έχουν

Αφηρημένο

Ιστορικό

Ανάσα πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) έχουν αναφερθεί ως βιοδείκτες του καρκίνου του πνεύμονα, αλλά δεν είναι γνωστό εάν οι βιοδείκτες που προσδιορίζονται σε μια ομάδα μπορεί να εντοπίσει τη νόσο σε ένα ξεχωριστό ανεξάρτητη ομάδα. Επίσης, δεν είναι γνωστό εάν συνδυάζοντας βιοδείκτες ανάσα με το στήθος CT έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την ευαισθησία και την ειδικότητα του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα.

Μέθοδοι

φάσης Μοντέλο οικοδόμησης (τυφλής)

: VOCs αναπνοή αναλύθηκαν με φασματομετρία μάζας αέριας χρωματογραφίας σε 82 ασυμπτωματικούς καπνιστές έχουν διαλογής αξονική τομογραφία θώρακος, 84 συμπτωματική ατόμων υψηλού κινδύνου, με τη διάγνωση ιστού, 100 χωρίς διάγνωση ιστού, και 35 υγιή άτομα. Πολλαπλές προσομοιώσεις Monte Carlo προσδιορίζονται ιόντα μάζας αναπνοή VOC με μεγαλύτερη από τυχαία διαγνωστική ακρίβεια για τον καρκίνο του πνεύμονα, και αυτά συνδυάστηκαν σε ένα πολυπαραγοντικό αλγόριθμο πρόβλεψης.

φάσης Μοντέλο-δοκιμή (τυφλωμένοι επικύρωση)

: Αναλύσαμε ΠΟΕ ανάσα σε μια ανεξάρτητη ομάδα από παρόμοια θέματα (n = 70, 51, 75 και 19 αντίστοιχα). Ο αλγόριθμος προέβλεψε (DF) τιμές διακρίνουσα συνάρτηση με τύφλωσε δείγματα VOC επανάληψη αναπνοή αναλύθηκαν ανεξάρτητα σε δύο εργαστήρια (Α και Β).

Αποτελέσματα μοντελοποίησης

:. Εμείς ως πρότυπο τα αναμενόμενα αποτελέσματα του συνδυασμού βιοδεικτών ανάσα με το στήθος CT για την ευαισθησία και την εξειδίκευση του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα

Αποτελέσματα

μη τυφλή Μοντέλο-

οικοδομική φάση. Ο αλγόριθμος εντοπιστεί ο καρκίνος του πνεύμονα με ευαισθησία 74,0%, η ειδικότητα 70,7% και C-στατιστική 0.78.

Τυφλωμένος μοντέλο δοκιμή φάσης

: Ο αλγόριθμος εντοπιστεί ο καρκίνος του πνεύμονα σε Εργαστήριο Α με ευαισθησία 68,0%, η ειδικότητα 68,4%, C-στατιστική 0,71? και στο Εργαστήριο Β με ευαισθησία 70,1%, η ειδικότητα 68,0%, C-στατιστική 0.70, με γραμμική συσχέτιση μεταξύ επαναλήψεων (r = 0,88). Σε ένα προβλεπόμενο μοντέλο αποτέλεσμα, βιοδείκτες ανάσα αύξησε την ευαισθησία, ειδικότητα, και θετική και αρνητική προγνωστική αξία του στήθους CT για τον καρκίνο του πνεύμονα, όταν οι δοκιμές συνδυάστηκαν σε σειρά ή παράλληλα.

Συμπεράσματα

Ανάσα VOC βιοδείκτες μάζας ιόντων εντοπιστεί ο καρκίνος του πνεύμονα σε μια ξεχωριστή ανεξάρτητη ομάδα, με τυφλό αναπαραχθεί μελέτη. Συνδυάζοντας βιοδείκτες ανάσα με το στήθος CT θα μπορούσε ενδεχομένως να βελτιώσει την ευαισθησία και την ειδικότητα του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα

Δίκη ΕΓΓΡΑΦΕΣ

ClinicalTrials.gov NCT00639067

Παράθεση:. Phillips Μ, Bauer TL, Cataneo RN, Lebauer C, Mundada M, πέρασμα HI, et al. (2015) Τυφλωμένος Επικύρωση Biomarkers Ανάσα καρκίνο του πνεύμονα, ένα Δυναμικό Επικουρικές στο στήθος CT Screening. PLoS ONE 10 (12): e0142484. doi: 10.1371 /journal.pone.0142484

Επιμέλεια: Κωνσταντίνος Κωστίκας, Πανεπιστήμιο Αθηνών Ιατρική Σχολή, Ελβετία

Ελήφθη: 6 Ιούλ 2015? Αποδεκτές: 22 Οκτ 2015? Δημοσιεύθηκε: 23 του Δεκεμβρίου, 2015

Copyright: © 2015 Phillips et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι μέσα στα αρχεία πληροφοριών χαρτιού και Υποστήριξη

