HOW TO CREATE A DECISION TREE FOR DIFFERENTIAL DIAGNOSIS OF ORAL LESIONS

 ỨNG DỤNG CÂY QUYẾT ĐỊNH ĐỂ THIẾT LẬP CHẨN ĐOÁN PHÂN BIỆT TỔN THƯƠNG VÙNG MIỆNG

Nội dung

• Khái niệm "Cây Quyết định" (Decision Tree) là gì?
• Ứng dụng trực tuyến để thiết kế "Cây Quyết định"
• Quy trình xây dựng Cây Quyết định trong chẩn đoán phân biệt tổn thương vùng miệng kèm ví dụ minh họa

1. Cây Quyết định là gì?

Cây Quyết định (hay Decision Tree) là một công cụ hỗ trợ quyết định dạng sơ đồ nhánh cây. Trong đó, từ một gốc chung (root) (vấn đề cần giải quyết) được chia ra nhiều nhánh, mỗi nhánh là một điểm đại diện (internal node) cho một "thử nghiệm" để giúp phân chia vấn đề chi tiết hơn. Tùy theo mức độ phức tạp của vấn đề cần giải quyết mà số lượng "điểm đại diện" và số nhánh cây nhiều hay ít. Kết thúc ở từng nhánh là một chiếc lá (leaf node) tượng trưng cho một kết quả/quyết định (outcome) theo hướng phát triển của nhánh đó.

Decision tree được sử dụng thường xuyên trong phân tích quyết định và phân loại vấn đề. Vì vậy, phạm vi ứng dụng cũng rất rộng. 

Trong Bệnh học miệng, Decision Tree có thể dùng cho các mục đích sau:

• Xây dựng quy trình chẩn đoán và xử trí bệnh (có thể tham khảo một vài ví dụ ứng dụng Decision Tree trong phân loại Bệnh lý nha chu tại đây)
• Tổng hợp kiến thức để chẩn đoán phân biệt nhóm bệnh lý tương đồng nhưng có hướng xử trí khác nhau (sẽ trình bày kỹ hơn ở phía dưới)
• Tổng hợp kiến thức bệnh lý để phục vụ cho nhu cầu học tập cá nhân, trình bệnh, viết báo, trình hội nghị, giảng dạy, v.v...

Gần đây, Decision Tree cũng là một thuật toán phổ biến để phân loại vấn đề trong học máy (machine learning). Tham khảo tại đây.

Để tiện theo dõi, Harry thống nhất một số thuật ngữ được sử dụng trong bài viết (minh họa trong hình bên dưới) như sau:

• Khung nội dung: hình tròn, hình chữ nhật, v.v... chứa thông tin  
• Mũi tên/ Đường chỉ dẫn: chỉ hướng tiếp cận nội dung tiếp theo 
• Chú thích đường dẫn: các thông tin nằm ngoài khung nội dung, giữa các mũi tên/đường chỉ dẫn giải thích các tiêu chí hướng đến lựa chọn tiếp theo

 Hình 1. Ví dụ về Cây Quyết định

2. Giới thiệu về ứng dụng tạo "Cây Quyết định" trực tuyến app.lucidchart.com

Trước đây, Harry vẫn quen sử dụng phần mềm Microsoft Powerpoint (SmartArt, Shapes) để vẽ sơ đồ nói chung phục vụ cho việc trình bày. Gần đây, được thầy giáo sư giới thiệu trang web vẽ sơ đồ Lucidchart, so với MS Powerpoint, có một số điểm thuận lợi để mọi người cân nhắc sử dụng như sau:

• Ứng dụng trực tuyến nên không cần cài đặt, chỉ cần vào trang web tại đây, đăng ký tài khoản qua một số bước khá đơn giản và trải nghiệm phiên bản miễn phí, nếu muốn chuyên nghiệp với nhiều tín năng hơn thì trả phí. Nhu cầu của mình thì phiên bản miễn phí là đủ dùng.
• Có sẵn các template (sơ đồ mẫu) như flowchart, decision tree, mind map, concept map, v.v... Với các dạng đặc biệt như flowchart, các khung nội dung trong template không phải được thiết kế ngẫu nhiên mà theo đúng quy chuẩn quốc tế (xem hình 2). Đồng thời, trong các khung nội dung mẫu cũng có đính kèm hướng dẫn loại nội dung nào phù hợp. Do đó, bạn sẽ tiết kiệm được thời gian và ít mắc lỗi so với tự tạo sơ đồ trong MS Powerpoint. Theo mình, tương lai không xa có thể Microsoft sẽ tích hợp tiện ích này vào các phiên bản mới của họ! Nếu trình bày tại các sự kiện quốc tế hoặc xuất bản bài báo nước ngoài thì đây là một lưu ý quan trọng!
  

