RU2797334C1 - Method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air - Google Patents

Method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air Download PDF

Info

Publication number
RU2797334C1
RU2797334C1 RU2022110681A RU2022110681A RU2797334C1 RU 2797334 C1 RU2797334 C1 RU 2797334C1 RU 2022110681 A RU2022110681 A RU 2022110681A RU 2022110681 A RU2022110681 A RU 2022110681A RU 2797334 C1 RU2797334 C1 RU 2797334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rat
channels
screening
lung cancer
diabetes mellitus
Prior art date
Application number
RU2022110681A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Николаевна Синютина
Антонина Васильевна Саволюк
Никита Александрович Мишин
Дмитрий Сергеевич Медведев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Application granted granted Critical
Publication of RU2797334C1 publication Critical patent/RU2797334C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to the study and analysis of air exhaled by the subject, and can be used in the screening of socially significant diseases (lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus, pulmonary tuberculosis) in order to provide support for medical decision-making. Either one rat is used for screening for lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis, or four rats for each of these diseases separately. Air intake from the subjects in both cases is carried out in sampling bags. The flow rate of air from the sampling bags to the olfactory organ of the rat is 80–160 ml/s. A microelectrode matrix is placed on the rat's head, which is immersed into the olfactory bulb with eight microelectrodes and provides for the removal of bioelectric potentials from the olfactory analyzer of the rat. The processing of the received signals is carried out by decomposing each of the 8 channels using a wavelet transform using a biorthogonal wavelet spline of the 3rd and 1st orders. For each of the obtained five detailed decompositions of the signal, parameters such as root mean square (RMS) and modulo average (SpM) are calculated, as well as the resulting vector for each of the 8 channels. The vectors from all channels are combined into one resulting vector for a signal of 80 parameters, which is fed to the input of the processing block using the method of principal components. Processing is performed in pairs for all channels. The resulting compressed feature vector with dimension 3 is fed to the input of the trained classification model based on the support vector machine, the result of which is the following outcomes: "There is a risk of disease" and "The risk of disease is not detected". A conclusion on the presence/absence of the risk of the disease is issued.
EFFECT: increased efficiency of indicators "Accuracy", "Completeness", a complex statistical indicator "F-measure", "Sensitivity" and "Specificity" during biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air.
1 cl, 5 dwg, 4 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к медицине, а именно к исследованию и анализу выдыхаемого обследуемым воздуха, и может быть использовано при скрининге социально значимых заболеваний (рак легкого, рак желудка, сахарный диабет, туберкулез легких) с целью обеспечения поддержки принятия врачебных решений.The invention relates to medicine, namely to the study and analysis of air exhaled by the subject, and can be used in the screening of socially significant diseases (lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus, pulmonary tuberculosis) in order to provide support for medical decision-making.

Уровень техникиState of the art

Известен патент RU 2659712 С1 (дата публикации 2018-07-03) «Способ выявления в воздухе малых концентраций взрывчатых и наркотических веществ на основе анализа биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы»), основанный на анализе биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы, заключающийся в имплантации в верхнюю поверхность обонятельной луковицы крысы микроэлектродной матрицы с восемью рабочими и одним референтным электродом, регистрации электрокортикографического (ЭКоГ) сигнала обонятельной луковицы в заданном диапазоне частот в момент вдоха, извлечении пяти групп признаков, выраженными в виде математических величин среднего, дисперсии, асимметрии и эксцесса, рассчитанные для амплитуд ЭКоГ сигнала каждого отведения, первой производной амплитуд ЭКоГ сигнала каждого отведения, частотно-амплитудного спектра каждого отведения, коэффициентов кросс-корреляции амплитуд ЭКоГ сигнала между отведениями, коэффициентов кросс-корреляции частотно-амплитудного спектра между отведениями, обработки каждой группы признаков отдельной многослойной нейронной сети (МНС), при этом для обучения каждой МНС дополнительно формируют массив указателей запахов, предъявляемых крысе заданное количество раз с заданной длительностью паузы, который является выходным массивом для обучения МНС, при обучении для каждой МНС вычисляют весовые коэффициенты классификации по алгоритму обратного распространения ошибки и при идентификации запаха пять групп признаков ЭКоГ сигнала обрабатывают пять МНС и вычисляют вероятности принадлежности предъявляемого крысе запаха к одному из заданных запахов по каждой группе признаков, вычисляют среднее арифметическое вероятностей от пяти МНС с выбором запаха с максимальной вероятностью в качестве результата распознавания.Known patent RU 2659712 C1 (publication date 2018-07-03) "A method for detecting low concentrations of explosives and narcotic substances in the air based on the analysis of bioelectric potentials of the rat olfactory analyzer"), based on the analysis of bioelectric potentials of the rat olfactory analyzer, which consists in implantation in the upper the surface of the olfactory bulb of a rat with a microelectrode matrix with eight working and one reference electrode, recording the electrocorticographic (ECoG) signal of the olfactory bulb in a given frequency range at the time of inspiration, extracting five groups of features expressed as mathematical values of the mean, variance, asymmetry and kurtosis, calculated for amplitudes of the ECoG signal of each lead, the first derivative of the amplitudes of the ECoG signal of each lead, the frequency-amplitude spectrum of each lead, the cross-correlation coefficients of the amplitudes of the ECoG signal between the leads, the cross-correlation coefficients of the frequency-amplitude spectrum between the leads, the processing of each group of features of a separate multilayer neural network (MNS), while for training each MNS, an array of odor indicators is additionally formed, presented to the rat a given number of times with a given pause duration, which is the output array for learning the MNS, when learning for each MNS, classification weights are calculated according to the backpropagation algorithm and when odor identification, five groups of signs of the ECoG signal process five MNS and calculate the probabilities that the odor presented to the rat belongs to one of the specified odors for each group of signs, calculate the arithmetic mean of the probabilities from five MNS with the choice of odor with the maximum probability as a recognition result.

Известна международная заявка WO2017223489 А1 «BIO-ELECTRIC NOSE», (дата публикации 2017-12-28). Раскрытие заявленного изобретения в целом относится к системам и способам обнаружения лигандов. Согласно описанию заявки, биоэлектрический детектор запаха обладает очень высокой чувствительностью по сравнению с электрохимическими детекторами и превышает ее на 4, 5 или 6 порядков.Known international application WO2017223489 A1 "BIO-ELECTRIC NOSE", (publication date 2017-12-28). The disclosure of the claimed invention generally relates to systems and methods for detecting ligands. According to the description of the application, the bioelectric odor detector has a very high sensitivity compared to electrochemical detectors and exceeds it by 4, 5 or 6 orders of magnitude.

Один из вариантов осуществления изобретения относится к химическому датчику, содержащему: систему датчиков (матрицу электродов) и биологический детектор - гломерулярный комплекс обонятельной луковицы животного.One of the embodiments of the invention relates to a chemical sensor containing: a system of sensors (a matrix of electrodes) and a biological detector - the glomerular complex of the animal's olfactory bulb.

Первый компонент реализации относится к способу определения концентрации данного химического вещества, включающему: связывание химического вещества с обонятельным рецептором, расположенным в обонятельном сенсорном нейроне в эпителии носа, и проецирование его аксона на обонятельную луковицу (например, обонятельную луковицу нормального или генетически модифицированного млекопитающего), обнаружение электрохимического изменения в обонятельной луковице и определение концентрации химического вещества на основании обнаруженного электрохимического изменения.The first implementation component relates to a method for determining the concentration of a given chemical, including: binding the chemical to the olfactory receptor located in the olfactory sensory neuron in the epithelium of the nose, and projecting its axon to the olfactory bulb (for example, the olfactory bulb of a normal or genetically modified mammal), detection electrochemical change in the olfactory bulb; and determining the concentration of the chemical based on the detected electrochemical change.

Второй компонент реализации относится к способу определения концентрации смеси химических веществ в различных концентрациях, включающему: связывание химического вещества с обонятельным нейроном; обнаружение электрохимического изменения в обонятельной луковице; и определение соединений и концентрации химического вещества на основе обнаруженного электрохимического изменения.The second implementation component relates to a method for determining the concentration of a mixture of chemicals at various concentrations, including: binding a chemical to an olfactory neuron; detection of an electrochemical change in the olfactory bulb; and determining compounds and chemical concentration based on the detected electrochemical change.

Третий компонент реализации относится к способу распределенного картирования запаха областей, включающему в себя: обеспечение системы записи биоэлектрической активности, беспроводной связи, GPS и химического датчика в связи друг с другом; обнаружение запахов свободно перемещающимися организмами и запись информации о положении организмов; и составление карты запаха целевой области с учетом записанной информации.The third implementation component relates to a method for distributed odor mapping of areas, including: providing a bioelectrical activity recording system, wireless communication, GPS, and a chemical sensor in communication with each other; detection of odors by freely moving organisms and recording information about the position of organisms; and mapping the odor of the target area based on the recorded information.

