Design and conceptual proposal of an intelligent clinical decision support system for the diagnosis of suspicious obstructive sleep apnea patients from health profile

Obstructive Sleep Apnea (OSA) is a chronic sleep-related pathology characterized by recurrent episodes of total or partial obstruction of the upper airways during sleep. It entails a high impact on the health and quality of life of patients, affecting more than one thousand million people worldwide, which has resulted in an important public health concern in recent years. The usual diagnosis involves performing a sleep test, cardiorespiratory polygraphy, or polysomnography, which allows characterizing the pathology and assessing its severity. However, this procedure cannot be used on a massive scale in general screening studies of the population because of its execution and implementation costs; therefore, causing an increase in waiting lists which would negatively affect the health of the affected patients. Additionally, the symptoms shown by these patients are often unspecific, as well as appealing to the general population (excessive somnolence, snoring, etc.), causing many potential cases to be referred for a sleep study when in reality are not suffering from OSA. This paper proposes a novel intelligent clinical decision support system to be applied to the diagnosis of OSA that can be used in early outpatient stages, quickly, easily, and safely, when a suspicious OSA patient attends the consultation. Starting from information related to the patient’s health profile (anthropometric data, habits, comorbidities, or medications taken), the system is capable of determining different alert levels of suffering from sleep apnea associated with different apnea-hypopnea index (AHI) levels to be studied. To that end, a series of automatic learning algorithms are deployed that, working concurrently, together with a corrective approach based on the use of an Adaptive Neuro-Based Fuzzy Inference System (ANFIS) and a specific heuristic algorithm, allow the calculation of a series of labels associated with the different levels of AHI previously indicated. For the initial software implementation, a data set with 4600 patients from the Álvaro Cunqueiro Hospital in Vigo was used. The results obtained after performing the proof tests determined ROC curves with AUC values in the range 0.8–0.9, and Matthews correlation coefficient values close to 0.6, with high success rates. This points to its potential use as a support tool for the diagnostic process, not only from the point of view of improving the quality of the services provided, but also from the best use of hospital resources and the consequent savings in terms of costs and time.Xunta de Galicia | Ref. ED481A-2020/03

Classification of microarray gene expression cancer data by using artificial intelligence methods

Günümüzde bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi ile birçok alanda yapılan çalışmaları etkilemiştir. Moleküler biyoloji ve bilgisayar teknolojilerinde meydana gelen gelişmeler biyoinformatik adlı bilimi ortaya çıkarmıştır. Biyoinformatik alanında meydana gelen hızlı gelişmeler, bu alanda çözülmeyi bekleyen birçok probleme çözüm olma yolunda büyük katkılar sağlamıştır. DNA mikroarray gen ekspresyonlarının sınıflandırılması da bu problemlerden birisidir. DNA mikroarray çalışmaları, biyoinformatik alanında kullanılan bir teknolojidir. DNA mikroarray veri analizi, kanser gibi genlerle alakalı hastalıkların teşhisinde çok etkin bir rol oynamaktadır. Hastalık türüne bağlı gen ifadeleri belirlenerek, herhangi bir bireyin hastalıklı gene sahip olup olmadığı büyük bir başarı oranı ile tespit edilebilir. Bireyin sağlıklı olup olmadığının tespiti için, mikroarray gen ekspresyonları üzerinde yüksek performanslı sınıflandırma tekniklerinin kullanılması büyük öneme sahiptir. DNA mikroarray’lerini sınıflandırmak için birçok yöntem bulunmaktadır. Destek Vektör Makinaları, Naive Bayes, k-En yakın Komşu, Karar Ağaçları gibi birçok istatistiksel yöntemler yaygın olarak kullanlmaktadır. Fakat bu yöntemler tek başına kullanıldığında, mikroarray verilerini sınıflandırmada her zaman yüksek başarı oranları vermemektedir. Bu yüzden mikroarray verilerini sınıflandırmada yüksek başarı oranları elde etmek için yapay zekâ tabanlı yöntemlerin de kullanılması yapılan çalışmalarda görülmektedir. Bu çalışmada, bu istatistiksel yöntemlere ek olarak yapay zekâ tabanlı ANFIS gibi bir yöntemi kullanarak daha yüksek başarı oranları elde etmek amaçlanmıştır. İstatistiksel sınıflandırma yöntemleri olarak K-En Yakın Komşuluk, Naive Bayes ve Destek Vektör Makineleri kullanılmıştır. Burada Göğüs ve Merkezi Sinir Sistemi kanseri olmak üzere iki farklı kanser veri seti üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Sonuçlardan elde edilen bilgilere göre, genel olarak yapay zekâ tabanlı ANFIS tekniğinin, istatistiksel yöntemlere göre daha başarılı olduğu tespit edilmiştir