Тысяча полезных мелочей    

СИНТЕЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МАТРИЦ ПРИ СКРИНИНГЕ

СИНТЕЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МАТРИЦ ПРИ СКРИНИНГЕ

Артеменко М.В. Статья в формате PDF 134 KB

В процессе автоматизации и объективизации скрининговых операций возникает задача построения адекватных решающих правил по соотнесению исследуемого пациента к определенному классу заболеваний по результатам базовых лабораторных исследований (например, общему анализу крови). В связи с этим, базируясь на клинический опыт теоретической и экспериментальной медицины школы Завьялова А.В. и собственные исследования, предлагается следующая технология построения диагностических решающих правил.

На первом этапе осуществляется сбор фактологического репрезентативного материала и отбрасываются артефакты. Общая выборка случайным образом делится на три части - обучающую, настраивающую и экзаменационную. На перовой рассчитываются показатели системной организации (см. далее), на второй определяются функции принадлежности, на третьей подвыборке определяется эффективность идентифицированных диагностических решающих правил. Соотношения статистических мощностей указанных подвыборок рекомендуется выбирать исходя из взаимной репрезентативности (они должны подчиняться подобным законам распределения). Опыт доказывает, что этого можно достичь, используя случайную сортировку (равномерный закон распределения) и принцип «золотого сечения», т.е. примерное соотношение объемов указанных подвыборок - 0,46:0,32:0,22.

На втором этапе на обучающей выборке синтез диагностических матриц предлагается осуществлять по следующей методике.

Допустим нам необходимо осуществить диагностику К классов. (В медицине - один из классов - базовый - это здоровые люди.) В общем случае формируется матрица признакового прострaнcтва Х. Для каждого признака j в классе k определяем закон распределения (при маломощности подвыборок рекомендуется в данном случае использовать метод Уразбахтина И.Г. - «приведенные распределения») и ему соответствующую медиану Мjk и среднеквадратичное отклонение от нее . Для классов k и l определяются матрицы парной корреляции, соответственно, состоящие из элементов  и  (под элементами  здесь понимаются значения корреляционного отношения в классе l между признаками i и j, превышающие выбранный уровень статистической значимости; если рассчитанное значение меньше порога, то ему соответствующее значение элемента матрицы принимается равным 0). Тогда некоторая «точка-пациент»  - классу хаpaктеризуется следующим показателем отклонения (назовем его показателем системной организации) от «центра масс» медиан класса l PRml, определяемым по формуле (1).

(1)

где n- количество регистрируемых признаков.

Если есть возможность оценки информативности признаков (индивидуальной и совместной), например, с помощью экспертного анализа, анализа функций распределения или методом максимального правдоподобия, , то каждое слагаемое в формуле (1) необходимо умножить на данный коэффициент информативности.

После проведения описанной процедуры получаем для каждого класса вектор квадратов значений PRml , который хаpaктеризуется значением медианы МPRml. Изменяя k и l по всему множеству классов, получаем матрицу МPRК,К (К - количество классов).

Третий этап проводится, используя настраивающую выборку. Для каждого объекта z из нее по формуле (1) определяются показатели системной организации и формируется матрица ZPR, состоящая из элементов - квадратов значений PRz,l,k. Затем, для каждой точки z определяется матрица относительных отклонений от матрицы МPR - DPR:

                            (2)

i1,i2=1,K -номера диагностируемых классов.

Обpaбатывая следующим образом z матриц, формируем матрицу функций принадлежностей μ на носителях DPR. Определяются законы распределения Fi1,i2(DPRi1,i2) и, задавшись необходимыми точностью и уровнем статистической значимости, строятся классификационные интервалы ΔDPRi1,i2: ΔDPRi1,i2=Mi1,i2(DPRi1,i2)±γi1,i2·σi1,i2(DPRi1,i2), где Мi1,i2(), σi1,i2() - операторы вычисления моды и СКО(DPRz,i1,i2) в классах i1 и i2, соответственно, γi1,i2- множитель, определяющий размер классификационного интервала (вычисляется, исходя из анализа пересечений функций Fi1,i2(DPRi1,i2), Fi1,i1(DPRi1,i1), Fi2,i2(DPRi2,i2) Fi2,i1(DPRi2,i1) ).

Функции принадлежности определяются как: μi1,i2=Fi1,i2(DPRi1,i2)*(1-βi1,i2), если у обследуемого DPRi1,i2 ∉ ΔDPRi1,i2, и μi1,i2 = (1-βi1,i2), в противном случае. (βi1,i2 - ошибки второго рода применения решающих правил для элементов матрицы (i1,i2), определенные на настраивающей выборке).

На экзаменационной выборке рассчитываются коэффициенты согласия каппа между истинным диагнозом (здесь возможно так же применение мнения экспертов) и результатами диагностике по полученным матрицам MPR, DPR и μ. В случае хорошего результата, указанные матрицы используются в соответствующей автоматизированной системе скрининг диагностики.