Четвертый компонент реализации относится к системе для вождения транспортного средства на основе обнаружения запаха, содержащей: связывание транспортного средства, системы управления, классификатора запаха и концентрации и упомянутого химического датчика; подвод транспортного средства к источникам запаха на основе алгоритма обработки запаха и градиентов концентрации, обнаруженных химическим датчиком.The fourth implementation component relates to a system for driving a vehicle based on odor detection, comprising: linking a vehicle, a control system, an odor and concentration classifier, and said chemical sensor; vehicle approach to odor sources based on the odor processing algorithm and concentration gradients detected by the chemical sensor.

Пятый компонент реализации относится к системе для неинвазивной диагностики заболеваний, где маркер заболевания химически обнаруживается системой в образце вдыхаемого воздуха, ткани, жидкости организма, кала, мочи или пота.The fifth implementation component relates to a system for non-invasive disease diagnosis, where a disease marker is chemically detected by the system in a sample of inhaled air, tissue, body fluid, feces, urine, or sweat.

Шестой компонент реализации относится к трансгенному млекопитающему, не являющемуся человеком, имеющему последовательность генов, кодирующую целевую или модифицированную экспрессию одного или нескольких генов обонятельного рецептора, так что они связываются с определенными областями обонятельной луковицы для оптимизации использования в интерфейсе мозг-машина.The sixth implementation component relates to a transgenic non-human mammal having a gene sequence encoding targeted or modified expression of one or more olfactory receptor genes such that they bind to specific regions of the olfactory bulb to optimize use in the brain-machine interface.

Седьмой компонент реализации относится к способу создания химического сенсора, включающему: модификацию генетической последовательности организма; направление экспрессии обонятельных рецепторов со специфичностью для выбранного химического вещества; создание внематочных или множественных дорсальных клубочков, имеющих специфичность для выбранного химического вещества; и размещение матрицы электродов рядом с дорсальными гломерулами.The seventh implementation component relates to a method for creating a chemical sensor, including: modifying the genetic sequence of an organism; directing the expression of olfactory receptors with specificity for the selected chemical; creation of ectopic or multiple dorsal glomeruli having specificity for the selected chemical; and placement of the electrode array adjacent to the dorsal glomeruli.

Восьмой компонент реализации к способу и системе, содержащей, мутировавший к данному одоранту рецептор для увеличения сродства к данному химическому веществу, представляющему интерес для включения в систему - биоэлектрический нос.The eighth implementation component to the method and system containing a receptor mutated to this odorant to increase the affinity for this chemical substance of interest for inclusion in the system is a bioelectric nose.

Известен патент CN108760829 «ELECTRONIC NOSE RECOGNITION METHOD BASED ON BIONIC OLFACTORY BULB MODEL AND CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK» (дата публикации 2018-11-06). Изобретение относится к методу распознавания типа биоэлектронный нос, основанному на модели бионической обонятельной луковицы и сверточной нейронной сети. Способ включает в себя: выборку объекта для распознавания с использованием электронной платформы носа для получения набора данных S; конструирование модели бионической обонятельной луковицы, в которой модель бионической обонятельной луковицы формируется путем соединения множества моделей обонятельной гломерулы, при этом количество моделей обонятельной гломерулы в модели бионической обонятельной луковицы совпадает с количеством электронных датчиков обоняния, каждая модель гломерулы обонятельной луковицы формируется путем соединения четырех основных моделей нейронов, и четыре основные модели нейронов, соответственно, представляют собой обонятельный рецептор, митральную клетку, гранулярную клетку и обонятельный перицит гломерулы; ввод достаточного набора данных в модель бионической обонятельной луковицы с использованием обонятельного рецептора и обработку для получения нового набора данных многомерного временного ряда импульсов; проведение обработки нормализации данных; получение соответствующего набора данных в градациях серого; определение сверточной модели нейронной сети и ее обучение. В данном способе может быть достигнуто автоматическое извлечение признаков, сквозное обучение и универсальность алгоритма распознавания электронного носа может быть улучшена.Known patent CN108760829 "ELECTRONIC NOSE RECOGNITION METHOD BASED ON BIONIC OLFACTORY BULB MODEL AND CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK" (publication date 2018-11-06). The invention relates to a bioelectronic nose recognition method based on a bionic olfactory bulb model and a convolutional neural network. The method includes: selecting an object for recognition using an electronic platform of the nose to obtain a data set S; construction of a bionic olfactory bulb model, in which a bionic olfactory bulb model is formed by connecting a plurality of olfactory glomerulus models, while the number of olfactory glomerulus models in the bionic olfactory bulb model is the same as the number of electronic olfactory sensors, each olfactory bulb glomerulus model is formed by connecting four main neuron models , and the four main neuronal models, respectively, are the olfactory receptor, mitral cell, granule cell, and olfactory pericyte of the glomerulus; inputting a sufficient data set into the bionic olfactory bulb model using the olfactory receptor and processing to obtain a new multivariate pulse time series data set; carrying out data normalization processing; obtaining the corresponding grayscale dataset; definition of a convolutional neural network model and its training. In this method, automatic feature extraction can be achieved, end-to-end learning, and the versatility of the electronic nose recognition algorithm can be improved.

Из анализа предшествующего уровня техники следует, что достигнуты результаты по повышению уровня чувствительности биоэлектрического детектора запахов по сравнению с электрохимическими детекторами на 4, 5 или 6 порядков. Разработан метод распознавания биоэлектрическим носом, в основу которого легли модели бионической обонятельной луковицы и нейронной сети. Разработан способ, основанный на анализе биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы, с помощью которого возможно выявление в воздухе малых концентраций взрывчатых веществ и наркотических соединений.From the analysis of the prior art, it follows that results have been achieved in increasing the level of sensitivity of the bioelectric odor detector in comparison with electrochemical detectors by 4, 5 or 6 orders of magnitude. A method for recognition by a bioelectric nose has been developed, which is based on models of a bionic olfactory bulb and a neural network. A method has been developed based on the analysis of bioelectric potentials of the olfactory analyzer of a rat, with the help of which it is possible to detect low concentrations of explosives and narcotic compounds in the air.

Прототипом настоящего изобретения послужил патент RU 2666873 С1 (дата публикации: 2018-09-12). «Способ диагностики рака легкого по анализу выдыхаемого пациентом воздуха на основе анализа биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы»), основанный на анализе биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы. Изобретение относится к исследованию и анализу газообразных биологических материалов, в частности, продуктов дыхания, и может быть использовано для диагностики рака легкого у человека с использованием регистрации биоэлектрического сигнала от обонятельной луковицы крысы. Техническим результатом изобретения является повышение точности распознавания заболевания по выдыхаемому пациентом воздуху за счет разделения реакции системы на положительную, связанную с наличием биомаркера рака легкого, и отрицательную, связанную с отсутствием биомаркера рака легкого, и упрощение способа за счет исключения обучения крысы распознавать вещества в выдыхаемом воздухе. Первый уровень обработки биоэлектрического сигнала обонятельной луковицы крысы содержит блоки вейвлет-преобразований каждого канала восьмиканального биоэлектрического сигнала с последующим вычислением среднеквадратичных значений и средних по модулю значений для каждого введенного в описываемом патенте признака. Второй уровень содержит блок обработки с помощью метода главных компонент, где попарно обрабатываются векторы каналов, результатом работы является пространство признаков более низкой размерности, чем исходные сигналы. Третий уровень является собственно классификатором на основе модели машинного обучения, использующей метод опорных векторов (support vector machine).The prototype of the present invention was patent RU 2666873 C1 (publication date: 2018-09-12). "Method for diagnosing lung cancer by analyzing the air exhaled by the patient based on the analysis of bioelectric potentials of the olfactory analyzer of the rat"), based on the analysis of the bioelectric potentials of the olfactory analyzer of the rat. The invention relates to the study and analysis of gaseous biological materials, in particular, respiratory products, and can be used to diagnose lung cancer in humans using the registration of a bioelectric signal from the olfactory bulb of a rat. The technical result of the invention is to increase the accuracy of disease recognition by the air exhaled by the patient by separating the system response into positive, associated with the presence of a lung cancer biomarker, and negative, associated with the absence of a lung cancer biomarker, and simplifying the method by eliminating the training of a rat to recognize substances in exhaled air . The first level of processing the bioelectric signal of the olfactory bulb of the rat contains blocks of wavelet transforms of each channel of the eight-channel bioelectric signal with the subsequent calculation of root-mean-square and modulo-average values for each feature introduced in the described patent. The second level contains a processing block using the principal component method, where the channel vectors are processed in pairs, the result of the work is a feature space of a lower dimension than the original signals. The third level is the actual classifier based on a machine learning model using the support vector machine.

