Multivariate modeling to identify patterns in clinical data: the example of chest pain

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>In chest pain, physicians are confronted with numerous interrelationships between symptoms and with evidence for or against classifying a patient into different diagnostic categories. The aim of our study was to find natural groups of patients on the basis of risk factors, history and clinical examination data which should then be validated with patients' final diagnoses.</p> <p>Methods</p> <p>We conducted a cross-sectional diagnostic study in 74 primary care practices to establish the validity of symptoms and findings for the diagnosis of coronary heart disease. A total of 1199 patients above age 35 presenting with chest pain were included in the study. General practitioners took a standardized history and performed a physical examination. They also recorded their preliminary diagnoses, investigations and management related to the patient's chest pain. We used multiple correspondence analysis (MCA) to examine associations on variable level, and multidimensional scaling (MDS), k-means and fuzzy cluster analyses to search for subgroups on patient level. We further used heatmaps to graphically illustrate the results.</p> <p>Results</p> <p>A multiple correspondence analysis supported our data collection strategy on variable level. Six factors emerged from this analysis: „chest wall syndrome“, „vital threat“, „stomach and bowel pain“, „angina pectoris“, „chest infection syndrome“, and „ self-limiting chest pain“. MDS, k-means and fuzzy cluster analysis on patient level were not able to find distinct groups. The resulting cluster solutions were not interpretable and had insufficient statistical quality criteria.</p> <p>Conclusions</p> <p>Chest pain is a heterogeneous clinical category with no coherent associations between signs and symptoms on patient level.</p

Unieruchamianie komórek drobnoustrojów metoda kapsułkowania - stan obecny i możliwości rozwoju tej metody

W pracy przedstawiono podstawowe informacje na temat unieruchamiania komórek drobnoustrojów. Scharakteryzowano właściwości alginianu jako najpowszechniej stosowanego materiału do unieruchamiania komórek oraz omówiono podstawowe techniki kapsułkowania materiałów komórkowych. Przedstawiono także przykłady praktycznego wykorzystania kapsułkowanych komórek.In the paper, the basic information on cell immobilization by encapsulation was described. Properties of the alginate, the most popular material used for immobilization, were characterized. The main encapsulation techniques were reviewed, as were some examples of the encapsulated cell applications

Application of aqueous two-phase extraction to separate lysozyme from hen egg white

Wzrastające wymagania konsumentów sprawiają, że producenci żywności są coraz bardziej zainteresowani naturalnymi substancjami przeciwdrobnoustrojowymi, w miejsce powszechnie stosowanych chemicznych konserwantów. Spośród różnych, naturalnych substancji przeciwdrobnoustrojowych lizozym charakteryzuje się właściwościami hamującymi wzrost wielu bakterii chorobotwórczych, na przykład Staphylococcus i Streptococcus. W celu uzyskania handlowych preparatów lizozymu można stosować różne metody jego izolacji z białka jaja kurzego, choć nieliczne z nich wdrożono już do produkcji na skalę przemysłową. Należą do nich: wielokrotne wytrącanie za pomocą soli i krystalizacja, bezpośrednia ultrafiltracja i chromatografia jonowymienna. Ostatnio, w literaturze publikowane są informacje na temat badań nad ekstrakcją lizozymu z białka jaja kurzego w wodnych układach dwufazowych (ATPS) typu glikol polietylenowy (PEG)/roztwór soli. W porównaniu z innymi technikami separacji i oczyszczania białek, zastosowanie wodnych układów dwufazowych charakteryzuje się: krótkim czasem procesu separacji, niskim zużyciem energii, przebiegiem ekstrakcji w warunkach, które nie denaturują białek oraz stosunkowo łatwą możliwością powiększenia skali procesu. Jednak w układzie dwufazowym składającym się z glikolu polietylenowego (PEG) i roztworu soli, lizozym preferencyjnie migruje do fazy górnej wzbogaconej w PEG, co z kolei utrudnia dalszy odzysk tego enzymu. Proces separacji lizozymu w wodnych układach dwufazowych można uprościć i uczynić bardziej wydajnym poprzez zastosowanie zamiast glikolu polietylenowego (PEG) polimeru termoseparującego, zbudowanego z reszt oksyetylenu i oksypropylenu (EOPO), który tworzy fazę górną w układach dwufazowych z formującymi fazę dolną roztworami soli. W takim układzie dwufazowym, polimer EOPO zostaje oddzielony od wodnego roztworu oczyszczonego lizozymu w procesie termoseparacji polimeru, który, podobnie jak roztwór soli pozostały po pierwszym etapie procesu ekstrakcji dwufazowej, może być następnie wielokrotnie wykorzystywany.The increasing demands of consumers cause the manufacturers of food to be more and more interested in replacing commonly used chemical preservatives with natural antimicrobial substances. Among various natural antimicrobial substances, the lysozyme is characterized by properties inhibiting the growth of many pathogenic bacteria, such as Staphylococcus and Streptococcus. Different methods can be applied to separate lysozyme from hen egg white in order to obtain its commercial preparations; however, only a few have been already implemented in the industrial-scale production. They are: repeated salt precipitation and crystallization, direct ultrafiltration and ion-exchange chromatography. Recently, in the expert literature, information has been published referring to researches into the lysozyme extraction from hen egg white using aqueous two-phase systems (ATPS) such as polyethylene glycol (PEG)/salt solution. As compared to other separation and purification techniques of egg white, the application of aqueous two-phase systems is characterized by the following: short time of separation process, low energy consumption, the extraction process progresses under the conditions causing no denaturation of proteins, and a possibility to relatively easily scale-up the entire process. However, in the system composed of polyethylene glycol (PEG) and salt solution, the lysozyme preferentially migrates to the PEG-rich top-phase, and, therefore, it is difficult to subsequently recover this enzyme. The process of separating lysozyme in ATPSs can be simplified and made more efficient if a thermo-separating polymer is used instead of polyethylene glycol (PEG). The thermo-separating polymer is composed of ethylene oxide-propylene oxide (EOPO) forming the top phase in the two-phase systems with salt solutions forming the bottom phase. In this two-phase system, the EOPO polymer is separated from the aqueous solution of the purified lysozyme during a thermo-separation process of the polymer, which can be repeatedly applied just as the salt solution left after the first stage of the two-phase extraction

