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1 中 國 文 化 大 學 商 學 院 資 訊 管 理 學 系 碩 士 論 文 Master Thesis Graduate School of Information Management College of Business Chinese Culture University 運 用 專 家 系 統 與 雲 端 運 算 於 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 之 診 斷 Applying Expert Systems and Cloud Computing to the Diagnosis of Diabetic Retinopathy 指 導 教 授 : 張 重 正 Advisor: Chung C. Chang, Ph. D. 研 究 生 : 蔡 姝 蕙 Graduate Student: Shu-Hui Tsai 中 華 民 國 103 年 12 月 December, 2014

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3 論 文 名 稱 : 運 用 專 家 系 統 與 雲 端 運 算 於 總 頁 數 :69 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 之 診 斷 校 ( 院 ) 所 組 別 : 中 國 文 化 大 學 商 學 院 資 訊 管 理 研 究 所 畢 業 時 間 及 提 要 別 :103 年 度 第 1 學 期 碩 士 學 位 論 文 提 要 研 究 生 : 蔡 姝 蕙 指 導 教 授 : 張 重 正 論 文 提 要 內 容 : 由 於 近 年 來 醫 療 科 技 的 進 步, 雲 端 運 算 與 醫 療 的 結 合 發 展 趨 於 成 熟, 因 此 以 實 證 法 利 用 文 獻 蒐 集 並 瞭 解 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 專 家 系 統 雲 端 運 算 三 方 面 為 主 軸 的 相 關 研 究 成 果, 分 析 整 理 後 開 發 一 套 結 合 三 項 主 題 的 系 統 設 計 以 實 作 方 式 開 發 系 統 雛 型 程 式 來 驗 證 本 研 究 目 的 在 開 發 一 套 可 在 雲 端 環 境 上 查 詢 及 診 斷 糖 尿 病 及 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 專 家 系 統, 提 供 一 般 使 用 者 及 專 業 醫 療 人 員 二 者 皆 能 使 用 的 規 則 式 專 家 系 統, 運 用 年 齡 腰 圍 糖 尿 病 家 族 史 與 高 血 壓 用 藥 史 等 指 標, 結 合 美 國 糖 尿 病 協 會 所 制 定 的 診 斷 標 準 做 為 判 斷 的 依 據, 以 前 向 式 推 論 方 法 給 予 前 提 來 得 到 結 論 的 規 則 式 專 家 系 統 實 驗 結 果 顯 示 本 系 統 可 提 供 使 用 者 快 速 有 效 與 低 成 本 之 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 診 斷 結 果 及 建 議, 希 望 藉 此 達 到 輔 助 的 效 益, 促 進 早 期 發 現 早 期 治 療 的 果 效, 使 公 共 衛 生 的 醫 療 負 擔 問 題 能 逐 漸 減 少 關 鍵 字 : 雲 端 運 算 (cloud computing), 專 家 系 統 (expert systems), 糖 尿 病 (diabetes), 醫 學 診 斷 (medical diagnosis), 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 (diabetic retinopathy) iii

4 Applying Expert Systems and Cloud Computing to the Diagnosis of Diabetic Retinopathy Student: Shu-Hui Tsai Advisor: Prof. Chung C. Chang C h i n e s e C u l t u r e U n i v e r s i t y ABSTRACT Due to the rapid development of computer science, medical technologies and cloud computing in recent years, this study tries to use the empirical method to build a diabetic retinopathy diagnosis expert system that is able to offer diagnoses and inquiries about diabetic retinopathy for expert and non-expert users in a cloud computing environment. The expert system employs indicators of diabetes: age, waist, family history of diabetes and treatment history of high blood pressure, etc. and combined with the diagnostic criteria of diabetes set up by American Diabetes Association (ADA) as the fundamental of consultations. In addition, the system is rule-based and use forward chaining method to draw conclusions or results. Experimental results show that the system can provide fast, effective and low-cost diagnoses and recommendations of diabetes for users. We hope to reach the goal of early detection, as well as treatment for public and gradually reduce the medical loading of public health care. Key Words: cloud computing, expert systems, diabetes, diabetic retinopathy, medical diagnosis. iv

5 致 謝 辭 首 先 非 常 地 感 謝 主 耶 穌 基 督 的 恩 典, 讓 姝 蕙 在 恩 師 張 重 正 教 授 的 指 導 中, 在 這 幾 年 來 得 到 極 大 的 幫 助, 期 間 不 厭 其 煩 的 指 引 我 正 確 的 研 究 方 向, 令 我 獲 益 匪 淺, 讓 本 研 究 能 夠 順 利 完 成 更 感 謝 口 試 委 員 王 美 慈 教 授 賴 谷 鑫 教 授 與 蘇 耀 新 教 授 給 予 本 論 文 的 指 導, 在 百 忙 之 中 鉅 細 靡 遺 的 審 核 一 字 一 句, 點 出 文 章 中 謬 誤 之 處, 使 得 研 究 方 向 及 架 構 更 臻 完 美 最 後 感 謝 在 學 習 期 間 一 同 在 主 裡 的 弟 兄 姐 妹 同 學 朋 友 及 家 人 們 的 互 相 扶 持 與 代 禱, 不 論 是 課 業 上 的 難 題 還 是 生 活 上 的 種 種 問 題, 在 你 們 的 陪 伴 之 下 總 能 順 利 v

6 內 容 目 錄 中 文 摘 要... iii 英 文 摘 要... iv 致 謝 辭... v 內 容 目 錄... vi 表 目 錄... vii 圖 目 錄... viii 第 一 章 緒 論... 1 第 一 節 研 究 背 景... 1 第 二 節 研 究 動 機... 3 第 三 節 研 究 目 的... 4 第 四 節 研 究 範 圍 與 限 制... 6 第 五 節 研 究 大 綱 與 使 用 資 料... 7 第 二 章 文 獻 探 討... 9 第 一 節 糖 尿 病... 9 第 二 節 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 第 三 節 專 家 系 統 第 四 節 雲 端 運 算 第 三 章 研 究 方 法 與 系 統 架 構 第 一 節 研 究 方 法 第 二 節 系 統 架 構 第 四 章 系 統 功 能 與 實 作 第 五 章 結 論 與 未 來 發 展 第 一 節 結 論 第 二 節 未 來 發 展 參 考 文 獻 vi

7 表 目 錄 表 2-1 糖 尿 病 的 分 類 表 2-2 糖 尿 病 性 視 網 膜 症 的 進 行 表 2-3 眼 底 篩 檢 時 程 表 表 年 至 2009 年 臺 灣 糖 尿 病 眼 睛 疾 病 盛 行 率 表 2-5 專 家 系 統 的 定 義 表 2-6 人 類 專 家 與 專 家 系 統 的 比 較 表 2-7 相 關 研 究 比 較 vii

8 圖 目 錄 圖 1-1 十 大 主 要 死 因 之 變 化... 2 圖 2-1 圖 2-2 無 症 狀 成 年 人 的 糖 尿 病 危 險 因 子... 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 在 不 同 研 究 機 構 的 盛 行 率 圖 2-3 糖 尿 病 性 視 網 膜 病 變 的 發 症 機 率 圖 2-4 專 家 系 統 的 基 本 架 構 圖 2-5 雲 端 運 算 的 三 種 服 務 模 式 圖 3-1 研 究 流 程 圖 圖 3-2 系 統 功 能 圖 圖 3-3 專 家 系 統 架 構 圖 圖 3-4 雲 端 運 算 環 境 系 統 架 構 圖 圖 3-5 雲 端 運 算 細 部 運 行 架 構 圖 圖 4-1 系 統 運 作 功 能 圖 圖 4-2 IE 登 入 畫 面 圖 4-3 主 畫 面 介 面 圖 4-4 專 家 系 統 查 詢 功 能 圖 4-5 糖 尿 病 子 系 統 作 答 畫 面 圖 4-6 糖 尿 病 子 系 統 why 的 解 釋 功 能 圖 4-7 糖 尿 病 子 系 統 how 的 解 釋 功 能 圖 4-8 糖 尿 病 子 系 統 結 論 與 建 議 圖 4-9 糖 尿 病 子 系 統 的 輸 入 紀 錄 圖 4-10 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 作 答 畫 面 圖 4-11 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 why 的 解 釋 功 能 圖 4-12 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 how 的 解 釋 功 能 圖 4-13 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 結 論 與 建 議 圖 4-14 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 的 輸 入 紀 錄 viii

9 圖 4-15 糖 尿 病 相 關 網 站 圖 4-16 呼 叫 Microsoft 的 XMLHTTP 物 件 圖 4-17 AJAX 實 現 在 雲 端 的 呼 叫 參 數 圖 4-18 Safari 瀏 覽 器 下 的 畫 面 圖 4-19 專 家 系 統 後 台 管 理 圖 4-20 後 台 管 理 查 詢 功 能 圖 4-21 專 家 後 台 問 題 輸 入 介 面 圖 4-22 專 家 後 台 規 則 管 理 ix

10 第 一 章 第 一 節 緒 論 研 究 背 景 隨 著 時 代 的 變 遷, 人 們 的 生 活 方 式 不 再 與 以 往 相 同, 大 環 境 的 改 變 及 影 響 甚 大, 飲 食 精 緻 化 日 常 生 活 運 動 量 減 少 肥 胖 者 日 益 增 多 文 明 病 也 接 踵 而 來 根 據 國 際 糖 尿 病 聯 盟 (International Diabetes Federation, IDF) 所 發 表 的 研 究 顯 示 糖 尿 病 已 成 為 公 共 衛 生 極 大 的 負 擔, 而 這 樣 的 負 擔 正 在 持 續 增 加 中 若 沒 有 緊 急 控 制 糖 尿 病 患 者 的 發 生 率, 估 計 在 未 來 的 21 年 裡 也 就 是 大 約 西 元 2035 年 的 時 候, 會 從 目 前 的 3.82 億 糖 尿 病 人 口 數 增 加 至 5.92 億 人 口 數 (Guariguata, Whiting, Hambleton, Beagley, Linnenkamp, and Shaw, 2014) 此 上 升 速 度 相 當 於 每 10 秒 就 產 生 三 位 糖 尿 病 患 或 每 年 大 約 1000 萬 的 糖 尿 病 患 者, 更 指 出 全 球 有 1.83 億 的 人 並 不 曉 得 自 己 是 否 有 罹 患 糖 尿 病, 面 對 這 樣 的 狀 況 糖 尿 病 相 關 的 監 控 更 是 不 可 少 全 世 界 糖 尿 病 罹 病 的 人 口 數 增 加 速 度 比 政 府 的 配 套 衛 生 系 統 措 施 進 步 快 速, 以 往 醫 護 人 員 以 經 驗 法 則 來 判 斷 疾 病 也 相 對 耗 時 以 及 一 般 民 眾 對 於 糖 尿 病 的 認 知 有 限, 疾 病 在 初 期 亳 無 預 警, 一 旦 發 現 異 常 時 已 到 無 可 挽 回 的 地 步 根 據 行 政 院 衛 生 署 民 國 101 年 版 公 共 衛 生 年 報 所 發 布 的 十 大 主 要 死 因 之 變 化 資 料 顯 示, 因 大 環 境 的 改 變, 主 要 死 因 已 從 急 性 傳 染 性 疾 病 為 主 轉 變 為 惡 性 腫 瘤 心 血 管 等 慢 性 疾 病 為 主 由 圖 1-1 發 現 99 年 與 100 年 之 間 僅 有 糖 尿 病 由 第 五 位 攀 升 到 第 四 位 可 見 其 重 要 性 刻 不 容 緩 - 1 -

