, colesterol, lógica borrosa, sistemas expertos.

Abstract

A fuzzy system based on human plasma analysis to assist in the diagnosis of atherogenesis risk is described. The system introduces a new factor, the cholesterol ester transfer protein, that together with concentrations of total cholesterol, low density lipoproteins and the atherogenic index, allows to propose a non–intrusive diagnostic method that is very helpful in low cost early detection of atherogenesis risk.

Keywords: Computer aided clinical diagnosis, CETP, LDL, IA, cholesterol, fuzzy logic, expert systems.

Introducción

La lógica borrosa y la medicina tienen en común el manejo de información con un cierto nivel de incertidumbre. Si bien es cierto que el profesional médico debe basar una gran parte de sus diagnósticos en resultados de análisis cuantitativos, también lo es el hecho de que parte de sus diagnósticos están basados en decisiones que tienen que ver con la experiencia e intuición propias del experto, características cuya naturaleza es subjetiva.

Otro punto de convergencia entre la medicina y la lógica borrosa, es la forma de establecer un razonamiento basado en conocimiento. En ambos casos, a través de datos –los síntomas que un paciente muestra o los resultados de análisis– y de un conjunto de reglas relacionadas con ese conocimiento, se busca establecer un diagnóstico. A partir de este último, se prescribe un tratamiento que permita corregir desbalances y conseguir que un paciente vuelva a una situación de equilibrio deseable. En la mayoría de los casos, tanto en la medicina como en la lógica borrosa, esto se logra sin un conocimiento total y exacto del funcionamiento de los diferentes sistemas bajo análisis.

La incursión de la lógica borrosa en la medicina surge poco después del establecimiento de aquélla como campo de conocimiento, para constituirse, junto con las redes neurales, los algoritmos genéticos, los sistemas bayesianos, etcétera, así como híbridos de todos ellos, en herramientas que conformarían los primeros sistemas expertos de tipo médico (Hudson y Cohen, 1994). Estos sistemas comenzaron por asistir al profesional en la valoración de síntomas exhibidos por el paciente (Tseng y Teo, 1994; Nguyen et al., 2001). Posteriormente, la lógica borrosa, en unión con otras técnicas, se ha extendido al análisis y reconocimiento de patrones en imágenes utilizadas en diagnóstico, tema en donde resulta extensa la literatura (Udupa et al., 1997, Choi y Krishna–puramm, 1995, por citar algunos ejemplos). Sin embargo, el número de trabajos en donde se utilizan conceptos borrosos para asistir al diagnóstico con base en análisis clínicos es más reducido (Gorzalczany y McLeish, 1992).

En este trabajo se presenta un sistema borroso basado en reglas para determinar el estado de riesgo de aterogénesis, o desarrollo de aterosclerosis, en sujetos a los que se les ha practicado análisis clínico sanguíneo. Existe un trabajo con objetivo similar (Sidaoui y Pacheco, 1999), que realiza un reconocimiento de patrones en imágenes obtenidas mediante catéteres introducidos en arterias. Aún cuando el uso de la metodología propuesta en dicho artículo produce buenos resultados en el diagnóstico, dada la naturaleza invasiva del procedimiento, sólo resulta útil en casos en donde el daño ya es irreversible.

El método propuesto, plantea el uso de análisis de plasma como base para elaborar el diagnóstico, ya que este tipo de análisis es de uso más frecuente por su relativo bajo costo y su carácter no invasivo. Estos análisis pueden proporcionar información acerca de los compuestos que circulan en el torrente sanguíneo, con la que es posible obtener diagnósticos tempranos.

El sistema borroso aquí expuesto utiliza por primera vez los resultados de una investigación realizada en el Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, en donde se ha desarrollado y validado un método de diagnóstico de riesgo de aterogénesis con base en la cantidad de Proteína Transferidora de Ésteres de Colesterol (CETP) presente en plasma. El propósito de dicha investigación es facilitar la detección temprana de sujetos con riesgo de aterogénesis, además de reducir tanto el tiempo como el costo de dicho diagnóstico. Este método ha sido registrado y su patente se encuentra en proceso en las oficinas Mexicana, Estadounidense, Canadiense y de la Comunidad Europea (Alonso y Mas–Oliva, 2002).

Un sistema basado en la inclusión de la CETP para la formulación de diagnósticos tempranos de riesgo de aterogénesis no ha sido reportado anteriormente. Es importante mencionar que los resultados reportados en este artículo están basados en una amplia investigación clínica. El sistema se desarrolló con dos propósitos fundamentales:

1) Corroborar o modificar, con una metodología alternativa, los resultados obtenidos por medios convencionales de inferencia y

2) Proporcionar a los investigadores y médicos usuarios de la metodología una herramienta de fácil uso para poder calibrar cambios o realizar adiciones en un futuro a este sistema diagnóstico o alguno similar.

Este trabajo no es una aportación a la teoría de sistemas difusos. Se trata de un trabajo multidisciplinario que intenta combinar metodologías de disciplinas distintas para desarrollar un sistema de diagnóstico que apoye a los profesionales de la medicina que desde la investigación o práctica clínica se enfrentan a los padecimientos de aterogénesis en números crecientes.

Para la exposición de este trabajo, la Sección 2 trata del método de diagnóstico desarrollado en el IFC y describe las variables que éste involucra;

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