Χρηματοδότηση:. Michael Phillips είναι Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Menssana Research, Inc. Renee Ν Cataneo και Mayur Mundada απασχολούνται από Menssana Research, Inc. Το έργο χρηματοδοτήθηκε από το NIH χορηγούν 9R44HL070411-04A1. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00639067. Η οργάνωση χρηματοδότηση δεν παίζουν ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, η συλλογή και ανάλυση δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου και μόνο παρείχε οικονομική στήριξη με τη μορφή των μισθών των συγγραφέων ή /και ερευνητικό υλικό. Ο χρηματοδότης παρέχεται στήριξη με τη μορφή των μισθών για τους συγγραφείς MP, RNC και ΜΜ, αλλά δεν έχουν κανένα πρόσθετο ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου. Οι συγκεκριμένοι ρόλοι αυτών των συγγραφέων αρθρωτά στο τμήμα «συγγραφέας εισφορών». Κανένα από τα άλλα οι συνεργάτες δηλώνουν τυχόν ανταγωνιστικά εμπορικά συμφέροντα

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Michael Phillips είναι Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Menssana Research, Inc. Renee Ν Cataneo και Mayur Mundada απασχολούνται από Menssana Research, Inc.

Εισαγωγή

Η σύγχρονη εποχή της δοκιμής ανάσα ξημέρωσε το 1971, όταν ο Linus Pauling αναφέρθηκε για πρώτη φορά ότι η κανονική ανθρώπινη ανάσα περιέχει μεγάλο αριθμό πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) σε χαμηλές συγκεντρώσεις [1]. Μεταγενέστερες ερευνητές έχουν προσπαθήσει να χρησιμοποιήσουν VOCs αναπνοή ως βιοδείκτες της νόσου με διάφορους βαθμούς επιτυχίας. ΗΠΑ Τρόφιμα Δεύτερον, κάνει βιοδείκτες ανάσα έχουν τη δυνατότητα να προσθέσετε διαγνωστική αξία σε προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του πνεύμονα με αξονική τομογραφία θώρακος, αν οι δύο δοκιμές που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό;

Αναφέρουμε εδώ μια τυφλωμένοι αναπαραχθεί δύο φάσεων κλινική μελέτη των βιοδεικτών ανάσα του πνεύμονα καρκίνος που σχεδιάστηκε για να ελαχιστοποιήσει πιθανές πηγές σφάλματος (Σχήμα 1). Στο τυφλής φάσης μοντέλο οικοδόμησης, αναλύσαμε δείγματα αναπνοής από ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα και από τον καρκίνο χωρίς ελέγχους με ένα εξαιρετικά ευαίσθητο και επιλεκτικό προσδιορισμό MS GC. Μια στατιστική μέθοδος που χρησιμοποιεί πολλαπλές προσομοιώσεις Monte Carlo εντοπίζονται μια σειρά από μη-τυχαία βιοδείκτες ανάσα από καρκίνο του πνεύμονα, που στη συνέχεια χρησιμοποιούνται σε μια πολυπαραγοντική προγνωστική αλγόριθμο. Στην τυφλή φάση μοντέλο δοκιμές, ελέγξαμε την ικανότητα του αλγορίθμου να προβλέψει τον καρκίνο του πνεύμονα σε ένα διαφορετικό σύνολο των θεμάτων. Όλες οι αναλύσεις ανάσα και προβλέψεις καρκίνο του πνεύμονα είχαν αναπαραχθεί σε δύο ανεξάρτητα εργαστήρια ανάλυσης. Επιπλέον, θα εκτιμάται ότι η δυνατότητα των βιοδεικτών ανάσα για τη βελτίωση της ευαισθησίας και της ειδικότητας του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα με αξονική τομογραφία θώρακος, όταν οι δύο δοκιμές που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό.

Η

Μέθοδοι

Σχεδιασμός της μελέτης

Μια επισκόπηση του σχεδιασμού της μελέτης φαίνεται στο Σχ 1. δοκιμασίες Breath διεξήχθησαν σε σε δύο φάσεις της ανθρώπινης έρευνας, και κάθε υποκείμενο μελετήθηκε μόνο μία φορά. Στο τυφλής φάσης μοντέλο οικοδόμησης της έρευνας, εντοπίσαμε βιοδείκτες ανάσα από καρκίνο του πνεύμονα και να συνδυάζονται σε ένα αλγόριθμο πρόβλεψης. Στην τυφλή φάση δοκιμών μοντέλο, επικύρωσε την προγνωστική αλγόριθμο σε μια νέα και ανεξάρτητη ομάδα θεμάτων. Και στις δύο φάσεις της μελέτης, τέσσερις ομάδες είχαν προσληφθεί από την εξωνοσοκομειακή εθελοντές:

Ομάδα 1.

ασυμπτωματικά άτομα υψηλού κινδύνου περιλαμβάνει καπνιστές καπνού ηλικίας 50 ετών και άνω που υποβάλλονται σε χαμηλές δόσης υπολογιστική τομογραφική (CT θώρακος) εξέταση για τον καρκίνο του πνεύμονα

[22].

Ομάδα 2.

