ROC曲线确定最佳临界点的方法探讨

ROC曲线称受试者工作特征曲线,又称相对工作曲线,目前在临床诊断性试验中,用于正常值临界点的合理选择.在工作应用中,笔者发现一种确定ROC曲线最佳临界点的快速方法,试与传统方法比较,报道如下. 1 传统方法 在绘制ROC曲线时,传统方法以某试验的SEN为纵坐标,以1-SPE(假阳性率,FPR)为横坐标,依照连续分组测定的数据,分别计算出SEN和FPR,将给出的各点连成曲线即为ROC曲线,距左上角最近一点为正常值的最佳临界点,这一点下的曲线面积最大.用该点数值区分正常和异常,其敏感度和特异性都比较高,而误诊和漏诊例数之和最小[1].     

ROC曲线评价D-二聚体诊断肺动脉栓塞的应用

目的:采用ROC曲线评价D-二聚体在肺动脉栓塞诊断中的准确性及阴性、阳性预测值。方法:选择112例经多层螺旋CT肺血管造影(MSCTPA)确诊为肺动脉栓塞患者(肺动脉栓塞组)和100例年龄和性别相匹配的体检健康人员(正常对照组)进行D-二聚体浓度定量测定。检测结果采用MedCalc软件绘制ROC曲线,计算AUC面积得出肺动脉栓塞诊断及排除诊断的最佳临界值,并据此评价D-二聚体在肺动脉栓塞排除诊断中的准确性和阴性、阳性预测值。结果:与正常对照组相比,肺动脉栓塞组D-二聚体浓度明显升高(P<0.01)。以0.61μg/ml作为肺动脉栓塞的诊断临界值的AUC面积为0.87,以0.20μg/ml作为肺动脉栓塞排除诊断临界值时的灵敏度为96.20%,阴性预测值为95.20%。结论:诊断肺动脉栓塞的D-二聚体检测最佳临界值为0.61μg/ml,排除诊断最佳临界值为0.20μg/ml。     

蛋白质家族模体(motif)的评价策略

模体是刻画蛋白质家族组成结构和执行功能的重要部分,但是对于通过各种生物信息学方法识别出的模体,目前没有很好的办法辨别真假和优劣.文中提出一种新的模体评价策略,从分类器的观点出发,对不同方法在同一个蛋白质家族上建立的不同模体进行比较,从而推断出最具有生物意义的模体.本文在PROSITE数据库中选取7个细胞因子家族,采用MEME和HMMER两种模体识别方法分别识别每个家族的模体,将每个模体看作一个分类器,通过计算同一家族的每个模体的敏感性和特异性并比较它们对应的接收机操作特性曲线,进而比较不同模体,确定真的模体和排除假的模体,从而获得每个蛋白质家族的最佳模体的模型.这种策略可以应用于对任意蛋白质家族模体识别结果的评价.此外,还可以利用最佳模体搜索数据库的结果预测每个家族的新成员.     

超声心动图对冠心病诊断的特异性、敏感性和ROC曲线分析

目的: 对超声心动图诊断冠心病的特异性、敏感性和ROC曲线进行分析,评价其诊断价值。方法: 对114例临床诊断标准为冠心病的患者进行超声心动图检查,观察有无室壁运动异常及其部位,并测量左室射血分数、左室舒张末期内径、左室收缩末期内径、二尖瓣舒张早期峰值流速(E)和舒张晚期峰值流速(A),计算E/A比值。上述患者进行冠脉造影检查,观察3支冠状动脉有无病变、狭窄及狭窄程度,狭窄≥50%诊断为冠心病。结果: 114例中经冠脉造影明确为冠心病患者96例。冠心病超声心动图表现为:节段性室壁运动减弱、消失或矛盾运动。超声心动图诊断冠心病的敏感性为79.2%,定位准确率为75.0%。以左室室壁运动评分≥4为截点,诊断冠心病的敏感性为82.2%,特异性为100%,ROC曲线下面积为0.95(0.89-0.98)。结论: 超声心动图是诊断冠心病首选的无创性诊断方法。利用室壁节段性运动评分诊断冠心病具有较高的特异性和敏感性。     

一种用于模体预测的改进吉布斯采样算法

当前有许多用于预测模体的算法,但没有一种算法能有效地应用在所有场合.依据位置权重矩阵的模体模型,提出一种改进的吉布斯采样算法来识别模体.该算法有效地克服了吉布斯采样算法的局部收敛性,并且可以直观地控制预测模体的保守度.同时引入了模体库的概念,并通过分析模体库数据,提高了模体预测的灵活性和准确率.设计了仿真数据,并选择了已被生物实验验证过的模体数据,证实本算法的可行性和有效性.与当前常用的基于吉布斯采样改进的算法比较,本算法有效地提高了模体预测的准确性、灵活性和稳定性.     