  

   Hình 2. Quy định hình dạng của khung nội dung trong flowchart
  (Nguồn: https://www.smartdraw.com/flowchart/flowchart-symbols.htm)

  
  
• Ngoài giao diện soạn thảo tương tự MS Powerpoint, điểm nổi bật của trang web này là có tín năng tùy chỉnh vị trí của các khung nội dung và mũi tên/ đường chỉ dẫn. Nghĩa là khi mình di chuyển khung nội dung thì các mũi tên cũng sẽ tự động dịch chuyển theo. Đối với MS Powerpoint, tùy phiên bản, chính thức/bẻ khóa mà có thể có/không, hoặc cần có bước tích hợp (group) các thành phần với nhau mới di chuyển đồng bộ được.
• Sau khi soạn thảo, thông tin được lưu lại trong tài khoản trực tuyến, có thể xuất (export) thành file ở định dạng pdf hay hình ảnh (png, jpeg, svg), đặc biệt có thể lưu ở dạng ảnh không có màu nền (transparent background). Ai từng tham gia các buổi giới thiệu về thiết kế trình chiếu của Harry sẽ hiểu những hình ảnh có background trong suốt sẽ tạo cảm giác chuyên nghiệp hơn hẳn.

3. Quy trình xây dựng "Cây Quyết định" kèm ví dụ minh họa 

Bước 1: Xác định các nhóm thông tin cần tiết để xây dựng Cây Quyết định. Trước khi bắt tay vào xây dựng "Cây Quyết định" cho một dạng tổn thương (ví dụ, loét, chồi sùi, thấu quang 1 hốc, v.v...) hoặc nhóm bệnh lý (bệnh lý tuyến nước bọt, bệnh lý ở lưỡi, đau ở vùng mang tai, v.v...) cần xác định các nhóm thông tin sau:

Nhóm thông tin 1. Danh sách các bệnh thường gặp thuộc nhóm bệnh lý đó

Ở đây, Harry sẽ lấy ví dụ "bệnh lý đa vết loét ở miệng" (trong sơ đồ Cây Quyết định sẽ gọi là "root" như định nghĩa ở mục 1) để minh họa cho mọi người dễ hiểu. 

• 10-15 là con số lý tưởng, ít hơn 5 thì không nhất thiết phải làm, vì lượng thông tin không nhiều, ít bị nhầm lẫn giữa các mặt bệnh. Nếu cần thì kẻ bảng phân biệt là được (xem ví dụ Hình 3).
  
  

  

  Hình 3. Bảng phân biệt ba loại nang ở tuyến nước bọt thường gặp.

  
  
• Làm sao để có được danh sách bệnh đó? Sau đây là các gợi ý:

1. Một là tập hợp lại từ các bài giảng của thầy cô, có thể là từ nhiều bộ môn, phân môn khác nhau, chứ không nhất thiết là của Bệnh học miệng nhé.
2. Hai là Google bằng một số từ khóa về chủ đề muốn tìm hiểu. Ví dụ: "Multiple oral ulcer", "Ulcerative lesions in the mouth", "Differential diagnosis of oral ulcers", v.v... Kết quả tìm kiếm có thể là một trang web, blog hoặc một bài báo. Mọi người đọc qua để lấy thông tin cần thiết.
3. Ba là tìm đọc các sách về Bệnh lý miệng theo chuyên đề dạng tổn thương hay vùng giải phẫu, có thể tham khảo thêm ở bài viết giới thiệu các sách của Harry, chú ý phần tóm tắt những sách chia theo chủ đề thôi để đỡ bị rối.