Συμπτωματική ατόμων υψηλού κινδύνου, χωρίς διάγνωση ιστού

. Αυτά τα υποκείμενα υποβάλλονται σε ιατρική αξιολόγηση για πνευμονική σύμπτωμα π.χ. χρόνιος βήχας ανεξήγητη ή αιμόπτυση που μπορεί ή δεν μπορεί να έχει σχέση με μια υποκείμενη καρκίνο του πνεύμονα. Θέματα μεταφέρθηκαν σε Group 3, εάν η διάγνωση ιστού έγινε στη συνέχεια διατίθενται πριν από την ανάλυση των δεδομένων.

Ομάδα 3.

Συμπτωματική ατόμων υψηλού κινδύνου, με τη διάγνωση των ιστών του καρκίνου ή άλλων παθολογία

.

Ομάδα 4.

Προφανώς υγιή άτομα

. Αυτά τα άτομα ήταν αρσενικό ή θηλυκό μη καπνιστές χωρίς σημάδια ή συμπτώματα του καρκίνου του πνεύμονα, ηλικίας 18 ετών και άνω.

Μοντέλο-Κτίριο Φάση –Unblinded

Ανθρώπινο άτομα (Πίνακας 1)

οι παθολογικές διαγνώσεις που απασχολούνται με την ταξινόμηση WHO 2004

η

τα άτομα που προσλαμβάνονται σε πέντε ιατρικά κέντρα:. Χριστιάνα Φροντίδας συστήματος Υγείας, Newark, DE, New York Presbyterian /Columbia University Medical Center της Νέας Υόρκης, NY, Πανεπιστήμιο Langone Medical Center της Νέας Υόρκης, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, MD Anderson Cancer Center του Ορλάντο, Ορλάντο, FL, και σουηδικό Ινστιτούτο Καρκίνου, Seattle, WA. Το Διοικητικό κριτική Θεσμικών σε όλους τους χώρους που έχουν εγκρίνει τη μελέτη, και όλα τα θέματα που έδωσε υπογραφεί και μάρτυρες ενημερωμένη συγκατάθεση τους να συμμετάσχουν.

Θέματα με προηγουμένως τεκμηριωμένο ιστορικό καρκίνου του κάθε ανατομική περιοχή αποκλείστηκαν από τη μελέτη. Όλα τα δεδομένα ανώνυμα με έναν αριθμό θέμα αναγνώρισης έτσι ώστε κανένα θέμα θα μπορούσε να προσδιοριστεί με βάση το όνομα. Μια ανεξάρτητη οθόνη (Schiff & amp? Co, West Caldwell, NJ 07006) διατήρησε μια κλινική βάση δεδομένων και να διασφαλίζονται η συμμόρφωση με τις κανονιστικές απαιτήσεις και Ορθής Κλινικής Πρακτικής [23] σε όλες τις περιοχές μελέτης

Συλλογή των δειγμάτων αναπνοής VOC

Η μέθοδος έχει περιγραφεί [3,24]. Ένα θέμα φοράει ένα κλιπ μύτη και αναπνέει κανονικά μέσω μιας χρήσης με βαλβίδα επιστόμιο και βακτηριακή φίλτρο στο BCA για 2,0 λεπτά. Τα κυψελιδικά VOCs αναπνοή συλλαμβάνονται σε μια παγίδα ροφητή που σφραγίζεται αμέσως σε ένα ερμητικό δοχείο. Δεδομένου ότι υπάρχει χαμηλή αντίσταση κατά την εκπνοή (~ 6 εκατοστά νερού), τα δείγματα αναπνοής θα μπορούσαν να συλλεχθούν χωρίς ταλαιπωρία από τους ηλικιωμένους ασθενείς και σε εκείνους με αναπνευστική νόσο. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος πιθανή θέση που εξαρτώνται από παράγοντες που δημιουργούν σύγχυση όπως η μόλυνση του περιβάλλοντος του αέρα του δωματίου, τα υποκείμενα στις τέσσερις ομάδες δωρίσει δείγματα αναπνοής στο ίδιο δωμάτιο σε κάθε κλινική θέση. Δείγματα των πτητικών οργανικών ενώσεων αναπνοή και ατμοσφαιρικό δωμάτιο VOCs αέρα συλλέχθηκαν από όλα τα άτομα, προκειμένου να ελέγξει για τις πιθανές επιδράσεις των περιβαλλοντικών ρύπων. Εις διπλούν δείγματα VOC ανάσα συλλέχθηκαν από όλα τα άτομα, για τον προσδιορισμό επανάληψη σε δύο ανεξάρτητα εργαστήρια (Menssana Research, Inc και η αμερικανική WesTech, Inc., Harrisburg, PA). Τα δείγματα αποθηκεύτηκαν στους -15 ° C πριν από την ανάλυση.

Ανάλυση των δειγμάτων VOC αναπνοής.