基于矩估计的生物序列模体的贝叶斯检验

针对生物序列模体的显著性检验问题,提出了一种基于矩估计的贝叶斯检验方法.将模体的显著性检验转化为多项分布的检验问题,选取Dirichlet分布作为多项分布的先验分布,并采用矩估计方法估计Dirichlet的超参数,最后应用贝叶斯定理得到一个贝叶斯因子,用于评价模体检验的统计显著性,这种方法克服了传统多项分布检验中构造检验统计量并计算其在零假设下确切分布中的困难.选择JASPAR数据库中107个转录因子结合位点和100组随机模拟数据进行实验,采用皮尔逊积矩相关系数作为评价检验质量的一个标准,实验结果优于传统的模体检验的一些方法,例如快速傅里叶方法.     

用两种体模作CT性能检测的对比研究

本文介绍使用两种不同的标准体模(AAPM体模和RMI461A体模),对3台新安装的CT设备作性能检测,把两组实验数据进行双边对比研究.结果:大多数性能项目,包括高对比度分辨率、影像均匀性和噪声、层厚偏差和CT值线性等的测量数据有较好的一致性.发现低对比度分辨率的测量值存在明显差异,可能是体模(插件)长期受X线照射,化学效应引起材料CT值漂移及本底对比度升高所致,需要用对比度-细节反比关系校正.本文还就当前CT性能检测的若干技术问题,包括检测方法与评价标准的改进等进行探讨.     

基于体模的DSA类CT图像质量研究

目的 在血管造影（DSA）设备上,通过对等效性能的人体仿真体模进行类CT成像,分析DSA中的类CT的图像质量,为DSA设备中类CT图像质量评估提供基础。方法 分别在配置相同的西门子dTA DSA设备上和飞利浦FD20 DSA设备上,利用仿真头颅体模Kyoto Kagaku PBU-60和自制小孔体模进行类CT成像,对采集到的数据进行低对比度、空间均匀性等分析,并进行体模一致性分析。结果 这2台设备均能清晰地呈现头模内部血管结构、走行,以及相应的组织结构等信息,对于自制的体模2台设备的低对比度均为0.2 %,场均匀性2.624 07 Hu 和2.489 75 Hu。结论 这2台设备的类CT图像质量指标,包括噪声、低对比度、场均匀性等均符合检测要求,对DSA设备的类CT图像质量控制工作的开展具有一定的实际意义。     

COX多因素分析和ROC曲线综合评价DNA修复基因对鼻咽癌的预后价值

目的 应用COX多因素分析和ROC曲线探讨DNA修复基因对鼻咽癌的预后价值.方法 收集2007年5月至2012年2月经广西壮族自治区人民医院病理科确诊为鼻咽癌且选择调强放射治疗的患者100例.筛选随访时间超过1年的患者共71例,用免疫组化SP法检测鼻咽癌组织中DNA修复基因DNA-PKcs及BRCA1的表达.用Spearman分析DNA-PKcs和BRCA1的表达水平与临床特征的相关性;ROC曲线法建立预后分组,用Kaplan-Meier生存曲线对DNA-PKcs、BRCA1的表达与预后关系进行单因素分析;Cox比例风险回归对预后进行多因素生存分析.结果 1)DNA-PKcs的表达水平和患者的生存时间呈正相关(P＜0.05).2)DNA-PKcs高表达患者的生存时间长于低表达的患者(P＜0.01).3)多因素生存分析,DNA-PKcs表达水平是影响预后的独立因素(P＜0.01),而BRCA1表达水平未能得出类似结果.结论 DNA-PKcs表达状态是影响预后的独立因素.DNA-PKcs高表达可能作为预测鼻咽癌患者预后较好的一个指标.     

应用Logistic回归和ROC曲线综合分析PSA、fPSA、fPSA/PSA和EPCA对前列腺癌的诊断价值

目的 探讨Logistic回归和ROC曲线综合分析PSA、fPSA、fPSA/PSA和EPCA对前列腺癌的诊断价值.方法 检测107例前列腺癌(prostate cancer,PCa)患者、84例良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia,BPH)患者和50例健康对照者的血清PSA、fPSA和EPCA水平,计算fPSA/PSA,建立Logistic回归模型,绘制ROC曲线并计算曲线下面积来评价各肿瘤标志物对PCa的诊断价值.结果 PCa组血清PSA、fPSA和EPCA水平较BPH组和健康对照组明显升高(P<0.01),PCa组和BPH组fPSA/PSA水平低于健康对照组(P<0.01);单项指标中,EPCA的灵敏度和特异性最高(78.5%、96.0%),约登指数最大(0.777);建立回归模型Y=logit(P)=-6.906+0.843XPSA-1.402XfPSA+0.271XEPCA,新变量P的AUC为0.935,灵敏度和特异性分别为87.9%和96.0%.结论 PSA、EPCA检测在PCa诊断中具有一定的临床意义,与fPSA联合检测与单项检测相比可以显著提高诊断能力,综合应用Logistic回归和ROC曲线分析有助于提高PCa的诊断效能.     