Đến đây, có bạn sẽ thắc mắc, nếu tìm được tài liệu (bài báo, sách) viết về chủ đề mình muốn phân biệt thì cứ sử dụng Cây Quyết định của người ta, chứ đâu cần phải xây dựng làm gì. Đó cũng là một lựa chọn cho bạn. Tuy nhiên, lưu ý rằng, ở đây, Harry chỉ lựa chọn "tổn thương đa vết loét" làm ví dụ minh họa vì nó khá phổ biến chứ thực tế, mọi người có thể gặp các bệnh lý hay tổn thương phức tạp hay hiếm gặp hơn. 

Ngoài ra, tùy theo quan điểm, tư duy của từng người cũng như tình huống lâm sàng cụ thể, không hẳn lúc nào Cây Quyết định có sẵn cũng phù hợp hoặc đủ chi tiết như mong muốn. Hình 4 bên dưới là một ví dụ lấy từ bài báo nước ngoài, có 2 điểm cần phân tích trong hình này. Một là các khung nội dung sử dụng không đúng theo quy định như đã trình bày ở mục 2. Hai là việc phân chia khá bao quát, chưa đi vào chi tiết để giúp phân biệt các bệnh lý thườn gặp.

Hình 4. Ví dụ về phân loại các tổn thương loét ở miệng. [1]

Dựa theo hình trên, đối với "bệnh lý đa vết loét trong miệng", Harry lập ra danh sách sau:

1. Acute necrotizing ulcerative gingivitis (Viêm nướu hoại tử lở loét cấp tính)
2. Acute necrotizing ulcerative periodontitis (Viêm nha chu hoại tử lở loét cấp tính)
3. Erythema multiforme (Hồng ban đa dạng)
4. Hand-foot-and-mouth disease (Bệnh tay-chân-miệng)
5. Lichenoid reaction (Phản ứng dạng lichen)
6. Pemphigoid
7. Pemphigus Vulgaris
8. Primary herpetic gingivostomatitis (Viêm nướu-miệng herpes nguyên phát)
9. Radio/chemotherapy-related ulcers (Loét do xạ/hóa trị)
10. Recurrent aphthous stomatitis (Viêm miệng áp tơ tái phát)
11. Recurrent herpes stomatitis (Viêm miệng herpes tái phát)
12. Ulcerative lichen planus (Lichen phẳng dạng loét)
13. Varicella-Zoster Virus infection (Nhiễm virus Varicella-Zoster)

Nhóm thông tin 2. Thông tin dùng để phân biệt

Vì mục tiêu xây dựng "Cây Quyết định" là giúp chúng ta phân biệt các tổn thương tương tự nhưng có nguyên nhân và hướng điều trị khác nhau nên mảng thông tin cần thiết chủ yếu là ở quá khứ và hiện tại (Hình 5). Dĩ nhiên, với những bệnh lý mạn tính hoặc không phải điều trị khẩn, thì các thông tin trong tương lai liên quan đến việc theo dõi diễn tiến bệnh, đáp ứng với điều trị thử, tần suất tái phát, v.v... cũng là những thông tin góp phần làm rõ hơn sự khác biệt giữa các bệnh lý (Xem ví dụ ở Hình 5).

Tiếp theo, đối với cận lâm sàng (CLS), chỉ nên thu thập vừa đủ thông tin cần thiết để chẩn đoán phân biệt. Vì trong thực tế, BS tránh chỉ định nhiều CLS xâm lấn (như sinh thiết, FNA) hoặc gây tốn kém (CT, MRI) cho bệnh nhân, nhưng lại không giúp thay đổi hướng chẩn đoán hay kế hoạch điều trị.

Như vậy, thứ tự ưu tiên về thông tin bệnh lý dùng để chẩn đoán phân biệt là:

Cấp 1: Khám lâm sàng + Hỏi bệnh

Cấp 2: Cận lâm sàng không/ít xâm lấn/ rẻ tiền

Cấp 3: Cận lâm sàng xâm lấn, đắt tiền 

Cấp 4: Điều trị thử sau chẩn đoán sơ khởi/ Cận lâm sàng bổ sung 

Câp 5: Điều trị/Theo dõi sau điều trị 

 Hình 5. Ví dụ các thông tin liên quan đến bệnh lý đa vết loét ở miệng tại các thời điểm khác nhau. Phía trên đường giới hạn màu cam là các thông tin cần thu thập, phía dưới đường màu cam là các thông tin cần cân nhắc vì các lý do xâm lấn, tốn kém, cần thời gian.