Η μέθοδος έχει περιγραφεί [3,24]. Χρήση μίας αυτοματοποιημένης διατάξεως, VOCs θερμικά εκροφάται από την παγίδα ροφητή, κρυογονικά συμπυκνωμένου, και προσδιορίστηκαν με αέρια χρωματογραφία φασματοσκοπία μάζας (GC MS). Μια γνωστή ποσότητα εσωτερικού προτύπου (βρωμοφθοροβενζόλιο) έγινε αυτόματα φορτώνονται στα όλα τα δείγματα, προκειμένου να εξομαλύνει την αφθονία των πτητικών οργανικών ενώσεων και να διευκολύνει την ευθυγράμμιση των χρωματογραφημάτων. Ένα τυπικό σύνολο χρωματογράφημα ιόντων αναπνοή πτητικών οργανικών ενώσεων παρουσιάζεται στο σχήμα 2, άνω πάνελ. Τα ιόντα μάζας ανιχνεύονται σε ένα τυπικό κορυφή χρωματογράφο που φαίνεται στο σχήμα 2, κάτω πάνελ.

Σύνολο ιόν χρωματογράφημα των πτητικών οργανικών ενώσεων αναπνοής (άνω πάνελ) [3, 24]. Οι πτητικές οργανικές ενώσεις θερμικά εκροφάται από την παγίδα ροφητή, που χωρίζονται με αέρια χρωματογραφία, και εγχύθηκε σε μια μάζα ευαίσθητος ανιχνευτής όπου βομβαρδίζονται με ενεργητικά ηλεκτρόνια στο κενό και αποικοδομούνται σε ένα σύνολο ιοντικών θραυσμάτων, το καθένα με το δικό μάζας /φορτίου του (m /ζ) αναλογία. Αυτό το σχήμα δείχνει την συνολική ρεύμα ιόντων ως συνάρτηση του χρόνου, όπως μια σειρά από πτητικές οργανικές ενώσεις εισέλθουν στο διαδοχικά ανιχνευτή. Το συνολικό ρεύμα ιόντων από μία κορυφή που περιείχε τολουόλιο σημειώνεται, και το φάσμα μάζας των συστατικών ιόντων μάζα εμφανίζεται στο κάτω πάνελ. Ένα τυπικό σύνολο χρωματογράφημα ιόντος που προέρχεται από ένα δείγμα των πτητικών οργανικών ενώσεων ανθρώπινης αναπνοής συνήθως εμφανίζει ~ 150 έως 200 χωριστές κορυφές. Φάσμα μάζας των ιόντων σε μια κορυφή χρωματογράφο (κάτω πίνακας). Το φάσμα μάζας των ιόντων που προέρχονται από τολουόλιο (φαίνεται στο μεσαίο πλαίσιο) περιλαμβάνει ένα χαρακτηριστικό πρότυπο των θραυσμάτων. Αντιστοίχιση αυτό το μοτίβο σε ένα παρόμοιο φάσμα μάζας σε μια βιβλιοθήκη υπολογιστή που βασίζεται επιτρέπει την αναγνώριση της χημικής δομής της πηγής VOC. Σε πολύπλοκα μίγματα όπως αναπνοή, η αναγνώριση είναι συνήθως αβέβαιη, διότι βιοδείκτες μπορούν να αναγνωριστούν λανθασμένα εάν συνεκλουόμενες ΠΟΕ μολύνουν ένα φάσμα μάζας, και αν η φασματική μοτίβο ταιριάζει είναι ακριβείς με ένα πρότυπο βιβλιοθήκης. Ωστόσο, μεμονωμένα ιόντα μάζας από ένα VOC μπορεί να ταυτιστεί με την εμπιστοσύνη και να παρέχει ισχυρή βιοδεικτών, ακόμη και όταν η ταυτότητα του βιοδείκτη μητρικής VOC είναι αβέβαιο.

Η

Ανάλυση των δεδομένων.

GC MS δεδομένα από δύο εργαστήρια ήταν συγκεντρώνονται για την ανάλυση και την ανάπτυξη ενός ενιαίου αλγόριθμο πρόβλεψης.

Ευθυγράμμιση των ατομικών μαζών ιόντων στα χρωματογραφήματα.

τα χρωματογραφήματα επεξεργάστηκαν με μεταβολομική λογισμικό ανάλυσης (XCMS στην Ε [25, 26]), προκειμένου να δημιουργήσει έναν πίνακα χρόνους κατακράτησης μαζί με τις σχετικές μάζες ιόντων και τις εντάσεις τους. χρόνοι κατακράτησης και εντάσεις μάζας ιόντων ήταν ομαλοποιούνται στη βρωμοφθοροβενζόλιο (μάζας ιόντων 95) εσωτερικό πρότυπο σε κάθε χρωματογράφημα. Το ευθυγραμμισμένο δεδομένα στη συνέχεια ομαδοποιημένων σε μια σειρά από 5 sec τμήματα χρόνος κατακράτησης.

Προσδιορισμός των ιόντων μάζας βιοδεικτών.

