1. LU Eksperimentālās un klīniskās medicīnas insitūts
„Plaušu vēža diagnostikas metodes un datorprogrammas prototipa izstrāde, izmantojot izelpas gaisa analīzi ar mākslīgo ožas sensoru” ERAF aktivitāte „Atbalsts zinātnei un pētniecībai” Vienošanās Nr. 2010/0303/2DP/ /10/APIA/VIAA/043
Dr.med Māris Bukovskis, Dr.biol. Gunta Strazda, Dr.med. Uldis Kopeika, Dr.biol. Normunds Jurka, Līga Balode, Agnese Kislina
LU Eksperimentālās un klīniskās medicīnas insitūts
LU 70. zinātniskā konference

2. Plaušu vēzis: mirstība un agrīnas diagnostikas nozīme
5 gadu dzīvildze pacientiem ar III stadijas plaušu vēzi 20%
5 gadu dzīvildze pacientiem ar I stadijas plaušu vēzi 70%
Krēpu citoloģiskā analīze, fluorescentā bronhoskopijas un plaušu spirāles DT
Lam S et al. Can Fam Physician 2001
Mulshine JL et al. Chest 1995
Henschke CI et al. Radiol Clin North Am 2000

3. Gaistošie organiskie savienojumi izelpas gaisā: sākums ...
1971.g. Pauling et al. ar gāzu hromatogrāfijas palīdzību pierāda, ka izelpas gaisā atrodas vairāki simti gaistošu organisku savienojumu
Gaistošo organisko savienojumi (volatile organic components) mērāmi pikomolārā jeb mol/L koncentrācijā
Pauling L et al. Quantitative analysis of urine vapor and breath by gas-liquid partition
chromatography. Proc Natl Acad Sci U S A 1971; 68:2374–2376

4. Elektroniskā deguna darbības princips
Gaistošo organisko savienojumu
oglekļa atomi izraisa polimēru sensoru tilpuma palielināšanos
Tas izraisa elektriskās
pretestības pārmaiņas

5. Elektroniskā deguna darbības princips
Parauga atbildes
reakcija uz 32
sensoriem
Relatīvā elektriskā pretestība
Bazālā līkne
Laiks (sekundes)

6. Smaržas “nospieduma” analīze
Diferencētā elektriskā pretestība (ΔR/R)

8. Pētījuma pacienti
Savāktas gaisa paraugu analīzes no 514 pacientiem un veseliem brīvprātīgiem
Datu analīzes tabulā ievadīti dati par 421 pacientiem
Datu statistiskai analīzei atlasīti 176 pacienti (86 ar plaušu vēzi un 90 pacienti ar citām diagnozēm un veseli brīvprātīgie)

9. Datu statistiskā analīze
Analizēti sekojoši parametri un to kombinācijas
- līknes maksimums Rmax
- Σ jeb laukums zem līknes (AUC)
- līknes pieauguma ātrums tg 0-60
Dati analizēti ar datorprogrammu Statistica 6.0
Atbalsta vektora analīze (SVM)
Daudzfaktoru loģiskās regresijas analīze
Analīze ar mākslīgo neironu tīklu

10. Analīze ar SVM (vēzis pret citiem: veseli, citas diagnozes, operēti)
Krustotā novērtēšana %
Klases precizitāte %
Citi
pareizi %
Vezis
MAX
71,8
74,0
85,7
62,2 Σ
71,3
70,7
83,5
57,8
tg 0-60”
73,5
76,2
84,6
67,8
MAX+Σ
64,4
Σ+ tg
79,0
80,2
77,8
MAX+tg
72,9
63,3
MAX+Σ+tg
72,4
77,9
82,4
73,3
Σ+tg sm
MAX+Σ+tg sm
76,8
71,1

11. Datu statistiskā analīze
Plaušu vēža diagnozes varbūtība y tika aprēķināta pēc formulas
, kur e naturālā logaritma bāze 2,

12. Datu statistiskā analīze ar LRG
Optimālās detektoru kombinācijas atlase ar atpakaļejošā soļa metodi
Ar LGR analīzi pareizi izdodas prognozēt
vēzi 73,8% gadījumu

13. LRG analīzes rezultāti
Analizējot datus atkarībā no mērījuma NRPK neatrod būtisku tā ietekmi uz modeli (pareizi 75%)
Pārbaudot modeļa precizitāti kā papildus faktoru ņemot smēķēšanu neatrod tās būtisku ietekmi (pareizi 73,9%)

14. MNT matemātiskie modeļi
Profile
Train Perf.
Select Perf.
Test Perf.
Train Error
Select Error
Test Error
Training/
Members 1
MLP 6:6-8-1:1
BP100,CG20,CG0b 2
PNN 6: :1 3
RBF 6:6-14-1:1
KM,KN,PI 4
Linear 6:6-1:1 PI 5
Linear 5:5-1:1

15. 1.modelis
2.modelis
3.modelis
4.modelis
5.modelis

16. MNT modeļu diagnostiskā precizitāte
Vezis.1
Citi.1
Vezis.2
Citi.2
Vezis.3
Citi.3
Vezis.4
Citi.4
Vezis.5
Citi.5
Kopā
88.0
91.0
Pareizi
67.0
68.0
55.0
66.0
63.0
64.0
65.0
Nepareizi
21.0
23.0
33.0
25.0
27.0
24.0
26.0
Nezināms
0.0
Pareizi (%)
76.1
74.7
62.5
72.5
71.6
70.3
72.7
71.4
Nepareizi (%)
23.9
25.3
37.5
27.5
28.4
29.7
27.3
28.6
Nezināms (%)
MLP 6:6-8-1:1
Linear 6:6-1:1

18. Secinājumi
Izelpas gaisa analīzi ar mākslīgo ožas sensoru palīdzību nākotnē varētu izmantot kā plaušu vēža skrīninga diagnostikas metodi
Pateicība Dr. Biol. Guntai Strazdai, Dr.med. Uldim Kopeikam, Dr.biol. Normundam Jurkam, Līgai Balodei, Agnesei Kislinai un prof. Immanuelam Taivanam

19. Paldies par
uzmanību!