بسم اهلل الرحمن الرحیم

1

بسم اهلل الرحمن الرحیم 2

دانشکده دندانپزشکی پایان نامه جهت اخذ مدرک دکترای حرفه ای در رشته دندانپزشکی عنوان: طراحی و ارزیابی کارایی نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت محل انجام پژوهش: دانشکده دندانپزشکی جندی شاپور اهواز نگارنده: مهدی صارمیان استاد راهنما: دکتر بابک کریمی دکتر لیال رجایی بهبهانی شماره پایان نامه: 654 تاریخ تصویب پایان نامه: 39/24/46 تاریخ دفاع پایان نامه: 35/6/29 هزینه این پایان نامه از محل اعتبار طرح تحقیقاتی مصوب شماره تامین شده است و کلیه حقوق این پایان نامه برای معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز محفوظ است GP 94106 3

4

5

چکیده سابقه و هدف: تشخیص صحیح و به موقع ضایعات دهان فک و صورت این امکان را برای دندانپزشک فراهم می کند که بتواند کنترل و تدابیر درمانی مناسب را برای بیمار به عمل آورده و از سیر ضایعه به سوی مراحل پیشرفته تر ممانعت نماید. هدف از این تحقیق طراحی و ارزیابی کارایی نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت برای کمک به دانشجویان و دندانپزشکان می باشد. مواد و روش ها: ابتدا در یک مطالعه توصیفی اکتشافی برای طراحی الگوریتم ها و توضیحات ضایعات بافت نرم از الگوی پیشنهادی کتاب برکت 8002 و نویل استفاده شد و برای طراحی الگوریتم ضایعات بافت سخت از کتاب wood and goaz استفاده شد. سپس الگوریتم ها توضیحات و عکس های ضایعات به سیستم نرم افزاری وارد شدند. در مرحله مطالعه تجربی برای ارزیابی سیستم نرم افزاری طراحی شده تعداد 82 عدد از ضایعات دهان فک و صورت که تشخیص قطعی آن ها با بیوپسی تهیه شده بود در اختیار 13 نفر از دانشجویان سال آخر دانشکده دندان پزشکی اهواز و افراد تازه فارغ التحصیل شده قرار گرفت که یکبار با استفاده از نرم افزار و یکبار بدون استفاده از نرم افزار برای هر ضایعه 1 تشخیص افتراقی قرار دهند. برای آنالیز آماری از آزمون t استفاده شد. یافته ها: مهم ترین یافته این پژوهش دستتتیابی به یک الگوریتم کمک اموزشتتی و طراحی نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت میباشد. بررستی حاصتل از این مطالعه نشتان داد که میانگین پاستی های صتحیح اراهه شتده توسه امعه آماری قبل از استتتفاده از نرم افزار 22/8 درصتتد و میانگین پاستتی های صتتحیح اراهه شتتده بعد از استتفاده از نرم افزار 20/28 درصتد می باشتد. هم نین مشتخص گردید که بین نمرات دختران و پستران و دانشتجویان- فارغ التحصتی ن ارتبام معنا داری و ود دارد به نحوی که نمرات دختران بهتر از پسران و دانشجویان بهتر از فارغ التحصی ن می باشد. 6

نتیجه گیری: در مقایسه دو روش آموزشی بدون استفاده از نرم افزار و با استفاده از نرم افزار برای هر کدام از مشاهده گر ها نشان می دهد که در مواردی که هر کدام از مشاهده گرها برای تشخیص ضایعات از سیستم نرم افزاری استفاده می کنند پاسی های صحیح بیشتری نسبت به مواردی که بدون استفاده از نرم افزار و تنها با تکیه بر اط عات و تجارب خود ضایعات را تشخیص میدهند ارایه میدهند که این خود بیانگر کارا بودن این سیستم نرم افزاری در نظام آموزش ضایعات دهان فک و صورت می باشد. واژگان کلیدی: نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت 7