Οι στατιστικές μέθοδοι έχουν περιγραφεί προηγουμένως [27, 14, 13]. Εμείς κατατάσσεται μάζας ιόντων ως υποψήφιος βιοδείκτες του καρκίνου του πνεύμονα με τη σύγκριση των τιμών έντασης τους σε ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα (Ομάδα του καρκίνου του πνεύμονα 3 επιβεβαιώνεται από τη διάγνωση ιστού) έναντι του καρκίνου χωρίς ελέγχους (Ομάδα 1 με αρνητικό στήθος CT). Σε κάθε τμήμα διάστημα 5 sec, η διαγνωστική ακρίβεια της κάθε ιόν μάζας κατατάσσονται ανάλογα με την αξία C-στατιστική της [(περιοχή κάτω από την καμπύλη (AUC) του λειτουργικού χαρακτηριστικού δέκτη (ROC) καμπύλη]. Εμείς απασχολούνται πολλαπλές προσομοιώσεις Monte Carlo προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος συμπεριλαμβανομένης της τυχαίας αναγνώρισης της ασθένειας επιλέγοντας τα ιόντα μάζα σε κάθε χρονικό τμήμα που προσδιορίζονται ενεργό καρκίνο του πνεύμονα με μεγαλύτερη από τυχαία ακρίβεια. η μέση τυχαία συμπεριφορά των ιόντων μάζα σε κάθε χρονικό τμήμα προσδιορίστηκε με τυχαία ανάθεση υποκείμενα στο ‘ «καρκίνο του πνεύμονα» ή η » καρκίνο-free «της ομάδας και την εκτέλεση 40 εκτιμήσεις της C-στατιστική. για οποιαδήποτε δεδομένη τιμή της C-στατιστική, ήταν τότε δυνατό να προσδιοριστούν τα ιοντική βιοδείκτες που παρουσίασαν μεγαλύτερη διαγνωστική ακρίβεια με τη σωστή αντιστοίχιση από ό, τι με πολλαπλές τυχαίες αναθέσεις.

Ανάπτυξη της πρόβλεψης αλγορίθμου.

ιόντα βιοδεικτών που προσδιορίζονται καρκίνο του πνεύμονα με μεγαλύτερη από τυχαία ακρίβεια χρησιμοποιήθηκαν για να κατασκευαστεί ένα αλγόριθμο πρόβλεψης χρησιμοποιώντας πολυπαραγοντική σταθμισμένο ψηφιακή ανάλυση (WDA) [ ,,,0],28]. WDA είναι μια μη γραμμική μέθοδος πολυμεταβλητής ανάλυσης που παράγει μια διακριτική συνάρτηση για την πρόβλεψη συμμετοχής σε μια ομάδα (ασθένεια ή καθόλου ασθένεια) κατά τον προσδιορισμό του βάρους (το C-στατιστική της κάθε μεταβλητής predictor), μια τιμή αποκοπής, και ένα σημάδι για κάθε μεταβλητή predictor που χρησιμοποιούνται στο μοντέλο.

μοντέλο-Δοκιμές φάσης-Τυφλωμένος

εκτυφλωτικό διαδικασίες

Η ανεξάρτητη οθόνη διατηρείται μια βάση δεδομένων όλων των κλινικών και διαγνωστικών δεδομένων, και αυτή η πληροφορία ήταν δεν μοιράζεται με κάθε συμμετέχοντα στην έρευνα. Εργαστήρια λάβει καμία κλινικές πληροφορίες και μόνο το θέμα αναγνώρισης αριθμού συνοδεύεται παγίδες προσροφητικό αποστέλλονται για ανάλυση.

Ανθρώπινο άτομα (Πίνακας 1).

Ένα νέο σύνολο των ανθρώπινων υποκειμένων προσελήφθη με τον ίδιο τρόπο όπως που περιγράφονται παραπάνω στη φάση μοντέλο οικοδόμησης. Αριθ θέμα από τον μη τυφλή φάση περιλήφθηκε στο τυφλή φάση της έρευνας.

Συλλογή δειγμάτων αναπνοής VOC και την ανάλυση δειγμάτων VOC αναπνοής πραγματοποιήθηκαν με τον ίδιο τρόπο όπως περιγράφεται παραπάνω στη φάση μοντέλο οικοδόμησης.

Πρόβλεψη των αποτελεσμάτων.

Η προγνωστική αλγόριθμος που αναπτύχθηκε στην μη τυφλή φάση εφαρμόστηκε στις ιόντα μάζα σε κάθε μία από τις φραγμένες χρωματογραφημάτων αναπνοή, προκειμένου να δημιουργήσει μία διακριτική συνάρτηση αξίας (DF). Αυτή η διαδικασία επαναλήφθηκε σε δείγματα εις διπλούν αναπνοή που αναλύθηκαν σε δύο εργαστήρια. Κατά την ολοκλήρωση της μελέτης, οι προκύπτουσες τιμές ΣΕ μαζί με τις σχετικές τους αριθμούς αναγνώρισης που υπόκεινται διαβιβάστηκαν στην οθόνη ο οποίος στη συνέχεια έσπασε την τύφλωση και καθόρισαν την προγνωστική ακρίβεια του τεστ αναπνοής.

