CC BY
42
При построении моделей на основе многослойных нейронных сетей лучшие результаты получены на 3-слойных моделях с одним скрытым нейронным слоем. Проверочная модель многослойной нейросети, которая построена с использованием параметров, вошедших в регрессионную модель, показала следующие результаты: процент правильных отнесений 77%, чувствительность 0,75, специфичность 0,86, площадь под ROC-кривой 0,83.
Рис. 3. ЯОС-кривая для лучшей модели на основе многослойных нейронных сетей (процент верных отнесений - 89%, чувствительность - 0.87, специфичность - 0,90). Тестовая выборка -30 пациентов (26%)
Таблица 5
Сопоставление списков независимых переменных, включенных в модели бинарной логистической регрессии, полносвязных и многослойных нейронных сетей
Независимые переменные Бинарная логистическая регрессия Полносвязные нейронные сети Mногослойные нейронные сети P
Данные, доступные до операции
Операции в анамнезе + + 0,02
Палочкоядерные лейкоциты + + + 0,01
Сегментоядерные лейкоциты + 0,05
Эозинофилы + 0,09
АСТ + 0,04
Резервный объем вдоха + + + 0,001
Минутная объемная скорость на 75% выдоха + + + 0,001
Данные, получаемые во время операции
Давление на плато вдоха + + 0,76
Кровопотеря при операции + + + 0,01
Данные, доступные при поступлении в АИР
pH + + 0,005
Кальций плазмы + + + 0,002
Затем был сформирован ряд наборов независимых переменных, содержащих от 2 до 27 переменных, по которым удалось построить 10 моделей удовлетворительного качества с процентом правильных отнесений от 68% до 75%. На следующем этапе на вход многослойной нейронной сети подавался комбинированный набор переменных, вошедших в лучшие модели, построенные на предыдущем этапе, а также использованных в регрессионной модели. Наиболее качественная модель показала процент правильных отнесений 89%, чувствительность 0,87, специфичность 0,90, площадь под ROC - кривой 0,88 (рис. 3). Mодель представляла собой трехслойную нейронную сеть, с 8 входными нейронами, 7 нейронами в скрытом слое и 1 выходным нейроном. В модели использованы 8 независимых переменных, 6 из которых были ранее включены в регрессионную модель (табл. 5).
При построении моделей для прогнозирования течения раннего послеоперационного периода у больных раком легкого на основе бинарной логистической регрессии мы использовали переменные, у которых при нахождении различий между группами с гладким и осложненным течением послеоперационного периода р<0,1. При построении нейросетевых моделей на вход подавались все имеющиеся в массиве независимые переменные. Настоящее исследование показало, что в наиболее качественные модели на основе нейронных сетей вошли независимые переменные, для которых значимость различия межу группами с гладким и осложненным течением послеоперационного периода была меньшее 0,1 (табл. 5). Исключение составил показатель, отражающий давление на плато в дыхательном контуре ИВЛ в начале
операции. Его удаление из списка независимых переменных вело к снижению качества моделей.
Таблица 6
Сопоставление показателей качества наилучших моделей, построенных на основе бинарной логистической регрессии (БЛР), полносвязных нейронных сетей (ПНС) и многослойных нейронных сетей (МНС)
Вид модели Кол-во незав-х перем-х % верных отнесений Чувстви- тельность Специфи- чность Площадь под ROC-кривой
БЛР (скользящий экзамен) 8 8 87 84 0,85 0,81 0,89 0,86 0,91 0,88
ПНС
тестовая 8 86 0,80 0,92 0,86
выборка
МНС
тестовая 8 89 0,87 0,90 0,88
выборка
В итоге при построении всех видов моделей было использовано 11 независимых переменных, среди которых 7 доступны до операции, 2 - во время хирургического вмешательства и 2 - при поступлении в АИР. Все эти показатели являются прогностически значимыми и не могут быть удалены из моделей без серьезного снижения их качества. Для сопоставления качества построенных моделей использовались процент верных отнесений, чувствительность, специфичность и площадь под ROC - кривой. Настоящее исследование показало, что качество, как регрессионной модели, так и моделей на основе полносвязных и многослойных нейронных сетей, является вполне сопоставимым (табл.6.).
Литература
1.Зарубина Т.В. и др. // Врач и информ. технол - 2006.-№3.- С.27-40.
2.Вахрушев С.Г. Россиев ДА. // Новости отоларингол. и ло-гопатол.- 2001.- №1.- С.12-18.