فهرست مطالب عنوان چکیده فارسی فصل اول:مقدمه مقدمه و بیان مساله اهمیت و ضرورت تحقیق بررسی پیشینه پژوهشی اهداف و فرضیات متغییر های تحقیق فصل دوم: روش تحقیق و تکنیک اجرای آن نوع مطالعه روش تعیین تعداد نمونه امعه مورد بررسی روش ا رای تحقیق فصل سوم: یافته های پژوهشی فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری بحث نتیجه گیری مشک ت و پیشنهادات منابع چکیده انگلیسی صفحه 3 1 1 2 30 33 33 38 38 32 81 82 82 82 8

فهرست جداول و نمودار ها عنوان جدول مشاره 1-1 : متغیری ها صفحه 9 19 19 جدول مشاره 3-1 :توزیع فراوانی و درصد منونه مورد مطالعه برحسب جنسیت جدول مشاره 3-2 : میانگنی و احنراف استاندارد منونه مورد مطالعه بر حسب سن جدول مشاره 3-3 : میانگنی میزان تشخیص ضایعات دهان فک و صورت توسط دانشجویان قبل و بعد از استفاده از نرم افزار کمک آموزشی جدول مشاره 3-1 : مقایسه درصدی منرات قبل و بعد از استفاده از نرم افزارکمک آموزشی جدول مشاره 3-1 : آزمون نرمال بودن متغیری اندازهگریی شده در منونه مورد مطالعه جدول مشاره 3-1 : مهگونی واریانس های متغری ها درگروه مورد مطالعه جدول مشاره 3-1 : مقایسه منونه مورد مطالعه قبل و بعد از استفاده از نرم افزار کمک آموزشی) 31=n( جدول مشاره 3-1 : مقایسه متغری های میزان تشخیص ضایعات دهان فک و صورت در دو گروه دانشجویان سال آخر و فارغ التحصیل منودار مشاره 3-1 : توزیع درصد فراوانی منونه مورد مطالعه بر حسب جنس منودار مشاره 3-2 : میانگنی منونه مورد مطالعه بر حسب سن منودار مشاره 3-3 استفاده از نرم افزار کمک آموزشی : میانگنی میزان تشخیص ضایعات دهان فک و صورت قبل و بعد از منودار مشاره 3-1 : مقایسه درصدی منرات قبل و بعد از استفاده از نرم افزارکمک آموزشی 9

مقدمه و بیان مسئله : تشتخیص صتحیح و به موقع ضتایعات دهان فک و صورت این امکان را برای دندانپزشک فراهم می کند که بتواند کنترل و تدابیر درمانی مناستب را برای بیمار به عمل آورده و از ستیر ضتایعه به ستوی مراحل پیشترفته تر ممانعت نماید از سوی دیگر شباهت ضایعات دهان با یکدیگر و دشواری تمتایز آن ها از هم ( به علت شتتترایه خاف حفره دهانی نیاز به آموزش صتتتحیح کادر درمانی را افزایش می دهد. هدف از این تحقیق طراحی و ارزیابی کارایی نرم افزار کمک آموزشتتی ضتتایعات دهان فک و صورت برای کمک به دانشجویان و دندان پزشکان می باشد. گفته می شتود دهان آینه ی ست مت بدن است. غیر از مشک ت موضعی که صرفا دهان را مبت می کنند بستتیاری از بیماری های ستتیستتتمیک هم دارای تظاهرات دهانی هستتتند. از مله این بیماری ها می توان به بیماری هایی چون ستتتندرم بهجت پمفیگول ولگاریس اریتم مولتی فرم ستل سیفلیس سیلیا لوپول اریتماتول و بیماری کرون اشاره کرد) 3-2 ی بیماری های تضعیف کننده ی ستیستتم ایمنی بدن و بدخیمیهای خونی هم ضتایعات و ع مت های خاصی را در دهان ایجاد می کنند) 2 ی از یک طرف برخی از بیماری ها که دهان را مبت می کنند شتیوع باییی دارند ملل: خشکی دهان و افت را عه دهان) 3-8 ی و مواردی هم هستتند که از شتیوع پایین تری برخوردارند اما در صتورت عدم تشتتخیص و درمان به موقع می توانند عواقب بستتیار بدی را به همراه داشتتته باشتتند ملل 10