Регистрацию биоэлектрического сигнала обонятельной луковицы крысы проводят в диапазоне частот 1-250 Гц.Registration of the bioelectric signal of the olfactory bulb of the rat is carried out in the frequency range of 1-250 Hz.

Недостатками (прототипа) представленного способа диагностики явились недостаточная пропускная способность, наличие риска заражения различными заболеваниями, в том числе новой коронавирусной инфекцией (COVID-19), при выдыхании воздуха пациентом в трубку через воронку, установленную перед носом крысы. Ввиду того, что пациент неравномерно выдыхает воздух через трубку на крысу, существует вероятность снижения точности распознавания выдыхаемого пациентом воздуха, на положительную или отрицательную реакцию крысы, на наличие либо отсутствие биомаркера рака легкого. Кроме того, недостатком метода обработки является применение Фурье-преобразования для анализа нестационарного сигнала. Это приводит к проблеме растекания спектра, кроме того, для данного типа сигнала необходима четкая локализация событий во временной области. К недостаткам также можно отнести применение многослойной сверточной нейронной сети, так как данный метод требует существенно больших объемов обучающих выборок и разнообразия данных, чем более простые модели машинного обучения такие как метод опорных векторов.The disadvantages (prototype) of the presented diagnostic method were insufficient throughput, the risk of infection with various diseases, including a new coronavirus infection (COVID-19), when the patient exhales air into a tube through a funnel installed in front of the rat's nose. Due to the fact that the patient exhales air unevenly through the tube to the rat, there is a possibility of a decrease in the accuracy of recognition of the air exhaled by the patient, for a positive or negative reaction of the rat, for the presence or absence of a lung cancer biomarker. In addition, the disadvantage of the processing method is the use of the Fourier transform for the analysis of a non-stationary signal. This leads to the problem of spectrum spreading, in addition, this type of signal requires a clear localization of events in the time domain. The disadvantages also include the use of a multilayer convolutional neural network, since this method requires significantly larger training samples and data diversity than simpler machine learning models such as the support vector machine.

Целью и техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности показателей «Точность», «Полнота», комплексный статистический показатель «F-мера», «Чувствительность» и «Специфичность» при проведении биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху.The purpose and technical result of the invention is to increase the effectiveness of the indicators "Accuracy", "Completeness", a complex statistical indicator "F-measure", "Sensitivity" and "Specificity" in biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air being examined.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Цели и технический результат достигаются тем, что биосенсоры используются в парадигме: либо один биосенсор для нозологий рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких, либо биосенсоры для каждой из нозологий рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких отдельно, забор воздуха от обследуемых проводят в пробоотборные пакеты, расход воздуха из пробоотборных пакетов к обонятельному органу биосенсоров составляет 80-160 мл/с, обработку сигналов и вывод заключений определяют путем разложения сигналов каждого из 8-ми каналов для снятия биоэлектрических потенциалов с помощью вейвлет-преобразования, используют биортогональный сплайн вейвлет 3-го и 1-го порядков, для каждой из полученных 5-ти детализирующих декомпозиций вычисляют 2 параметра: среднеквадратичное значение (СКЗ) и среднее по модулю (СпМ), результирующим вектором для каждого канала будут 10 значений СКЗ и СпМ, результирующий вектор для сигнала состоит из 80-ти параметров, подаваемых на вход блока обработки с помощью метода главных компонент (обработка производится попарно для всех 8-ми каналов с биоэлектрическими сигналами), результирующий сжатый вектор признаков с размерностью 3 подается на вход обученной классификационной модели на основе метода опорных векторов (support vector machine).The goals and technical result are achieved by the fact that biosensors are used in a paradigm: either one biosensor for the nosologies lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis, or biosensors for each of the nosologies lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis separately, sampling air from the subjects is carried into sampling bags, the air flow rate from the sampling bags to the olfactory organ of the biosensors is 80-160 ml/s, signal processing and conclusions are determined by decomposing the signals of each of the 8 channels to remove bioelectric potentials using wavelet transform, a biorthogonal spline wavelet of the 3rd and 1st orders is used, for each of the 5 detailed decompositions obtained, 2 parameters are calculated: root mean square (RMS) and modulo average (SpM), the resulting vector for each channel will be 10 values of RMS and SpM , the resulting vector for the signal consists of 80 parameters fed to the input of the processing block using the principal component method (processing is performed in pairs for all 8 channels with bioelectric signals), the resulting compressed feature vector with dimension 3 is fed to the input of the trained classification model based on the support vector machine.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.The claimed method is carried out as follows.

Выдыхаемый обследуемым воздух собирается в пробоотборный пакет 1 (фиг. 1) посредством системы автоматического сдувания 2, равномерно подается к обонятельному органу биосенсора 3 с расходом воздуха из пробоотборного пакета 80-160 мл/с. На голове биосенсора 3 размещена микроэлектродная матрица 4, которая восемью микроэлектродами погружена в обонятельную луковицу (ОЛ) и используется для снятия биоэлектрических потенциалов; один канал для контроля физиологических показателей биосенсора, один канал - метка начала расхода воздуха из пробоотборного пакета (общее количество каналов равно 10). Биоэлектрические потенциалы обонятельного анализатора биосенсора, снимаемые с микроэлектродов преобразуются усилителем 5, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 6 и поступают в Блок обработки сигналов и вывода заключений (БОС и ВЗ) 7 при помощи которого происходит обработка полученных данных, и в результате на экран компьютера выводится информация о наличии/отсутствии «Риска заболевания».The air exhaled by the subject is collected in a sampling bag 1 (Fig. 1) by means of an automatic deflation system 2, uniformly supplied to the olfactory organ of the biosensor 3 with an air flow rate of 80-160 ml/s from the sampling bag. On the head of the biosensor 3 there is a microelectrode matrix 4, which is immersed in the olfactory bulb (OL) with eight microelectrodes and is used to remove bioelectric potentials; one channel for monitoring the physiological parameters of the biosensor, one channel - a mark for the start of air flow from the sampling package (the total number of channels is 10). The bioelectric potentials of the olfactory analyzer of the biosensor taken from the microelectrodes are converted by an amplifier 5, an analog-to-digital converter (ADC) 6 and enter the signal processing and conclusion output unit (BOS and VZ) 7 with the help of which the received data is processed, and as a result, on the computer screen information about the presence/absence of the "Risk of the disease" is displayed.

Блок-схема подготовки биосенсора(ов) (БС) к работе и биогибридному скринингу по нозологиям: рак легкого (РЛ), рак желудка (РЖ), сахарный диабет (СД) и туберкулез легких (ТЛ) (фиг. 2) реализуется в парадигме: либо один биосенсор для нозологий рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких, либо биосенсоры для каждой из каждой нозологий рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких отдельно.The block diagram of preparing the biosensor(s) (BS) for operation and biohybrid screening for nosologies: lung cancer (LC), stomach cancer (GC), diabetes mellitus (DM) and pulmonary tuberculosis (TL) (Fig. 2) is implemented in the paradigm : either one biosensor for the nosologies lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis, or biosensors for each of each nosology lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis separately.

Работа цикла - «Подготовка биосенсора(ов) к работе» осуществляется следующим образом. Производится подготовка одного биосенсора по нозологиям рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких либо, четырех биосенсоров на каждую из нозологий РЛ, РЖ, СД, ТЛ. Цикл разделен на два шага.The work of the cycle - "Preparation of the biosensor(s) for work" is carried out as follows. One biosensor is being prepared for the nosologies of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis, or four biosensors for each of the nosologies of RL, GC, DM, TL. The cycle is divided into two steps.

Первым шагом является контроль функционального состояния биосенсора. Он осуществляется на основе анализа регистрируемого канала дыхания. После введения биосенсора в наркоз по измеряемому сигналу дыхания в режиме реального времени рассчитывается частота дыхательных движений (ЧДД), на основе которой делается вывод о возможности использования биосенсора. Экскурсии грудной клетки животного регистрируется датчиком давления 24PC01SMPT. Сигнал с датчика давления усиливается инструментальным усилителем и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя. Полученные данные фильтруются для выделения рабочего диапазона частот 0,5 - 5 Гц.The first step is to control the functional state of the biosensor. It is carried out on the basis of the analysis of the registered breath channel. After the introduction of the biosensor into anesthesia, the measured breathing signal is used to calculate the respiratory rate (RR) in real time, on the basis of which a conclusion is made about the possibility of using the biosensor. Excursions of the animal's chest are recorded by the pressure sensor 24PC01SMPT. The signal from the pressure sensor is amplified by an instrumental amplifier and fed to the input of an analog-to-digital converter. The received data is filtered to highlight the operating frequency range of 0.5 - 5 Hz.

Далее вычисляется скользящее среднее сигнала по формуле:Next, the moving average of the signal is calculated using the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

Т - интервал усреднения,T - averaging interval,

Xi - текущее значение давления,X i - current pressure value,

U - текущее значение скользящего среднего,U - the current value of the moving average,

Ui - текущее значение сигнала.U i - the current value of the signal.