З.Осовский С. Нейронные сети для обработки информации: Пер. с пол.- М.,2004.
4.Россиев Д.А Самообучающиеся нейросетевые экспертные системы в медицине: теория, методология, инструментарий, внедрение: дис...д.м.н — Красноярск, 1995.
5.Саблин И.Н. и др. // Анестез. и реаниматол.- 1999.-№ 5.-С. 59-62.
бХарченко В.П Кузьмин И.В. Рак легкого: Рук-во для врачей.- М.: Медицина, 1994.
IJaimes F. et al. // Critical Care.- 2005, №9.- P150-156.
8.Groeger S. et al.// J of clinl oncol.- 1998.- Vol.16.- P. 761.
9.D.W. Hosmer, S. Lemeshow. Applied Logistic regression. -2nd Ed.- Wiley,NY, 2000.
PROGNOSIS OF CURRENT EARLY AFTER OPERATION PERIOD IN PATIENTS WITH LUNGS CANCER BY MEANS OF REGRESSION ANALYSIS AND METHOD OF ARTIFICIAL NEURONNET
YU.V. SHEVTCHENKO, S.L. SCHVYREV, T.V. ZARYBINA
Summary
In article the authors propose the model for prognosis quality of post operative period in onkological patients which determine the optimal method of treatment
Key words: lungs cancer, regression analysis
УДК 572.12; 591.08
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕРМАТОГЛИФИЧЕСКИХ ФЕНОТИПОВ У ШКОЛЬНИКОВ СТАРШИХ КЛАССОВ
М.П. МАНЕРОВА*, А.И. ТОЧИЛИНА*, Ю.А. ФАДЕЕВ**
В настоящее время накоплено немало данных о связи узора гребневой кожи на дистальных подушечках пальцев человека (дерматоглифика) с морфо-функциональной организацией его ЦНС [1,3-4]. Учитывая общий генетический источник развития
^Средняя общеобразовательная школа № 5 г. Суворов, Тульской обл. MMA им. И.Ы.Сеченова
кожи и нервной системы [5, 10], можно предположить, что узоры на концевых фалангах пальцев могут служить информационным маркером врожденных индивидуальных психологических особенностей личности человека, определяющих его поведение.
Цель исследования - поиск коррелятов между узорами на концевых фалангах пальцев рук и уровнем успеваемости школьников, а также их врожденными психологическими качествами, с целью ориентации учащихся в выборе будущей специальности в оптимальной для них сфере деятельности.
Методика. В исследовании участвовало 114 школьников 10 и 11 классов, юношей и девушек в возрасте от 15 до 17 лет. Исследования проводились на добровольной основе с зафиксированного согласия каждого школьника. Пальцевые узоры (дерматоглифика) определялись визуально с помощью увеличительного стекла на концевых фалангах десяти пальцев правой и левой рук. Узоры классифицировались по трем общепринятым типам: дуга (А), петля (Ь) и завиток ^) (рис. 1).
В качестве информативных дерматоглифических параметров изучались дельтовый индекс, дерматоглифические фенотипы и расположение типов узоров по пальцам рук. Дельтовый индекс определялся индивидуально для каждого школьника как сумма дельт на 10 пальцах (для узора типа дуга количество дельт равно 0, для петли - 1, для завитка - 2). Для оценки уровня интеллекта учеников использовался тест умственного развития [7]. Диагностика показателей и форм агрессии школьников велась по методике А. Басса и А. Дарки в адаптации А.К. Осницкого [6]. Успеваемость оценивалась по итоговым годовым оценкам по всем предметам (кроме физкультуры). Предметы разделены на две группы: гуманитарные дисциплины (русский и английский языки, литература, биология, история, география) и точные дисциплины (алгебра, геометрия, физика, химия).
Результаты. Вначале провели сравнительный анализ распределения дельтового индекса (интегральный показатель сложности пальцевых узоров) (табл.1).