При принятии решения для конкретного пациента применяется формулы (1) и (2) и определяется матрица классификационных значений функций принадлежностей μb по μ. Пользователю сообщается указанная матрица функций принадлежностей с указанием (выделением) L (L-свобода выбора решений) наиболее вероятных ситуаций и вектор коэффициентов уверенности соотнесения состояния пациента к определенному классу. К ним относятся ситуации с максимальными значениями функций принадлежностей и непротиворечивые между собой (определяются по анализу над и поддиагональных элементов). В качестве коэффициентов уверенностей рассматриваются значения функций принадлежности. Решающее правило о принадлежности состояния исследуемого к классу k формируется в виде заключения типа: «по результатам исследования пациент относится к классу (заболеванию) k с уверенностью UK» (k=1,...K).

Уверенность принадлежности к классу k UK рассчитывается следующим образом. Выделяются все значения функций принадлежности k-ой строки и k-го столбца, превышающий определенный пороговый уровень - пусть всего таких значений будет Т. Затем, применяется итерационная формула:

         (3)

UK0=0, t=1,2...T.

Теоретические исследования автора показали, что вместо (3) оптимальнее применять формулу (4), обладающей большей чувствительностью, для которой (3) является частным случаем обладающим плохим асимптотическим свойством по мере приближения к единичному значению.

,                    (4)

где .

Заметим, что если к матрице функций уверенностей μ применить процедуры агрегатирования (например, перемещение ее элементов таким образом, чтобы вокруг главной диагонали выстраивались элементы с максимальными значениями), то анализ вновь полученной матрицы позволяет выстроить иерархию классов в прострaнcтве состояний.

Формулу (4) применима так же для вычисления коэффициента уверенности наличия у пациента или заболевания А1 или заболевания А2 или заболевания А3 и т.д. В случае необходимости расчета коэффициента уверенности наличия у пациента заболевания А1 и заболевания А2 и заболевания А3 и т.д. рекомендуется применять формулу (5).

 ,    (5)

где .

В общем случае, необходимо учитывать коэффициенты неуверенности. Они могут быть построены аналогичным образом, построив матрицу функций непринадлежности.

Для описанной технологии синтеза и применения диагностической матрицы создано соответствующее программное обеспечение.



КОРПОРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В НЕПУБЛИЧНЫХ КОМПАНИЯХ

КОРПОРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В НЕПУБЛИЧНЫХ КОМПАНИЯХ Статья в формате PDF 141 KB...

21 07 2026 21:59:34

ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМ В БИОСФЕРЕ

ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМ В БИОСФЕРЕ Статья в формате PDF 315 KB...

20 07 2026 12:49:32

НАЙДАНОВА СЭСЭГМА БАДМАЕВНА

НАЙДАНОВА СЭСЭГМА БАДМАЕВНА Статья в формате PDF 72 KB...

17 07 2026 10:18:24

МАТЕРИКИ И ИХ ГИДРОМОРФНАЯ СТРУКТУРА

МАТЕРИКИ И ИХ ГИДРОМОРФНАЯ СТРУКТУРА Статья в формате PDF 118 KB...

16 07 2026 10:37:12

ГЕРМАНСКИЕ ФАШИСТЫ В УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ ИРАНА

ГЕРМАНСКИЕ ФАШИСТЫ В УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ ИРАНА Статья в формате PDF 106 KB...

07 07 2026 8:11:36

ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ ПРОЦЕССОРОВ ДЛЯ ПЛИС ФИРМЫ XILINX

ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ ПРОЦЕССОРОВ ДЛЯ ПЛИС ФИРМЫ XILINX Статья в формате PDF 268 KB...

06 07 2026 6:50:17

ЛИДИЯ ПЕТРОВНА ИОНОВА

ЛИДИЯ ПЕТРОВНА ИОНОВА Статья в формате PDF 402 KB...

25 06 2026 0:26:21

ЗДОРОВЬЕ ДЕТЕЙ ЛИЦ, ПЕРЕБОЛЕВШИХ ХЛОРАКНЕ

ЗДОРОВЬЕ ДЕТЕЙ ЛИЦ, ПЕРЕБОЛЕВШИХ ХЛОРАКНЕ Статья в формате PDF 109 KB...

24 06 2026 7:39:29

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЯВЛЕНИЯ МОНОПОЛИСТА НА РЕГИОНАЛЬНОМ ТОВАРНОМ РЫНКЕ (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЯВЛЕНИЯ МОНОПОЛИСТА НА РЕГИОНАЛЬНОМ ТОВАРНОМ РЫНКЕ (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ) Конкуренция является неотъемлемой частью рыночной экономики. В условиях стихийного развития рынка в России здоровая конкуренция явление нечастое. Большинство региональных товарных рынков в стране хаpaктеризуются крайне высоким уровнем монополизма, унаследованным от прежней планово-административной экономики. Борьба с проявлениями монополизма и содействие здоровой рыночной конкуренции актуальная задача сегодняшнего дня, решение которой возможно научно-обоснованными методами экономико-математического моделирования. ...

22 06 2026 22:50:45

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ В СИСТЕМЕ SOLIDWORKS / FLOWORKS

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ В СИСТЕМЕ SOLIDWORKS / FLOWORKS Статья в формате PDF 93 KB...

17 06 2026 9:51:22

РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛИЗАЦИИ

РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛИЗАЦИИ Статья в формате PDF 277 KB...

16 06 2026 12:40:46

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::