11 圖 1-1 十 大 主 要 死 因 之 變 化 資 料 來 源 : 行 政 院 衛 生 署 (2012), 中 華 民 國 公 共 衛 生 年 報, 臺 北 : 衛 生 署,18 糖 尿 病 本 身 並 不 可 怕, 可 怕 的 是 發 病 過 程 中 可 能 因 血 糖 的 控 制 不 良 所 產 生 的 慢 性 併 發 症 一 旦 發 生, 常 是 不 可 逆 的, 因 此 真 正 令 人 覺 得 可 怕 的 問 題 是 隨 之 而 來 的 附 加 疾 病 而 慢 性 併 發 症 中 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 也 是 目 前 國 家 成 人 (20-74 歲 ) 失 明 重 要 原 因 之 一 ( 蔡 顯 揚,2003), 此 疾 病 也 是 較 不 易 被 意 識 到 的 臨 床 上 患 有 糖 尿 病 的 患 者, 其 患 病 的 疾 病 發 生 歷 史 愈 久, 相 對 的 發 生 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 機 率 也 愈 高 專 家 系 統 自 二 十 世 紀 發 展 至 今, 為 人 工 智 慧 極 為 重 要 的 一 環, 而 專 家 系 統 更 是 有 別 於 一 般 的 系 統, 它 不 僅 擁 有 解 決 問 題 的 能 力, 還 擁 有 了 解 釋 問 題 的 能 力 專 家 系 統 顧 名 思 義, 係 透 過 電 腦 以 專 家 的 方 式 來 給 予 解 釋, 讓 使 用 者 能 明 白 如 何 解 決 問 題, 有 許 多 問 題 可 透 過 專 家 系 統 來 處 理, 從 知 識 庫 中 來 得 到 專 業 級 的 建 - 2 -

12 議 與 回 答 1950 年 代 專 家 系 統 的 發 展 僅 為 理 論 上, 經 過 了 10 年 左 右 的 時 間, 美 國 史 丹 佛 大 學 發 展 DENDRAL 第 一 個 專 家 系 統, 以 運 用 在 解 決 化 學 結 構 的 問 題 ( 曾 憲 雄, 黃 國 禎,2005) 專 家 系 統 中 在 醫 學 上 的 應 用 最 有 名 的 莫 過 於 MYCIN, 而 MYCIN 是 1970 年 代 建 構 出 來 的 一 個 輔 助 內 科 醫 生 用 來 判 斷 血 液 感 染 疾 病 的 專 家 系 統, 早 期 的 專 家 系 統 多 數 以 MYCIN 做 為 參 考 依 據, 進 一 步 的 拓 展 出 專 家 系 統 開 發 工 具, 如 E-MYCIN 等 雲 端 運 算 並 非 是 一 個 新 技 術, 而 是 一 個 概 念, 是 一 種 利 用 網 路 來 做 為 媒 介, 將 電 腦 這 端 的 所 有 資 料 都 丟 給 遠 方 的 一 台 超 級 機 器 來 儲 存 甚 至 運 算, 當 需 要 資 料 時, 可 將 儲 存 在 遠 方 的 資 料 下 載 下 來 雲 就 是 由 多 部 具 有 高 運 算 能 力 的 超 級 電 腦 所 組 成 的 資 料 中 心 透 過 網 際 網 路 連 結 上 這 些 超 級 電 腦, 由 這 些 電 腦 來 幫 你 處 理 資 料 ( 張 世 元, 劉 大 慶,2010) 本 研 究 利 用 專 家 系 統 結 合 雲 端 運 算 的 概 念, 將 專 家 系 統 建 置 在 雲 端 平 台 上, 使 用 者 藉 由 此 系 統 獲 得 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 幫 助 與 建 議 第 二 節 研 究 動 機 根 據 國 際 糖 尿 病 聯 盟 (IDF) 在 2011 年 所 做 的 統 計 指 出, 全 世 界 將 近 有 一 半 的 糖 尿 病 患 者 未 曾 接 受 檢 查, 甚 至 不 曉 得 自 己 屬 於 糖 尿 病 高 危 險 群 (International Diabetes Federation, 2011) 不 論 是 第 一 型 糖 尿 病 或 者 是 第 二 型 糖 尿 病, 控 制 愈 差 或 發 病 時 間 愈 長 的 人, 愈 容 易 發 生 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 約 有 半 數 糖 尿 病 患 者 在 一 生 中 會 產 生 某 種 程 度 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變, 而 它 最 可 怕 的 地 方 是 初 期 完 全 沒 有 症 狀, 當 症 狀 出 現 時, 視 網 膜 病 變 已 經 達 到 某 種 程 度 的 損 傷 - 3 -

13 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 發 生 率 與 糖 尿 病 的 發 病 病 史 及 患 者 年 齡 以 及 血 糖 控 制 有 關, 依 據 健 保 局 指 出, 糖 尿 病 患 在 患 病 7 年 後 50% 有 視 網 膜 病 變, 而 在 17 年 到 25 年 後 則 有 90% 出 現 病 變 ( 康 健 雜 誌, 2003), 長 期 的 高 血 糖 環 境 會 損 傷 視 網 膜 血 管 的 內 皮, 引 起 一 系 列 的 眼 底 病 變, 如 微 血 管 瘤 硬 性 滲 出 物 棉 絮 斑 點 新 生 血 管 玻 璃 體 增 殖, 甚 至 視 網 膜 脫 離 糖 尿 病 會 引 起 這 些 嚴 重 的 問 題, 失 明 風 險 更 是 一 般 人 的 25 倍 依 據 衛 生 署 全 民 健 保 醫 療 品 質 資 訊 公 開 網 資 料 顯 示,101 年 台 北 市 糖 尿 病 患 者 約 有 23 萬 人, 但 只 有 約 6 萬 人 接 受 眼 底 檢 查 或 眼 底 彩 色 攝 影 檢 查, 意 即 超 過 七 成 糖 尿 病 患 者 未 定 期 受 檢 ( 健 康 醫 療 網,2013) 人 類 透 過 視 覺 器 官 來 生 活 學 習 和 工 作 約 90%, 若 因 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 而 造 成 視 覺 受 損, 必 定 會 造 成 生 活 的 不 便 性 增 加 在 這 資 訊 爆 炸 的 時 代 裡, 人 們 的 知 識 廣 博 而 不 精 深, 而 專 家 系 統 卻 可 代 替 專 家 解 決 某 一 專 門 領 域 內 的 問 題, 如 此 一 來, 無 論 是 已 知 或 未 知 是 否 為 糖 尿 病 危 險 群 者 的 使 用 者, 都 可 以 藉 由 此 系 統 來 判 斷 得 病 與 否 本 研 究 主 要 動 機 在 於 運 用 專 家 系 統 中 的 推 論 能 力, 將 臨 床 的 專 業 知 識 以 及 領 域 專 家 的 經 驗 法 則, 透 過 網 路 和 電 腦 的 互 動 來 給 予 疾 病 相 關 的 診 斷 與 治 療 的 建 議 使 用 者 可 利 用 雲 端 這 項 創 新 服 務 的 儲 存 和 運 算, 同 時 可 以 利 用 行 動 裝 置 的 瀏 覽 器 讓 使 用 者 檢 測 自 身 的 身 體 狀 況 正 處 於 何 種 狀 態, 以 及 得 到 像 專 家 一 樣 的 建 議 與 解 釋 第 三 節 研 究 目 的 現 今 臺 灣 各 政 府 單 位 所 設 立 有 關 於 糖 尿 病 網 站 內 容 多 數 只 提 到 糖 尿 病 衛 教 方 面 的 知 識, 對 於 糖 尿 病 當 中 的 慢 性 併 發 症 在 視 網 膜 病 變 上 的 嚴 重 性, 僅 稍 稍 帶 過 另 一 方 面 政 府 雖 廣 為 推 行 雲 端 - 4 -

14 計 劃, 卻 仍 有 許 多 潛 在 問 題 存 在, 疾 病 的 預 防 只 有 網 站 文 宣 卻 沒 有 實 質 的 判 斷 以 及 如 何 處 置 本 研 究 的 目 的 是 利 用 雲 端 空 間 建 置 出 一 個 系 統 可 以 查 詢 及 判 斷 糖 尿 病 與 慢 性 併 發 症 視 網 膜 病 變 的 專 家 系 統, 來 達 到 幾 個 目 的, 預 計 目 標 如 下 : 一 瞭 解 眼 睛 發 生 視 網 膜 病 變 的 發 生 率, 並 且 預 防 糖 尿 病 對 眼 睛 的 傷 害 : 可 以 讓 使 用 者 得 到 像 醫 生 般 的 解 釋 和 建 議, 隨 時 用 來 查 詢 ( 對 於 沒 有 罹 患 的 群 體 ) 監 控 ( 對 於 有 罹 患 的 患 者 ), 藉 由 系 統 來 控 管 疾 病 二 給 予 患 者 診 斷 病 情 並 提 供 適 當 的 治 療 建 議 : 醫 院 本 身 提 供 給 病 人 的 主 要 功 能 是 在 於 發 生 明 顯 問 題 需 急 救 時, 此 時 便 需 要 親 身 到 醫 院 執 行 檢 查, 因 為 國 人 對 於 糖 尿 病 慢 性 病 變 網 膜 症 所 造 成 的 傷 害, 缺 乏 普 遍 的 認 知 三 整 合 雲 端 運 算 與 糖 尿 病 及 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 的 醫 療 雲 : 智 慧 型 手 機 平 板 電 腦 等 普 遍 應 用, 雲 端 運 算 的 崛 起 增 加 了 許 多 便 利 性, 透 過 網 路 利 用 醫 療 雲 的 服 務, 只 要 有 瀏 覽 器 就 能 輕 鬆 的 查 詢 和 診 斷 雲 端 運 算 是 目 前 各 產 業 努 力 發 展 應 用 的 工 具, 透 過 網 際 網 路 可 以 更 方 便 的 實 現 專 家 系 統 普 及 的 應 用, 運 用 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 專 家 系 統 中 的 推 論 能 力, 將 臨 床 專 業 知 識 及 領 域 專 家 的 經 驗 法 則, 透 過 雲 端 的 互 動 給 予 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 相 關 的 資 訊 與 診 斷 的 治 療 及 建 議 本 研 究 利 用 專 家 系 統 的 智 慧 推 論 能 力 及 網 際 網 路, 建 構 一 個 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 專 家 系 統 在 雲 端 運 算 環 境 下, 讓 非 專 業 醫 療 人 員 及 專 業 醫 療 人 員 的 使 用 者 都 能 夠 藉 由 系 統 得 到 輔 助 的 效 益, 進 而 達 到 早 期 發 現 早 期 治 - 5 -

15 療 的 效 果, 使 公 共 衛 生 的 醫 療 負 擔 問 題 能 逐 漸 減 少 糖 尿 病 及 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 是 一 個 需 要 長 期 關 注 而 無 法 完 全 治 癒 的 疾 病, 有 事 先 的 預 防, 勝 於 事 後 的 治 療 第 四 節 研 究 範 圍 與 限 制 本 研 究 以 建 構 開 發 專 家 系 統 與 醫 療 雲 的 結 合, 針 對 糖 尿 病 與 慢 性 併 發 症 視 網 膜 病 變 的 罹 患 可 能 性 與 否 為 研 究 議 題 本 研 究 之 限 制 包 含 下 列 : 一 對 象 限 制 主 要 以 糖 尿 病 罹 患 的 有 無 以 及 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 罹 患 的 有 無 為 範 圍, 不 探 討 其 他 的 病 況 二 系 統 資 料 來 源 在 台 灣 要 取 得 糖 尿 病 患 者 的 臨 床 資 料 相 當 不 易, 因 應 個 人 資 料 保 護 法 的 關 係, 無 法 取 得 實 際 的 個 案 資 料, 在 此 本 研 究 所 開 發 的 系 統 所 運 用 的 參 考 資 料 來 源 以 台 大 醫 院 雲 林 分 院 的 林 昭 維 醫 師 與 張 以 承 醫 師 等 人 於 2009 年 12 月 發 表 在 國 際 權 威 糖 尿 病 照 護 (Diabetes Care) 期 刊 (Lin, Chang, Li, Chien, Wu, Tsai, Hsieh, Chen, Hwang, and Chuang, 2009) 與 譚 健 民 (2011) 所 發 表 的 2011 年 美 國 糖 尿 病 協 會 糖 尿 病 診 療 標 準 指 引 摘 要 以 及 赤 沼 安 夫 (2006) 所 撰 寫 的 糖 尿 病 ( 蕭 志 強 譯 ) 做 為 依 據 三 資 訊 安 全 - 6 -