Для определения нарастающего фронта фазы сигнала дыхания, определяется момент превышения текущим значением давления Xi значения скользящего среднего давленияTo determine the rising edge of the respiration signal phase, the moment when the current pressure value X i exceeds the value of the moving average pressure is determined

по порогу со значением

Figure 00000002
by threshold with value
Figure 00000002

Для определения спадающего фронта фазы сигнала дыхания, определяется момент, когда текущее значение давления Xi становится меньше значения скользящего среднегоTo determine the falling edge of the phase of the respiration signal, the moment when the current value of pressure X i becomes less than the value of the moving average is determined

давления по порогу

Figure 00000003
threshold pressure
Figure 00000003

ЗдесьHere

РН - верхний порог выделения нарастающего фронта фазы дыхания, РН - the upper threshold for the selection of the rising front of the respiratory phase,

PL - нижний порог выделения спадающего фронта фазы дыхания.P L is the lower threshold for detecting the falling edge of the respiration phase.

Частота дыхания Fi определяется через временной интервал Ti между нарастающими фазами сигнала дыхания.The respiratory rate F i is determined through the time interval T i between the rising phases of the respiration signal.

Figure 00000004
Figure 00000004

При достижении значения ЧДД 60-70 в минуту и отсутствии резких отклонений от этих значений, как в сторону увеличения, что соответствует наличию частых принюхиваний и выходу биосенсора из наркоза, так и в сторону уменьшения, что может сигнализировать об остановке дыхания, биосенсор считается работоспособным.When the respiratory rate reaches 60-70 per minute and there are no sharp deviations from these values, both upwards, which corresponds to the presence of frequent sniffing and the biosensor comes out of anesthesia, and downwards, which can signal a respiratory arrest, the biosensor is considered to be operational.

Второй шаг заключается в реализации 3-х серий набора базы данных и обучению классификатора в соотношении 50/50 (50% больных с поставленными диагнозами РЛ, РЖ, СД, ТЛ и 50% условно здоровых добровольцев, что позволяет достичь целевого значения F-меры (достаточности объема и полноты сформированной базы), настройки Блока обработки сигналов и вывода заключений.The second step is to implement 3 series of database set and train the classifier in a 50/50 ratio (50% of patients diagnosed with LC, GC, DM, TL and 50% of apparently healthy volunteers, which makes it possible to achieve the target value of the F-measure ( the sufficiency of the volume and completeness of the generated base), settings of the Signal Processing Unit and conclusions.

Блок обработки сигналов и вывода заключений содержит несколько модулей:The signal processing and conclusion output block contains several modules:

1. Модуль получения данных взаимодействует через файловую систему с программой АЦП данных с усилителя. Данные пишутся в файловую систему БОС и ВЗ.1. The data acquisition module interacts through the file system with the ADC program for data from the amplifier. The data is written to the BOS and VZ file system.

2. Модуль предобработки и хранения данных. Приложение осуществляет мониторинг изменение директории файловой системы. При появлении нового файла из него считываются блоки данных. Когда в файле появляется метка записи 1 в 10 канале, постоянно с текущей позиции считываются блоки данных за одну секунду, обрабатываются и результаты накапливаются в БОС и ВЗ. После появления метки записи 0 в 10 канале выполняется сравнение распределений ответов классификатора на каждый односекундный блок для текущей записи и для калибровочной записи. Такая реализация необходима для обеспечения работы в реальном времени.2. Data preprocessing and storage module. The application monitors file system directory changes. When a new file appears, data blocks are read from it. When record label 1 appears in the file in channel 10, data blocks are constantly read from the current position in one second, processed and the results are accumulated in the BFB and VZ. After the appearance of record label 0 in channel 10, the distributions of classifier responses for each one-second block are compared for the current record and for the calibration record. Such an implementation is necessary to ensure real-time operation.

3. Модуль классификации реализует методы обработки данных с использованием заранее обученной в рамках модели классификатора.3. The classification module implements data processing methods using a classifier trained in advance within the framework of the model.

4. Модуль отображения результатов работы классификатора на экране ноутбука, формирование итоговых отчетов, содержащих результаты классификации, и сохранение в память ноутбука.4. Module for displaying the results of the classifier on the laptop screen, generating final reports containing the classification results, and saving to the laptop memory.

Основной компонент блока обработки сигналов и вывода заключений - классификатор, основанный на технологиях машинного обучения. Ниже описана архитектура и работа классификатора.The main component of the signal processing and conclusion output block is a classifier based on machine learning technologies. The architecture and operation of the classifier are described below.

Последовательные ступени обработки сигнала классификатора приведены на фиг. 3:The successive processing steps of the classifier signal are shown in Fig. 3:

1. Вейвлет-преобразование позволяет получить для каждого канала заданное число декомпозиций сигнала, состоящих из коэффициентов представления сигнала (проекции на новый ортогональный базис функций). Число декомпозиций может быть выбрано эмпирически (путем оценки энергии в каждой декомпозиции и сравнения с заданным порогом), либо исходя из свойств сигнала. В данном случае был выбран второй подход -оценка числа декомпозиций исходя из свойств сигнала. Каждая декомпозиция позволяет получить компоненты сигнала в определенном частотном масштабе (определяемым частотой дискретизации исходного сигнала), причем на каждом шаге частота исходного сигнала делится на 2 (из-за свойств самого дискретного вейвлет-преобразования как показано в [1]). Обрабатываемый сигнал, согласно [2], имеет максимальную энергию в диапазоне 10 - 125 Гц, следовательно, 5-я декомпозиция с частотой дискретизации 15,625 Гц (так как исходный сигнал имеет частоту дискретизации 500 Гц, то данная величина получается после 5-ти кратного деления на 2, в процессе получения декомпозиций сигнала) позволяет анализировать сигнал в полосе 7,8125 Гц (согласно теореме Котельникова), последующие декомпозиции отражают низкочастотные колебания уровня изолинии сигнала. В данном случае использовался биортогональный сплайн вейвлет 3-го и 1-го порядков (bior3.1). При этом из полученных декомпозиций исключается аппроксимирующая для устранения низкочастотного тренда (фиг. 3, блоки 8 и 9).1. The wavelet transform makes it possible to obtain for each channel a given number of signal decompositions consisting of signal representation coefficients (projections onto a new orthogonal basis of functions). The number of decompositions can be chosen empirically (by estimating the energy in each decomposition and comparing with a given threshold), or based on signal properties. In this case, the second approach was chosen - an estimate of the number of decompositions based on the properties of the signal. Each decomposition makes it possible to obtain signal components on a certain frequency scale (determined by the sampling rate of the original signal), and at each step the frequency of the original signal is divided by 2 (due to the properties of the discrete wavelet transform itself, as shown in [1]). The processed signal, according to [2], has a maximum energy in the range of 10 - 125 Hz, therefore, the 5th decomposition with a sampling frequency of 15.625 Hz (since the original signal has a sampling frequency of 500 Hz, this value is obtained after a 5-fold division 2, in the process of obtaining signal decompositions) allows analyzing the signal in the band of 7.8125 Hz (according to the Kotelnikov theorem), subsequent decompositions reflect low-frequency oscillations of the signal isoline level. In this case, a biorthogonal spline wavelet of the 3rd and 1st orders (bior3.1) was used. In this case, the approximating decomposition is excluded from the obtained decompositions to eliminate the low-frequency trend (Fig. 3, blocks 8 and 9).

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где ψ(t) - выбранный вейвлет-базис bior3.1, s1(t)…s8(t) - отсчеты сигналов с 1 по 8 канал,where ψ(t) is the selected wavelet basis bior3.1, s 1 (t)…s 8 (t) are signal samples from channels 1 to 8,

С1…С8 - результирующие массивы аппроксимирующих и детализирующих коэффициентов для 5 декомпозиций. В дальнейшую обработку поступают только детализирующие коэффициенты.С1…С8 - resulting arrays of approximating and detailing coefficients for 5 decompositions. Only detailed coefficients are processed further.

2. Для каждой из полученных 5 детализирующих декомпозиций для каждого канала вычисляется 2 параметра: среднеквадратичное значение (СКЗ) и среднее по модулю (СпМ) (фиг. 3, блок 10).2. For each of the 5 detailed decompositions obtained, 2 parameters are calculated for each channel: root mean square (RMS) and modulo average (Am) (Fig. 3, block 10).

Массивы коэффициентов для каждого обработанного канала представляют собой:The arrays of coefficients for each processed channel are:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Cd1…Cd5 - детализирующие коэффициенты для декомпозиций 1-5.where Cd 1 ...Cd 5 - detail coefficients for decompositions 1-5.

Для каждого массива вычисляются значения СКЗ и СпМ для каждой декомпозиции по формулам:For each array, RMS and SpM values are calculated for each decomposition using the formulas:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

где N - общее число детализирующих коэффициентов в декомпозиции.where N is the total number of detail coefficients in the decomposition.