προβλεπόμενα αποτελέσματα Μοντελοποίηση

μοντελοποιηθεί τα αναμενόμενα αποτελέσματα του συνδυασμού βιοδεικτών αναπνοής με το στήθος CT για την ευαισθησία και την εξειδίκευση του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό μοντέλο για να εκτιμηθεί το αποτέλεσμα του συνδυασμού δύο διαφορετικών δοκιμών για μια ασθένεια σε σειρά και παράλληλα [29]. Το μοντέλο που χρησιμοποιείται τιμές για ευαισθησία και ειδικότητα του τεστ αναπνοής που καθορίζεται στην τυφλή φάση μοντέλο δοκιμές, και τις αξίες που αναφέρονται στη δίκη Διαλογή Εθνική πνεύμονα για την επικράτηση του καρκίνου του πνεύμονα (1,1%) και η διαλογή του στήθους CT (ευαισθησία 93.8%, ειδικότητα 73,4% ) [18].

Αποτελέσματα

Ανθρώπινο θέματα.

Δεν υπήρξαν ανεπιθύμητες ενέργειες που σχετίζονται με τον έλεγχο της αναπνοής σε κάθε φάση της μελέτης.

Μοντέλο -Οικοδομικά Φάση

Μόντε Κάρλο στατιστική ανάλυση της μάζας ιόντων (Σχήμα 3, πάνω πίνακα). Περισσότεροι από 70.000 μάζα ιόντα παρατηρήθηκαν σε όλα τα χρωματογραφικού χρόνου τμήματα. Ωστόσο, λιγότεροι από 1.000 ιόντα μάζας επέδειξε χρήσιμη διαγνωστική ακρίβεια (C-Στατιστική & gt? 0,6). Με τη σωστή ανάθεση σε σύγκριση με πολλαπλές τυχαίες αναθέσεις

Μόντε Κάρλο στατιστική ανάλυση των ιόντων μάζας (πάνω πίνακα) Μια λίστα με περισσότερα από 70000 υποψήφιος βιοδείκτες μάζα ιόντος του καρκίνου του πνεύμονα ελήφθη από μία σειρά 5 sec τμημάτων σε ευθυγραμμισμένα χρωματογράμματα. Η διαγνωστική ακρίβεια της κάθε ιόν μάζας ποσοτικά με C-στατιστική της δηλαδή από την περιοχή κάτω από την καμπύλη (AUC) των συνδεδεμένων δέκτη της καμπύλης (ROC) (η «σωστή εργασία» καμπύλη). Για να αποκλειστούν οι ψευδείς βιοδείκτες, η » τυχαία ανάθεση «καμπύλη που απασχολούνται πολλαπλές προσομοιώσεις Monte Carlo περιλαμβάνει 40 τυχαία αναθέσεις διάγνωσης (« καρκίνος »ή« καρκίνο-free «) για να καθορίσει την τυχαία συμπεριφορά του κάθε υποψηφίου μάζας ιόντων. Το σημείο αποκοπής της καμπύλης «Correct εκχώρησης» λήφθηκε ως το κατακόρυφο σημείο τομής του σημείου όπου ο αριθμός των ιόντων μάζα στην καμπύλη » τυχαία ανάθεση «μειώθηκε στο μηδέν (στο C-στατιστική = 0,63). Σε αυτό το σημείο, η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ των δύο καμπυλών έδειξε ότι 544 μάζας ιόντα προσδιορίζονται καρκίνο του πνεύμονα με μεγαλύτερη από τυχαία ακρίβεια, και ο διαχωρισμός μεταξύ των καμπυλών υπερέβησαν το 5 σίγμα. Γραμμική ομαδοποίηση των βιοδεικτών ιόντων μάζας (μεσαίο πάνελ). Αυτό το σχήμα παρουσιάζει κάθετη και οριζόντια γραμμική ομαδοποίησης σε μια ομάδα μάζας βιοδεικτών ιόντων του καρκίνου του πνεύμονα με χρόνους κατακράτησης μεταξύ 1500 και 2500 sec. Αυτά μάζας ιόντων εντοπίστηκαν από το Μόντε Κάρλο στατιστική ανάλυση (άνω πάνελ) ως έχουσες τιμές C-στατιστικό στοιχείο που ήταν μεγαλύτερες από ό, τι τυχαία. Μ /ζ είναι η μάζα διαιρείται με τον αριθμό φορτίο ενός ιόντος, και ο χρόνος κατακράτησης υποδεικνύει πότε ένα VOC εκλούεται από τη στήλη GC και τέθηκε τον ανιχνευτή MS όπου βομβαρδίζονται με ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε θραύσματα μάζας ιόντων. Κάθετη γραμμική συμπλέγματα δείχνουν μάζας ιόντων με παρόμοιους χρόνους κατακράτησης. Αυτές οι ομάδες είναι συνεπείς με μία ή περισσότερες πτητικές οργανικές ενώσεις αναπνοή εισέρχεται στον ανιχνευτή MS ταυτόχρονα, πριν από την κατανομή σε μαζικές ιόντα. Η παρατήρηση αυτή υποδηλώνει ότι ένας συγκριτικά μικρός αριθμός των μητρικών αναπνοή VOCs μπορεί να ευθύνεται για πολλές από τις βιοδεικτών ιόν μάζας του καρκίνου του πνεύμονα. Οριζόντια γραμμική συμπλέγματα με m /z τιμές των 43 και 57 είναι σύμφωνες με προϊόντα διάσπασης από αλκάνια και μεθυλιωμένων αλκάνια. Δέκτης καμπύλης (ROC) (κάτω πίνακας). Η AUC της καμπύλης ROC (ή C-στατιστική της) δείχνει την συνολική ακρίβεια του τεστ, και μπορεί να ποικίλει από 0,5 (μια ευθεία γραμμή από κάτω αριστερά προς τα πάνω δεξιά του γραφήματος) σε 1,0 (ορθή γωνία με την κορυφή του στο η κορυφή αριστερά του γραφήματος). Ένα C-στατιστική 0.5 δείχνει ότι η απόδοση της δοκιμής δεν ήταν καλύτερη από ό, τι τυχαία π.χ. ρίχνεις ένα κέρμα, ενώ ένα C-στατιστική 1.0 δείχνει ένα τέλειο τεστ με 100% ευαισθησία και ειδικότητα. Στην κλινική πράξη, ένα C-στατιστική της 0.78 θεωρείται γενικά ως κλινικά χρήσιμη.

