Метод бескотактного анализа крови

[Oztech]

Сообщение от apokrif

...получилось не только получить достаточное количество подробностей, но и найти человека который этим занимается...

Вы имеете в виду эту информацию из Медлайн по фамилии доктора [Ссылки доступны только зарегистрированным пользователям ]? А, может, в Медлайне и еще чего есть?

[primer]

Здравствуйте, Антон.
Зайдя сегодня на форум, увидел Ваше сообщение и ответы на него. Тема интересная, но раскрыта на мой взглад, неполно.

Странно, что Ваш научный руководитель не обратил Ваше внимание на очевидные вещи. Во-первых, любая научная работа (по определению) начинается с ознакомления с литературой, описывающей состояние вопроса в данной области. Если это диссертационная работа - обязателен ещё и патентный поиск по базе данных изобретений, полезных образцов и т.п. Это позволяет избежать серъёзных ошибок, которые, увы, совершили Вы.

Достаточно давно существуют промышленно выпускаемые аппараты для неинвазивного оптического определения билирубина и гемоглобина. Ведутся работы в других направлениях.

Data mining - направление в обработке данных, очень далёкое от технологии получения данных в медицине и лабораторной диагностике (и даже от инженерных аспектов разработки медицинского диагностического оборудования). Работая в одиночку, Антон, Вы не сможете достичь приемлемого результата, даже прочитав несколько рекомендуемых участниками форума книг. Здесь нужны системные знания в нескольких областях. Не случайно подобные Вашей работы обычно проводятся коллективами - сообществами авторов, кто-то из которых является специалистом в лабораторной диагностике, кто-то инженером etc. И не случайно, что достижения этих коллективов в неинвазивной (здесь и далее - лабораторной) диагностике, несмотря на огромные бюджеты, достаточно скромны.

[primer]

Чтобы не растекаться МЫСЬЮ по древу - разберём некоторые (принципиальные в Вашем случае) аспекты определения компонентов крови.
Итак, Вы сравнивали результаты своего метода (назовём его так, поскольку детали достаточно туманны) с классическими - инвазивными - лабораторными методами. Значит, уровень общего белка Вы определяли в крови (в сыворотке крови которой определяется общий белок классическим методом)? В таком случае свет, прежде чем достигнуть крови, доложен был (снаружи внутрь) пройти:
1) Пять слоёв эпидермиса в последовательности:
а) Роговой
б) Блестящий
в) Зернистый
г) Шиповатый
д) Базальный

Прежде чем проследить дальнейший ход света, прокомментирую пройденный сегмент. Любой морфолог знает, что дифференцировка эпителиальных клеток - эпителиоцитов - от клеток базального слоя до клеток рогового слоя заключается прежде всего в интенсивной наработке белка и закономерной трансформации последнего. Соответственно, в зернистом слое это белок кератогиалин, в блестящем - его производное элеидин, в роговом - кератин. Параллельно с наработкой белка дифференцирующиеся эпителиоциты теряют свои органеллы, последовательно превращаясь в блестящем (неслучайное название) и роговом слое в "мешочки, наполненные белком" (позволяю себе отступление от терминологии для более понятного изложения неспециалисту, которым является Антон). Итак, концентрация вещества белковой природы велика уже в поверхностных слоях эпителия (и она выше, чем в крови!).

Далее следует
2) Базальная мембрана эпителия, состоящая из вещества БЕЛКОВОЙ природы.

3) Соединительная ткань дермы. Помимо волокон соединительной ткани (состоящих исключительно из БЕЛКА), содержит гликозаминогликаны (один их составных компонентов которых, опять-таки - БЕЛОК).

4) Эндотелий капилляров, и, в меньшей степени (если говорить о приницаемости для света) трёхслойная стенка артериол и венул. Нужно ли говорить, что и здесь основным структурным элементом являются БЕЛКИ?

На самом деле всё ещё интереснее. Отразившись от неких исследуемых компонентов крови, свет, чтобы вернуться в регистрирующее устройство, должен пройти перечисленные структурные элементы в обратной последовательности. Соответственно, степень влияния последних на результат теста удваивается.