Bước 2: Thống kê thông tin. Dựa trên thứ thự ưu tiên nêu trên, chúng ta sẽ chọn lọc thông tin từ các tài liệu hiện có. Ở bước này, có thể lập bảng (Xem minh họa ở hình 6, đây chỉ là ví dụ cách Harry lập bảng chứ không phải ứng dụng cho tổn thương loét nhé) để tiện theo dõi hoặc đối chiếu các tài liệu với nhau, tìm ra điểm chung của các bệnh lý (gọi là "internal node" theo định nghĩa ở mục 1). 

Cách lập bảng như đã nói không chỉ sử dụng cho việc lập Cây Quyết định; ngoài ra, đây cũng là cách học "theo chiều ngang" mà Harry thấy hữu ích để ghi nhớ bệnh lý miệng, so với cách học "theo chiều dọc", tức là học riêng từng bệnh theo thứ tự từ dịch tễ, triệu chứng v.v... đến chẩn đoán, điều trị, tiên lượng.

Hình 6. Ví dụ lập bảng để lọc thông tin chẩn đoán phân biệt Bướu ác tính ở xương hàm.

Nên tìm điểm chung nhất để chia danh sách bệnh lý đã có thành 2 hoặc 3 nhóm (ví dụ cấp tính/mạn tính; đối xứng/không đối xứng, v.v...). Tiếp theo trong mỗi nhóm, lại tiếp tục tìm điểm phân biệt. Cứ tiếp tục như vậy đến khi có thể phân biệt được tất cả mặt bệnh trong danh sách hiện có. Mỗi đặc điểm giúp phân chia bệnh lý ra thành các nhóm nhỏ hơn chính là một "internal node" trong sơ đồ Cây Quyết định. Đối với mỗi Cây quyết định có từ 5-7 cấp internal node là vừa đẹp.

Bước 3: Vẽ nháp. Sau khi chọn được các internal node, hãy thử sơ đồ hóa trước trên giấy để kiểm tra tính hợp lý của các thông tin. Xem lại thứ tự ưu tiên về thông tin như đã nói ở trên. 

Bước 4: Hoàn chỉnh Cây Quyết định. Cuối cùng, có thể sử dụng ứng dụng Harry giới thiệu ở trên hoặc một phần mềm soạn thảo của Microsoft Office, Apple, Google hoặc phần mềm đồ họa Photoshop, Illustrator để số hóa lại thông tin phục vụ cho việc trình chiếu. Lúc này hãy chú ý đến quy định về các ký hiệu, khung hình đối với Cây Quyết định nữa nhé (Hình 2). Bên dưới là sản phẩm hoàn chỉnh mình sử dụng Microsoft Powerpoint để vẽ lại (Hình 7).

Hình 7. Cây Quyết định cho bệnh lý đa vết loét ở miệng.

Lưu ý là không có Cây Quyết định nào là tiêu chuẩn có thể áp dụng cho mọi trường hợp. Mục tiêu của xây dựng Cây Quyết định dựa trên một tình huống lâm sàng hoặc mục đích cụ thể. Chẳng hạn, trong ví dụ Cây Quyết định mà Harry giới thiệu ở đây, "dấu hiệu phân biệt là "< 2 tuần", không thể áp dụng vào ca lâm sàng có tổn thương thuộc nhóm mạn tính nhưng mới ở giai đoạn khởi phát bệnh. Ngoài ra, các thông tin sử dụng trong Cây Quyết định để phân biệt là các thông tin đặc trưng và tối thiểu phải có. Trong thực tế, nếu thu thập thêm được nhiều thông tin, mà không xâm lấn hoặc tốn kém như đã trình bày ở trên, để giúp khẳng định chẩn đoán thì vẫn tốt hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hamed Mortazavi, Yaser Safi, Maryam Baharvand, Somayeh Rahmani. Diagnostic Features of Common Oral Ulcerative Lesions: An Updated Decision Tree. Int J Dent; 2016:7278925. doi: 10.1155/2016/7278925. Epub 2016 Oct 3.