Результатом вычислений для каждого канала будут векторы вида:The result of calculations for each channel will be vectors of the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Далее наращивается значение переменной i (номер канала) и производится проверка на превышение числа имеющихся каналов (фиг. 3, блоки 11 и 12). В случае, если канал не последний, производится возврат к шагу вычисления параметров (фиг. 4, блок 10). Если обработан последний канал, осуществляется переход к совместной обработке полученных параметров (фиг. 4, блок 13).Next, the value of the variable i (channel number) is incremented and a check is made for the excess of the number of available channels (Fig. 3, blocks 11 and 12). If the channel is not the last one, a return is made to the step of calculating the parameters (Fig. 4, block 10). If the last channel is processed, a transition is made to the joint processing of the received parameters (Fig. 4, block 13).

3. Результирующим вектором для каждого канала будет 10 значений СКЗ и СпМ.3. The resulting vector for each channel will be 10 RMS and SpM values.

4. Векторы со всех каналов объединяются в один вектор из 80 параметров, который подается на БОС и ВЗ с помощью метода главных компонент. Данный метод позволяет сократить размерность данных с наименьшими потерями информации.4. Vectors from all channels are combined into one vector of 80 parameters, which is fed to the BOS and VZ using the principal component method. This method allows you to reduce the dimension of data with the least loss of information.

Обработка производится попарно для всех каналов, с сокращением размерности пространства до 3 (фиг. 3, блок 13).Processing is performed in pairs for all channels, with the reduction of the space dimension to 3 (Fig. 3, block 13).

Для сокращения размерности выбираем вектора следующих пар каналов (указаны цифрами):To reduce the dimension, we select the vectors of the following pairs of channels (indicated by numbers):

С13, С24, С35, С46, С57, С68, С15, С26, С37, С48.C13, C24, C35, C46, C57, C68, C15, C26, C37, C48.

Затем для каждого вектора пары каналов производится сокращение размерности через разложение по методу главных компонент [3]. Заданная результирующая размерность - 3. Размерность вектора признаков выбиралась исходя из получения наилучших результатов классификационной модели с учетом приемлемой вычислительной сложности. При обучении классификационной модели с 4-мя и более входами не выявлено повышения точности, однако вычислительная сложность возрастает согласно [9]:Then, for each vector of a pair of channels, the dimension is reduced through expansion by the method of principal components [3]. The given resulting dimension is 3. The dimension of the feature vector was chosen based on obtaining the best results of the classification model, taking into account acceptable computational complexity. When training a classification model with 4 or more inputs, no increase in accuracy was found, however, the computational complexity increases according to [9]:

Figure 00000011
Figure 00000011

При этом сократить объем обучающей выборки для модели нельзя - это приводит к повышению вероятности переобучения модели.At the same time, it is impossible to reduce the size of the training sample for the model - this leads to an increase in the probability of retraining the model.

5. Результирующий сжатый вектор признаков подается на вход классификационной модели на основе метода опорных векторов (support vector machines [4]) (фиг. 3, блок 14).5. The resulting compressed feature vector is fed to the input of the classification model based on the support vector machines (support vector machines [4]) (Fig. 3, block 14).

С помощью данной классификационной модели (данного классификатора) в процессе обучения модели строится гиперплоскость, разделяющая входные данные на два класса.With the help of this classification model (this classifier), in the process of training the model, a hyperplane is built that divides the input data into two classes.

Результатом работы классификационной модели являются два выхода: «Есть риск заболевания» и «Риск заболевания не выявлен» (фиг. 3, блок 15).The result of the classification model is two outputs: "There is a risk of disease" and "Risk of the disease is not detected" (Fig. 3, block 15).

Работа второго цикла «Биогибридный скрининг» (фиг. 2) реализуется в парадигме: либо один биосенсор на нозологии (РЛ), (РЖ), (СД), (ТЛ); либо, четыре биосенсора на каждую из нозологий РЛ, РЖ, СД, ТЛ. Цикл состоит из трех шагов, первым из которых является забор воздуха от обследуемого в пробоотборный пакет (забор воздуха от обследуемых на фигурах не представлен). Второй шаг, это контроль функционального состояния (реализуется по примеру цикла «Подготовка биосенсора (ов) к работе», Шаг 1 (описан выше)). Третий шаг, это проведение биогибридного скрининга, выдача заключений о наличии / отсутствии «Риск заболевания».The work of the second cycle "Biohybrid screening" (Fig. 2) is implemented in the paradigm: either one biosensor for nosology (RL), (RJ), (SD), (TL); or, four biosensors for each of the nosologies of RL, RG, DM, TL. The cycle consists of three steps, the first of which is the intake of air from the subject into the sampling bag (air intake from the subjects is not shown in the figures). The second step is the control of the functional state (implemented according to the example of the cycle “Preparing the biosensor (s) for operation”, Step 1 (described above)). The third step is to conduct a biohybrid screening, issuing conclusions on the presence / absence of the “Risk of the disease”.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Фиг. 1. Блок-схема устройства для осуществления заявляемого способа.Fig. 1. Block diagram of a device for implementing the proposed method.

Фиг. 2. Блок-схема подготовки биосенсора (ов) (БС) к работе и биогибридного скрининга по нозологиям: рак легкого (РЛ), рак желудка (РЖ), сахарный диабет (СД) и туберкулез легких (ТЛ).Fig. Fig. 2. Block diagram of biosensor(s) (BS) preparation for operation and biohybrid screening by nosologies: lung cancer (LC), gastric cancer (GC), diabetes mellitus (DM) and pulmonary tuberculosis (TL).

Фиг. 3. Последовательные ступени обработки классификатора.Fig. 3. Successive stages of classifier processing.

Фиг. 4. Зависимость пропускной способности от варианта отбора выдыхаемого обследуемым воздуха.Fig. 4. Dependence of throughput on the option of sampling the air exhaled by the examined.

Фиг. 5. Зависимость F - меры от расхода воздуха из пробоотборного пакета.Fig. 5. Dependence F - measures on the air flow rate from the sampling bag.

Пример использования (реализации) предлагаемого способа для каждой нозологии: рак легкого, рак желудка, сахарный диабет и туберкулез легких.An example of the use (implementation) of the proposed method for each nosology: lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis.

Дизайн испытания способа биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху: одномоментный (он-лайн).Test design of the method for biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by the exhaled air of the examined air: one-stage (on-line).

Всего в испытании способа биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху приняло участие 106 испытуемых-добровольцев. Из них в испытании способа биогибридного скрининга рака легкого и рака желудка приняло участие 58 испытуемых-добровольцев, в испытаниях способа биогибридного скрининга сахарного диабета II типа - 24 испытуемых-добровольца и в испытаниях способа биогибридного скрининга туберкулеза легких - 24 испытуемых-добровольца. Отбор проб выдыхаемого воздуха от всех испытуемых-добровольцев осуществлялся с использованием одноразовых пробоотборных пакетов объемом 5 л.In total, 106 volunteers took part in testing the method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air. Of these, 58 volunteers participated in the test of the biohybrid screening method for lung cancer and stomach cancer, 24 volunteers participated in the tests of the biohybrid screening method for type II diabetes mellitus, and 24 volunteers participated in the tests of the biohybrid screening method for pulmonary tuberculosis. The sampling of exhaled air from all volunteer subjects was carried out using disposable sampling bags with a volume of 5 l.

Из 58-ми испытуемых-добровольцев, принявших участие в испытаниях способа биогибридного скрининга рака легкого и рака желудка:Of the 58 volunteer subjects who took part in trials of the biohybrid screening method for lung cancer and stomach cancer:

- условно здоровых - 50 человек (контрольная группа);- conditionally healthy - 50 people (control group);

- с диагнозом «Рак легкого» - 5 пациентов на ранних стадиях развития заболевания (T1N0M0, T1N0M0, T1N0M0, T2N0M0, T2N1M0);- with a diagnosis of lung cancer - 5 patients in the early stages of the disease (T1N0M0, T1N0M0, T1N0M0, T2N0M0, T2N1M0);

- с диагнозом «Рак желудка» - 3 пациента (T3N1M0, T3N2M0, T3N0M1).- with a diagnosis of stomach cancer - 3 patients (T3N1M0, T3N2M0, T3N0M1).

Средний возраст условно здоровых испытуемых-добровольцев составил 59,4±8,1 лет. Средний возраст пациентов с установленными диагнозами онкологических заболеваний составил 60,8±4,0 лет.The average age of apparently healthy volunteers was 59.4±8.1 years. The average age of patients with diagnosed oncological diseases was 60.8±4.0 years.