16 資 訊 安 全 為 雲 端 運 算 的 風 險 之 一, 因 研 究 時 間 及 成 本 問 題, 本 研 究 僅 針 對 系 統 開 發 的 問 題, 而 未 提 及 如 何 處 理 資 訊 安 全 的 相 關 問 題 四 知 識 庫 的 範 圍 本 研 究 針 對 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 專 家 系 統 和 雲 端 運 算 的 整 合, 所 以 沒 有 將 太 多 複 雜 的 問 題 輸 入 五 規 則 的 推 論 根 據 第 四 項 的 限 制 因 素, 系 統 並 沒 有 設 計 太 過 複 雜 的 推 論 引 擎, 僅 以 相 關 問 題 的 發 問, 使 用 者 僅 需 回 答 是 與 否 二 個 值 提 供 系 統 判 斷 第 五 節 研 究 大 綱 與 使 用 資 料 研 究 大 綱 可 分 為 五 個 部 分, 茲 分 述 說 明 如 下 : 一 緒 論 : 包 含 研 究 背 景 研 究 動 機 研 究 目 的 研 究 範 圍 與 限 制 及 研 究 大 綱 與 使 用 資 料 二 文 獻 探 討 : 以 糖 尿 病 糖 尿 病 視 網 病 變 專 家 系 統 雲 端 運 算 與 研 究 相 關 的 文 獻 資 料 來 探 討 三 系 統 流 程 與 架 構 : 說 明 糖 尿 病 視 網 病 變 和 專 家 系 統 與 雲 端 運 算 之 整 合 及 應 用, 相 關 的 流 程 與 架 構 四 系 統 雛 型 建 構 : 在 雲 端 運 算 服 務 下 建 構 出 專 家 系 統 應 用 在 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 診 斷 及 建 議 - 7 -

17 五 結 論 與 建 議 : 對 本 研 究 產 生 的 結 果 下 結 論, 給 予 後 續 研 究 建 議 的 方 向 參 考 的 資 料 來 源 以 及 欲 使 用 的 設 備 及 軟 體, 可 以 分 為 以 下 三 類 : 一 資 料 來 源 : 博 碩 士 論 文 國 內 外 期 刊 研 討 會 論 文 報 章 雜 誌 相 關 主 題 之 書 籍 與 線 上 資 料 等 二 程 式 製 作 設 備 為 個 人 桌 上 型 電 腦 筆 記 型 電 腦 及 寬 頻 網 路 等 網 路 相 關 之 設 備 三 程 式 製 作 軟 體 有 Windows Server 2008 Microsoft SQL Server 2008 R2 Dreamweaver CS6 Microsoft Visual Studio 2010 Express, 程 式 開 發 所 使 用 的 程 式 語 言 為 ASP JavaScript AJAX - 8 -

18 第 二 章 文 獻 探 討 本 章 共 分 為 四 個 部 分, 針 對 本 研 究 相 關 的 領 域 進 行 介 紹 與 探 討 第 一 節 與 第 二 節 蒐 集 並 整 理 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 相 關 知 識 與 研 究 討 論 第 三 節 探 討 專 家 系 統 的 部 分, 包 括 專 家 系 統 的 定 義 專 家 系 統 的 架 構 和 推 論 引 擎 醫 學 專 家 系 統 的 應 用, 以 及 相 關 的 研 究 第 四 節 探 討 雲 端 運 算 的 部 分, 包 括 雲 端 運 算 介 紹 雲 端 運 算 的 優 點 第 一 節 糖 尿 病 一 糖 尿 病 的 介 紹 在 正 常 身 體 中, 胰 島 素 會 將 澱 粉 類 食 物 轉 變 成 葡 萄 糖, 做 為 幫 助 葡 萄 糖 進 入 細 胞 內 提 供 熱 能 糖 尿 病 是 因 胰 臟 無 法 製 造 或 缺 乏 足 夠 的 胰 島 素, 導 致 葡 萄 糖 無 法 順 利 進 入 細 胞 內, 血 糖 濃 度 就 會 升 高 主 要 臨 床 症 狀 為 多 吃 多 喝 多 尿, 體 重 減 輕, 視 力 模 糊 等 以 往 有 部 分 的 民 眾 以 尿 糖 來 辨 別 是 否 患 病, 此 論 點 是 錯 誤 的, 而 正 確 的 診 斷 方 式 是 以 血 糖 測 定 為 主 ( 三 軍 總 醫 院 營 養 部 營 養 師 合 著,2010) 無 論 是 哪 種 類 型 的 糖 尿 病 都 有 血 糖 升 高 問 題, 這 是 由 於 分 泌 胰 島 素 的 細 胞 受 損 或 功 能 缺 陷 造 成 (Williams, 2004/2005) 二 糖 尿 病 的 分 類 糖 尿 病 因 致 病 的 過 程 不 同 可 分 為 四 類, 如 表

19 類 型 表 2-1 糖 尿 病 的 分 類 病 因 1 2 第 一 型 糖 尿 病 (Type 1 Diabetes) 第 二 型 糖 尿 病 (Type 2 Diabetes) 主 要 特 徵 是 胰 臟 β 細 胞 受 到 自 體 免 疫 的 破 壞, 以 致 胰 島 素 絕 對 缺 乏 血 中 胰 島 素 濃 度 相 對 缺 乏, 胰 島 素 抗 性 合 併 胰 島 素 分 泌 不 足 妊 娠 性 糖 尿 病 3 糖 尿 病 第 一 次 發 生 在 懷 孕 時 其 他 特 殊 型 糖 尿 病 4 因 其 他 疾 病 導 致 資 料 來 源 :G. Williams (2005), 糖 尿 病 手 冊 ( 黄 友 君 譯 ), 臺 北 : 藝 軒 ( 原 文 於 2004 年 出 版 ) 三 糖 尿 病 的 診 斷 糖 尿 病 的 診 斷 標 準, 國 內 以 1997 年 美 國 糖 尿 病 協 會 (American Diabetes Association, ADA) 所 制 定 的 標 準 做 為 判 斷 的 依 據, 以 下 三 種 狀 況 只 要 其 中 一 項 符 合, 再 檢 驗 第 二 次 若 是 相 同 結 果, 則 可 確 定 罹 患 糖 尿 病 ( 譚 健 民,2011), 如 下 : ( 一 ) 空 腹 血 漿 葡 萄 糖 濃 度 (fasting plasma glucose, FPG): 1. 正 常, 血 糖 值 110mg dl 2. 空 腹 葡 萄 糖 異 常, 血 糖 值 介 於 110mg dl 125mg dl( mmol/L) 3. 糖 尿 病, 血 糖 值 126mg dl( 必 須 再 測 一 次 證 實 ) ( 二 )75 公 克 的 口 服 葡 萄 糖 耐 量 試 驗 (oral glucose tolerance test, OGTT), 二 小 時 靜 脈 血 糖 濃 度 : 1. 正 常, 血 糖 值 140mg dl 2. 葡 萄 糖 耐 受 不 良 (impaired glucose tolerance, IGT), 血 糖 值 介 於 140mg dl~199mg dl( mmol/L)

20 3. 糖 尿 病, 血 糖 值 200mg dl( 必 須 再 測 一 次 證 實 ) ( 三 ) 糖 化 血 色 素 (A1C) 6.5%: 糖 化 血 色 素 異 常 值 為 % ( 四 ) 出 現 糖 尿 病 症 狀 ( 多 吃, 多 喝, 多 尿, 體 重 減 輕 ), 加 上 隨 機 血 糖 值 ( 無 論 空 腹 與 否, 測 得 的 血 糖 值 ) 200mg dl( 必 須 再 測 一 次 證 實 ), 若 第 二 次 為 相 同 結 果 則 可 以 確 認 為 糖 尿 病 高 血 糖 但 還 未 達 到 糖 尿 病 診 斷 標 準 者, 可 以 分 為 空 腹 葡 萄 糖 異 常 (FPG) 葡 萄 糖 耐 受 不 良 (IGT) 糖 化 血 色 素 異 常 值 % 為 糖 尿 病 前 期, 也 可 視 為 糖 尿 病 高 風 險 群 的 徵 兆 體 重 過 重 或 肥 胖 的 無 症 狀 成 年 人, 具 有 1 個 以 上 糖 尿 病 危 險 因 子 者, 應 接 受 第 2 型 糖 尿 病 的 篩 檢, 如 圖

21 圖 2-1 無 症 狀 成 年 人 的 糖 尿 病 危 險 因 子 資 料 來 源 : 黃 蘭 菁, 李 貫 廷, 李 育 霖, 楊 偉 勛, 黃 國 晉 (2013), 2013 年 美 國 糖 尿 病 學 會 臨 床 治 療 指 引 摘 要, 台 北 市 醫 師 公 會 會 刊,57(3),23-31 每 年 年 初 美 國 糖 尿 病 學 會 都 會 更 新 糖 尿 病 診 療 指 引, 做 為 醫 生 臨 床 診 斷 依 據, 這 些 資 料 是 經 由 多 中 心 分 析 的 研 究 組 織 與 機 構 以 臨 床 的 試 驗 世 代 研 究 (cohort study) 對 照 不 佳 或 無 對 照 研 究 專 家 共 識 或 臨 床 經 驗 來 分 析 數 據 統 整 所 得 到 可 信 度 極 高 的 證 據, 以 此 方 式 所 得 到 的 各 樣 糖 尿 病 風 險 因 子 即 成 為 糖 尿 病 初 步 判 斷 的 寶 典, 因 此 需 靠 實 驗 室 判 斷 的 空 腹 血 漿 葡 萄 糖 濃 度 和 75 公 克 口 服 葡 萄 糖 耐 量 試 驗 以 及 糖 化 血 色 素

22 的 測 驗 可 得 到 精 確 的 診 斷 結 果, 而 另 一 種 不 需 要 實 驗 室 的 檢 驗 方 式 對 於 無 症 狀 成 人 的 糖 尿 病 篩 檢 有 很 好 的 幫 助, 通 常 是 醫 生 初 診 時 一 開 始 未 得 到 病 人 血 液 抽 驗 前 的 判 斷 的 調 查 項 目, 本 研 究 利 用 醫 學 專 家 經 常 使 用 此 種 方 式 詢 問 病 人 的 作 法 作 為 實 驗 的 工 具 四 糖 尿 病 的 治 療 目 前 治 療 的 方 式 主 要 以 運 動 方 式 飲 食 控 制 及 藥 物 治 療, 來 達 到 血 糖 的 控 制, 讓 血 糖 能 趨 於 穩 定 下 來, 避 免 大 血 管 及 小 血 管 相 關 併 發 症 產 生, 患 者 的 生 活 也 能 與 一 般 人 無 異 根 據 台 大 醫 院 雲 林 分 院 林 昭 維 醫 師 及 張 以 承 醫 師, 於 美 國 糖 尿 病 學 會 官 方 期 刊, 在 糖 尿 病 臨 床 研 究 領 域 排 名 第 一 的 國 際 權 威 糖 尿 病 照 護 (Diabetes Care) 期 刊 發 表 預 測 糖 尿 病 風 險 的 研 究 成 果, 指 出 只 要 根 據 年 齡 腰 圍 糖 尿 病 家 族 史, 與 高 血 壓 用 藥 史, 等 四 項 簡 單 的 指 數, 無 需 抽 血, 即 可 計 算 出 目 前 罹 患 糖 尿 病 的 機 會, 準 確 率 達 75%, 並 且 應 該 以 男 性 腰 圍 不 超 過 九 十 公 分 女 性 不 超 過 八 十 公 分 的 警 戒 標 準, 做 為 預 測 罹 患 心 血 管 高 血 壓 糖 尿 病 等 代 謝 症 候 群 的 重 要 依 據 (Lin et al., 2009) 以 運 動 方 式 做 為 治 療, 建 議 每 週 至 少 150 分 鐘 的 運 動 時 數, 以 期 能 達 到 體 重 減 輕 7%, 飲 食 控 制 則 以 控 制 熱 量 的 攝 取 多 寡 來 做 為 治 療 方 針, 藥 物 治 療 方 面 醫 生 會 依 個 人 的 狀 況 不 同 給 予 藥 物 治 療, 運 動 加 上 飲 食 控 制 與 藥 物 控 制 三 管 齊 下 的 狀 況 也 是 可 以 看 見 的 其 效 果 往 往 會 比 單 一 方 式 進 行 治 療 的 效 果 更 佳