Η

Γραμμική ομαδοποίηση των μέσων μαζικής βιοδεικτών ιόντων του καρκίνου του πνεύμονα (Σχήμα 3, μεσαίο πλαίσιο). εμφανίζει κάθετες και οριζόντιες γραμμικές ομαδοποίησης σε μια ομάδα μάζας βιοδεικτών ιόντων του καρκίνου του πνεύμονα με χρόνους κατακράτησης μεταξύ 1500 και 2500 sec.

Κάθετη γραμμική συμπλέγματα

υποδεικνύουν μάζα ιόντων με παρόμοιους χρόνους κατακράτησης, συνεπής με μία ή περισσότερες πτητικές οργανικές ενώσεις αναπνοή εισέρχεται στον ανιχνευτή MS ταυτοχρόνως, πριν από την ανάλυση με τη μάζα ιόντων, γεγονός που υποδηλώνει ότι ένας συγκριτικά μικρός αριθμός των πτητικών οργανικών ενώσεων μητρικής αναπνοή μπορεί να ευθύνεται για αρκετές από τις βιοδείκτες μάζας ιόντων.

Οριζόντια γραμμική συμπλέγματα

με παρόμοιες τιμές m /z (43 και 57) είναι συνεπείς με προϊόντα διάσπασης από αλκάνια και μεθυλιωμένων αλκάνια.

καμπύλη ROC (Σχήμα 3, κάτω πάνελ). Οι 500 μάζας βιοδείκτες ιόντων του καρκίνου του πνεύμονα με τις υψηλότερες τιμές C-στατιστική απασχολούνταν σε μια πολυπαραγοντική αλγόριθμο WDA που εφαρμόζεται σε όλα τα χρωματογραφήματα αναλύονται σε δύο εργαστήρια. Η καμπύλη ROC έδειξε ευαισθησία 74,0%, η ειδικότητα 70,7%, και C-στατιστική 0.78.

Μοντέλο-Δοκιμές Φάσης

Ο διεργαστηριακός συμφωνία των προβλεπόμενων διακρίνουσα λειτουργίες στα τύφλωσε δείγματα φαίνεται στο Σχήμα 4, επάνω πίνακα. Υπήρξε μια γραμμική σχέση μεταξύ τιμές ΣΕ που λαμβάνονται από δείγματα που αναλύθηκαν στα δύο εργαστήρια (r = 0,88).

Inter-εργαστηριακή συμφωνία της διακρίνουσας λειτουργίες (DF) σε όμοια δείγματα (άνω πάνελ). τιμές ΣΕ χρωματογραφημάτων αναλύονται σε εργαστήριο Α παρίσταται ως συνάρτηση της τιμής DF του αντιγράφου του δείγματος αναλύονται σε εργαστήριο B. Υπήρξε μια γραμμική σχέση μεταξύ των δύο συνόλων τιμών DF (r = 0,88, 95% διαστήματα εμπιστοσύνης φαίνεται). Προβλεπόμενη ευαισθησία και ειδικότητα σε άτομα με βιοψία καρκίνου του πνεύμονα και του στήθους CT αρνητικά για τον καρκίνο του πνεύμονα (μεσαίο πλαίσιο). Η αξία DF που προέρχεται από τον προβλεπτικό αλγόριθμο παρέχει ένα μεταβλητό σημείο αποκοπής για το τεστ αναπνοής. Τα αποτελέσματα των δοκιμών μεγαλύτερη από μία τιμή DF βαθμολογήθηκαν ως θετικά για τον καρκίνο του πνεύμονα, ενώ εκείνα μικρότερη από την DF βαθμολογήθηκαν ως αρνητικά. Όταν DF = 0, η δοκιμή έχει 100% ευαισθησία, επειδή όλα τα αποτελέσματα βαθμολογούνται ως θετικά για καρκίνο του πνεύμονα, αλλά μηδέν ειδικότητα επειδή δεν αποτελέσματα βαθμολογούνται ως αρνητικές. Το άθροισμα της ευαισθησίας συν ειδικότητας είναι μέγιστη στο σημείο όπου οι δύο καμπύλες διασταυρώνονται, και επομένως επελέγη ως η βέλτιστη τιμή αποκοπής DF για ένα δυαδικό δοκιμής (δηλ καρκίνος έναντι χωρίς καρκίνο). Σε αυτό το γράφημα (αποτελέσματα από το Εργαστήριο Α), οι καμπύλες τέμνονται σε DF = 22, με ευαισθησία 68,0% και ειδικότητα 68,4%. καμπύλες ROC (κάτω πίνακας). Οι καμπύλες ROC των προβλεπόμενων αποτελεσμάτων του τεστ αναπνοής παρουσιάζεται για τα δείγματα αναλύονται σε εργαστήρια A και B. Η συνολική ακρίβεια (C-στατιστική) από τις προβλέψεις του καρκίνου του πνεύμονα ήταν παρόμοια και στις δύο περιοχές.