А 53
вэ
Дельтовый индекс Девушки, кол-во, % Юноши, кол-во, % Всего, кол-во, %
3 0 1-1,8 1-0,9
4 0 0 0
5 0 0 0
6 1-1,7 1-1,8 2-1,8
7 1-1,7 2-3,6 3-2,6
8 5-8,6 4-7,1 9-7,9
9 3-5,2 7-12,5 10-8,8
10 8-13,8 6-10,7 14-12,2
11 7-12,1 8-14,3 15-13,2
12 2-3,4 6-10,7 8-7,0
13 5-8,6 5-8,9 10-8,8
14 4-6,9 1-1,8 5-4,4
15 6-10,3 1-1,8 7-6,1
16 5-8,6 7-12,5 12-10,5
17 4-6,9 1-1,8 5-4,4
18 4-6,9 2-3,6 6-5,3
19 1-1,7 3-5,4 4-3,5
20 2-3,4 1-1,8 3-2,6
Всего 58-100,0 56-100,0 114-100,0
Наибольшее количество девушек имело дельтовые индексы 10 (13,8%), 11 (12,1%) и 15 (10,3%), а среди юношей наибольшее число имело дельтовые индексы от 9 до 12 (12,1%) и 16 (12,5 %).
В дерматоглифическом фенотипе у юношей преобладали завитковые узоры, что указывало на их более высокий интеллектуальный потенциал. Хотя в целом по исследованной группе школьников дельтовый индекс составлял 12,5. На следующем этапе исследований 86 школьников было протестировано по умственному развитию. По результатам тестирования все учащиеся были разделены на четыре группы в зависимости от уровня интеллекта: высокий, выше среднего, средний и низкий (табл. 2). Низкий уровень умственного развития выявлен только у 3-х (3,5%) из 86 протестированных школьников. Наибольшее количество учащихся (39-45,3%) имело уровень умственного развития выше среднего. Исследование дерматоглифических фенотипов показало, что школьники с высоким и выше среднего уровнем интеллекта имеют намного больше завитков (32,4% и 35,9% соответственно) по сравнению со школьниками со средним и низким уровнем интеллекта (27,6% и 33,3% соответственно). Причем у первой группы завитки преобладают на больших пальцах правой руки. У школьников со средним и низким уровнем интеллекта преобладают петлевые узоры (64,5% и 63,3% соответственно), причем большинство петель находится на 3-х и 5-х пальцах правой и левой рук. Немного меньше петлевых узоров у учеников с высоким и выше среднего уровнем интеллекта (58,2% и 58,9%), но к этому следует добавить большое количество завитков на больших пальцах правой руки.
Таблица 2
Распределение типов узоров по десяти пальцам в зависимости от уровня умственного развития школьников
Высокий уровень умственного развития
Правая рука Левая рука Е%
1 2 3 4 5 6(1) 7(2) 8(3) 9(4) 10(5)
11 5 3 9 3 6 4 3 8 3 55-32,4
Ь 6 9 13 7 12 11 9 12 8 12 99-58,2
А 0 3 1 1 2 0 4 2 1 2 16-9,4
Е 17-100% 170-100
Уровень умственного развития выше среднего
Правая рука Левая рука Е
1 2 3 4 5 6(1) 7(2) 8(3) 9(4) 10(5)
22 14 10 19 4 16 17 13 11 7 133-35,9
Ь 15 17 24 17 33 21 14 23 24 30 218-58,9
А 0 6 3 1 0 0 6 1 2 0 19-5,2
Е 37-100% 370-100
Средний уровень умственного развития
Правая рука Левая рука Е
1 2 3 4 5 6(1) 7(2) 8(3) 9(4) 10(5)
13 10 7 11 2 11 10 4 11 1 80-27,6
Ь 15 12 19 18 26 17 14 21 17 28 187-64,5
А 1 7 3 0 1 1 5 4 1 0 23-7,9
Е 29 - 100% 290-100
Низкий уровень умственного развития
Правая рука Левая рука Е
1 2 3 4 5 6(1) 7(2) 8(3) 9(4) 10(5)
1 1 1 2 0 1 1 1 1 1 10-33,3
Ь 2 2 2 1 3 2 1 2 2 2 19-63,3
А 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1-3,4
Е 3 - 100% 30-100
Рис. 1. Типы папиллярных узоров: А - дуга (А), Б - завиток (Ш), В -петля ульнарная (Ьи), Г - петля радиальная (Ьг)
Таблица 1
Сравнительное распределение величин дельтового индекса
Отметим асимметрию в представленности узоров на первых пальцах рук. У школьников с высоким и выше среднего уровнем интеллекта на первых пальцах правых рук преобладают завитки, а на первых пальцах левых рук преобладают петлевые узоры.