23 第 二 節 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 一 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 致 病 機 轉 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 主 要 是 視 網 膜 血 管 滲 漏 及 阻 塞 致 病 原 因 十 分 複 雜, 目 前 尚 未 十 分 明 瞭 學 者 提 出 不 同 的 兩 種 假 說, 有 與 分 子 學 有 關 的 也 有 與 細 胞 學 有 關 的 假 說 依 細 胞 學 理 論 則 認 為 糖 尿 病 患 血 管 內 所 有 的 紅 血 球, 白 血 球, 血 小 板, 內 皮 細 胞, 外 被 細 胞, 功 能 發 生 了 異 常, 形 成 血 管 通 透 性 增 加, 因 此 造 成 血 管 滲 漏 及 積 水 現 象, 又 因 白 血 球 及 血 小 板 的 凝 聚, 導 致 血 管 阻 塞, 組 織 缺 氧, 使 中 心 視 力 大 受 影 響 二 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 分 類 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 依 不 同 狀 態, 分 為 下 列 三 個 階 段 ( 見 表 2-2):

24 階 段 非 增 殖 性 視 網 膜 病 變 (Nonproliferative diabetic retinopathy, NPDR) 表 2-2 糖 尿 病 性 視 網 膜 症 的 進 行 眼 底 症 狀 自 覺 症 狀 治 療 方 法 1. 網 膜 內 部 微 血 管 變 脆, 產 生 點 狀 出 血 這 種 細 小 滲 出 的 出 血 無 1. 控 制 血 糖 2. 血 管 產 生 流 狀 2. 眼 底 檢 查 物, 或 者 形 成 白 斑 複 診 間 隔 每 隔 6-12 個 月 前 增 殖 性 視 網 膜 病 變 (Preproliferative diabetic retinopathy, PPDR) 1. 血 管 阻 塞, 出 血 斑 愈 來 愈 多, 或 者 網 膜 上 面 形 成 白 色 斑 點 2. 網 膜 積 水, 或 者 黄 斑 部 等 地 方 產 腫 脹 幾 乎 沒 有 1. 控 制 血 糖 2. 眼 底 檢 查 3. 雷 射 光 凝 固 術 每 隔 1-2 個 月 ( 待 續 )

25 表 2-2( 續 ) 階 段 眼 底 症 狀 自 覺 症 狀 治 療 方 法 複 診 間 隔 1. 血 管 阻 塞, 導 增 殖 性 視 網 膜 病 變 (proliferative diabetic retinopathy, PDR) 致 形 成 新 生 血 管 2. 玻 璃 體 產 生 新 生 血 管, 血 管 破 裂 造 成 玻 璃 出 血 3. 血 管 破 裂 後, 新 的 組 織 增 殖, 使 網 膜 被 往 外 拉 視 力 變 差 飛 蚊 症 1. 控 制 血 糖 2. 眼 底 檢 查 3. 雷 射 光 凝 固 術 4. 玻 璃 體 手 術 依 狀 況 每 隔 2 星 期 1 個 月 扯, 造 成 網 膜 從 眼 球 壁 脫 落 的 視 網 膜 剝 離 現 象 資 料 來 源 :a. 相 磯 嘉 孝 (2008), 糖 尿 病 預 防, 生 活, 治 療 ( 許 懷 文 譯 ), 臺 北 : 楓 書 坊 文 化 出 版 社 b. 赤 沼 安 夫 (2006), 糖 尿 病 ( 蕭 志 強 譯 ), 臺 北 : 世 茂 三 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 診 斷, 若 要 早 期 發 現, 不 論 是 第 一 型 或 第 二 型 的 糖 尿 病 患 者 一 旦 診 斷 出 罹 患 糖 尿 病, 則 必 須 透 過 專 任 眼 科 醫 師 利 用 眼 底 鏡 檢 查 眼 底 狀 態, 根 據 2013 年 美 國 糖 尿 病 學 會 臨 床 治 療 指 引 摘 要 ( 黄 蘭 菁 等 人,2013) 也 給 予 眼 底 檢 查 的 建 議 時 間, 見 表 2-3, 而 良 好 的 血 糖 及 血 壓 控 制 可 減 少 及 減 緩 糖 尿 病 視 網 膜 的 惡 化 目 前 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 治 療 的

26 方 式 常 見 以 雷 射 藥 物 手 術 來 處 理 而 醫 生 會 依 檢 查 的 結 果 類 型 輕 重 度 和 呈 現 的 表 徵 不 同, 會 作 出 適 當 的 判 斷 建 議, 而 目 前 最 主 要 有 效 的 方 法 以 雷 射 治 療 為 主 表 2-3 眼 底 篩 檢 時 程 表 對 象 第 1 型 糖 尿 病 或 在 30 歲 前 發 病 者 第 2 型 糖 尿 病 或 在 30 歲 後 發 病 者 檢 查 內 容 罹 患 5 年 內, 接 受 初 次 散 瞳 完 整 的 眼 科 檢 查, 後 續 依 醫 師 建 議 追 蹤, 一 般 至 少 1 年 1 次 糖 尿 病 確 診 後 即 接 受 第 1 次 散 瞳 完 整 的 眼 科 檢 查, 後 續 依 醫 師 建 議 追 蹤, 一 般 至 少 1 年 1 次 妊 娠 糖 尿 病 應 做 完 整 的 眼 科 檢 查, 並 密 切 追 蹤 至 產 後 1 年 資 料 來 源 :a. 三 軍 總 醫 院 營 養 部 營 養 師 合 著 (2008), 糖 尿 病 不 煩 人 : 關 鍵 182 問 完 全 解 答 (1 版 ), 臺 北 : 文 經 社 b. 黃 蘭 菁, 李 貫 廷, 李 育 霖, 楊 偉 勛, 黃 國 晉 (2013), 2013 年 美 國 糖 尿 病 學 會 臨 床 治 療 指 引 摘 要, 台 北 市 醫 師 公 會 會 刊,57(3),23-31 四 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 治 療 目 前 糖 尿 病 病 人 眼 底 檢 查 率 僅 有 三 成, 絶 大 多 數 並 未 得 到 適 時 篩 檢 與 治 療 ( 陳 智 帆, 陳 立 仁,2013) Rosberger (2013) 提 到 糖 尿 病 控 制 與 併 發 症 研 究 (The Diabetes Control and Complications Trial, DCCT) 和 英 國 前 瞻 性 糖 尿 病 研 究 (United Kingdom Prospective Diabetes Study, UKPDS) 清 楚 的 說 明 不 論

27 是 第 一 型 或 第 二 型 糖 尿 病 嚴 格 控 制 血 糖 可 以 減 緩 初 期 與 進 行 中 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 發 展 五 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 相 關 研 究 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 是 糖 尿 病 患 者 因 高 血 糖 症 所 造 成 對 眼 睛 的 疾 病, 也 可 以 說 糖 尿 病 中 對 眼 睛 造 成 極 大 影 響 的 併 發 症 為 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 持 續 性 的 高 血 糖 狀 態 也 會 造 成 眼 睛 白 內 障 的 提 早 產 生, 人 體 白 內 障 可 利 用 手 術 方 式 將 水 晶 體 摘 除 即 解 決 了 此 問 題, 反 觀 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 卻 是 以 不 可 逆 的 方 式 在 糖 尿 病 患 者 身 上 不 斷 進 行 相 關 研 究 顯 示 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 在 美 國 是 歲 成 年 人 失 明 的 首 要 原 因 ( 張 嘉 仁, 2010), 在 日 本 是 成 人 (20-74 歲 ) 造 成 失 明 主 因 之 一, 一 年 約 有 四 千 人 因 此 失 明 ( 相 磯 嘉 孝,2008) 在 盛 行 率 方 面 可 由 圖 2-2 看 出 可 分 為 二 部 分, 全 部 為 任 何 情 況 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 而 下 半 部 分 為 已 影 響 視 力 的 嚴 重 性 的 非 增 生 型 視 網 膜 病 變 增 生 型 視 網 膜 病 變 糖 尿 病 黄 斑 部 水 腫 眼 科 疾 病 盛 行 率 研 究 群 (Eye Diseases Prevalence Research Group, EDPRG) 為 美 國 所 研 究 的 盛 行 率 約 40%(8% 為 視 力 受 損 ), 澳 大 利 亞 糖 尿 病 與 肥 胖 和 生 活 方 式 研 究 (The Australian Diabetes, obesity and lifestyle study, AusDiab) 為 澳 大 利 亞 的 盛 行 率 約 25%(3% 為 視 力 受 損 ), 從 圖 中 我 們 可 以 發 現 在 洛 杉 磯 的 拉 丁 裔 眼 科 研 究 (Los Angeles Latino Eye Study, LALES) 為 高 達 47% 的 盛 行 率 但 當 中 視 力 受 損 卻 只 有 8%, 此 現 象 可 能 為 農 村 社 會 造 成 英 國 亞 裔 糖 尿 病 研 究 (UK Asian Diabetes Study, UKADS) 的 研 究 中 在 南 亞 地 區 (south Asian) 當 中 的 其 他 國 家 也 有 相 當 高 的 盛 行 率, 而 中 國 在 農 村 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 盛 行 率 為 43%, 雖 然 圖 示 上 顯 示 只 比 美 國 高 了 3% 左 右, 其 中 視 力 為 嚴 重 程 度 的 有 6.3% 都 比 美 國 低, 但 實 際 上 在 中 國 的 鄉 下 地 區 有 9200 萬 人 口

28 有 糖 尿 病 視 網 膜 病 變, 當 中 高 達 1200 萬 的 人 口 已 嚴 重 影 響 視 力 報 告 中 也 指 出 美 國 近 年 來 盛 行 率 是 逐 年 下 降 的, 但 發 生 率 卻 高 達 74% 其 中 有 64% 的 比 例 為 進 行 到 更 嚴 重 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變,17% 是 進 步 到 增 殖 型 糖 尿 病 視 網 膜 病 變, 而 相 關 數 據 對 於 亞 洲 地 區 關 於 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 發 生 率 研 究 比 例 是 較 少 的

29 圖 2-2 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 在 不 同 研 究 機 構 的 盛 行 率 資 料 來 源 :N. Cheung, P. Mitchell, & T. Y. Wong. (2010). Diabetic retinopathy. The Lancent, 376(9735), 然 而 在 台 灣 針 對 糖 尿 病 所 產 生 於 腎 臟 眼 睛 足 部 有 關 的 慢 性 併 發 症 的 調 查 卻 很 少 (Huang, Lin, Jiang, Chang, Chung, Chuang, Tai, Ho, and Shin, 2012) 一 旦 得 知 罹 患 糖 尿 病 後 更 是 對 眼 睛 造 成 威 脅 而 且 病 情 不 可 逆 ( 鍾 遠 芳, 林 宏 達,2000) 糖 尿 病 眼 睛 失 明 的 機 率 為 非 糖 尿 病 患 者 的 25 倍 以 上 ( 三 軍 總 醫 院 營 養 部,2008; 蔡 顯 揚,2003) 相 關 文 獻 更 指 出 臺 灣 在 2000 年 至 2009 年 期 間 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 盛 行 率 從 6.17% 進 展 到

