Прогнозирование гипергликемии с использованием спектра в ближнем ИК-диапазоне отработанного диализирующего раствора у пациентов, находящихся на гемодиализе

Спектроскопия в ближней ИК-области использована как метод неинвазивного онлайн выявления гипергликемии из отработанного диализирующего раствора у пациентов, находящихся на гемодиализе. Для отделения гликемии в норме от гипергликемии использованы частичная регрессия наименьших квадратов и алгоритмы машинного обучения: случайный лес (RF), логистическая регрессия, K-ближайший сосед (KNN), метод опорных векторов (SVM), классификатор “Дерева решений” и гауссов наивный Байес (NB). Эти методы использованы для одного и того же набора данных.

Оценки проведены по площади под кривой. Уровень глюкозы в сыворотке крови представлен в виде биномиальной переменной, где 0 - уровень глюкозы в пределах референтного диапазона, 1 - уровень глюкозы за пределами нормы. Методы машинного обучения применены в качестве более специфических методов классификации. Методы RF и SVM показывают наилучшую точность классификации при прогнозировании гипергликемии, “Дерево решений” и NB - среднюю.

1. S. Wild, G. Roglic, A. Green, R. Sicree, H. King, Diabetes Care, 27, 1047-1053 (2004).

2. T. H. Hostetter, N. Engl. J. Med., 351, No. 13, 1344-1346 (2004).

3. D. M. Nathan, S. Genuth, J. Lachin, P. Cleary, O. Crofford, M. Davis, L. Rand, C. Siebert, N. Engl. J. Med., 329, 977-986 (1993).

4. J. Pirart, Diabetes Care, 1, 168-188 (1978).

5. C. V. Eddy, M. A. Arnold, Clin. Chem., 47, 1279-1286 (2001).

6. F. M. Parsons, W. K. Stewart, In: Replacement of Renal Function by Dialysis, Springer, 148-170 (1983).

7. R. Sam, M. Vaseemuddin, W. H. Leong, B. E. Rogers, C. M. Kjellstrand, T. S. Ing, Hemodial. Int., 10, 15-28 (2006), doi:10.1111/j.1542-4758.2006.01170.x.

8. N. Kaiser, Method for Determining the Contents of Metabolic Products in the Blood, U. S. Patent 4, 169, 676, iss. October 2 (1979).

9. T. Koschinsky, L. Heinemann, Diabetes. Metab. Res. Rev., 17, 113-123 (2001).

10. American Diabetes Association Clinical Practice Recommendations, American Diabetes Association (1997).

11. T. Nakao, M. Inaba, M. Abe, K. Kaizu, K. Shima, T. Babazono, T. Tomo, H. Hirakata, T. Akizawa, Ther. Apher. Dial., 19, 40-66 (2015).

12. M. Abe, K. Kalantar-Zadeh, Nat. Rev. Nephrol., 11, 302 (2015).

13. M. A. Arnold, Curr. Opin. Biotechnol., 7, 46-49 (1996).

14. J. Garcia-Guzman, N. Gonzalez-Viveros, H. H. Cerecedo-Nunez, In: Emerging Challenges for Experimental Mechanics in Energy and Environmental Appl. Proc. 5th Int. Symp. Optics in Industry (ISEM-SOI), 2015, Springer, 55-63 (2017).

15. K. E. Kramer, G. W. Small, Vib. Spectrosc., 43, 440-446 (2007).

16. A. K. Amerov, J. Chen, G. W. Small, M. A. Arnold, Anal. Chem., 77, 4587-4594 (2005).

17. Q.-B. Li, L.-N. Li, G.-J. Zhang, Infrared Phys. Technol., 53, 410-417 (2010).

18. M. A. Arnold, G. W. Small, Anal. Chem., 77, 5429-5439 (2005).

19. S. F. Malin, T. L. Ruchti, T. B. Blank, S. N. Thennadil, S. L. Monfre, Clin. Chem., 45, 1651-1658 (1999).

20. K. Maruo, M. Tsurugi, J. Chin, T. Ota, H. Arimoto, Y. Yamada, M. Tamura, M. Ishii, Y. Ozaki, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 9, 322-330 (2003).

21. C. Araujo-Andrade, F. Ruiz, J. R. Martinez-Mendoza, H. Terrones, AIP Conf. Proc, 234-239 (2004).

22. R. Liu, W. Chen, Y. Chen, K. Xu, Opt. Diagnostics Sens. VIII, Int. Soc. Opt. Photon., 68630Q (2008).

23. K. Xu, Q. Qiu, J. Jiang, X. Yang, Opt. Lasers Eng., 43, 1096-1106 (2005).

24. C. S. Soh, X. Zhang, J. Chen, P. Raveendran, P. H. Soh, J. H. Yeo, Adv. Biomed. Clin. Diagnostic Syst. VI, Int. Soc. Opt. Photon., 68480B (2008).

25. E. Guevara, F. J. Gonzalez, Rev. Mex. Fis., 56, 430-434 (2010).

26. D. M. Haaland, E. V. Thomas, Anal. Chem., 60, 1193-1220 (1988).

27. P. Zuo, Y. Li, J. Ma, S. Ma, ICNN&B'05. Int. Conf., IEEE, 1350-1353 (2005).

28. K. Y. Chan, S.-H. Ling, T. S. Dillon, H. T. Nguyen, Expert Syst. Appl., 38, 9799-9808 (2011).

29. S. Malik, R. Khadgawat, S. Anand, S. Gupta, Springerplus, 5, No. 1, 1-12 (2016).

30. B. Sudharsan, M. Peeples, M. Shomali, J. Diabetes Sci. Technol., 9, 86-90 (2014).

31. E. I. Georga, V. C. Protopappas, D. Ardigo, D. Polyzos, D. I. Fotiadis, Diabetes Technol. Ther., 15, 634-643 (2013).

32. S. DuBrava, J. Mardekian, A. Sadosky, E. J. Bienen, B. Parsons, M. Hopps, J. Markman, Pain Med., 18, 107-115 (2017).

33. A. Roth, F. Dornuf, O. Klein, D. Schneditz, H. Hafner-GieBauf, W. Mantele, Anal. Bioanal. Chem., 403, 391-399 (2012).