Εργοφυσιολογικά και πληροφοριακά εργαλεία για την μελέτη και την ανάλυση ιατροφυσιολογικών δεδομένων ενήλικων ατόμων

Abstract

In the modern world disciplines such as medicine, computer science and statistics together in order to offer value-added services to the people especially in connection with the supreme good which is health. This position is a proposal for the use of quantitative methods of assessing clinical medical outcomes to people suffering from respiratory disorders, which will complement the already used qualitative methods.In order for this thesis to drive the conclusions drawn and framing the proposals, we studied a representative group of patients treated with gradually increasing amount of methacholine. At each stage the corresponding spirometric curves flow-volume and volume-time curve were obtained, which were digitized in order to calculate the power of their spectrum.Data analysis was conducted in two stages. First the physiological behavior of the data were examined, conducting statistical control analysis of covariance for repeated measurements on subjects in order to examine the dependence of various parameters of tumors of exhaled air from the amount of the administered dose ofmethacholine.Also to determine whether there is a continuum of age on the dose groups of the audit an Analysis of unidirectional Variance was used. In the second phase a statistical examination of the data after their transformation with "Signal Analysis" methodologies of the spirometric curve took place and resulting diagrams showing the configuration of the coefficient of variation with respect to frequency and with respect to dose were obtained.The research results of the first phase showed that there is a very negative and statistically highly significant correlation between spirometric indices used (FEV1, FVC, FEV1%, F50%, F25%). This is expected and it preserves not only the statistical but normal representativeness of our sample. The results of the investigation in the second phase led us to estimate that:• as the dose is increased at the methacholine challenge, so the coefficient of variation for most of the frequencies tested is reduced.• specific frequencies in large doses "stand out" as to their conduct of the other frequencies in the sense that they still have a high coefficient of variation despite the fact that in the entire range the coefficient of variation decreases.• low and high frequencies are those that show the greatest decrease in the coefficient of variation with increasing dose of methacholine.Finally, it should be noted that the behavior of the spectra of spirometry for different, ever increasing doses of methacholine indicated the growing participation of resonance (i.e., the concentration of the spirometer signal energy at specific frequencies spaced apart against the intermediate frequencies) as the dose of methacholine increases.We believe that this, along with what is revealed by the analysis method we propose for the spirometric curve, indicating the possibility of further analysis of the spirogram with mathematics and informatics tools, in order to define much more precisely the phenomenon and the extent of COPD and, of course, to facilitate its evaluation easier.