30 8.91% 有 節 節 攀 升 的 現 象 產 生, 並 且 有 嚴 重 到 影 響 視 力 的 比 例 從 0.50% 到 0.62%, 如 表 2-4 臺 灣 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 盛 行 率 與 美 國 相 比 是 呈 現 對 比 的 成 長, 此 現 象 可 能 與 國 家 的 醫 療 環 境 差 異 有 關, 在 美 國 對 於 糖 尿 病 在 併 發 症 方 面 的 研 究 相 當 多, 對 於 病 人 後 續 的 疾 病 追 蹤 也 較 完 善 表 年 至 2009 年 臺 灣 糖 尿 病 眼 睛 疾 病 盛 行 率 Retinopathy(N) Retinopathy(%) 視 力 差 / 失 明 (N) 視 力 差 / 失 明 (%) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 資 料 來 源 :Y. Y. Huang, K. D. Lin, Y. D. Jiang, C. H. Chang, C. H. Chung, L. M. Chuang, T. Y. Tai, L. T. Ho, & S. J. Shin. (2012). Diabetes-related kidney, eye, and foot disease in Taiwan: An analysis of the nationwide data for Journal of the Formosan Medical Association, 111(11), 根 據 Cheung, Mitchell, and Wong 等 人 (2010) 針 對 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 提 出 幾 項 危 險 因 子 : ( 一 ) 高 血 糖 : 糖 化 血 色 素 下 降 1% 可 以 減 少 40% 發 生 糖 尿 病 視 網 膜 病 變, 進 展 到 視 力 嚴 重 受 損 只 有 25%, 需 要 雷 射 治 療 為 25%, 導 致 失 明 為 15%

31 ( 二 ) 高 血 壓 :10 亳 米 汞 柱 下 降 可 減 少 35% 的 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 風 險, 需 要 雷 射 治 療 為 35%, 視 力 損 失 為 50% ( 三 ) 高 血 脂 ( 四 ) 糖 尿 病 持 續 時 間 : 如 圖 2-3, 為 日 本 厚 生 省 所 做 的 調 查 圖 2-3 糖 尿 病 性 視 網 膜 病 變 的 發 症 機 率 資 料 來 源 : 赤 沼 安 夫 (2006), 糖 尿 病 ( 蕭 志 強 譯 ), 臺 北 : 世 茂 ( 五 ) 種 族 源 地 : 與 遺 傳 有 關, 西 班 牙 裔 南 亞 ( 六 ) 懷 孕 : 第 1 型 糖 尿 病 者 視 網 膜 病 變 易 加 劇 ( 七 ) 初 潮 時 間 : 第 1 型 糖 尿 病 者 視 網 膜 病 變 易 加 劇 ( 八 ) 白 內 障 手 術 : 相 關 研 究 顯 示 某 些 案 例 的 糖 尿 病 患 有 白 內 障 手 術 後 比 沒 有 白 內 障 手 術 視 網 膜 病 變 進 展 更 快 由 此 可 知, 糖 尿 病 患 者 眼 底 篩 檢 和 及 時 追 蹤 治 療 的 重 要 性, 失 明 所 造 成 的 傷 害 不 僅 是 個 人 工 作 能 力 喪 失, 政 府 也 需 耗 費 更 多 醫 療 資 源 及 社 會 成 本 然 而 早 期 發 現 及 治 療 並 給 予

32 適 當 的 治 療 及 控 制, 可 幫 助 減 緩 病 情 惡 化 且 保 留 視 力, 更 能 使 發 生 機 率 下 降, 擁 有 更 好 的 生 活 品 質, 因 此 臺 灣 需 要 加 強 在 糖 尿 病 眼 睛 方 面 的 研 究 第 三 節 專 家 系 統 一 專 家 系 統 定 義 專 家 系 統 (Expert Systems) 隸 屬 人 工 智 慧 (Artificial Intelligence, AI) 是 重 要 與 主 要 的 分 支, 能 將 某 領 域 的 專 家 知 識 擷 取 後, 利 用 電 腦 模 擬 專 家, 擁 有 強 大 的 推 論 能 力 以 及 判 斷 力 所 產 生 的 智 慧 型 系 統 專 家 系 統 是 近 年 來 在 人 工 智 慧 這 門 電 腦 科 學 中 研 究 人 員 的 熱 門 話 題, 具 有 如 同 人 類 專 家 一 般 的 系 統, 對 特 定 領 域 的 問 題 做 判 斷 解 釋 及 認 知 的 一 個 以 知 識 法 則 為 依 據, 以 推 理 為 方 法 的 智 慧 電 腦 程 式 領 域 專 家 學 習 了 知 識 經 驗 會 有 流 失 的 現 象 產 生, 而 這 些 知 識 經 驗 為 了 保 存 下 來 以 二 種 方 式 存 留 : 第 一 將 經 驗 知 識 以 文 獻 方 式 保 存, 第 二 將 其 傳 授 給 他 人, 但 這 些 都 無 法 像 電 腦 專 家 系 統 可 以 達 到 真 正 的 保 存 下 來 Liao (2005) 也 指 出 專 家 系 統 的 設 計 基 本 想 法 是 將 人 類 專 家 的 知 識 以 電 腦 程 式 來 實 現, 目 前 專 家 系 統 在 現 實 生 活 中 的 應 用 已 超 過 70%(Roventa and Rosu, 2009), 近 年 來 在 醫 療 的 應 用 上 有 很 大 的 進 步, Keleş, Keleş, and Yavuz (2011) 也 指 出 將 專 家 系 統 運 用 在 培 訓 醫 學 系 的 學 生 有 極 大 的 好 處, 至 於 它 的 定 義 是 什 麼 呢? 本 研 究 整 理 了 幾 個 相 關 的 文 獻 對 於 專 家 系 統 的 定 義, 如 表

33 表 2-5 專 家 系 統 的 定 義 作 者 / 年 份 著 名 定 義 江 孟 峰 (2002) 專 家 系 統 導 論 工 具 應 用 專 家 系 統 是 人 工 智 慧 的 一 個 分 支, 應 用 大 量 來 自 人 類 專 家 的 專 業 知 識 來 解 決 問 題 張 雁 智 (2003) 曾 憲 雄, 黃 國 禎 (2005) 雞 病 線 上 查 詢 與 初 步 診 斷 決 策 支 援 系 統 人 工 智 慧 與 專 家 系 統 理 論 與 實 務 專 家 系 統 是 特 別 被 建 立 作 為 一 種 決 策 支 援 輔 助 工 具, 並 且 最 終 給 予 使 用 者 參 考, 它 是 一 個 強 化 知 識 庫 的 程 式, 而 所 要 解 決 的 問 題 通 常 是 由 人 類 的 專 家 來 做 的 所 謂 專 家 系 統 也 就 是 利 用 人 工 智 慧 相 關 技 術, 將 某 領 域 中 專 家 的 專 業 知 識 擷 取 出 來, 並 用 以 開 發 出 一 套 能 模 擬 具 有 專 家 等 級 能 力 且 有 聰 明 的 判 斷 力 的 智 慧 型 系 統 ( 待 續 )

34 表 2-5( 續 1) 作 者 / 年 份 著 名 定 義 藍 凱 (2005) 中 西 醫 結 合 於 消 化 性 潰 瘍 證 型 診 斷 專 家 系 統 之 建 立 一 個 以 知 識 法 則 為 依 據, 以 推 論 為 方 法 之 智 慧 型 系 統 也 就 是 利 用 知 識 工 程 技 術, 將 某 些 領 域 中 專 家 的 專 業 知 識 擷 取 出 來, 並 用 以 研 發 一 套 具 有 人 類 專 家 判 斷 能 力 的 智 慧 型 系 統, 屬 人 工 智 慧 的 一 個 範 疇 Roventa and Rosu (2009) 呂 學 銘 (2009) The diagnosis of some kidney diseases in a small prolog Expert System 醫 療 決 策 支 援 系 統 在 Web Services 應 用 之 研 究 - 以 診 斷 與 治 療 決 策 支 援 工 具 為 例 藉 由 建 立 專 家 系 統 來 了 解 智 能 行 為 的 程 序 利 用 專 家 經 驗 建 構 之 電 腦 程 式 模 組, 具 有 如 同 人 類 專 家 一 般, 對 特 定 領 域 的 問 題 能 做 判 斷 解 釋 及 認 知 ( 待 續 )

35 表 2-5( 續 2) 作 者 / 年 份 著 名 定 義 洪 濬 成, 張 森 富, 林 中 天 (2010) 犬 眼 疾 病 線 上 診 斷 專 家 系 統 之 開 發 一 個 使 用 知 識 與 事 實 為 基 礎, 配 合 專 家 推 理 方 式, 解 決 需 要 人 類 專 家 才 能 處 理 的 問 題 之 電 腦 系 統 二 專 家 系 統 的 介 紹 在 任 何 專 家 系 統 內 最 重 要 的 核 心 為 知 識 庫 典 型 的 專 家 系 統 可 以 分 為 主 要 的 三 個 模 組 : 使 用 者 介 面 知 識 庫 推 理 機, 見 圖 2-4 圖 2-4 專 家 系 統 的 基 本 架 構 資 料 來 源 : 王 姿 婷, 朱 蕙 君 (2004), 呼 吸 道 感 染 病 症 醫 療 診 斷 專 家 系 統, 收 於 王 姿 婷, 朱 蕙 君 編, 知 識 工 程 與 專 家 系 統 專 案 報 告, 國 立 臺 南 大 學 數 位 學 習 科 技 系 碩 士 班 ( 一 ) 規 則 式 專 家 系 統 的 組 成 元 件 有 五 個 ( 宋 立 偉, 2008; Roventa et al., 2009): 1. 知 識 庫 包 含 有 專 家 領 域 知 識 具 有 結 構 性 有 用 的 專 業 知 識, 將 知 識 利 用 if-then 的 子 句 建 立 多 條 規 則, 以 人 類

36 的 思 考 方 式 長 期 儲 存, 而 這 些 規 則 可 以 被 改 變, 而 知 識 庫 的 正 確 性 也 與 輸 入 規 則 的 正 確 性 有 關 2. 推 論 引 擎 從 知 識 庫 中 的 規 則 和 資 料 來 給 予 前 提 以 得 到 結 論 的 程 序, 推 論 方 法 分 為 四 種, 向 前 推 論 (forward inference) 向 後 推 論 (backward inference) 模 糊 推 論 (fuzzy inference) 及 混 合 推 論 (hybrid inference), 本 研 究 利 用 向 前 推 論 方 式 將 規 則 和 資 料 輸 入 後 透 過 推 論 引 擎 的 推 論 出 解 答, 再 經 由 解 釋 子 系 統 說 明 推 論 過 程 如 何 運 用 規 則 和 資 料 3. 使 用 者 介 面 專 家 系 統 與 使 用 者 溝 通 的 管 道, 使 用 者 可 能 是 一 般 使 用 者 也 可 能 是 專 業 人 員, 因 此 在 設 計 上 應 力 求 簡 潔 扼 要, 讓 使 用 者 好 上 手 與 操 作, 本 研 究 設 計 為 以 引 導 方 式 和 選 擇 題 的 方 式 選 出 使 用 者 現 有 的 狀 況 問 題, 將 問 題 透 過 推 論 引 擎 推 出 結 果 4. 解 釋 子 系 統 此 部 分 在 專 家 系 統 中 是 相 當 重 要,how 的 功 能 可 以 解 釋 如 何 從 規 則 得 到 結 果 的 過 程, 有 好 的 推 論 引 擎 與 知 識 庫 再 加 上 好 的 解 釋 子 系 統 對 於 系 統 診 斷 上 是 一 個 相 當 大 的 助 益, 也 可 以 幫 助 程 式 設 計 師 或 專 家 可 以 明 白 如 何 修 改 5. 工 作 記 憶 區 推 論 過 程 中 暫 時 儲 存 使 用 者 所 輸 入 的 資 料 及 推 論 的 中 間 結 果, 再 將 資 訊 交 給 推 論 機 來 產 生 結 論 ( 二 ) 知 識 的 表 示 方 法 目 前 有 以 下 幾 種 : 1. 規 則 式 表 示 法