По окончании испытания способа биогибридного скрининга рака легкого и рака желудка и формирования заключения о наличии или отсутствии риска указанных заболеваний 30 из 50-ти условно здоровых испытуемых-добровольцев прошли медицинское обследование (комплаентность составила 60%). Из них 11 человек прошли обследование с применением и спиральной компьютерной томографии органов грудной клетки (СРКТ), и эзофагогастродуоденоскопии (ЭГДС); 14 - только с применением СРКТ и 4 -только с применением ЭГДС.Upon completion of testing the method of biohybrid screening of lung cancer and stomach cancer and the formation of a conclusion about the presence or absence of risk of these diseases, 30 out of 50 apparently healthy volunteers underwent a medical examination (compliance was 60%). Of these, 11 people were examined using both spiral computed tomography of the chest (SCT) and esophagogastroduodenoscopy (EGDS); 14 - only with the use of SRCT and 4 - only with the use of endoscopy.

Подтверждение у условно здоровых испытуемых-добровольцев риска рака легких оценивалось в соответствии с Системой описания, обработки и стандартизации данных компьютерной томографии органов грудной полости, при обнаружении единичных узлов: Lung Imaging Reporting and Data System (LungRADS™) [10] (риск рака легких считался подтвержденным при уровнях LR=2 и выше), а также с использованием Рекомендаций общества Fleischner, 2017 г. [11].Confirmation of the risk of lung cancer in apparently healthy volunteer subjects was assessed in accordance with the Lung Imaging Reporting and Data System (LungRADS™) [10] (the risk of lung cancer was considered confirmed at levels LR=2 and above), as well as using the recommendations of the Fleischner Society, 2017 [11].

Подтверждение у условно здоровых испытуемых-добровольцев риска рака желудка оценивалось в соответствии с международными рекомендациями по лечению предраковых состояний и изменений желудка (MAPS II) [12] и Клиническими рекомендациями Минздрава России: Рак желудка [13].Confirmation of the risk of gastric cancer in apparently healthy volunteer subjects was assessed in accordance with international guidelines for the treatment of precancerous conditions and changes in the stomach (MAPS II) [12] and Clinical guidelines of the Russian Ministry of Health: Gastric cancer [13].

Использованы:Used:

- Рекомендация 1 (MAPS II): пациенты с хроническим атрофическим гастритом или кишечной метаплазией подвержены риску развития аденокарциномы желудка (высокий уровень доказательности).- Recommendation 1 (MAPS II): Patients with chronic atrophic gastritis or intestinal metaplasia are at risk of developing gastric adenocarcinoma (high level of evidence).

- Рекомендация 2 (MAPS II): гистологически подтвержденная кишечная метаплазия - наиболее надежный маркер атрофии слизистой оболочки желудка (высокий уровень доказательности).- Recommendation 2 (MAPS II): histologically confirmed intestinal metaplasia is the most reliable marker of atrophy of the gastric mucosa (high level of evidence).

- Рекомендация (MAPS II): Пациентам с обширной кишечной метаплазией, а также со стойкой инфекцией H.pylori, или неполной кишечной метаплазией, или, в особенности, при наличии рака желудка у ближайшего родственника в семейном анамнезе необходимо более частое эндоскопическое наблюдение для исключения риска рака желудка (умеренный уровень доказательности).- Recommendation (MAPS II): Patients with extensive intestinal metaplasia, as well as persistent H. pylori infection or incomplete intestinal metaplasia, or especially those with a family history of gastric cancer in the next of kin, should have more frequent endoscopic surveillance to rule out risk gastric cancer (moderate level of evidence).

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Из 24-х испытуемых-добровольцев, принявших участие в испытаниях способа биогибридного скрининга сахарного диабета:Of the 24 volunteer subjects who took part in the trials of the biohybrid screening method for diabetes mellitus:

- условно здоровых - 20 человек (контрольная группа), у которых концентрация глюкозы в венозной крови натощак после испытания находилась в пределах нормативных значений этого показателя;- conditionally healthy - 20 people (control group), in which the concentration of glucose in the venous blood on an empty stomach after the test was within the normative values of this indicator;

- с диагнозом «сахарный диабет II типа» - 4 пациента, у которых выявлена повышенная концентрация глюкозы в венозной крови натощак после испытания: 6,8; 8,2; 10,6 и 21,7 ммоль/л.- with a diagnosis of "diabetes mellitus type II" - 4 patients who had an increased concentration of glucose in the venous blood on an empty stomach after the test: 6.8; 8.2; 10.6 and 21.7 mmol/l.

Figure 00000014
Figure 00000014

Из 24-х испытуемых-добровольцев, принявших участие в испытаниях способа биогибридного скрининга туберкулеза легких:Of the 24 volunteers who took part in the trials of the biohybrid screening method for pulmonary tuberculosis:

- условно здоровых - 20 человек (контрольная группа), которым за 1 -3 месяца до испытания была сделана флюорография/рентгеновское исследование органов грудной клетки и получено заключение: «Органы грудной клетки без патологических изменений»;- conditionally healthy - 20 people (control group), who underwent fluorography/X-ray examination of the chest organs 1-3 months before the test and received the conclusion: "Chest organs without pathological changes";

- 4 пациента с диагнозом «Туберкулез легких (БК «-»)».- 4 patients diagnosed with "Pulmonary tuberculosis (BC "-")".

Figure 00000015
Figure 00000015

Показатели:Indicators:

- «точность» (сформулированного по результатам испытания способа биогибридного скрининга заключения),- "accuracy" (formulated according to the results of testing the method of biohybrid screening of the conclusion),

- «полнота» (извлечения из общей выборки испытуемых-добровольцев лиц с установленными диагнозами и лиц с риском заболеваний),- "completeness" (extractions from the total sample of volunteer subjects with established diagnoses and individuals at risk of diseases),

- комплексный статистический показатель «F-мера», определяемый в зависимости от точности способа и полнотой извлечения целевых показателей из общей выборки,- a complex statistical indicator "F-measure", determined depending on the accuracy of the method and the completeness of extracting target indicators from the total sample,

- чувствительность способа,- the sensitivity of the method,

- специфичность способа,- the specificity of the method,

- прогностическая ценность отрицательного результата (заключения о наличии или отсутствии риска заболевания),- predictive value of a negative result (conclusions about the presence or absence of a risk of the disease),

- прогностическая ценность положительного результата рассчитаны по формулам, приведенным в [14,15,16,17].- the predictive value of a positive result is calculated according to the formulas given in [14,15,16,17].

Figure 00000016
Figure 00000016

Риск систематических ошибок испытания способа биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху оценен как «низкий» (10 баллов по шкале QUADAS) [18].The risk of systematic errors in testing the method of biohybrid screening for lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air was assessed as "low" (10 points on the QUADAS scale) [18].

Заявленный способ биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху устраняет недостатки прототипа, а именно, за счет применения пробоотборных пакетов исключается возможность заражения различными заболеваниями (в том числе, новой коронавирусной инфекцией (COVID-19)), повышается пропускная способность (фиг. 4). Применение системы автоматического сдувания позволяет добиться равномерной подачи воздуха к обонятельному органу биосенсора с расходом воздуха из пробоотборного пакета 80-160 мл/с (см. фиг. 5, где границы интервала расхода воздуха обозначены буквами А и Б, а F-мера имеет максимальное значение), что в свою очередь повышает точность выявления риска заболеваний (РЛ, РЖ, СД, ТЛ). Кроме того, решены недостатки метода обработки, а именно, применение Фурье-преобразования для анализа нестационарного сигнала, за счет обработки сигналов путем разложения каждого из 8-ми каналов с помощью вейвлет-преобразования, использования биортогонального сплайн вейвлета 3-го и 1-го порядков, для каждой из полученных 5 детализирующих декомпозиций вычисления 2 параметров: среднеквадратичного значения (СКЗ) и среднего по модулю (СпМ), результирующим вектором для каждого канала являются 10 значений СКЗ и СпМ, результирующий вектор для сигнала состоит из 80 параметров, подаваемых на вход блока обработки с помощью метода главных компонент (обработка производится попарно для всех каналов). Кроме того, решены недостатки классификационной модели, многослойной сверточной нейросети, за счет подачи результирующего сжатого вектора признаков с размерностью 3 на вход обученной классификационной модели на основе метода опорных векторов (support vector machines).The claimed method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air examined eliminates the disadvantages of the prototype, namely, through the use of sampling packages, the possibility of infection with various diseases (including new coronavirus infection (COVID-19)) is eliminated , the throughput increases (Fig. 4). The use of an automatic deflation system makes it possible to achieve a uniform supply of air to the olfactory organ of the biosensor with an air flow rate of 80-160 ml/s from the sampling bag (see Fig. 5, where the boundaries of the air flow interval are denoted by the letters A and B, and the F-measure has the maximum value ), which in turn increases the accuracy of identifying the risk of diseases (RL, RG, DM, TL). In addition, the shortcomings of the processing method were solved, namely, the use of the Fourier transform for analyzing a non-stationary signal, due to signal processing by decomposing each of the 8 channels using a wavelet transform, using a biorthogonal wavelet spline of the 3rd and 1st orders , for each of the obtained 5 detailed decompositions of calculating 2 parameters: root mean square (RMS) and mean modulo (SpM), the resulting vector for each channel is 10 RMS and SpM values, the resulting vector for the signal consists of 80 parameters fed to the input of the block processing using the method of principal components (processing is performed in pairs for all channels). In addition, the disadvantages of the classification model, a multilayer convolutional neural network, are solved by feeding the resulting compressed feature vector with dimension 3 to the input of the trained classification model based on the support vector machines.

