CC BY
17
ИЗУЧЕНИЕ ЗНАЧИМОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ КРОВИ ПРИ ИММУНИЗАЦИИ
С ПОМОЩЬЮ НЕЙРОСЕТЕЙ
Н.В. Решетникова, В.А. Петровская, Л.А. Жуков Красноярский государственный технический университет
Красноярская городская детская больница № 2 Сибирский государственный технологический университет
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
В работе проводилось исследование особенностей контрастирования и бинаризации медицинских данных на примере обработки параметров анализов крови доноров электролизных цехов Красноярского алюминиевого завода, подвергшихся иммунному плазмаферезу. Сбор исходных данных и их первичная обработка проводились на базе Красноярской краевой станции переливания крови за период с 1978 г. по 1992 г. Исходные данные включают гематологические, биохимические и иммунологические параметры крови и дополнительно плазмафереза.
Цель работы: провести эксперименты по определению наиболее влияющих параметров крови в процессе иммунизации доноров различных профессий. Известно, что различные категории рабочих алюминиевого производства имеют разную степень влияния вредных факторов, в частности фтористых соединений, на их здоровье. Условно данные профессии можно разделить на две группы: анодчики, электролизники и крановщики входят в первую группу (наиболее подвержены влиянию), слесари, сварщики и литейщики - во вторую (менее вредные условия). Данные студентов были использованы как тестовые. Следует отметить, что в базу студентов были добавлены данные анализов служащих, медицинских работников и работников алюминиевого завода, не участвующих в производственном процессе.
Для обработки использовалось программное обеспечение NeuroPro v.0.25, реализующее нейронные сети с учителем [1][3]. Для экспериментов использовалась выборки для каждой из категории рабочих алюминиевого производства, выходное поле - титр антител. Была проведена процедура определения значимостей входных параметров, в том числе после контрастирования [2], для чего использовались по 4 нейросети, исходно содержащих 3 слоя по 10 нейронов в каждом из них для каждой из категорий рабочих.
В медицинской литературе указано, что доноры со значением титра антител до 6 х103МЕ/л являются не иммунноактивными, т.е. их организм не выработал достаточное
18
количество антител для борьбы с инфекцией. Значения от 6 до 12 (х103МЕ/л) показывают среднюю иммунную активность. Высоко активными после иммунизации считаются доноры со значениями титра до 24 х103МЕ/л [4].
Таблица 1 показывает, что процент высоко иммунизированной плазмы доноров не превышает 32%. Среднеиммуноактивная плазма была выявлена у более чем 50% доноров только двух категорий: литейщиков и студентов.
Таблица 1. Процент и количество иммунизации доноров
Иммуно-активность Анод-чики Электро-лизники Кранов -щики Слесари Сварщики Литейщики Студенты Среднее
Количество
Низкая 11 38 52 29 28 22 63 34,7 1
Средняя 7 40 30 40 6 47 110 40,0 0
Высокая 1 25 21 33 1 21 46 21,1 4
П роцент
Низкая 57,8 9 36,89 50,4 9 28,4 3 80,0 0 24,4 4 28,77 43,8 4
Средняя 36,8 4 38,83 29,1 3 39,2 2 17,1 4 52,2 2 50,23 37,6 6
Высокая 5,26 24,27 20,3 9 32,3 5 2,86 23,3 3 21,00 18,4 9
Были обучены по 4 нейросети из 3-х слоев по 10 нейронов в каждом слое для определения значимостей входных параметров на титр антител. Выяснилось, что в среднем на титр антител наиболее сильно влияют:
Х25 Доза взятой крови (мл.) 0,75
Х8 Процент палочкоядерных 0,69
Х27 Антистафилококковая плазма 0,66 (мл.)
Х15 АлАт (ед.) 0,45
Причем, для второй группы профессий последний параметр (Х15) не выделяется как значимый, для этих профессий более значим интервал между плазмаферезами (Х30). Для группы студентов и служащих наряду с Х8 и Х25 наиболее значимым оказался общий белок (Х17).
После контрастирования в среднем среди наиболее значимых параметров выявлены:
Х25 Доза взятой крови (мл.) 0,58
Х27 Антистафилококковая плазма 0,53 (мл.)
Х8 Процент палочкоядерных 0,43
Х15 АлАт (ед.) 0,34
Х17 Белок общий (г/л) 0,34
Причем, в среднем наименьшее количество оставшихся после контрастирования входных параметров составило 4 для сварщиков, наибольшее - 18 для слесарей, 16 для крановщиков. Для первой и второй групп профессий в среднем наиболее значимы первые два показателя: доза взятой крови и антистафилококковая плазма. Для студентов, напротив, более значимыми параметрами оказались:
Х6 Общее количество лейкоцитов 0,81
Х30 Интервал между плазмаферезами 0,70
Х8 Процент палочкоядерных 0,70
Х17 Белок общий (г/л) 0,69
Большая значимость двух первых параметров выражает более интенсивную реакцию организма студентов и служащих при иммунизации, чем для остальных профессий, что, возможно, объясняется их возрастом и здоровьем. Однако значимость интервала между плазмаферезами указывает на временную длительность восстановления параметров крови.
Можно сказать, что данные группы профессий алюминиевого производства не сильно различаются по значимым входным показателям, это, предположительно, показывает однотипное изменение функционального состояния доноров при иммунизации, слабо зависящее от профессии. Как и ожидалось, нейросетевой анализ показал большую
значимость как показателей плазмафереза, так и печеночных проб (АлАт), что указывает на изменения функционального состояния печени при иммунизации.
Список литературы
5. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональных компьютерах. Н.: Наука, 1996
6. Гилев С.Е., Коченов Д. А., Миркес Е.М., Россиев Д.А. Контрастирование, оценка значимости параметров, оптимизация их значений и их интерпретация в нейронных сетях // Нейроинформатика и ее приложения: Материалы III Всероссийского семинара, 6-8 октября 1995 г. Ч. 1/Под ред. А.Н.Горбаня; Красноярск: Изд-во КГТУ, 1995. С. 66-78.
7. Царегородцев В.Г. Производство полуэмпирических знаний из таблиц данных с помощью обучаемых искусственных нейронных сетей // Методы нейроинформатики. -Красноярск: Издательство КГТУ, 1998.
8. Демидова Н.В. Функциональные системы организма доноров гипериммунной плазмы. - М.: Медицина, 1987. - 160 с.