37 2. 語 意 網 路 表 示 法 3. 邏 輯 與 集 合 知 識 法 4. 框 架 表 示 法 5. 物 件 導 向 法 6. 劇 本 表 示 法 任 何 規 則 都 包 含 兩 個 部 分 :if 部 分 為 前 提 或 條 件,then 部 分 為 結 論 或 事 實, 規 則 式 表 示 法 是 最 接 近 人 類 思 考 方 式 的 一 種 知 識 表 示 法, 本 研 究 以 規 則 式 表 示 法 來 表 達 知 識 MYCIN 是 醫 學 專 家 系 統 的 典 範, 以 下 為 人 類 專 家 與 專 家 系 統 的 比 較, 如 表 2-6 表 2-6 人 類 專 家 與 專 家 系 統 的 比 較 項 目 人 類 專 家 專 家 系 統 判 斷 效 率 經 驗 豐 富 快 速 但 因 人 而 異 但 資 料 量 大 效 率 變 慢 知 識 經 驗 吸 收 慢, 容 易 忘 記 但 能 舉 一 反 三 耗 時 彈 性 佳 吸 收 快, 保 存 很 久 但 需 不 斷 更 新 快 速 累 積 彈 性 低 成 本 學 習 課 程 花 費 大 費 用 省 便 利 性 差 佳 適 用 對 象 只 有 專 家 本 身 非 專 家 也 可 使 用 Chen, Hsu, Liu, and Yang (2012) 建 構 的 營 養 診 斷 專 家 系 統 中, 提 到 針 對 洗 腎 的 病 人 透 過 研 究 的 比 較 將 專 家 系 統 與 營 養 師 來 比 較 所 開 的 營 養 需 求, 發 現 專 家 系 統 比 人 類 專 家 更 快 速 更 準 確 人 工 智 慧 在 醫 學 表 現 和 推 理 上 的 診 斷 應 用 可 看 出 專 家 系 統 在 各 領

38 域 已 趨 於 成 熟, 如 : 甲 狀 腺 炎 乳 炎 藥 物 中 毒 眼 科 學 等 應 用 (Ibrahim, Ali, Jaais, and Taib, 2001) 另 外, 也 提 出 幾 個 與 醫 學 相 關 的 專 家 系 統 的 方 法 對 象 理 論 方 面 的 比 較, 如 表 2-7: 表 2-7 相 關 研 究 比 較 作 者 題 目 理 論 方 法 徐 裕 隆 (2012) 專 家 系 統 應 用 於 呼 吸 道 疾 病 診 斷 之 研 究 模 糊 邏 輯 推 理, 建 立 10 模 糊 規 則, 最 後 加 入 機 率 條 件, 用 來 給 醫 師 做 為 輔 助 50 位 虛 擬 病 患, 用 類 神 經 網 路 和 模 糊 系 統 進 行 實 驗 邱 瑞 科 黃 珈 瑩 與 張 彥 群 (2010) 疾 病 檢 測 及 風 險 評 估 決 策 輔 助 系 統 建 立 之 研 究 以 糖 尿 病 為 研 究 對 象 結 合 類 神 經 網 路 和 模 糊 專 家 系 統, 用 來 給 醫 師 做 為 輔 助 文 獻 探 討 及 彙 整 醫 師 專 家 的 專 業 知 識 邱 瑞 科 黃 珈 瑩 涂 秀 美 與 張 彥 群 (2010) 智 慧 型 為 基 之 糖 尿 病 線 上 檢 測 及 風 險 評 估 輔 助 系 統 建 立 之 研 究 釐 清 引 發 糖 尿 病 之 顯 著 危 險 因 子, 並 嘗 試 運 用 人 工 智 慧 技 術 中 之 類 神 經 模 糊 系 統 模 型 與 模 糊 專 家 系 統 之 整 合 應 用, 用 來 給 醫 師 做 為 輔 助 文 獻 探 討 及 彙 整 醫 師 專 家 的 專 業 知 識 ( 待 續 )

39 表 2-7( 續 1) 作 者 題 目 理 論 方 法 Constructing 運 用 規 則 式 知 識 建 a nutrition 構 的 網 路 專 家 系 diagnosis expert 統 system Chen, Hsu, and Liu 等 人 (2012) 蔡 姝 蕙 (2014) 本 研 究 運 用 規 則 式 知 識 建 構 雲 端 運 算 環 境 下 的 專 家 系 統 透 過 專 業 營 養 師 的 知 識 建 立 規 則 式 知 識 庫 透 過 文 獻 及 專 家 的 知 識 建 立 規 則 式 知 識 庫 本 研 究 將 利 用 醫 學 專 家 系 統 的 優 點 來 診 斷 出 糖 尿 病 以 及 糖 尿 病 視 網 膜 病 變, 可 以 幫 助 使 用 者 以 及 得 到 適 當 的 治 療 建 議, 才 能 夠 早 期 發 現 早 期 治 療 第 四 節 雲 端 運 算 雲 端 運 算 不 是 新 技 術, 而 是 一 種 概 念 ( 張 淵 仁, 段 裘 慶, 陳 建 中, 陳 錦 杏, 黃 文 增,2010) 雲 這 一 詞 在 資 訊 科 技 相 當 於 是 在 說 網 際 網 路 這 個 名 稱 的 由 來 其 實 是 工 程 師 在 畫 示 意 圖 時 為 了 方 便 以 一 朵 雲 來 代 表 根 據 美 國 國 家 技 術 標 準 局 (National Institute of Standards and Technology, NIST) 對 雲 端 運 算 的 定 義 解 釋 為 雲 端 運 算 是 一 種 服 務 模 式, 能 方 便 且 隨 需 求 應 變 地 透 過 連 上 網 路 存 取 廣 大 的 共 享 運 算 資 源 ( 如 網 路 伺 服 器 儲 存 應 用 程 式 服 務 等 ), 並 可 透 過 最 少 的 管 理 工 作 及 與 服 務 供 應 者 互 動, 快 速 提 供 各 項 服 務 一 此 外 構 成 雲 端 運 算 有 五 大 特 性 (Mell and Grance, 2009): ( 一 ) 隨 需 自 助 服 務 (on-demand self-service):

40 用 戶 可 以 依 其 需 求 要 求 運 算 資 源 ( 例 如 伺 服 器 資 源 網 路 頻 寬 或 儲 存 容 量 ), 且 要 求 資 源 的 過 程 是 自 助 式 的 配 置 ( 二 ) 隨 時 隨 地 用 任 何 網 路 裝 置 存 取 (broad network access): 由 網 路 提 供 服 務, 且 有 共 通 機 制 讓 不 同 的 客 端 平 台 ( 如 智 慧 型 手 機 及 筆 電 等 ) 都 可 以 使 用 ( 三 ) 多 人 共 享 資 源 池 (resource pooling): 多 用 戶 共 享 服 務 提 供 者 的 運 算 資 源, 服 務 提 供 者 依 用 戶 需 求 重 新 分 配 在 任 何 時 間, 用 戶 不 需 了 解 資 源 的 實 體 位 置 ( 四 ) 快 速 重 新 部 署 靈 活 度 (rapid elasticity): 在 某 些 情 況 下 可 依 需 求 能 有 彈 性 地 自 動 供 給 或 釋 放 運 算 資 源, 對 用 戶 來 說 不 需 擔 心 資 源 的 問 題, 可 在 任 何 時 候 都 能 大 量 的 使 用 ( 五 ) 被 監 控 與 量 測 的 服 務 (measured service): 雲 端 系 統 能 依 所 提 供 的 服 務 將 運 算 資 源 自 動 控 管 和 最 佳 化 而 近 年 來 雲 端 運 算 更 是 在 各 個 領 域 都 相 當 的 熱 門, 而 雲 則 是 指 網 際 網 路 (Internet), 端 則 表 示 客 戶 端 (client), 進 入 雲 端 顧 名 思 義 就 是 使 用 者 運 用 網 路 連 接 超 級 電 腦 來 處 理 資 料 隨 著 網 際 網 路 的 發 達, 已 由 過 去 的 有 病 醫 病 變 成 現 今 的 預 防 疾 病, 許 多 醫 療 保 健 相 關 研 究 表 示 在 做 決 策 時 出 現 病 人 資 訊 錯 誤 和 照 護 過 程 中 出 現 溝 通 不 良 問 題, 而 雲 端 運 算 無 處 不 在 的 特 點 可 用 來 解 決 這 個 問 題 (Doukas, Pliakas, and Maglogiannis, 2010) 因 此 將 醫 療 和 雲 端 結 合, 成 為 一 種 具 有 溝 通 能 力 的 醫 療 創 新 ( 朱 明 添, 陳 家 祥, 張 秉 庠, 黃 琡 雅, 蔡 璧 鴻,2013), 實 現 了 強 大 的 訊 息 處 理 技 術, 也 提 升 了 醫 療 資 源 的 有 效 利 用 (Guo, Chen, Chen, and Tang, 2010)

41 隨 著 文 明 的 進 化, 民 眾 持 有 可 上 網 的 智 慧 型 手 機 的 比 例 迅 速 增 加, 使 用 者 也 習 慣 利 用 行 動 裝 置 來 處 理 日 常 工 作, 其 實 使 用 者 已 進 入 了 雲 裡 卻 沒 查 覺 到, 雲 端 運 算 能 提 供 整 合 式 服 務 功 能, 而 這 歸 功 於 雲 端 運 算 的 服 務 ( 江 政 哲, 張 迺 貞,2010) 二 可 支 援 上 網 的 三 種 服 務 為 : ( 一 ) 軟 體 即 服 務 (software as a service, SaaS): 透 過 Internet 提 供 軟 體 的 模 式, 依 價 格 來 訂 定 使 用 時 間, 如 facebook evernote gmail 等 ( 二 ) 平 台 即 服 務 (platform as a service, PaaS): 雲 端 伺 服 器 的 平 台 開 放 給 使 用 者, 可 自 行 部 署 應 用 程 序 自 行 使 用 編 程 語 言, 但 不 管 理 或 控 制 雲 端 設 備, 包 含 網 路 設 備 伺 服 器 等, 如 Google 所 提 供 的 Google App Engine 平 台 微 軟 提 供 的 Windows Azure 平 台 ( 三 ) 設 備 即 服 務 (infrastructure as a service, IaaS): 廠 商 將 基 礎 設 備 (IT 系 統 資 料 庫 ) 等 整 合 起 來, 再 分 租 給 使 用 者 如 亞 馬 遜 的 EC2 這 三 種 服 務 模 式 可 從 圖 2-5 清 楚 的 區 分 出 來

42 圖 2-5 雲 端 運 算 的 三 種 服 務 模 式 資 料 來 源 : 張 世 元, 劉 大 慶 (2010), 初 探 雲 端 運 算 科 技, 中 華 技 術,88, 三 四 種 部 署 模 型 : ( 一 ) 私 有 雲 : 企 業 獨 立 建 置 且 自 行 使 用 雲 端 運 算 環 境, 不 需 透 過 外 界 供 給 任 何 資 源, 在 安 全 性 上 比 公 有 雲 佳 ( 二 ) 社 群 雲 : 眾 多 類 似 的 組 織 掌 控 及 使 用, 例 如 特 定 安 全 要 求 共 同 宗 旨 等 社 群 成 員 共 同 使 用 雲 端 資 料 及 應 用 程 式, 如 Facebook 所 推 出 的 社 群 雲 ( 三 ) 公 用 雲 : 由 許 多 企 業 和 多 用 戶 共 同 分 享 使 用 的 雲 端 運 算 環 境 ( 四 ) 混 合 雲 :

