Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

پیش‌بینی رژیم دارویی بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون با استفاده از واحدهای بازگشتی دروازه‌دار وابسته به زمان

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 گروه مکاترونیک، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشیار، گروه مغز و اعصاب، دانشکده پزشکی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده
مدیریت دارویی بیماری پارکینسون می‌تواند به دلیل تغییر‌پذیری علائم و میزان پیشرفت بیماری چالش‌برانگیز باشد. این مطالعه با هدف نشان دادن پتانسیل الگوریتم‌های دنباله‌به‌دنباله در پیشنهاد ترکیب‌های شخصی‌سازی‌شده دارویی برای بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون بر اساس مراجعه‌های قبلی آن‌ها انجام شده است. روش پیشنهادی از معماری چند لایه واحد بازگشتی دروازه‌دار آگاه به زمان با مکانیزم چندسر برای پیش‌بینی دقیق دوز انواع داروهای مهم بیماری پارکینسون بر اساس علائم حرکتی و داروهای تجویز شده در مراجعه‌های پیشین هر بیمار استفاده می‌کند. مدل آگاه به زمان با در نظر گرفتن ضریب تضعیف باعث می‌شود اطلاعات قدیمی‌تر مربوط به مراجعه‌های دورتر اثر کم‌تری بر حالت جاری داشته باشند. تحلیل ما نشان می‌دهد این معماری می‌تواند دوز گروه‌های اصلی داروهای بیماری پارکینسون را با خطای میانگین مربعات برابر با 005/0، خطای میانگین مطلق برابر با 037/0 ، ریشه میانگین مربعات خطا برابر با 073/0 و ضریب تعیین برابر با 75/0پیش‌بینی کند. معماری پیشنهادی بستری را برای توسعه‌ی سامانه‌های پشتیبانی تصمیم‌گیری بالینی هوشمند و ابزارهای مدیریت دارویی شخصی‌سازی‌شده فراهم می‌کند و رویکردی داده‌محور برای بهینه‌سازی رژیم‌های درمانی بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Prediction of Medication Regimens for Patients with Parkinson’s Disease Using Time-Aware Gated Recurrent Units

نویسندگان English

Atiye Riasi 1
Mehdi Delrobaei 2
Mehri Salari 3
1 Ph.D. Student, Department of Biomedical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Mechatronics Department, Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology
3 Associate Professor, Department of Neurology, Shahid Beheshti University of Medical Science, Tehran, Iran
چکیده English

Managing Parkinson’s disease (PD) through medication can be challenging due to variations in symptoms and disease duration. This study aims to demonstrate the potential of sequence-to-sequence algorithms to suggest personalized medication combinations for patients with PD based on their prior visits. The proposed method employs a multi-layer time-aware gated recurrent unit architecture with a multi-head mechanism to accurately predict the dosage of key PD medications based on patients’ motor symptoms and previously prescribed medications. The time-aware model incorporates a decay factor so that older information from more distant visits has less influence on the current state. Our evaluation demonstrates that the proposed architecture achieves high performance in predicting dosages of main PD medication groups with a mean squared error (MSE) of 0.005, a mean absolute error (MAE) of 0.037, a root mean square error (RMSE) of 0.073, and a coefficient of determination (R²) of 0.75. The proposed architecture provides a foundation for developing intelligent clinical decision support systems and personalized medication management tools, offering a data-driven approach to optimizing treatment regimens for patients with PD.

کلیدواژه‌ها English

Medication management
Parkinson&‌rsquo
s disease
Personalized medicine
Clinical decision support system
Sequential learning
دوره 19، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 121-130

  • تاریخ دریافت 07 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 17 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 23 آذر 1404