磨牙全颈环CAD/CAM内冠的制作

试验了制作磨牙全颈环CAD／CAM内冠的全过程。首先利用三维激光测量仪对牙预备体模型进行数据测量；其次拟合重构出冠内表面；然后精确地设计修复体龈边缘处的位置和外形特征，构造出内冠三维实体模型；最后在小型高速数控铣床上加工出实物。结果表明：加工的全颈环内冠实物质量稳定、精度高，且佩戴在预备体上的贴合效果也较好。     

基于CAD软件的髋臼骨形态三维结构重建

目的利用髋臼轮廓的三维数据值重建髋臼骨形态,并能对其解剖结构进行定量测量。方法选取成人髋臼标本,通过CT扫描、图像边界处理和定标,利用CAD软件直接拟合出髋臼骨形态。结果重建的髋臼能客观反映髋臼真实解剖形态。结论以CT二维图像为依据,采用CAD软件,能准确地进行髋臼的重建,为髋臼的形态学研究提供了一种可行的方法。     

螺旋CT及CAD技术在人工关节定制设计中的应用研究

随着生物医用材料研制和医学的迅速发展，以及生活水平、医疗保健、康复水平的提高，人们对自身组织、器官及骨骼缺损的修复和置换方面的要求日益提高，尤其对人造骨骼和人工关节的需求越来越广泛。由于计算机断层成像技术CT（computed tomography）已经成为显示和研究人体内部结构非常有用的手段，将计算机辅助设计技术CAD（Computer aided design）和计算机辅助工程CAE（Computer aided Engineering）等相关技术应用于人造骨骼和内置假体的设计，不仅可以提高产品的设计质量，同时，结合CT和计算机三维重建方法，     

基于N线模型的超声探头自动标定方法

在超声引导下的介入治疗等应用中,利用三维定位系统跟踪超声成像平面的位置和姿态,从而定位病灶位置。对超声探头与定位系统的传感器间的空间变换关系进行标定,是影响整体系统精度的重要环节。广泛应用的基于N线模型的标定方法要求手工拾取超声图像中亮斑标志点的坐标并识别其对应的N线组编号。传统的人工点选方法容易引入主观定位误差和编号错误,且耗时较长。对此,提出一种预测标志点位置、在其邻域进行搜索、确定N形目标点坐标和编号的自动标定方法,以提高探头标定的精度和效率。实验表明,新方法与传统方法相比,精密度从1.57 mm提高到0.63 mm,标定误差从2.66 mm降低到1.80 mm;处理每帧图像所需的平均时间为0.067 s,节省大量人工操作的时间,并保证标定的精度。     

基于钼靶X线影像的乳腺微钙化点良恶性识别算法研究

目的:乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,早期发现、早期诊断,对提高乳腺癌治愈率和降低死亡率具有重大意义。早期乳腺癌的计算机辅助诊断方面的研究已经成为乳腺图像处理领域研究的热点和难点问题之一,具有重大的理论价值和社会意义。方法:本论文正是针对上述问题,对早期乳腺癌的计算机辅助诊断算法问题作了探索性研究,进行了微钙化点病变类型识别算法的研究。结果:通过钙化点特征提取和优化及病变类型识别,给出初步诊断结果。结论:用该算法对钙化点进行计数是可行的,具有快速、简单、准确的优点,而且计数结果不受钙化点形态、大小的影响。     

基于分段式变步长截断误差LMS算法的心率信号提取

自适应滤波对于心率信号这类非平稳随机信号处理是一种有效的方法。提出了一种分段式变步长截断误差LMS算法，采用自回归预测滤波器估计出通过超声多普勒传感器采集到的心率信号中的噪声，用它作为自适应噪声抵消系统中的参考信号，其结果是抵消了主输入通道中的部分噪声，使信噪比提高了36个dB左右，实现了心率信号的提取。     