43 公 有 雲 和 私 有 雲 的 混 合 四 雲 端 運 算 的 優 點 有 以 下 四 點 ( 江 政 哲 等 人,2010): ( 一 ) 使 用 成 本 低 : 不 需 購 買 昂 貴 的 電 腦 來 架 伺 服 器, 節 省 硬 體 成 本, 維 護 費 用, 只 需 利 用 雲 端 上 的 服 務 即 可 ( 二 ) 改 善 效 能 : 因 雲 端 是 由 很 多 部 超 級 電 腦 共 同 執 行 運 算, 對 於 需 要 大 量 計 算 的 程 式, 相 對 簡 單, 更 能 有 效 率 的 得 到 答 案 ( 三 ) 改 善 不 同 作 業 系 統 間 的 相 容 性 : 雲 端 能 直 接 執 行, 只 要 能 上 網 就 能 跨 平 台 ( 四 ) 不 受 裝 置 的 限 制 : 只 要 能 上 網 就 能 執 行 雲 端 服 務 AJAX 即 Asynchronous JavaScript and XML ( 非 同 步 的 JavaScript 與 XML 技 術 ), 是 一 套 綜 合 了 多 項 技 術 的 瀏 覽 器 端 網 頁 開 發 技 術,AJAX 可 以 向 伺 服 器 傳 送 請 求, 在 客 戶 端 使 用 JavaScript 處 理 回 應, 使 用 AJAX 可 以 讓 瀏 覽 器 和 伺 服 器 彼 此 之 間 能 資 料 交 換 曾 昭 平 與 劉 念 祖 (2012) 指 出 因 Web 應 用 技 術 ASP PHP AJAX JSP 的 進 步, 使 得 雲 端 運 算 從 概 念 可 以 變 成 實 際 的 應 用, 過 去 以 html 來 做 為 靜 態 網 頁 方 式 呈 現, 造 成 與 用 戶 的 互 動 不 佳 及 執 行 效 能 不 好, 如 今 動 態 網 頁 技 術 的 提 升 讓 雲 端 運 算 發 展 的 更 快 更 好, 使 用 我 們 可 以 身 在 雲 中 而 不 知 雲 周 迎 曾 凡 與 黄 昊 (2010) 指 出 雲 端 運 算 對 醫 療 衛 生 的 發 展 有 實 際 上 的 效 益, 主 要 有 幾 個 原 因 造 成 醫 療 需 要 改 變 的 地 方 首 先, 醫 療 建 設 資 訊 化 標 準 不 統 一, 在 這 方 面 有 可 能 是 因 為 各 地 方 所 擁 有 的 醫 療 資 訊 設 備 的 不 同 而 產 生 了 彼 此 的 差 異 性 其 次 為 醫 療 訊 息 資 源 孤 立, 造 成 此 問 題 的 主 因 為 雖 然 網 際 網 路 的 發 達, 但 某 些 小 醫 院 為 了 要 節 省 購 買 設 備 導 致 仍 然 使 用 紙 本 方 式 儲 存 病 患 資

44 料, 造 成 病 患 無 法 轉 往 別 處 就 醫 其 他 還 有 資 訊 化 設 備 發 展 不 平 衡 醫 療 資 訊 資 源 有 效 利 用 不 足 等, 以 上 說 明 了 雲 端 運 算 可 以 解 決 經 費 不 足 所 造 成 的 極 大 問 題

45 第 三 章 研 究 方 法 與 系 統 架 構 第 一 節 研 究 方 法 本 研 究 以 實 證 法 為 主, 本 研 究 的 流 程 如 圖 3-1, 首 先 訂 定 研 究 主 題, 再 根 據 研 究 的 背 景 和 動 機, 提 出 相 關 的 問 題 及 目 的 接 著 再 以 研 究 主 題 為 方 向, 在 文 獻 方 面 蒐 集 並 瞭 解 三 個 部 分 的 相 關 研 究 成 果, 以 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 專 家 系 統 雲 端 運 算 為 研 究 主 軸, 經 過 文 獻 的 分 析 整 理 後, 確 定 研 究 方 法 及 研 究 範 圍 並 提 出 結 合 三 項 主 題 的 系 統 設 計 並 透 過 系 統 實 作, 開 發 系 統 雛 型 程 式 來 驗 證 評 估 與 測 試 其 成 果, 再 給 予 結 論 與 建 議

46 圖 3-1 研 究 流 程 圖

47 第 二 節 系 統 架 構 本 研 究 之 系 統 功 能 圖 如 圖 3-2 所 示, 系 統 架 構 可 分 為 下 列 二 大 類 : 一 糖 尿 病 子 系 統 糖 尿 病 子 系 統 有 下 列 四 項 功 能 : ( 一 ) 資 料 輸 入 : 在 此 提 供 使 用 者, 將 目 前 的 條 件 輸 入 ( 二 ) 診 斷 結 果 : 使 用 者 輸 入 資 料 後 經 過 電 腦 運 算 出 規 則 會 得 到 一 診 斷 結 果 ( 三 ) 解 釋 功 能 : 使 用 者 得 到 診 斷 結 果 後, 系 統 會 針 對 使 用 者 所 輸 入 的 條 件 規 則 加 以 解 釋 結 果 的 產 生 由 來, 並 給 予 解 釋 ( 四 ) 治 療 處 理 和 建 議 : 以 使 用 者 所 輸 入 的 條 件 與 規 則, 經 過 系 統 的 判 斷 可 得 到 最 佳 的 治 療 處 理 和 治 療 的 建 議 二 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 有 下 列 四 項 功 能 : ( 一 ) 資 料 輸 入 : 在 此 提 供 已 罹 患 糖 尿 病 的 使 用 者, 將 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 可 能 發 生 的 條 件 輸 入 ( 二 ) 診 斷 結 果 : 使 用 者 輸 入 資 料 後 經 過 電 腦 運 算 規 則 會 得 到 一 診 斷 結 果 ( 三 ) 解 釋 功 能 : 使 用 者 得 到 診 斷 結 果 後, 系 統 會 針 對 使 用 者 所 輸 入 的 條 件 規 則 加 以 解 釋 結 果 的 產 生 由 來, 並 給 予 解 釋

48 ( 四 ) 治 療 處 理 和 建 議 : 以 使 用 者 所 輸 入 的 條 件 與 規 則, 經 過 系 統 的 判 斷 可 得 到 最 佳 的 治 療 處 理 和 治 療 的 建 議 圖 3-2 系 統 功 能 圖 三 本 系 統 具 備 三 個 主 要 模 組 : ( 一 ) 糖 尿 病 診 斷 專 家 系 統 1. 向 前 推 論 : 由 if-then 的 子 句 所 組 成 的 規 則 做 為 條 件 判 斷, 條 件 的 多 寡 由 問 題 來 決 定, 每 個 條 件 有 不 同 的 值, 當 使 用 輸 入 值 滿 足 條 件 即 得 到 結 果 的 值 2. 知 識 庫 :

49 可 以 讓 知 識 管 理 者 ( 專 家 或 程 式 設 計 工 程 師 ) 有 彈 性 的 新 增 減 少 修 改 規 則 3. 解 釋 功 能 : 顯 示 給 予 how 與 why 的 功 能 ( 二 ) 糖 尿 病 視 網 膜 診 斷 專 家 系 統 1. 向 前 推 論 : 由 if-then 的 子 句 所 組 成 的 規 則 做 為 條 件 判 斷, 條 件 的 多 寡 由 問 題 來 決 定, 每 個 條 件 有 不 同 的 值, 當 使 用 輸 入 值 滿 足 條 件 即 得 到 結 果 的 值 2. 知 識 庫 : 可 以 讓 知 識 管 理 者 ( 專 家 或 程 式 設 計 工 程 師 ) 有 彈 性 的 新 增 減 少 修 改 規 則 3. 解 釋 功 能 : 顯 示 給 予 how 與 why 的 功 能 圖 3-3 為 專 家 系 統 架 構 圖, 本 研 究 的 專 家 系 統 架 構 圖 可 以 分 成 使 用 者 介 面 推 論 引 擎 知 識 庫 三 大 部 分, 使 用 者 與 使 用 者 介 面 是 使 用 者 透 過 電 腦 與 專 家 之 間 的 溝 通 橋 樑, 使 用 者 將 選 擇 的 條 件 輸 入 後 系 統 經 過 推 論 引 擎 的 運 算, 藉 由 知 識 庫 中 專 家 的 規 則 和 資 料 找 出 符 合 條 件 的 規 則 和 資 料, 最 後 再 將 推 論 出 來 的 結 果 與 推 論 過 程 以 how 呈 現 給 使 用 者

50 圖 3-3 專 家 系 統 架 構 圖 此 系 統 主 要 的 使 用 對 象 是 針 對 已 經 罹 患 糖 尿 病 的 患 者 是 否 有 發 生 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 或 醫 療 相 關 人 員, 而 使 用 者 可 利 用 這 個 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 專 家 系 統 判 斷 眼 睛 的 疾 病 系 統 可 以 優 先 判 斷 出 是 否 為 糖 尿 病 病 患, 再 利 用 輸 入 的 條 件 來 釐 清 現 階 段 使 用 者 所 發 生 的 階 段 已 到 達 何 種 階 段, 而 病 症 的 嚴 重 程 度 到 哪, 適 時 的 給 予 治 療 的 建 議, 以 及 其 他 注 意 事 項 本 系 統 以 雲 端 運 算 環 境 為 基 礎, 運 用 了 隨 手 可 得 的 便 利 性, 讓 人 人 都 可 以 透 過 瀏 覽 器 和 行 動 裝 置, 只 要 能 夠 上 網 的 行 動 裝 置 一 律 都 可 以 使 用 本 系 統 來 診 斷 出 自 身 問 題 本 系 統 將 以 圖 3-4 所 呈 現 的 概 念 來 完 成 本 系 統 的 運 作, 使 用 者 可 以 運 用 手 上 的 行 動 裝 置 ( 手 機 平 板 電 腦 筆 記 型 電 腦 ) 透 過 瀏 覽 器 來 使 用 專 家 系 統 的 功 能, 圖 中 所 呈 現 的 雲 也 表 示 使 用 者 不 需 要 去 明 白 背 後 的 裝 置 設 備 為 何, 供 應 商 為 何, 系 統 需 求 需 要 多 大, 即 使 手 上 的 設 置 屬 於 低 階 產 品 也 能 夠 執 行, 因 為 雲 端 運 算 可 以 做 到 隨 時 隨 地 用 任 何 網 路 裝 置 存 取

51 圖 3-4 雲 端 運 算 環 境 系 統 架 構 圖

52 此 為 本 系 統 在 雲 端 運 算 內 的 細 部 運 行 的 架 構 圖 3-5, 傳 統 的 靜 態 網 頁 html 雖 然 可 以 滿 足 一 般 使 用 需 求, 但 在 互 動 性 上 較 不 佳, 使 用 者 透 過 瀏 覽 器 輸 入 所 問 的 問 題 的 答 案 傳 送 request 物 件 給 網 頁 伺 服 器, 此 方 式 就 是 利 用 ASP 的 動 態 網 頁 能 力 圖 3-5 雲 端 運 算 細 部 運 行 架 構 圖 以 AJAX(Asynchronous JavaScript and XML) 特 點, 使 用 AJAX 技 術 的 非 同 步 性 資 料 處 理 特 性 與 XML 資 料 傳 輸, 實 作 設 計 平 台 建 置 診 斷 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 專 家 系 統

53 第 四 章 系 統 功 能 與 實 作 本 研 究 以 Microsoft Windows 7 做 為 系 統 實 作 開 發 平 台, 以 動 態 網 頁 設 計 及 資 料 庫 設 計 為 主 要 部 分, 使 其 能 達 到 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 專 家 系 統 與 雲 端 運 算 的 整 合 動 態 網 頁 設 計 採 用 動 態 伺 服 器 網 頁 (Active Server Page, ASP) 為 網 頁 語 言 工 具, Microsoft Server 2008 做 為 Web 伺 服 器,AJAX 部 分 採 用 jquery 函 式 庫, 資 料 庫 方 面 則 採 用 Microsoft SQL Server 2008 R2, 開 發 工 具 以 Microsoft Visual Studio 2010 介 面 和 功 能 設 計 程 式 功 能 架 構 分 為 前 台 和 後 台 兩 大 部 分, 其 中 包 含 會 員 登 入 查 詢 功 能 糖 尿 病 診 斷 功 能 糖 尿 病 視 網 病 變 診 斷 功 能 相 關 網 站 五 個 部 分, 如 圖 4-1:

54 圖 4-1 系 統 運 作 功 能 圖 一 前 台 部 分 : ( 一 ) 會 員 登 入 : 開 啟 瀏 覽 器 後 在 網 址 輸 入 本 站 網 址 後, 即 可 出 現 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 診 斷 專 家 系 統 的 觀 迎 畫 面, 如 圖 4-2:

55 圖 4-2 IE 登 入 畫 面 上 圖 為 在 Microsoft Windows 7 的 作 業 系 統 下 Internet Explorer 的 IE 瀏 覽 器 畫 面 ( 二 ) 查 詢 功 能 : 會 員 登 入 後, 進 入 第 一 個 畫 面 是 系 統 的 介 面 主 畫 面, 未 開 始 診 斷 前 可 以 瀏 覽 其 中 的 相 關 知 識, 了 解 糖 尿 病 及 視 網 膜 病 變 其 他 相 關 知 識, 如 圖 4-3:

56 圖 4-3 主 畫 面 介 面 圖 4-4: 也 可 以 在 搜 尋 空 格 中 輸 入 相 關 的 關 鍵 字 查 詢 疾 病, 如

57 圖 4-4 專 家 系 統 查 詢 功 能 ( 三 ) 糖 尿 病 診 斷 功 能 : 使 用 者 依 題 目 的 問 答 以 類 似 問 卷 方 式, 逐 步 作 答, 如 圖 4-5:

58 圖 4-5 糖 尿 病 子 系 統 作 答 畫 面 使 用 者 在 使 用 系 統 過 程 可 以 透 過 why 按 鍵 的 解 釋 功 能, 了 解 為 何 回 答 系 統 的 問 題, 如 圖 4-6: 圖 4-6 糖 尿 病 子 系 統 why 的 解 釋 功 能 作 答 完 畢 後 系 統 會 將 診 斷 的 過 程 結 果 透 過 how 按 鍵 的 解 釋 功 能, 以 規 則 條 件 方 式 提 供 解 答, 如 圖 4-7:

59 圖 4-7 糖 尿 病 子 系 統 how 的 解 釋 功 能 作 答 完 畢 後 系 統 會 將 診 斷 的 結 果 以 結 論 與 建 議 透 過 按 鍵 顯 示, 如 圖 4-8, 使 用 者 所 作 答 的 輸 入 紀 錄 也 會 呈 現, 如 圖 4-9: 圖 4-8 糖 尿 病 子 系 統 結 論 與 建 議

60 圖 4-9 糖 尿 病 子 系 統 的 輸 入 紀 錄 ( 四 ) 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 診 斷 功 能 : 使 用 者 依 題 目 的 問 答 以 類 似 問 卷 方 式, 逐 步 作 答, 如 圖 4-10: 圖 4-10 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 作 答 畫 面 使 用 者 在 使 用 系 統 過 程 可 以 透 過 why 按 鍵 的 解 釋 功 能, 了 解 為 何 回 答 系 統 的 問 題, 如 圖 4-11:

61 圖 4-11 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 why 的 解 釋 功 能 作 答 完 畢 後 系 統 會 將 診 斷 的 過 程 結 果 透 過 how 按 鍵 的 解 釋 功 能, 以 規 則 條 件 方 式 提 供 解 答, 如 圖 4-12: 圖 4-12 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 how 的 解 釋 功 能 作 答 完 畢 後 系 統 會 將 診 斷 的 結 果 以 結 論 與 建 議 透 過 按 鍵 顯 示, 如 圖 4-13, 使 用 者 所 作 答 的 輸 入 紀 錄 也 會 呈 現, 如 圖 4-14:

62 圖 4-13 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 結 論 與 建 議 圖 4-14 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 子 系 統 的 輸 入 紀 錄

63 ( 五 ) 相 關 網 站 : 提 供 給 使 用 者 有 關 於 糖 尿 病 的 相 關 網 站 可 分 為 國 內 與 國 外, 如 圖 4-15: 圖 4-15 糖 尿 病 相 關 網 站 傳 統 的 作 法 傳 送 表 單 到 網 頁 伺 服 器 往 往 占 頻 寬,AJAX 可 以 向 伺 服 器 傳 送 請 求, 在 客 戶 端 使 用 JavaScript 處 理 回 應, 使 用 AJAX 可 以 讓 瀏 覽 器 和 伺 服 器 彼 此 之 間 能 資 料 交 換, 以 下 為 系 統 對 網 頁 伺 服 器 所 發 出 的 請 求 程 式 碼, 圖 4-16: 圖 4-16 呼 叫 Microsoft 的 XMLHTTP 物 件

64 利 用 呼 叫 Microsoft 的 XMLHTTP 物 件 來 達 成 跨 越 在 各 平 台 的 瀏 覽 器, 仍 然 能 夠 運 作 正 常, 而 為 了 要 達 到 雲 端 運 算 服 務 的 實 現, 本 系 統 使 用 在 AJAX 的 open("url") 方 法, 建 立 對 伺 服 器 的 呼 叫 以 下 為 此 方 法 的 程 式 碼, 透 過 參 數 即 可 將 資 料 丟 到 雲 端 上 做 運 算, 最 後 把 得 到 雲 端 運 算 後 的 結 果 丟 回 在 show 底 下, 如 圖 4-17 所 示 : 圖 4-17 AJAX 實 現 在 雲 端 的 呼 叫 參 數 本 研 究 以 AJAX 實 現 雲 端 技 術, 也 實 現 了 跨 平 台 的 能 力, 以 下 為 系 統 在 Mac OS X 作 業 系 統 下 Safari 的 登 入 畫 面, 圖 4-18:

65 圖 4-18 Safari 瀏 覽 器 下 的 畫 面 二 後 台 部 分 : 管 理 者 可 針 對 會 員 管 理 給 予 權 限 達 到 監 控 的 實 質 作 用, 如 圖 4-19: 圖 4-19 專 家 系 統 後 台 管 理

66 管 理 者 可 輸 入 提 供 前 台 查 詢 使 用 的 專 家 式 知 識, 管 理 後 台 查 詢 功 能 可 依 管 理 者 需 求 新 增 刪 除 修 改, 如 圖 4-20, 以 及 系 統 判 斷 的 問 題 選 項, 如 圖 4-21: 圖 4-20 後 台 管 理 查 詢 功 能

67 圖 4-21 專 家 後 台 問 題 輸 入 介 面 下 圖 為 本 研 究 以 文 獻 資 料 整 理 而 成 的 數 據, 兩 個 系 統 以 80 條 if-then 子 句 來 做 為 判 斷 的 依 據, 如 圖 4-22:

68 圖 4-22 專 家 後 台 規 則 管 理

69 第 五 章 結 論 與 未 來 發 展 第 一 節 結 論 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 是 糖 尿 病 患 者 因 高 血 糖 症 所 造 成 對 眼 睛 的 疾 病, 也 可 以 說 糖 尿 病 中 對 眼 睛 造 成 極 大 影 響 的 併 發 症 本 論 文 主 要 研 究 利 用 美 國 糖 尿 病 組 織 所 發 布 的 判 斷 標 準, 以 規 則 式 知 識 的 程 式 設 計 方 法 加 上 AJAX 技 術 的 非 同 步 性 資 料 處 理 特 性 與 XML 資 料 傳 輸 的 能 力, 實 作 出 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 專 家 系 統 結 合 雲 端 運 算, 建 構 出 一 個 符 合 使 用 者 需 求, 可 以 查 詢 及 判 斷 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 電 腦 系 統 實 驗 結 果 顯 示 可 有 效 的 得 到 糖 尿 病 與 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 診 斷 及 建 議 並 在 雲 端 運 算 環 境 下 執 行 本 研 究 發 現 糖 尿 病 在 臺 灣 的 盛 行 率 逐 年 上 升, 此 為 公 共 衛 生 極 大 的 考 驗 各 國 對 於 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 幾 乎 專 注 在 盛 行 率 方 面 的 研 究, 然 而 發 生 率 方 面 的 研 究 極 少, 此 現 象 可 能 起 因 於 全 球 患 有 糖 尿 病 的 人 群, 並 不 明 白 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 嚴 重 性 文 獻 提 到 患 有 糖 尿 病 的 病 患, 在 還 未 發 生 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 前 就 因 其 他 併 發 症 而 死 亡 然 而 台 灣 對 於 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 盛 行 率 研 究 極 少, 相 對 發 生 率 則 微 乎 其 微, 反 觀 國 外 就 相 當 關 注 此 方 面 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 帶 給 糖 尿 病 患 有 極 大 的 不 便 全 球 還 有 一 半 以 上 的 人 身 處 糖 尿 病 而 未 知, 糖 尿 病 患 者 有 參 與 眼 科 檢 查 人 數 大 約 占 一 半 左 右, 這 樣 的 數 字 是 很 少 的, 因 此 本 研 究 以 簡 單 的 方 式 判 斷 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 罹 病 機 率 只 要 有 瀏 覽 器 就 能 輕 鬆 的 查 詢 和 診 斷 運 用 AJAX 的 技 術 讓 專 家 系 統 可 以 跨 平 台 的 方 式 讓 使 用 者 延 伸 至 普 羅 大 眾, 不 再 局 限 在 某 一 特 定 系 統 之 下 才 能 運 作 的 情 形, 力 求 達 到 衛 教 的 功 效, 願 能 使 糖 尿 病 的 盛 行 率 攀 升 減 緩, 做 到 真 正 的 早

70 期 發 現 早 期 治 療, 並 且 使 用 者 能 得 到 像 醫 生 般 的 解 釋 和 建 議, 隨 時 用 來 查 詢 ( 對 於 沒 有 罹 患 的 群 體 ) 監 控 ( 對 於 有 罹 患 的 患 者 ), 藉 由 系 統 來 控 管 疾 病 的 作 用 第 二 節 未 來 發 展 雲 端 運 算 與 醫 療 的 結 合 以 目 前 的 環 境, 都 是 以 收 集 病 患 臨 床 數 據 為 主, 而 本 系 統 所 實 作 的 專 家 系 統 結 合 雲 端 運 算 不 只 提 供 給 使 用 者 也 提 供 給 醫 療 人 員 使 用, 規 則 式 知 識 的 好 處 在 於 符 合 人 類 的 思 考 模 式, 而 醫 生 在 看 診 過 程 中 都 以 自 身 的 經 驗 法 則 判 斷 疾 病 本 研 究 未 來 發 展 以 幾 點 說 明 如 下 : 一 對 象 : 本 研 究 以 糖 尿 病 的 眼 睛 併 發 症 為 主, 未 來 可 望 能 以 糖 尿 病 的 大 血 管 小 血 管 疾 病 做 細 部 深 入 研 究 的 診 斷 二 系 統 資 料 來 源 : 本 研 究 因 取 得 資 料 的 不 易 僅 以 文 獻 做 為 系 統 開 發 雛 型 的 依 據, 因 此 未 來 可 以 透 過 大 型 醫 院 或 健 保 局 做 更 多 有 關 於 糖 尿 病 視 網 膜 病 變 的 發 生 率 研 究 報 告 三 系 統 安 全 性 : 本 研 究 以 AJAX 的 技 術 實 現 雲 端 技 術, 雖 然 擁 有 跨 平 台 的 能 力, 但 尚 未 針 對 安 全 性 處 理, 未 來 系 統 發 展 可 加 強 雲 端 運 算 在 安 全 性 上 的 考 量 四 規 則 的 複 雜 性 :

71 本 研 究 實 現 雲 端 技 術 整 合 專 家 系 統 為 主, 在 規 則 上 僅 以 80 條 規 則 做 為 推 論 引 擎 的 判 斷, 未 來 可 以 擴 大 知 識 庫 的 內 容 加 入 更 多 專 家 知 識, 使 判 斷 更 準 確 五 推 論 結 果 的 一 致 性 : 本 研 究 以 簡 單 的 規 則 做 為 推 論 引 擎 的 判 斷, 未 來 可 在 推 論 引 擎 上 加 入 保 持 推 論 結 果 有 一 致 性 的 組 件, 以 確 保 結 果 產 生 的 一 致 性

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