Στον σύγχρονο κόσμο επιστήμες όπως η ιατρική, η πληροφορική και η στατιστική συνεργάζονται προκειμένου να προσφέρουν υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας στους ανθρώπους και συγκεκριμένα σε σχέση με το ύψιστο αγαθό που είναι η υγεία. Η παρούσα θέση αποτελεί πρόταση για τη χρήση ποσοτικών μεθόδων αξιολόγησης των κλινικών ιατρικών αποτελεσμάτων ατόμων που πάσχουν από αναπνευστικές διαταραχές, οι οποίες θα συμπληρώσουν τις ήδη χρησιμοποιούμενες ποιοτικές μεθόδους.Προκειμένου η συγκεκριμένη διατριβή να οδηγηθεί στα εξαγόμενα συμπεράσματα και την διατύπωση των σχετικών προτάσεων, μελετήθηκε μία αντιπροσωπευτική ομάδα ασθενών στους οποίους χορηγήθηκε σταδιακά αυξανόμενη ποσότητα μεταχολίνης. Σε κάθε στάδιο ελήφθησαν οι αντίστοιχες σπιρομετρικές καμπύλες ροής-όγκου και όγκου-χρόνου, οι οποίες ψηφιοποιήθηκαν, ώστε να υπολογισθεί η ισχύς τους.Η ανάλυση των δεδομένων πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά εξετάστηκε η φυσιολογική συμπεριφορά των δεδομένων, διενεργώντας στατιστικό έλεγχο της ανάλυσης συνδιακύμανσης για επαναλαμβανόμενες μετρήσεις στα υποκείμενα, ώστε να εξεταστεί η εξάρτηση των διαφόρων παραμέτρων των όγκων του εκπνεόμενου αέρα από την ποσότητα της χορηγούμενης δόσης μεταχολίνης. Επίσης για να διαπιστωθεί αν υπάρχει ομοιογένεια της ηλικίας στις ομάδες των δόσεων διενεργήθηκε ο έλεγχος της Ανάλυσης της Διακύμανσης μίας κατεύθυνσης. Στη δεύτερη φάση πραγματοποιήθηκε στατιστική εξέταση των δεδομένων μετά τον μετασχηματισμό τους με μεθοδολογίες «Ανάλυσης Σήματος» της σπιρομετρικής καμπύλης και προέκυψαν διαγράμματα όπου παρουσιάζεται η διαμόρφωση του συντελεστή μεταβλητότητας σε σχέση με τη συχνότητα και σε σχέση με τη δόση.Τα αποτελέσματα της έρευνας κατά την πρώτη φάση έδειξαν ότι υπάρχει μία ιδιαίτερα αρνητική και στατιστικώς ιδιαίτερα σημαντική συσχέτιση μεταξύ των σπιρομετρικών δεικτών που χρησιμοποιήσαμε (FEV1, FVC, FEV1%, F50%, F25%). Το γεγονός αυτό είναι αναμενόμενο και θεωρούμε ότι διασφαλίζει όχι μόνο τη στατιστική αλλά και την φυσιολογική αντιπροσωπευτικότητα του δείγματός μας. Τα αποτελέσματα της έρευνας κατά την δεύτερη φάση μας οδήγησαν στην εκτίμηση ότι: καθώς αυξάνεται η δόση κατά την πρόκληση με μεταχολίνη, τόσο ελαττώνεται ο συντελεστής μεταβλητότητας για την πλειονότητα των συχνοτήτων που εξετάστηκαν. συγκεκριμένες συχνότητες, στις μεγάλες δόσεις «ξεχωρίζουν» ως προς τη συμπεριφορά τους από τις υπόλοιπες συχνότητες, υπό την έννοια ότι εξακολουθούν να εμφανίζουν υψηλό συντελεστή μεταβλητότητας παρά το γεγονός ότι στο σύνολο του φάσματος ο συντελεστής μεταβλητότητας μειώνεται. οι χαμηλές και οι υψηλές συχνότητες είναι αυτές που εμφανίζουν τη μεγαλύτερη μείωση του συντελεστή μεταβλητότητας καθώς αυξάνεται η δόση της μεταχολίνης.Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι από τη συμπεριφορά των φασμάτων της σπιρομέτρησης για διαφορετικές, ολοένα αυξανόμενες δόσεις μεταχολίνης υποδεικνύεται η εντεινόμενη συμμετοχή του φαινομένου συντονισμού (δηλαδή της συγκέντρωσης της ενέργειας του σπιρομετρικού σήματος σε συγκεκριμένες ισαπέχουσες μεταξύ τους συχνότητες εις βάρος των ενδιάμεσων συχνοτήτων) καθώς αυξάνεται η δόση της μεταχολίνης.Θεωρούμε ότι το γεγονός αυτό, μαζί με τα όσα ανέδειξε η μέθοδος ανάλυσης της σπιρομετρικής καμπύλης που προτείνουμε, υποδεικνύει τη δυνατότητα περαιτέρω ανάλυσης του σπιρογραφήματος με μαθηματικά και πληροφορικά εργαλεία ώστε να οριστεί πολύ πιο επακριβώς το φαινόμενο και το εύρος της ΧΑΠ και, φυσικά, να καταστεί ευκολότερη η αξιολόγησή της.