Источники информации.Information sources.

1. Chibli Mallat, Stephane Mallat. A Wavelet Tour of Signal Processing. -Elsevier Science, 1999, 637 pp.1. Chibli Mallat, Stephane Mallat. A Wavelet Tour of Signal Processing. - Elsevier Science, 1999, 637 pp.

2. Патент RU 2666873 C1, дата регистрации: 12.09.2018 г. «Способ диагностики рака легкого по анализу выдыхаемого пациентом воздуха на основе анализа биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы», авторы Медведев Дмитрий Сергеевич, Кирой Валерий Николаевич, Ильиных Андрей Сергеевич, Шепелев Игорь Евгеньевич, Матухно Алексей Евгеньевич, Смоликов Алексей Борисович, Золотухин Владимир Васильевич, Миняева Надежда Руслановна.2. Patent RU 2666873 C1, registration date: 09/12/2018 "Method for diagnosing lung cancer by analyzing the air exhaled by the patient based on the analysis of bioelectric potentials of the olfactory analyzer of the rat", authors Medvedev Dmitry Sergeevich, Kiroy Valery Nikolaevich, Ilinykh Andrey Sergeevich, Shepelev Igor Evgenievich, Alexey Evgenievich Matukhno, Alexei Borisovich Smolikov, Vladimir Vasilievich Zolotukhin, Nadezhda Ruslanovna Minyaeva.

3. Jolliffe I.T. Principal Component Analysis, Series: Springer Series in Statistics, 2nd ed., Springer, NY, 2002, XXIX, 487 p.28 illus.3. Jolliffe I.T. Principal Component Analysis, Series: Springer Series in Statistics, 2nd ed., Springer, NY, 2002, XXIX, 487 p.28 illus.

4. Alex J. Smola, Bernhard Scholkopf. A tutorial on support vector regression // Statistics and Computing 14 // 2004 // pp 199-222.4. Alex J. Smola, Bernhard Scholkopf. A tutorial on support vector regression // Statistics and Computing 14 // 2004 // pp 199-222.

5. Патент RU 2659712 C1, дата регистрации: 03.07.2018 г. «Способ выявления в воздухе малых концентраций взрывчатых и наркотических веществ на основе анализа биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы», авторы Медведев Дмитрий Сергеевич, Кирой Валерий Николаевич, Ильиных Андрей Сергеевич, Шапошников Дмитрий Григорьевич, Алимов Руслан Рустамович, Вдовюк Артем Владленович, Золотухин Владимир Васильевич, Матухно Алексей Евгеньевич, Смоликов Алексей Борисович, Стадников Евгений Николаевич, Миняева Надежда Руслановна5. Patent RU 2659712 C1, registration date: 07/03/2018 "A method for detecting low concentrations of explosives and narcotic substances in the air based on the analysis of bioelectric potentials of the olfactory analyzer of a rat", authors Medvedev Dmitry Sergeevich, Kiroy Valery Nikolaevich, Ilinykh Andrey Sergeevich, Shaposhnikov Dmitry Grigorievich, Alimov Ruslan Rustamovich, Vdovyuk Artem Vladlenovich, Zolotukhin Vladimir Vasilievich, Matukhno Alexey Evgenievich, Smolikov Alexei Borisovich, Stadnikov Evgeniy Nikolaevich, Minyaeva Nadezhda Ruslanovna

6. Патент №US 20050065446 A1 - Methods of collecting and analyzing human breath. Дата подачи заявки: 29.01.2002. Дата публикации патента: 24.03.2005. Авторы: Talton; James D. (Gainesville, FL).6. Patent No. US 20050065446 A1 - Methods of collecting and analyzing human breath. Application date: 29.01.2002. Patent publication date: 03/24/2005. Authors: Talton; James D. (Gainesville, FL).

7. Патент №10,455,817 B2 - Animal olfactory detection of disease as control for health metrics collected by medical toilet. Дата подачи заявки: 04.10.2016. Дата начала действия: 05.04.2018. Дата публикации патента: 29.10.2019. Авторы: Hall D.R., Fox J., Pearman Т. United States Patent.7. Patent No. 10,455,817 B2 - Animal olfactory detection of disease as control for health metrics collected by medical toilet. Application date: 04.10.2016. Effective date: 04/05/2018. Patent publication date: 10/29/2019. Authors: Hall D.R., Fox J., Pearman T. United States Patent.

8. BIO - ELECTRIC NOSE Pub. No.: US 2019/0227053 Al Jul. 25, 2019 Inventors: Dmitry RINBERG, New York, NY (US); Erez SHOR, New York, NY (US); Thomas BOZZA, New York, NY (US).8. BIO - ELECTRIC NOSE Pub. No.: US 2019/0227053 Al Jul. 25, 2019 Inventors: Dmitry RINBERG, New York, NY (US); Erez SHOR, New York, NY (US); Thomas BOZZA, New York, NY (US).

9. Ульянов M.B. Ресурсно-эффективные компьютерные алгоритмы. Разработка и анализ. Учебное пособие. М.: НАУКА, ФИЗМАТЛИТ, 2007. -376 с. 9. Ulyanov M.V. Resource-efficient computer algorithms. Development and analysis. Tutorial. M.: SCIENCE, FIZMATLIT, 2007. -376 p.

10. Применение системы LUNG-RADS в скрининге рака легких. Методические рекомендации №3. Департамент здравоохранения г. Москвы / Николаев А.Е., Блохин НА., Гончар А.П. и др. // Серия «Лучшие» практики лучевой и инструментальной диагностики». Вып.34. - М., 2020. - 22 с.10. Application of the LUNG-RADS system in lung cancer screening. Methodological recommendations No. 3. Department of Health of Moscow / Nikolaev A.E., Blokhin N.A., Gonchar A.P. and others // Series "Best" practices of radiological and instrumental diagnostics". Issue 34. - M., 2020. - 22 p.

11. MacMahon et al. Guidelines for Management of Incidental Pulmonary Nodules Detected on CT Images: From the Fleischner Society 2017 // Radiology (2017) DOI10.1148/radiol.2017161659. Цит.по URL. http://24radiology.ru/grudnaya-kletka/rekomendatsii-obshhestva-fleischner/ (дата обращения: 20.08.2021).11 MacMahon et al. Guidelines for Management of Incidental Pulmonary Nodules Detected on CT Images: From the Fleischner Society 2017 // Radiology (2017) DOI10.1148/radiol.2017161659. Quoted from URL. http://24radiology.ru/grudnaya-kletka/rekomendatsii-obshhestva-fleischner/ (date of access: 20.08.2021).

12. Pimentel-Nunes P., Libanio D., Marcos-Pinto R. et al. Management of epithelial precancerous conditions and lesions in the stomach (MAPS II): European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE), European Helicobacter and Microbiota Study Group (EHMSG), European Society of Pathology (ESP), and Sociedade Portuguesa de Endoscopia Digestiva (SPED) guideline update 2019 // Endoscopy. 2019; 51.12. Pimentel-Nunes P., Libanio D., Marcos-Pinto R. et al. Management of epithelial precancerous conditions and lesions in the stomach (MAPS II): European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE), European Helicobacter and Microbiota Study Group (EHMSG), European Society of Pathology (ESP), and Sociedade Portuguesa de Endoscopia Digestiva (SPED) ) guideline update 2019 // Endoscopy. 2019; 51.

13. URL. https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/574_1 (дата обращения 20.08.2021).13 URL. https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/574_1 (Accessed 20.08.2021).

14. David M.W. Powers. Evaluation: From Precision, Recall and F-factor to ROC, Informedness, Markedness and Correlation // Technical Report SIE-07-001 December 2007// School of Informatics and Engineering Flinders University, Adelaide, Australia.14. David M.W. powers. Evaluation: From Precision, Recall and F-factor to ROC, Informedness, Markedness and Correlation // Technical Report SIE-07-001 December 2007// School of Informatics and Engineering Flinders University, Adelaide, Australia.

15. D.G. Altman, J.M. Bland. Statistics Notes: Diagnostic tests 1: sensitivity and specificity // BMJ // 1994 // 308:1552 doi: 10.1136/bmj.308.6943.1552.15.D.G. Altman, J.M. Bland. Statistics Notes: Diagnostic tests 1: sensitivity and specificity // BMJ // 1994 // 308:1552 doi: 10.1136/bmj.308.6943.1552.

