UTILIZAÇÃO DE RACIOCÍNIO BASEADO EM CASOS PARA DETERMINAÇÃO DE APARELHOS AUDITIVOS

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1 UTILIZAÇÃO DE RACIOCÍNIO BASEADO EM CASOS PARA DETERMINAÇÃO DE APARELHOS AUDITIVOS Fernando Gomes dos Santos Anita M. da Rocha Fernandes Curso de Ciência da Computação CTTMar Universidade do Vale do Itajaí UNIVALI Rua: Uruguai, 458, Centro Itajaí Brasil CEP: RESUMO Atualmente o campo profissional da Fonoaudiologia está crescendo cada vez mais, atuando em diferentes ramos pertencentes a linguagem humana, estando compreendidas voz, escrita, linguagem propriamente dita e audição. No que diz respeito ao atendimento terapêutico, a Fonoaudiologia vem se beneficiando, há algum tempo, de softwares que auxiliam na recuperação de qualquer dificuldade pertinente à linguagem. Quanto à audição, existem programas que auxiliam o profissional especialista em Audiologia, na execução dos exames e no armazenamento de cadastros, como perda de audição, grau e tipo de curva. Porém, no que diz respeito a reabilitação de problemas auditivos, poucos softwares atuam juntamente ao especialista na determinação do melhor recurso a ser utilizado. Neste sentido, foi desenvolvido o sistema Audio In com o objetivo de facilitar e auxiliar o Fonoaudiólogo, fornecendo o apoio necessário na escolha do melhor recurso para reabilitação de qualquer paciente com problemas auditivos. Esse sistema utiliza a técnica de Raciocínio Baseado em Casos, que determina através de casos anteriores qual será a solução ideal para esse novo caso. Palavra chave: Raciocínio Baseado em Casos, Determinação de Aparelhos Auditivo, Fonoaudiologia. 1.INTRODUÇÃO O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema inteligente baseado na técnica de Raciocínio Baseado em Casos, com a finalidade de minimizar o tempo do profissional de fonoaudiologia auxiliando-o nas escolhas de aparelhos auditivos. Para a implementação deste sistema foi necessário o desenvolvimento de cinco etapas básicas: levantamento bibliográfico sobre inteligência artificial, raciocínio baseado em casos e audiometria; criação do cadastro de pacientes e de fichas técnicas dos aparelhos; criação da interface gráfica que simula uma ficha de audiometria ; criação do sistema de raciocínio baseado em casos que armazena as informações dos pacientes e seus exames, além de tratá-las, fornecendo um diagnóstico preciso e eficiente; finalmente tem-se a fase de validação e testes do sistema. O sistema foi implementado utilizando o Delfhi 5.0 e a base de casos foi desenvolvida em Paradox. O módulo de raciocínio baseado em casos foi implementado utilizando a combinação de dois métodos: O vizinho mais próximo que consiste em calcular a similaridade pela média das distâncias entre o caso em questão e os casos previamente armazenados na base e a contagem de características, que consiste na contagem dos atributos do caso armazenado na base que sejam iguais aos atributos do caso de entrada, portanto o grau de similaridade entre os dois será dado pelo percentual de números de atributos iguais entre os dois casos, levando-se em conta o número de atributos considerados na comparação destes. [5]. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O Audio In foi desenvolvido para ser utilizado por profissionais da área de fonoaudiologia, com o intuito de minimizar o tempo gasto por estes especialistas e tornar a escolha do aparelho de amplificação sonora mais rápida e precisa. Para se alcançar este objetivo, deve-se ter um conhecimento das experiências já vivenciadas pelos especialistas, visto que as mesmas podem ser utilizadas para solucionar novos casos. Sendo assim, optou-se por utilizar neste sistema inteligente, a técnica de raciocínio baseado em casos, pois além de representar de forma fidedigna o modo de pensar e agir do especialista, não apresenta dificuldades para lidar com a imprecisão [1], [7], [8], [9]. Os vários modelos de inteligência artificial como os sistemas especialistas, redes neurais, raciocínio baseado em casos e os demais modos de se representar inteligência artificial, estão assumindo papéis importantes na medicina,