Я не говорю уже о том, что в самой крови белок содержится не только в плазме, но и в разнообразных лейкоцитах, тромбоцитах, эритроцитах (заполняющий последние гемоглобин - не что иное как комплекс БЕЛКА с железом). При классическом методе определения общий белок определяется в сыворотке крови, полученной после отделения форменных элементов крови центрифугированием. Продукт взаимодействия реактива со специфичными для белка химическими группами имеет окраску, по степени которой определяется количество общего белка (повторюсь) в сыворотке крови.

А что тогда - с учётом вышесказанного - определяли Вы?

[primer]

Нужно ли говорить, что и триглицеридов (так правильно называется органический компонент, названный Вами Триглицирин), а попросту - жиров - в составе кожи (в том числе и сальных железах) более чем достаточно?

Холестерин и вовсе облигатный (обязательный) компонент любой биомембраны, без которой животная клетка немыслима. Так какой холестерин Вы определяли - холестерин тысяч клеток, оказавшихся на пути света - или холестерин сыворотки, бесклеточной части крови, который определяется классическими методами? Как Вы получили совпадение результатов классического и своего метода - исходя из сказанного, корректным образом идентичный результат (и для общего белка и для триглицеридов, и для холестерина получить было нельзя?

[primer]

Крайне сомнительной представляется возможность подсчёта эритроцитов в отражённом белом свете.

Допустим, гемоглобин Вы определяете транскутанно (хотя логично было применять не белый свет, а регистрацию в специфическом диапазоне электромагнитного излучения). В принципе, такие приборы существуют. А вот каким образом можно подсчитать эритроциты? В инвазивной диагностике их считают "по головам" в камере Горяева или (что более точно) кондуктометрическим методом, когда каждый из эритроцитов, проходя через микрокапилляр прибора на долю времени меняет его сопротивление, и число импульсов подсчитывается электронным счётчиком.
А транскутанно? Эритроциты, фактически, "мешочки" без ядра и органелл, заполненные тем же гемоглобином, диаметром около 7 мкм,движутся плотным потоком. Для света, прошедшего через толщу ткани (см. выше) и обратно они представляют ЕДИНУЮ гомогенную массу, окрашенную в цвет гемоглобина. Отдельный элемент (эритроцит) в такой системе вычленить невозможно, как, соответственно, невозможно, подсчитать число эритроцитов в единице объёма.

Таким же принципиально образом дело обстоит с лейкоцитами.

[primer]

Дифференцировка лимфоцитов (от других форменных элементов крови) - нелёгкая задача даже для современных гематологических анализаторов, использующих для исследования ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ОРГАНИЗМА крови (а они, помимо
1. кондуктометрических методов используют и подобные Вашему
2. оптические методы и (для решения данной задачи даже более эффективные, чем оптические)
3. цитохимические и иммуноцитохимические методы, когда каждый(!) из многих миллионов особым образом окрашенных лейкоцитов в течение секунд подсчитывается специальным датчиком (и это только для одного анализа одного человека).
Использующийся же в Вашем методе белый свет очень сильно рассеивается в верхних слоях кожи (в силу уже упомянутых выше особенностей строения), не говоря уже о сильном поглощении. Так что мы определяем?

[primer]

Нельзя не обратить внимания на следующий принципиальный момент: при неинвазивном исследовании степень кровенаполнения периферического звена (артериолы-капилляры-венулы), в котором находится целевое вещество (белок ли, билирубин ли), меняется в зависимости от целого ряда факторов - от температуры окружающей среды (и в лаборатории и на улице, по которой человек шёл на исследование), и от психофизиологического состояния исследуемого (в не видели, как пациенты бледнеют перед взятием крови?), и, простите, даже от дня цикла у обследуемой женшины (можно продолжать и про возрастные отличия и т.д.).