16. D.G. Altman, J.M. Bland. Diagnostic tests 2: Predictive values // BMJ // 1994 Jul 9//309(6947): 102.16.D.G. Altman, J.M. Bland. Diagnostic tests 2: Predictive values // BMJ // 1994 Jul 9//309(6947): 102.

17. Наследов А.Д. Математические методы психологического исследования. - СПб.: Речь, 2004.17. Nasledov A.D. Mathematical methods of psychological research. - St. Petersburg: Speech, 2004.

18. Реброва О.Ю., Федяева В.К. Оценка риска систематических ошибок в одномоментных исследованиях диагностических тестов: русскоязычная версия вопросника QUADAS. Медицинские технологии. Оценка и выбор. - 2017. - №. 1. - С. 11-14.18. Rebrova O.Yu., Fedyaeva V.K. Assessing the risk of bias in cross-sectional studies of diagnostic tests: Russian version of the QUADAS questionnaire. Medical technologies. Evaluation and choice. - 2017. - no. 1. - S. 11-14.

Claims (7)

Способ биогибридного скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких по выдыхаемому обследуемым воздуху, заключающийся в том, что используют либо одну крысу для скрининга рака легкого, рака желудка, сахарного диабета и туберкулеза легких, либо четырех крыс для каждого из перечисленных заболеваний отдельно;A method for biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air examined, which consists in using either one rat for screening lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis, or four rats for each of the listed diseases separately; при этом забор воздуха от обследуемых в обоих случаях проводят в пробоотборные пакеты и расход воздуха из пробоотборных пакетов к обонятельному органу крысы составляет 80-160 мл/с;while the air intake from the subjects in both cases is carried out in the sampling bags and the air flow from the sampling bags to the olfactory organ of the rat is 80-160 ml/s; на голове крысы размещают микроэлектродную матрицу, которая восемью микроэлектродами погружена в обонятельную луковицу и обеспечивает снятие биоэлектрических потенциалов обонятельного анализатора крысы;a microelectrode matrix is placed on the head of the rat, which is immersed in the olfactory bulb with eight microelectrodes and provides for the removal of bioelectric potentials of the olfactory analyzer of the rat; обработку полученных сигналов осуществляют путем разложения каждого из 8-ми каналов с помощью вейвлет-преобразования, при этом используют биортогональный сплайн вейвлет 3-го и 1-го порядков, для каждой из полученных пяти детализирующих декомпозиций сигнала вычисляют такие параметры, как среднеквадратичное значение (СКЗ) и среднее по модулю (СпМ), результирующий вектор для каждого из 8-ми каналов имеет следующий вид:the processing of the received signals is carried out by decomposing each of the 8 channels using a wavelet transform, while using a biorthogonal spline wavelet of the 3rd and 1st orders, for each of the five detailed decompositions of the signal obtained, parameters such as the mean square value (RMS ) and mean modulo (SpM), the resulting vector for each of the 8 channels has the following form:
Figure 00000017
Figure 00000017
где
Figure 00000018
- детализирующие коэффициенты для декомпозиций 1-5, векторы со всех каналов объединяют в один результирующий вектор для сигнала из 80 параметров, который подают на вход блока обработки с помощью метода главных компонент, и обработку производят попарно для всех каналов;
Where
Figure 00000018
- detail coefficients for decompositions 1-5, vectors from all channels are combined into one resulting vector for a signal of 80 parameters, which is fed to the input of the processing block using the principal component method, and processing is performed in pairs for all channels;
результирующий сжатый вектор признаков с размерностью 3 подают на вход обученной классификационной модели на основе метода опорных векторов, результатом работы которой являются выходы «Есть риск заболевания» и «Риск заболевания не выявлен», и выдают заключение о наличии/отсутствии риска заболевания.the resulting compressed feature vector with dimension 3 is fed to the input of the trained classification model based on the support vector machine, the result of which is the outputs "There is a risk of disease" and "Risk of the disease is not detected", and a conclusion is issued about the presence/absence of the risk of the disease.
RU2022110681A 2022-04-20 Method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air RU2797334C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797334C1 true RU2797334C1 (en) 2023-06-02

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1234540B1 (en) * 2000-07-05 2007-03-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for screening,
CN104055510B (en) * 2014-06-26 2016-06-01 浙江大学 Based on the Wearable rat olfactory nerve signal supervisory instrument of cableless communication
RU2639254C2 (en) * 2012-12-26 2017-12-20 Ар БАЙО КО., ЛТД. Method for cancer diagnostics using exhaled air
RU2666873C1 (en) * 2017-05-11 2018-09-12 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of diagnostics of lung cancer by analysis of exhaled air by patient on the basis of analysis of bioelectric potentials of the rat olfactory analyzer
US10568541B2 (en) * 2008-12-01 2020-02-25 TricornTech Taiwan Breath analysis systems and methods for asthma, tuberculosis and lung cancer diagnostics and disease management
US11275077B2 (en) * 2016-06-27 2022-03-15 Voc Diagnostics Olfactory detector for early diagnosis of ovarian cancer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1234540B1 (en) * 2000-07-05 2007-03-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for screening,
US10568541B2 (en) * 2008-12-01 2020-02-25 TricornTech Taiwan Breath analysis systems and methods for asthma, tuberculosis and lung cancer diagnostics and disease management
RU2639254C2 (en) * 2012-12-26 2017-12-20 Ар БАЙО КО., ЛТД. Method for cancer diagnostics using exhaled air
CN104055510B (en) * 2014-06-26 2016-06-01 浙江大学 Based on the Wearable rat olfactory nerve signal supervisory instrument of cableless communication
US11275077B2 (en) * 2016-06-27 2022-03-15 Voc Diagnostics Olfactory detector for early diagnosis of ovarian cancer
RU2666873C1 (en) * 2017-05-11 2018-09-12 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of diagnostics of lung cancer by analysis of exhaled air by patient on the basis of analysis of bioelectric potentials of the rat olfactory analyzer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GEORGIES F. MGODE et al. Mycobacterium tuberculosis volatiles for diagnosis of tuberculosis by Cricetomys rats. Tuberculosis, 92(6), 2012. MCCULLOCH M. et al. Diagnostic accuracy of canine scent detection in early- and late-stage lung and breast cancers. Integrative cancer therapies, 5(1), 2006. OH Y. et al. Multi-Odor Discrimination by Rat Sniffing for Potential Monitoring of Lung Cancer and Diabetes. Sensors. 26.05.2021, 21(11): 3696. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Navaneeth et al. PSO optimized 1-D CNN-SVM architecture for real-time detection and classification applications
CN104856679B (en) The breast rail system and method managed for asthma, pulmonary tuberculosis and pulmonary cancer diagnosis and disease
US7309314B2 (en) Method for predicting apnea-hypopnea index from overnight pulse oximetry readings
US9101276B2 (en) Analysis of brain patterns using temporal measures
JP5669787B2 (en) Residue-based management of human health
KR20200100131A (en) Biometric monitoring and analysis method and system based on mixed sensing
Klug et al. The BeMoBIL Pipeline for automated analyses of multimodal mobile brain and body imaging data
CN110603592B (en) Biomarker detection method, disease judgment method, biomarker detection device, and biomarker detection program
CN115517682B (en) Cognitive dysfunction prediction system based on gastrointestinal electric signals and construction method
Naeem et al. Heart disease detection using feature extraction and artificial neural networks: A sensor-based approach
CN115691794A (en) Auxiliary analysis method and system for neural diagnosis
RU2797334C1 (en) Method of biohybrid screening of lung cancer, stomach cancer, diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis by exhaled air
US20200170562A1 (en) Methods and devices for determining signal quality for a swallowing impairment classification model
Kanwade et al. Combined weighted feature extraction and deep learning approach for chronic obstructive pulmonary disease classification using electromyography
Gade et al. A non-invasive blood glucose monitoring for diabetics with breath biomarkers: an ensemble-of-classifiers model
JP4355386B2 (en) Biological homeostasis maintenance evaluation device
JP6198161B2 (en) Dynamic network biomarker detection apparatus, detection method, and detection program
Alam et al. Non-invasive inference of minute ventilation using wearable ECG and Gaussian process regression
US20040030672A1 (en) Dynamic health metric reporting method and system
Danacı et al. Analysis of static plantar pressure data with capsule networks: Diagnosing ataxia in MS patients with a deep learning-based approach
Gade et al. Exhaled breath signal analysis for diabetes detection: an optimized deep learning approach
Huang et al. Study on gastric interdigestive pressure activity based on phase space reconstruction and FastICA algorithm
CN210354670U (en) Physiological monitoring and analysis system based on hybrid sensing
US20240260880A1 (en) Machine Learning (ML)-based Disease-Detection System Using Detection Animals
AU2021103916A4 (en) Machine learning based obesity analysis for early detection of heart disease