ی 3 ی 8 ی 1 لکوپ کیا و اریتروپ کیا) 2 ی از ستوی دیگر شتباهت ضایعات دهان با یکدیگر و دشواری تمایز آنها از هم )به علت شرایه خاف حفره دهانی نیاز به آموزش صحیح کادر درمانی را افزایش می دهد) 1 ی تکنولوژی رایانه برای افزودن دانش از سال 3620 به کار برده شده است) 7 ی ابداع دوره ی تحصیلی الکترونیکی در دانشتکده های دندانپزشکی به دنبال مشک ت یادگیری در سال های 3620 و 3660 ایجاد شتده) 2 ی یکی از مهم ترین پژوهش ها در این قسمت پاسی به این سوال اساسی است که آیا ما قادر خواهیم بود با برنامه های کمک آموزشتی رایانه ای به دانشتجویان دندان پزشکی قدمی در راستای توسعه آموزش آنها برداریم یا خیر در این پژوهش ستتعی بر این بوده تا نواقص وکاستتتی های مطالعات گ شتتته تا حد امکان برطرف گردداز مله این موارد می توان اشاره کرد به: گسترده کردن منابع مورد استفاده هت طراحی نرم افزار به روز بودن منابع علمی معتبر ذکر شتتده با تو ه به تغییرات اعمال شتتده طی ستتال های اخیر در طبقه بندی و بیان ویژگی های ضایعات مورد بررسی تهیه نرم افزاری که بتوان در صتورت تایید کارایی آن با تکتتتتلیر و توزیع مناستب و بدون محدودیت خاف در اختیار دانشجویان و فارغ التحصی ن ع قمند به استفاده قرار گیرد. شتایان ذکر استت مورد اخیر به عنوان یکی از مشتک ت عمده پژوهش های قبلی باشد. مطرح می

اهمیت و ضرورت تحقیق: با انجام این تحقیق به دو پرسش اساسی پاسی داده می شود که اوی طراحی یک نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان امکان پ یر است یا خیر ثانیا در صورتی که پاسی به سوال قبل ملبت باشد آیا این سیستم دارای کارایی یزم هت کمک به تشخیص افتراقی ضایعات دهان میباشد یا خیر اگر پاسی به دو سوال فوق ملبت باشد با استفاده از خدمات این نرم افزار از مشک ت و دشوار های آموزش مربوم به تشخیص و ارایه طرح درمان ضایعات دهانی کاسته میشود. -توانایی انجام این پژوهش از نظر مالی تخصصی و تجهیزات در چهار وب امکانات پژوهشی کام مو ود است. -انواع ضایعات دهانی شیوع باییی در امعه دارند از این رو تشخیص و ارایه طرح درمان مناسب برای آنها ا تناب ناپ یر و یزم می باشد. - با پیشرفت علم انفورماتیک در هان بهره برداری هر چه بیشتر از این علم و استفاده از مزایا بیشمار آن در دندانپزشکی نیز یزم است. - میزان هزینه این طرح در مقابل فواید و نتایج حاصل بسیار اند است. بررسی پیشینه پژوهشی تاریخچه: یکی از شاخه های علم کامپیوتر که سعی در شبیه سازی هوش انسانی دارد هوش مصنوعی یا Artificial Intelligence است. سیستم های هوش مصنوعی شامل: کلیه سیستم های Theoremproving تصویری کامپیوتری سیستم های خبره بازی ها سیستم های تشخیصی الگو و سیستم های حل مساهل General problem Solving می باشد. تمامی این سیستم ها که بر اسال هوش مصنوعی عمل می کنند دارای خصوصیت مشترکی هستند و آن توانایی پردازش حجم وسیعی از اط عات خام و اراهه تصمیمات بر اسال آن اط عات است. 12