Соответственно (!) кровенаполнению будет меняться условная концентрация исследуемого вещества в единице объёма ткани, через которую производится "просвечивание" и отражающая способность. Это при том, что истинная концентрация исследуемого вещества в крови будет неизменной. При инвазивном исследовании мы получаем (с некоторыми оговорками) стандартизированный материал - кровь, из которой стандартизированными же методами получаем сыворотку или плазму для исследования.

[primer]

Увы, Антон, следует признать: ни методология выполнения диссертационной работы, ни методология биомедицинского эксперимента (с которым мы не можем не иметь дела в данном случае) не выдержана. Очень хочется отметить Ваш творческий подход и поддержать в стремлении к развитию интересного направления в науке, однако это нужно делать с более высокого уровня знания в данной области (стык инженерных знаний, медицины и биологии). То, что по просьбе одного из участников форума Вы не назвали своего руководителя, на мой взгляд, неслучайно. Скорее всего, его пока нет - Вы только готовитесь заняться работой. Иначе трудно объяснить методологические ляпы, на которых руководитель ещё на стадии планировани диссертации должен был обратить Ваше внимание.

[primer]

РЕЗЮМЕ. Собственно, инвазивность метода - это "плата" за достижение необходимой чувствительности и специфичности* , за "отстраивание" от определённых интерференций. Простые решения, типа предлагаемого Вами, были опробованы неоднократно достаточно мощными научными коллективами. До стадии реального применения дошли единицы - например, определение общего билирубина за счёт специфического спектрального поглощения этого вещества (то же можно сказать о гемоглобине). Но любой врач знает, что в клинической практике помимо общего билирубина необходима информация об уровне свободного (и, как его производное - связанного) билирубина, имеющего такой же спектр поглощения, как и общего, но отличающегося по химическим свойствам. Необходимость соответствующего исследования сводит на нет выигрыш от неинвазивного определения общего билирубина (нужно "колоть" и нужно ждать результатов анализа на свободный билирубин).

В результате лаборатории даже самых индустриально развитых стран сегодня пользуются инвазивными методами лабораторных исследований
Тупик неинвазивных технологий? Так говорить нельзя - исследования продолжаются. Но то, что исследование отражения белого света - широкодиапазонного оптического излучения (как в Вашем случае) - вариант крайне сомнительный в плане результата, можно сказать с высокой долей уверенности. Вот применение сочетания "просвечивания" кожи узкоспектрально-ограниченными (разными!) длинами волн оптического (а лучше - более широкого) диапазона электромагнитных волн с последующим сопоставления результатов на этих (разных) длинах волн имеет определённые перспективы. И именно в упомянутом сопоставлении выжную роль и могло бы сыграть data-mining, которым Вы занимаетесь.

И, в заключении, логическим образом возвращаюсь то, с чего начал. Написанное мной лишь небольшие критические эскизы - научную работу начинать нужно с 1) знакомства со специальной литературой - монографиями и периодикой и 2) патентного поиска.


_____________________
* спасибо Аминазинке за замечание. Однако, на самом деле, ошибка в 10г на л по гемоглобину не "ничтожная", а очень большая (допустимый предел аналитической вариации по гемоглобину - коэффициент вариации V% - составляет 2%). "Ошибка по эритроцитам 10Т/л" (в России для соответствующего значения принято обозначение 10Х10 в 12 степени/л) при норме от 3,9 до 5,0 Х10 в 12 степени/л (ошибка вдвое превышает верхнюю границу нормы) - это уже основание не для отбрасывания результатов в корзину, а для переаттестации лаборатории.

[SergeyPlyasunov]

Сообщение от primer

... Странно, что Ваш научный руководитель не обратил Ваше внимание на очевидные вещи. .... Здесь нужны системные знания в нескольких областях. ....

Да, очень странно - полное отсутствие фундаментальности. Тем более для Академгородка. Впечатление такое, что ребёнок Антон рассказывает во дворе, чем его папа на работе занимается.