Последующий анализ распределения папиллярных узоров по пальцам рук был осуществлен в корреляции с результатами тестирования школьников на выраженность такого врожденного личностного качества как агрессивность. Всего было исследовано 70 школьников. Наименьшее количество школьников имело высокую (6-8,6%) и низкую (5-7,1%) агрессивность. Больше половины обследованных учащихся (39-55,7%) показали средний уровень агрессивности. Результаты дерматоглифического анализа указывают на преобладание петлевых узоров у всех выделенных групп школьников по тесту на выраженность агрессивности, причем примерно в равном количестве как у учеников с высокой и повышенной агрессивностью (51,7% и 65,0% соответственно), так и у учеников со средней и низкой агрессивностью (61,3% и 64,0% соответственно). Петлевые узоры у большинства преобладали на пятых пальцах правой и левой рук в трех первых группах, а у учеников со средней и низкой выраженностью агрессивности также большинство петель было на третьем пальце левой руки.
Можно отметить также некоторую асимметрию в представленности узоров на первых пальцах рук. У школьников с повышенной и средней выраженностью агрессивности на первых пальцах правых рук преобладают завитки, а на левых - петлевые узоры.
Был определен общий средний балл успеваемости, средний балл успеваемости по гуманитарным предметам и по точным дисциплинам. Обследовано 109 школьников (табл.3).
Таблица 3
Успеваемость школьников 1G и 11 классов по среднему баллу за год
Средний балл 5,0 - 4,6 4,5 - 4,1 4,0 -3,6 3,5 - 3,0 Е
Все предметы 8 34 23 44 109
Точные предметы 8 18 33 50
Гуманитарные предметы 9 39 20 41
Анализ полученных результатов показал, что наибольшее количество школьников имело средний балл успеваемости за год в интервале от 3,5 до 3,0 (44 -40,4%), достаточно большое количество учащихся имело средний бал успеваемости в интервале от 4,5 до 4,1 (34 - 31,2%). Следует также отметить незначительное количество школьников находящихся в группе высоко успевающих (8 учащихся - 7,3 %). Распределение школьников на группы по годовой успеваемости по точным и гуманитарным предметам выявило некоторые особенности. Наибольшее количество учащихся находилось в группе со средним баллом успеваемости по точным предметам от 3,5 до 3,0 (50 - 45,9%). Также большое число школьников находилось в группе с успеваемостью от 4,0 до 3,6 (33-30,3%). Со средним баллом успеваемости по гуманитарным предметам наибольшее количество школьников находилось в группе с успеваемостью от 3,5 до 3,0 (41 - 37,6%) и в группе с успеваемостью от 4,5 до 4,1 (39 - 35,8%).
Далее был осуществлен анализ комбинаций типов пальцевых узоров у школьников в зависимости от их склонности к гуманитарным и точным предметам, выявляемых на основе итоговой годовой успеваемости (табл.4).
Таблица 4
Распределение школьников по дерматоглифическим фенотипам в зависимости от склонности к предметам
Склонность N AL ALW 10L LW WL 10W
Г уманитарий 63 8- 12,7% 15- 23,8% 6- 9,5% 20- 31,7% 13- 20,6% 1- 1,6%
Технарь 22 6- 27,3% 3- 13,6% 1- 4,5% 9- 40,9% 3- 13,6% 0
Гуманитарий = технарь 24 2- 8,3% 4- 16,7% 2- 8,3% 7- 29,2% 8- 33,3% 1- 4,2%
Полученные результаты указывают на преобладание в равной степени у всех трех групп учащихся дерматоглифического фенотипа LW. Однако у склонных к точным наукам чаще встречается фенотип АЬ (27,3%), а у гуманитариев преобладают фенотипы ALW (23,8%) и WL (20,6%). У лиц без предпочтения предметов чаще встречается фенотип WL (33,3%).
Представляло интерес анализ распределения папиллярных узоров на пальцах в корреляции со склонностью учащихся к гуманитарным или точным предметам. Сравнительный анализ полученных результатов показывает, что у школьников с одинаковой склонностью к гуманитарным и точным предметам чаще встречаются узоры типа W (40,8%) по сравнению со школьниками, имеющими склонность к гуманитарным (28,7%) или точным (24,5%) предметам. У школьников со склонностью к точным дисциплинам так же как и к гуманитарным чаще встречаются узоры типа Ь (69,5% и 64,5% соответственно) по сравнению с учащимися с равным предпочтением всех предметов (51,7%). Если у технарей на всех пальцах преобладают узоры типа Ь (от 50,0% до 86,4%), то у гуманитариев на 1 и 4 пальцах правой руки в равной степени с узором типа Ь (50,8% и 52,4% соответственно) встречается и узор типа W (49,2% и 47,6% соответственно). У учащихся с равной склонностью ко всем предметам узор типа W встечается чаще на 1 (66,7%) и 4 (54,2%) пальцах правой руки и на 2(7) (54,2%) и 4 (9) 58,3%) пальцах левой руки. При небольшом объёме выборки школьников можно говорить только о выраженности тенденции в различии полученных данных.