بهترین عملکرد و مزیت سیستم های هوش مصنوعی توانایی تشخیص طبقه بندی مساهل و اراهه راه حل مساهل در مواقعی است که اط عات خام فراوانی را بر اسال مشاهده بدست آورده ایم. یکی از حیطه های کاربردی سیستم هوش مصنوعی انفورماتیک پزشکی است این رشته با اط عات بیومدیکال پردازش آن ها ذخیره و استفاده بهینه از این اط عات به منظور دست یابی به یک راه حل مناسب در ارتبام است. در واقع این رشته علم بیومدیکال را در ارتبام نزدیک با علوم و تکنولوژی های پیشرفته ارتباطات و کامپیوتر قرار می دهد. همانطور که اشاره شد این رشته بیشتر به مدیریت اط عات پزشکی میپردازد تا نمونه های کلینیکی. به عنوان ملال این سیستم ها توانایی مدیریت اط عات بیمارستان ( پ یرش امور مالی و پرونده بیمارانی ست و و در مقایت گ شته اعتباردهی به قسمت های آزمایشگاهی انجام شده بر روی بیماران گزارش تداخل دارویی مشاوره با بیماران و نیز یاری رساندن به پزشک در تشخیص را دارند. ضرورت و اهمیت انفورماتیک پزشکی به عنوان یک رشته دید به علت برخوردار بودن مزایای تکنولوژی ارتباطات و کامپیوتر است چرا که مدیریت اط عات روز افزون پزشکی دیگر از عهده روش های سنتی ساخته نیست و دیگر اینکه پردازش این اط عات و اراهه تشخیص بر اسال داده های خام در رشته پزشکی از اصول پایه ای این رشته به شمار میرود. هوش مصنوعی می تواند اط عات تخصصی فراوانی را در قالب برنامه های کامپیوتری در اختیار کاربران) متخصص و غیر متخصصی قرار دهد تا آن ها نیز از دستاورد های تخصصی بهره گیرند. هم نین این سیستم ها با اراهه راه حل های پیشنهادی می توانند کاربر را در تشخیص و طرح درمان مناسب یاری کنند. پس از در ضرورت و ود رشته انفورماتیک پزشکی در سال 3622 برای اولین بار در Med Line واژه ی Dental Informatics به کار رفت و به اهمیت آن اشاره شد از آن سال به بعد انجمن های دندان پزشکی متعددی خواستار به رسمیت در آوردن این رشته شدند تا اینکه AADSدر سال 3660 عنوان کرد که از Dental Informatics باید به عنوان یک رشته آکادمیک نام برده شود. در سال 3662 بر اسال یک تحقیق توسه دانشگاه میسوری در کانزال عنوان شد که از بین 10 دانشکده دندان پزشکی 33 دانشکده بخش های ویژه ای را هت تحقیق راه اندازی و به کارگیری تکنولوژی Dental Informatics اختصاف داده اند. ) 37 ی 13