2 em uso rotineiro nas clínicas e hospitais de todo país e no mundo [6], [3], [2]. A Fig. 1. ilustra os passo para a construção do sistema desde a coleta de casos até a interface com o usuário. Escolheu-se trabalhar com a utilização da estrutura de frames para modelar o conhecimento extraído do especialista. Por meio de uma combinação de listas encadeadas, o sistema modela a memória de casos de forma dinâmica, de modo a carregar na memória da máquina apenas os atributos relevantes para o cálculo da similaridade e recuperação dos casos [5]. Dando continuidade ao processo, definiu-se o método de recuperação de casos: Vizinho mais próximo e contagem de características. Estabeleceu-se que os pesos dos atributos seriam fixos Desenvolvido em Delphi, o Audio - In conta com uma interface amigável, for Windows, sendo possível ao usuário visualizar a base de casos, cadastrar novos pacientes e exames, cadastrar audiometros, cidades, estados, convênios, aparelhos auditivos e ainda verificar os casos já armazenados na base. A Fig. 2. representa a tela de splash do Audio In demonstrando que o software inicializou. A Fig. 3. ilustra a tela principal, onde o usuário indica a operação que deseja efetuar. Fig. 1. Estrutura do Sistema Audio In 2.1 Descrição do Desenvolvimento do Sitema Ao desenvolver um sistema inteligente, é necessário conhecimento especializado sobre o domínio da aplicação. No caso do Audio In, a aquisição deste conhecimento, deu-se pela coleta de dados via entrevista diretas com especialista em fonoaudiologia. Fig. 2. Tela de Splash Desenvolveu-se junto às especialistas, um processo de extração do conhecimento a ser utilizado no sistema. Identificou-se quais os atributos do caso (grau de perda auditiva, tipo de aparelho, frequência) deviam ser armazenados na base de casos. Nesta etapa, definiu-se também, que o atributo com maior relevância seria o grau de perda, seguido pelo tipo de aparelho e as frequências. Após a determinação dos atributos, passou-se à escolha da melhor técnica de representação dos casos, que é o modo como o sistema irá modelar a memória de casos. Fig. 3. Tela inicial do Programa

3 A Fig. 4. ilustra a tela de cadastro onde o usuário preenche todos os atributos pertinentes a busca do sistema de raciocínio baseado em casos. Se não ocorrer o preenchimento de um destes atributos, o sistema demonstra uma tela de aviso informando qual atributo não foi devidamente preenchido. A Fig. 6. ilustra o modo de funcionamento da similaridade do sistema. O Audio In gera um gráfico utilizando os dados de freqüência e os valores de nível de audição medidos em decibéis. Caso Novo Fig. 6. Representação de um caso Fig. 4. Cadastro de Paciente e Exame Ainda nesta tela o usuário pode, se necessário, atribuir ao cadastro do paciente um convênio através do botão convênio, o qual disponibilizará uma lista dos convênios, um parecer através do botão parecer, e uma hipótese diagnóstica do paciente. De uma maneira semelhante outros casos passados podem ser colocados no gráfico, permitindo assim generalizar as similaridades dos casos e representá-las no gráfico. Se um caso novo é incorporado no gráfico deve-se encontrar o caso mais similar. Calcula-se as distâncias relativas aos eixos x e y do caso novo, relacionando-os com os demais casos existentes na base de casos (figura 7). A Fig. 5. ilustra o resultado da recuperação dos casos mais similares ao problema em questão. Caso Novo Caso A X Caso B Fig. 7. Representa a distância entre os casos 3. Resultados O sistema Audio In está sendo testado em uma empresa que presta serviços em fonoaudiologia chamada LS Assessoria e Consultoria Fonoaudiológica Ltda. Fig. 5. Tela de resultado, Casos mais Similares Até o presente momento os testes estão sendo bem sucedidos, porém alguns ajustes estão sendo feitos com o auxílio dos especialistas, tendo como base os dados reais dos pacientes da empresa.