[apokrif]

1. Целью моей диссертации является создание программной среды, которая должна позволить создавать системы, включающие различные алгоритмы обработки данных. В моём случае, нет попытки разработать метод определения параметров крови по отражённому спектру, который будет признан экспертами в области медицины. По большей части это связано с тем, что для решения подобной задачи нужна группа специалистов, более чем серьёзная работа над проектом, скорее всего приличный бюджет. Всего этого, конечно же, у меня нет, и я об этом знал, когда только увидел данные, с которыми мне предложили поработать.

2. Я принялся за решение задачи по двум основным причинам: любопытство (данные мне показались очень интересными) и желание обкатать некоторые элементы среды (всегда полезно проверить работу механизмов среды на различных данных, чтобы сделать интерфейс более удобным или, например, для того чтобы дополнить функциональность)

3. Подход к решению задачи.

Начнём с моих ресурсов.

а) Есть данные их не особо много, можно даже сказать мало, в районе 100 объектов

б) Знание предметной области практически отсутствует. Применить можно только знания по физике. Представляется возможным составить примитивную модель процессов происходящих при попадании излучения в ткани человека и его отражении.

Что можно использовать в этом непростом случае?

В данном случае можно использовать разве что статистические методы. Детерминированный подход, используемый Евгением Анатольевичем (primer), для меня естественно в таких условиях неприемлем.

Похоже, в этой части придётся пожертвовать точностью в пользу простоты изложения.

Я остановился на нейронных сетях, которые поддерживаются в среде. В контексте поставленной задачи, нейросеть используется следующим образом: создаём нейросеть, реализующую модель, входными параметрами которой является отраженный спектр, а выходными - требуемые нам параметры крови. Далее сеть обучается на данных, цель этого процесса получить статистически достоверный результат. В итоге мы, попросту говоря, можем смоделировать параметры крови по отраженному спектру.

[SergeyPlyasunov]

Сообщение от apokrif

.... В итоге мы, попросту говоря, можем смоделировать параметры крови по отраженному спектру.

Здорово.
Типа -
Увидев розы отраженье...
небрежно напишем ея генную формулу...

[bill]

Сообщение от apokrif

1. Целью моей диссертации является создание программной среды, которая должна позволить создавать системы, включающие различные алгоритмы обработки данных.

Я остановился на нейронных сетях, которые поддерживаются в среде. В контексте поставленной задачи, нейросеть используется следующим образом: создаём нейросеть, реализующую модель, входными параметрами которой является отраженный спектр, а выходными - требуемые нам параметры крови. Далее сеть обучается на данных, цель этого процесса получить статистически достоверный результат. В итоге мы, попросту говоря, можем смоделировать параметры крови по отраженному спектру.

Мне нравится. Большой и интересный труд по данным.
И извечная проблема языка общения ( медик-математик). Я бы на Вашем месте поискал толкового молодого врача, а еще лучше группу
Присмотритесь к термину "таксонометрия", распространен в биологии, забыт в медицине. А зря.

[apokrif]

Не знаю чем Вы руководствуетесь при своих заключениях, господин Сергей Плясунов, но я при получении той или иной модели пользуюсь математическими методами. И могу оценить вероятность какого-либо определённого значения ошибки при моделировании, то есть той самой небрежности, о которой вы говорили. Кстати, эта самая небрежность имеет место во всех аспектах жизни человека, даже в теории (каждая теория, является частным случаем другой, более общей теории)

Так же я не понимаю, что Вас движет к написанию подобных комментариев...

В данном случае речь не идёт о трезвой критике, например Евгения Анатольевича (primer) , она то, как раз наоборот помогает мне и ветке идти в конструктивном направлении, в отличие, кстати, от Ваших едких замечаний.

[SergeyPlyasunov]

Сообщение от apokrif

Не знаю чем Вы руководствуетесь при своих заключениях, господин Сергей Плясунов, но я при получении той или иной модели пользуюсь математическими методами. ....

Наверное дело в плохом знании мною математики. Видимо, поэтому меня веселит то, как просто вы пишете об объектах, имеющих громадное число трудно измеряемых параметров.