ع رغم تاکید ویژه انجمن های مختلف ملل کتابخانه پزشکی NLM به اهمیت این رشته تحقیقات اخیر نشان داده است که حتی در امریکا با تو ه به اینکه این رشته بیش از هر کشور دیگری پیشرفت کرده است 21 درصد پزشکان تنها در اموری غیر از پزشکی از رایانه استفاده می کنند و 22 درصد پزشکان به این باور نرسیده اند که می توان از رایانه هت ارتقای دانش استفاده کرد.) 37 ی با تکامل این رشته در واقع پلی بین تکنولوژی مدرن ارتباطات و علم پزشکی زده می شود به بیان دیگر علومی مانند آمار منطق و کامپیوتر وارد حیطه پزشکی می شوند که به ارتقا و به روز در آمدن آن کمک شایانی می کنند. بررسی متون : 3 ی در سال 3122 محمدی و عزیزی اقدام به طراحی و ارزیابی کارآیی سیستم کمک تصمیم گیری)نرم افزار کامپیوتریی هت تشخیص ضایعات استخوانی فکین کردند مرحله ارزیابی به این صورت بود که 23 نمونه از ضایعات مو ود در کتاب wood and goaz و ضایعات رادیولوژیک بیماران بخش بیماری های دهان و بخش رادیولوژی دانشکده دندانپزشکی اهواز همراه با اط عات تشخیصی مورد نیاز انتخاب و به 1 مشاهده گر شامل متخصص بیماری های دهان دندانپزشک عمومی و دانشجوی سال اخر دندانپزشکی نشان داده شدند.که یک بار بدون استفاده از نرم افزار و یک بار با استفاده از نرم افزار برای هر ضایعه تشخیص ارایه دهند. با آنالیز های آماری در نهایت متخصصین تشخیص با و بدون نرم افزار در صددرصد موارد پاسی صحیح ارایه دادند. دندانپزشکان عمومی بدون استفاده از نرم افزار در 87 درصد موارد و با استفاده از نرم افزار به 72 درصد موارد پاسی صحیح دادند. دانشجویان سال آخر بدون استفاده از نرم افزار 22 درصد و با استفاده از نرم افزار در 21 درصد موارد موفق به ارایه پاسی صحیح شدند نتیجه حاصله از پژوهش در نهایت این بود که استفاده از سیستم نرم افزاری طراحی شده هت تشخیص ضایعات استخوانی فکین قابل اعتماد و مفید بود) 21 ی 8 ی در سال 3127 عزیزی و همکاران اقدام به طراحی و ارزیابی کارآیی سیستم کمک تصمیم گیری)نرم افزار کامپیوتریی هت تشخیص ضایعات بافت نرم کرد مرحله ارزیابی به این صورت 14

ی 2 ی 2 بود که 23 نمونه از ضایعات مو ود بخش بیماری های دهان دانشکده دندانپزشکی اهواز همراه با اط عات تشخیصی مورد نیاز انتخاب و به 1 مشاهده گر شامل 1 متخصص بیماری های دهان 10 دندانپزشک عمومی و 10 دانشجوی سال اخر دندانپزشکی نشان داده شدند.که یک بار بدون استفاده از نرم افزار و یک بار با استفاده از نرم افزار برای هر ضایعه تشخیص ارایه دهند. با آنالیز های آماری در نهایت استفاده از سیستم نرم افزاری طراحی شده هت تشخیص ضایعات بافت نرم قابل اعتماد و مفید بود.) 36 ی 1 ی در سال 3120 دولتشاهی و سیدین سیستم کمک تشخیصی آموزشی) decision supportی system را با توانایی پردازش حجم اط عات طراحی نمودند. ارزیابی این سیستم بدین صورت بود که 20 بیمار مرا عه کننده به بخش پریودنتیکس توسه هر یک از اساتید بخش طبق معیارهای مو ود در کتاب های مر ع برای هر مورد تشخیص پریودنتالی انجام میگرفت که در پرونده به عنوان gold standard ثبت میگردید در نهایت با مقایسه تشخیص های رایانه ای با decision support system میزان کارایی سیستم محاسبه می گردید که در %300 موارد این برنامه نرم افزاری پاسخی مشابهsystem decision support ارایه می نمود) 6 ی kawahata در سال 8001 به بررسی تفاوت های درمانی با استفاده از اط عات روز مره دندانپزشکان و استفاده از سیستم کامپیوتری پرداخت. تفاوت معنی داری بین استفاده از سیستم کامپیوتری و عدم استفاده از این سیستم در طرح درمان های داده شده و ود نداشت.) 30 ی pomi در سال 8002 به ارزیابی سیستم های نرم افزاری در تشخیص و طرح درمان دندانپزشکی پرداخت. وی در تحقیق خود نشان داد که حساسیت این نرم افزار ها %300 درصد ملبت واقعی آن %63 درصد منفی واقعی آن %300 و کارایی آن % 61/1 می باشد.) 33 ی 2 ی یکی از بهترین برنامه ها در رشته بیماری های دهان نرم افزار کمک تشخیصیDART است که توسه RUDIN J در سال 3662 معرفی شد. داده ها مو ود در این برنامه شامل بیش از 200 بیماری به همراه اط عات کلینکی و رادیوگرافیک مربوم به آنها می باشد. این برنامه قابلیت شبیه سازی یک مدل به منظور آموزش تشخیص افتراقی را دارا می باشد. سیستم به کار رفته در این نرم افزارDECISION-TREE IMAGE-BASE است که زیر مجموعه روش الگوریتمی محسوب می شود) 38 ی 15

