Материал: Создание алгоритма поиска высокоинформативных диагностических признаков заболеваний молочных желез и построение на их основе алгоритма классификации

Таблица 10 - Изменение поверхностных и глубоких температур здоровых молочных желез больных пациенток в зависимости от различных переменных параметров

У женщин со злокачественными изменениями в молочных железах (как для больных желез (n=140), так и для здоровых (n=126)) прямая взаимосвязь с температурой тела в аксиллярной области и контрольных точках исследования выражена в такой же степени, как и в других группах. Однако ни анамнестические данные, ни показатели возраста, ни длина менструального цикла, ни диаметр молочной железы не связаны с изменениями температуры в молочной железе.

Обсуждение. Известно, что беременность и лактация способствуют полному развитию молочной железы. Однако количество беременностей, количество родов, возраст на момент первых родов не имели связи с изменениями температуры в молочной железе во всех группах обследованных женщин.

Взаимосвязь температурных изменений от возраста, диаметра железы прослеживалась только для здоровых пациенток. С возрастом здоровая молочная железа подвергается инволюции: уменьшается объем железистой ткани, увеличивается объем жировой и соединительной ткани, кровоснабжение которых менее выражено. В то же время увеличение размера здоровой молочной железы с возрастом обусловлено увеличением не столько объема железистой ткани, сколько жировой и соединительной. Естественное снижение температуры здоровой молочной железы с возрастом и отражает обратная корреляция.

Все описанные закономерности изменения температуры характерны для нормального строения и функционирования молочной железы. Взаимосвязь этих же показателей (возраст, диаметр железы) с температурой железы у пациенток с доброкачественными изменениями в молочной железе (в группе риска) значительно ослаблена, а в группе пациенток со злокачественными изменениями железы отсутствует, т.к. и структура, и функции нарушены.

Выводы. На основании данных, выявленных выше, и экспертных мнений были сделаны следующие выводы: для выявления температурных аномалий в молочной железе нет необходимости перегружать обследование анамнестическими вопросами. Из дополнительных измерений для оценки термограмм молочной железы имеют значение измерение температуры в аксиллярной области и в контрольных точках.

Результаты исследования, описанные в данной главе, были изложены в статье, которая принята к публикации [5].

Глава 5. Алгоритм нахождения высокоинформативных диагностических признаков

Существует множество вариантов построения характеристик, описывающих физиологическое состояние молочной железы.

.1 Выявленные ранее признаки в маммологии

В процессе развития метода комбинированной термометрии специалистами были выявлены следующие качественные признаки заболеваний молочной железы [2].

.        Повышенная величина термоасимметрии между одноименными точками молочных желез. В качестве функции, которая описывает данный эффект, можно использовать

,

где tпр. i и tл. i - температуры в i-ых точках правой и левой молочных желез соответственно. Данная функция предложена в [2].

.        Повышенный разброс температур между отдельными точками в пораженной молочной железе. В качестве функции, которая описывает данный эффект, можно использовать

где , ti - температура в i-ой точке молочной железы.

.        Повышенная дисперсия разности температур между железами. В качестве функций, которые описывают данный эффект, можно использовать следующие:

·        Повышенное среднеквадратичное значение разности температур между одноименными точками правой и левой молочной железы

Где

, , где tпр. i и tл. i - температуры в i-ых точках правой и левой молочных желез соответственно.

Данная функция предложена в [2].

·        Повышенное среднеквадратичное значение разностей температур между одноименными точками правой и левой молочной железы

сравниваются попарно температуры в точках. Данная функция предложена в вышеуказанной статье.

.        Разница температур сосков. В качестве функции, которая описывает данный эффект, можно использовать

Данная функция предложена в [2].

5.      Повышенная температура соска в пораженной молочной железе по сравнению со средней температурой молочной железы с учетом возрастных изменений температуры.

В качестве функций, которые описывают данный эффект, можно использовать:

·        Повышенное максимальное значение температуры соска по сравнению со средней температурой молочной железы

где , ti - температура в i-ой точке молочной железы.

·        Повышенное значение температуры соска по сравнению с каждой точкой молочной железы

где ti - температура в i-ой точке молочной железы.

·        Повышенное значение температуры соска по сравнению со средним значением соседних точек молочной железы . Например,

где ti - температура в i-ой точке молочной железы.

6.      Соотношение кожной и глубинной температур. В качестве функций, которые описывают данный эффект, можно использовать:

·        Значение разности между кожной и глубинной температурами точки пораженной молочной железы

где  - глубинные и  - кожные температуры в i-ых точках молочной железы.

·        Среднее значение между разностями кожной и глубинной температур соседних точек пораженной молочной железы

где  - глубинные и  - кожные температуры в i-ых точках молочной железы.

·        Максимальное значение между разностями кожной и глубинной температур соседних точек пораженной молочной железы

где  - глубинные и  - кожные температуры в i-ых точках молочной железы.

7.      Повышенное значение осцилляции областей

где ti - температура в i-ой точке молочной железы.

.        Повышенная разница температур опорной точки Т1 и точек молочной железы

где ti - температура в i-ой точке молочной железы.

Исходя из признаков выявленных врачами, проанализировав характерные температурные аномалии и перепады температур, были выделены и исследованы более 100 закономерностей. Они отвечают за симметрию температурных полей, наличие (отсутствие) зон аномальной высокой (низкой) температуры и т.п.

.2 Поиск признаков

Введем следующие обозначения:

 - температура i-ой точки j-ой молочной железы,

 - температуры опорных точек j-ой молочной железы.

Тогда обучающую выборку можно представить в виде матрицы

,

где  - температуры молочных желез здоровых пациенток,

 - температуры молочных желез больных пациенток.

Пусть  - q-я исследуемая функция, определенная на множестве векторов . Обозначим .

Значения функций представлены в виде матрицы

Признаком будем считать пару . Признак считается выполненным, если .

Для оценки каждого признака были использованы величины, которые традиционно относят к информативностям.

Информативность - количественный параметр, определяющий, насколько хорошо одна или несколько закономерностей описывают различия одной группы (искомой) от другой (отделяемой). При этом чем выше значение информативности признака классификации, тем лучше данный признак определяет различия искомой группы от отделяемой.

В качестве оценки использовались

·        статистическая информативность [3]:

где M - количество молочных желез класса "Здоровые", m - количество молочных желез класса "Здоровые", у которых выполнен признак; K - количество молочных желез класса "Больные", k - количество молочных желез класса "Больные", у которых выполнен признак;

·        эвристическая информативность:

где x - доля молочных желез класса "Здоровые", у которых выполнен признак; y - доля молочных желез класса "Больные", у которых выполнен признак;

·        комбинированная информативность:

Первый этап обработки заключается в вычислении множеств  и построении подобласти допустимых значений. Чтобы разбить на подобласти, для каждой q-ой функции  был выполнен следующий алгоритм:

.        Находим подобласти , где m - минимальное значение функции  для множеств температурных данных пациенток,  определяется по формуле: , где M - максимальное значение функции  для множеств температурных данных пациенток.

2.      На каждой подобласти фиксируем количество векторов  такие, что .

.        Вычисляем статистическую информативность [3] по формуле (1).

.        Вычисляем эвристическую информативность по формуле (2).

.        Вычисляем комбинированную информативность по формуле (3).

.        Находим максимум среди :

который достигается на множестве .