ENDER: A Statistical Framework for Boosting Decision Rules

Induction of decision rules plays an important role in machine learning. Themain advantage of decision rules is their simplicity and human-interpretable form. Moreover, they are capable of modeling complex interactions between attributes. In this paper, we thoroughly analyze a learning algorithm, called ENDER, which constructs an ensemble of decision rules. This algorithm is tailored for regression and binary classification problems. It uses the boosting approach for learning, which can be treated as generalization of sequential covering. Each new rule is fitted by focusing on examples which were the hardest to classify correctly by the rules already present in the ensemble. We consider different loss functions and minimization techniques often encountered in the boosting framework. The minimization techniques are used to derive impurity measures which control construction of single decision rules. Properties of four different impurity measures are analyzed with respect to the trade-off between misclassification (discrimination) and coverage (completeness) of the rule. Moreover, we consider regularization consisting of shrinking and sampling. Finally, we compare the ENDER algorithm with other well-known decision rule learners such as SLIPPER, LRI and RuleFit

An aqueous two-phase extraction of lysozyme from egg white

W pracy badano przydatność wodnych układów dwufazowych do separacji lizozymu z białka jaja kurzego oraz opracowano optymalne warunki procesu. Separację lizozymu wykonano w wodnym układzie dwufazowym PEG/fosforan potasu. Stosując czysty preparat lizozymu, w doświadczeniach modelowych określono optymalne warunki jego separacji metodą płaszczyzny odpowiedzi. Zbadano wpływ wielkości masy cząsteczkowej PEG, pH roztworu fosforanów oraz stężenia chlorku sodu w układzie dwufazowym na wartość współczynnika podziału lizozymu K. Stwierdzono, że w badanym zakresie stężeń NaCl w układzie dwufazowym, wzrost stężenia chlorku sodu zwiększał wartość tego współczynnika. Z kolei wzrost pH i masy cząsteczkowej glikolu polietylenowego zmniejszał wartość współczynnika K. Największą jego wartość uzyskano w układzie: PEG 4000 (20% m/m) / K2HPO4 + KH2PO4(25% m/m), o pH równym 6,0 i stężeniu NaCl wynoszącym 0,85 mol/dm3. Zastosowanie tego układu do separacji lizozymu z białka jaja kurzego umożliwiło piętnastokrotne zwiększenie jego aktywności.The objective of this paper was to determine the usefulness and effectiveness of aqueous two-phase systems (ATPS) applied to separate lysozyme from egg white. The lysozyme separation was carried out in a system composed of polyethylene glycol (PEG) and potassium phosphate. In the model experiments with pure lysozyme, the optimal process parameters were evaluated. Additionally, the effects of the PEG molecular weight, pH of phosphate solution, and NaCl concentration on the value of the 'K' lysozyme partition coefficient were investigated. It was found that with regard to the NaCl concentration range investigated, within this particular two-phase system, the increase in the sodium chloride concentration caused the increase in the value of 'K' coefficient. Contrary to this, the increase in the 'PEG' molecular weight and in pH values of the phosphate solution caused a decrease in the lysozyme partition coefficient in ATPS. The highest lysozyme separation parameters were obtained in the system: PEG 4000 (20% w/w)/ K2HPO4 + KH2PO4 (25% w/w), with the pH level of 6,0, and the NaCl concentration of 0,85 M. The 15-fold increase of lysozyme activity was obtained when the optimal conditions of ATPS, as determined during the model experiments, were applied to the separation of lysozyme from egg white