4 Em alguns casos o sistema chegou a atingir 95% de acerto. Para que o Audio In obtenha melhores resultados, ainda é necessário grande inserção de casos já avaliados. Quanto mais consolidada a base de casos do sistema, será mais fielmente as escolhas e indicações se tormarão. 4. DISCURSÃO Os sistemas já existentes para uso fonoaudiólogico, até o presente momento, em sua maioria tratam apenas de cadastro de dados. Por esse motivo, foi tão importante o desenvolvimento do Audio In, que surgiu para interagir com o Profissional da Fonoaudiologia, podendo não apenas tratar de cadastros, mas sim, sugerir ao Especialista, o aparelho auditivo que mais se aplica a determinado caso. Este sistema, devido a sua agilidade na consulta de dados, otimiza muito o trabalho do Fonoaudiólogo. 5. CONCLUSÃO Para o desenvolvimento do Audio In foi escolhida a técnica de Raciocínio Baseado em Casos (RBC), que se mostrou eficiente quanto ao objetivo a ser alcançado, assim como os métodos adotados. É importante ressaltar, que para melhores resultados, no desenvolvimento do sistema não se optou por nenhuma shell de RBC, mas sim pela utilização de uma ferramenta de programação: o Borland Delphi 5.0. Esta ferramenta foi escolhida, como já citado no presente trabalho, por apresentar um ambiente amigável de desenvolvimento e por facilitar a construção das interfaces gráficas, além de apresentar suporte para operações de banco de dados. REFERENCIAS [1] AAMODT, A.; PLAZA, E.. Cased-Based Reasoning: Foundation Issues, Methodological Variations, and System Approaches. 3 jul [ (19 mar :45) [2] ATTINGER, E. O. Impacts of the Technologial Revolution on Health Care. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol 31.(1984) [3] BRONZINO,J. D. The Biomedical Engineering Handbook. CRC/IEEE Press, USA (1995) [4] KOLODNER, J.; LEAKE, D. A Tutorial Introduction to CBR. Case- Based Reasoning: Experiences, Lessons, and Future Directions. Menlo Park: AAAI Press/The MIT Press, [5] KOLODNER, J. Case-Based Reasoning. Los Altos: Morgan Kaufmann, 1993 [6] KUN, L.G. Medical Informatics In: BROZINO, J. D. The Biomedical Engineering Handbook. CRC/IEEE Press, USA, pp (1995) [7] LEAKE, D. Case-Based Reasoning: Experiences, Lessons & Future Directions. California: AAAI Press, MIT Press, [8] SCHANK, R. Case-Based Teaching: Four Experiences in Educational Software Design. Tecnical Report N. 7, Institute for the Learning Sciences, [9] WATSON, I.Applyng Case-Based Reasoning: Techniques for Enterprise Systems. Morgan Kaufmann Pub. Inc., San Francisco, CA, Um dos pontos fortes alcançados pelo Audio In é a sua interface intuitiva, ou seja, a facilidade com que este sistema se apresenta para seus usuários. Para que obtenha melhores resultados, ainda é necessária grande inserção de casos já avaliados. Quanto mais consolidada apresentar-se a base de casos do sistema, mais fiel tornar-se-ão suas escolhas e indicações. Para futuras modificações, tem-se como projeto o desenvolvimento de um base de dados via WEB. Onde o especialista após inserir casos novos em seu banco de casos, poderia atualizar a base de dados da WEB, possibilitando assim, a consulta destes novos casos por outros especialistas, ou por ele mesmo, no caso de ter mais de um local de trabalho.

5 USING CASE-BASED REASONING SYSTEM TO ESTABLISH HEARING EQUIPMENTS ABSTRACT Nowadays the professional fields of Speech Therapy is growing more, acting in different ways that belongs to the human language, including voice, writting, language strictly speaking and hearing. About the therapeutic attendance the Speech Therapy has been improved, for sometime, with softwares that help the recovery of any difficulty pertinent of language. About hearing, there are programs that help hearing expert professional to acomplish the exams and stock the files, like hearing damages, grade and kind of curves. However, the rehabilitation of hearing problems, few softwares acting together with the expert to determinate the best resource to be used. In that way, the Audio-in system was developed with the goal to make easy and help professional in speech therapyst, giving the best support to choose the best resource for rehabilitation of any patient with hearing problems. This system uses Case-Based Reasoning technique, that can determinate through the previous cases, which will be the best solution for this new case.