Biplane Correlation Imaging: A Feasibility Study Based on Phantom and Human Data

The objective of this study was to implement and evaluate the performance of a biplane correlation imaging (BCI) technique aimed to reduce the effect of anatomic noise and improve the detection of lung nodules in chest radiographs. Seventy-one low-dose posterior–anterior images were acquired from an anthropomorphic chest phantom with 0.28° angular separations over a range of ±10° along the vertical axis within an 11 s interval. Similar data were acquired from 19 human subjects with institutional review board approval and informed consent. The data were incorporated into a computer-aided detection (CAD) algorithm in which suspect lesions were identified by examining the geometrical correlation of the detected signals that remained relatively constant against variable anatomic backgrounds. The data were analyzed to determine the effect of angular separation, and the overall sensitivity and false-positives for lung nodule detection. The best performance was achieved for angular separations of the projection pairs greater than 5°. Within that range, the technique provided an order of magnitude decrease in the number of false-positive reports when compared with CAD analysis of single-view images. Overall, the technique yielded ~1.1 false-positive per patient with an average sensitivity of 75%. The results indicated that the incorporation of angular information can offer a reduction in the number of false-positives without a notable reduction in sensitivity. The findings suggest that the BCI technique has the potential for clinical implementation as a cost-effective technique to improve the detection of subtle lung nodules with lowered rate of false-positives.     

An Experimental Study on the Effect of the Anisotropic Regions in a Realistically Shaped Torso Phantom

Determination of electrically active regions in the human body by observing generated bioelectric and/or biomagnetic signals is known as source reconstruction. In the reconstruction process, it is assumed that the volume conductor consists of isotropic compartments and homogeneous tissue bioelectric parameters but this assumption introduces errors when the tissue of interest is anisotropic. The aim of this study was to investigate changes in the measured signal strengths and the estimated positions and orientations of current dipoles in a realistically shaped torso phantom having a heart region built from single guar gum skeins. Electric data were recorded with 60 electrodes on the front of the chest and 195 sensors measured the magnetic field 2 cm above the chest. The artificial rotating dipoles were located underneath the anisotropic skeins distant from the sensors. It was found that the signal strengths and estimated dipole orientations were influenced by the anisotropy while the estimated dipole positions were not significantly influenced. The signal strength was reduced between 17% and 43% for the different dipole positions when comparing the parallel alignment of dipole orientation and anisotropy direction with the orthogonal alignment. The largest error in the estimation of dipole orientation was 42 degrees. The observed changes in the magnetic fields and electric potentials can be explained by the fact that the anisotropic skeins force the current along its direction. We conclude that taking into account anisotropic structures in the volume conductor might improve signal analysis as well as source strength and orientation estimations for bioelectric and biomagnetic investigations.     

基于NHMAN辐射仿真人体模型的蒙特卡罗方法剂量计算研究

目的：人体模型主要用于放疗过程中的剂量学研究,包括新技术的开发与验证、治疗方案的验证与测量等;使用计算机化的人体模型替代实体模型是当前的研究热点。方法：构建符合中国人解剖生理数据的辐射仿真人体模型-“NHMAN-ADAM”（男性）和“NHMAN-EVA”（女性）;使用蒙特卡罗方法程序MCNP模拟0．3MeV和1．0MeV单能平行宽束外照射条件下,六种不同照射方向照射时,放射性粒子在人体组织或器官中的输运过程,并计算得到男女人体模型中的有效剂量。结果：分别得到光子能量为0．3MeV和1．0MeV时,AP照射,PA照射,LAT照射方式下的男性与女性全身有效剂量,以及光子外照射时人体皮肤等器官剂量分布,有效剂量计算值与ICRP51推荐值基本吻合,误差约为4％。结论：NHMAN辐射仿真人体模型能很好地应用于辐射剂量的计算;并且由计算数据可知,女性的辐射危险性普遍高于男性,在医学成像与放射治疗时应更加注重防护措施。     

Traversing the biological complexity in the hierarchy between genome and CAD endpoints in the population at large

An emerging challenge facing those who are concerned about the efficacy of public health programs is to understand how information from the DNA revolution might be used to improve our ability to predict the initiation, progression and severity of a common disease having a complex multifactorial etiology. In the course of research to evaluate the role of information about DNA, combinations of genome types and environmental exposures that predispose to disease will be identified. Such information is expected to be useful in efforts to identify individuals and families at higher risk of disease and to predict their responses to a proposed therapy. This paper begins with a discussion of the features of a realistic biological model for the study of a common multifactorial disease. We present evidence for the complexity in the relationship between genome type variation and variation in risk of coronary artery disease (CAD) and review the preliminary results of our studies to determine whether information about genome type variation can improve our ability to predict the distribution of CAD among individuals in the population at large. Such studies make it apparent that new analytical strategies are necessary to deal with the plethora of genome type information available for the evaluation of risk of a common disease like CAD. This shift in the research paradigm will build upon new strategies to understand the organization of natural systems that are coming from outside the mainstream of genetic research.