Заключение. Проведенные исследования основываются на представлении об общем генетическом источнике развития кожи и нервной системы. Следовательно, узоры на концевых фалангах
пальцев могут служить информационным маркёром врожденных индивидуальных психологических особенностей личности человека, определяющих выбор его профессиональной деятельности.
Одним из показателей интеллектуального потенциала школьников может служить дельтовый индекс. Известно, что чем сложнее тип узора на большинстве пальцев, а, следовательно, и выше величина дельтового индекса, тем выше запросы (мотивации) индивидуума к качеству жизни [8]. Проведенные нами исследования указывают на более высокий интеллектуальный потенциал у юношей по сравнению с девушками, однако в среднем по всей исследованной популяции школьников дельтовый индекс составил 12,5, что несколько ниже, чем в популяции студентов [2, 7, 9]. Учитывая, что в вузы стремится молодежь при наличии мотивации к получению знаний, у студентов выше дельтовый индекс за счет преобладания в их фенотипе завитковых узоров.
Высокий дельтовый индекс свойственен лицам, способным к активной творческой работе, к вариабельности действий, а низкий дельтовый индекс чаще связан с прямолинейным мышлением [2].Учитывая индивидуальный дельтовый индекс надо обращать внимание на школьника для выявления интересов.
При тестировании школьников на выраженность агрессивности не было существенных отличий в распределении типов узоров по пальцам у учащихся с различной выраженностью данного качества. Корреляция между врожденной агрессивностью и высоким уровнем умственного развития школьников не была случайной. Рассматривая агрессивность в смысле активности, заключаем, что асимметрия служит прогностическим критерием.
В плане прогноза выбора школьниками профессии обращает на себя внимание сравнение среднего балла успеваемости за год у учащихся с предпочтением точных или гуманитарных дисциплин. Следует отметить более высокую успеваемость школьников по гуманитарным предметам и выраженную низкую успеваемость школьников по точным предметам.Особый интерес представляли результаты анализа комбинаций типов кожных пальцевых узоров у «технарей» и «гуманитариев».
У «технарей» преобладал фенотип AL, а у «гуманитариев» фенотип ALW и WL (преобладание завитков). Преобладание завитков (фенотип WL) доминирует у школьников без предпочтения предметов. Подобное преобладание узоров типа W выявлено у школьников, имеющих одинаковую склонность к гуманитарным и точным предметам.
Дельтовый индекс и дерматоглифический фенотип могут служить индикатором предпочтительного отношения школьников в выборе гуманитарных или технических специальностей. Проведенный анализ индивидуальных дерматоглифических фенотипов позволяет ориентировать школьника в выборе будущей специальности в оптимальной для него сфере деятельности (гуманитарная или техническая) и прогнозировать его направленность в выборе профессии после окончания школы.
Литература
1Аполлонова И А. и др. // Вестн. МГТУ.- Сер. Приборостроение.- 1998.- №4.- С. 51-67.
2.Баландин Р.Н. Дар судьбы по отпечаткам пальцев // Наука - техника - бизнес.- 1994.- №4.- С.11-15.
3.Богданов Н.Н.//Успехи физиол. наук.-1997.- Т.28, № 2.-С.21-38.
4.Гладкова Т. Д. Кожные узоры кисти и стопы обезьян и человека.- М.:Наука,1966.- 151 с..
5.Гусева И. С. Морфогенез и генетика гребешковой кожи человека.- Минск :Беларусь, 1986.- 158 с.
6. Райгородский Д.Я. Практическая психодиагностика: Методика и тесты.- Самара: Бахрар, 1998.- 672 с.
7. Рогов Е.И.// Настольная книга практического психолога в образовании.- М.:Владос,1996.- 529 с.
8. Спиридонов И. Н. // Сознание и физическая реальность-1999.-Т.4, №1.- С.47-57.
9. Фадеев Ю.А. и др. // Дерматоглифический фенотип как информационный маркер системной организации внутримозго-вых прочесов: Тр. Межведом. совета по эксперим. и прикл. физиолог. РАМН.- М., 2002.- Т.11.- С.29-34
10. Schaumann B., Alter M. Dermatoglyphiks in medikal disorders.-N.Y., 1976.- 253 p.