ی 6 7 ی در زمینه رادیولوژ ی دهان می توان از برنامه های omraddکه توسه Hubarدر jj سال 3660 careopکه توسه sigelدر ma سال 3661 و Oradکه توسه Whiteدر sc سال 3662 معرفی شدند نام برد.) 32 ی 2 ی در سال 3662 یک طرح هوشمند به نام cox-proportional hazard regrestion model توسه de-rouenو tahugoel.ppایجاد شد که توسه آن ابتدا فاکتور های کلینیکی مورد نیاز برای تایید پیش آگهی دندانی که از تحقیقات طوینی مدت به دست آمده بود مورد ارزیابی قرار گرفت سپس آنالیز های بقا بر اسال دندان های از بین رفته طی یک برنامه fortran program هت تعیین ارتبام واقعی بین پیش آگهی و پارامتر های کلینیکی انجام گرفت سپس صحت تئوری hazaed توسه نرم افزار s-plusارزیابی شد. ) 32 ی titus.k.l در سال 3662 مقاله ای در مورد حیطه و عملکرد علم انفورماتیک در دندان پزشکی منتشر کرد. در این مقاله نویسنده عنوان می کند که رایانه دیگر تنها یک وسیله انبی در کنار میز دندانپزشک نیست بلکه حجم اط عات و دامنه دانش لزوم حضور فعال رایانه را ایجاد می کند. از بایگانی کردن حجم وسیع پرونده بیماران استفاده از تکنولوژی های پیشرفته ای چون دوربین های داخل دهانی پروپ های الکترونیک رادیوگرافی های دیجیتالی تا کمک به تصمیم گیری و افزایش سرعت آن همگی در حیطه انفورماتیک در دندانپزشکی هستند) 32 ی 16

اهداف و فرضیات هدف اصلی طرح طراحی و ارزیابی کارایی نرم افزار کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت اهداف ویژه طرح 3 ی طراحی الگوریتمی از ضتایعات دهان فک و صتورت و ویژگی های ان ها براستال منابع و کتب معتبر 8 ی ارزیابی میزان کارایی و کاربردی بودن نرم افزار اهداف کاربردی 3 ی طراحی یک نرم افزار کارا براستال الگوریتم ها توضتیحات و تصاویر ارایه شده در مرا ع معتبر دندانپزشکی 8 ی ارایه شیوه نوین و کابردی آموزش ضایعات دهان فک و صورت فرضیات یا سؤاالت پژوهش : 17

ی 3 ی 8 آیا طراحی یک ستیستتم کمک آموزشی ضایعات دهان فک و صورت بر اسال کتب مر ع امکان پ یر می باشد آیا سیستم نرم افزاری کمک آموزشی قابلیت کاربردی در ارتقای سطح آموزشی و تشخیصی دانشجویان دندانپزشکی دارد 18

متغییر های تحقیق: مشخصات 1 ی متغیر مستقل وابسته پیوسته کمی گسسته کیفی رتبه اسمی ای تعریف عملی مقیال تشخیص تشت خیص 0 و 3 درستت یا اشتباه گروه نترم افزار 0 و 3 استتتتفاده شتتتده یا خیر 19

روش تحقیق و تکنیک اجرای آن نوع مطالعه: نوع مطالعه در مرحله طراحی الگوریتم ها از نوع توصتیفی اکتشافی در مرحله وارد ساختن داده ها به نرم افزار از نوع توصتیفی اکتشتافی و در مرحله ارزیابی ستیستتم نرم افزاری از نوع تجربی می باشد. روش تعیین تعداد نمونه n = ( Z1-α/2 (P P 2 ) 2 1 2 + Z 1-β ) (P 1 (1-P 2 ) +P 2 (1-P 2 )) n = 17.8 0.38 = 31 0.23 Z 1-α/2 = 2.57 Z 1-β = 1.65 P1 = 0.75 P2 = 0.27 20