Η

ευαισθησία και ειδικότητα σε σχέση με διακρίνουσα συνάρτηση.

Σχήμα 4, μεσαίο πάνελ δείχνει προβλεπόμενη έκβαση σε ασθενείς με βιοψία καρκίνο του πνεύμονα και του στήθους CT αρνητικό για τον καρκίνο του πνεύμονα. καμπύλες ευαισθησία και ειδικότητα διασταυρώνεται σε DF = 22, με ευαισθησία 68,0% και ειδικότητα 68,4%.

καμπύλες ROC (Σχήμα 4, κάτω φωτογραφία). τιμές ΣΕ που λαμβάνονται από την ανάλυση των δειγμάτων αναπνοής VOC σε δύο ανεξάρτητα εργαστήρια προβλέψει τον καρκίνο του πνεύμονα με παρόμοια ακρίβεια: Θέση A ευαισθησία 68,0% ειδικότητα 68,4%, C-στατιστική 0,73? Ιστοσελίδα Β ευαισθησία 70.1%, ειδικότητα 68,0%, C-στατιστική 0.70.

Επίδραση της ηλικίας και του καπνίσματος.

Δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές στην ηλικία ή το πακέτο-χρόνια του καπνίσματος μεταξύ των ομάδα καρκίνο του πνεύμονα και τα καρκινικά χωρίς ελέγχους (Πίνακας 1).

προβλεπόμενα αποτελέσματα

το σχήμα 5 δείχνει τα προβλεπόμενα αποτελέσματα του συνδυασμού του τεστ αναπνοής και το στήθος CT σε σειρά και παράλληλα [29] .

Αυτές οι προβλέψεις απασχολούν τιμές που αναφέρονται στη δίκη διαλογή Εθνική πνεύμονα για την επικράτηση του καρκίνου του πνεύμονα (1,1%) και η διαλογή CT θώρακα (ευαισθησία 93.8%, ειδικότητα 73,4%) [18]. Αποτέλεσμα του συνδυασμού δύο δοκιμασίες (επάνω αριστερό πάνελ). ΤΡ = αληθώς θετικά, FN = ψευδώς αρνητικά, TN = true αρνητικά, FP = ψευδώς θετικά. Οι εξισώσεις καταδεικνύουν τα αποτελέσματα της ευαισθησίας και της ειδικότητας όταν δύο δοκιμές Α και Β συνδυάζονται. Εάν το διαγνωστικό κριτήριο είναι ένα θετικό αποτέλεσμα της δοκιμής και για τις δύο τεστ Α και Β, τότε η ευαισθησία μειώνεται και αυξάνεται η ειδικότητα, σε σύγκριση με είτε δοκιμή χρησιμοποιούνται μόνες. Εάν το διαγνωστικό κριτήριο είναι ένα θετικό αποτέλεσμα δοκιμής είτε για δοκιμή Α ή Β δοκιμή, τότε αυξάνεται η ευαισθησία και η ειδικότητα μειώνεται, σε σύγκριση με κάθε δοκιμή χρησιμοποιούνται μόνες. Η εικόνα δείχνει το αναμενόμενο αποτέλεσμα του προσυμπτωματικού ελέγχου του καρκίνου του πνεύμονα σε ένα εκατομμύριο άτομα υψηλού κινδύνου (καπνιστές ή πρώην καπνιστές ηλικίας 50 yr ή μεγαλύτερα). Ο κύριος περιοριστικός παράγοντας σε προγράμματα προσυμπτωματικού ελέγχου του πληθυσμού είναι ο δυνητικά συντριπτική αριθμό των ψευδώς θετικά αποτελέσματα σε δοκιμασία. Screening ένα εκατομμύριο άνθρωποι με αξονική τομογραφία θώρακος και μόνο θα οδηγήσει σε 263074 ψευδώς θετικά αποτελέσματα, αλλά αν το στήθος CT και έλεγχος της αναπνοής είναι τόσο θετικά, η αυξημένη εξειδίκευση θα μειώσει τον αριθμό αυτό σε 88.919 δηλαδή κατά 66,2%. Εάν μόνο μια από τις δοκιμές είναι θετική, τότε η αυξημένη ευαισθησία θα μείωνε τον αριθμό των ψευδώς αρνητικών από 682 να 198 δηλαδή κατά 71,0%. Επίδραση παράλληλα και σειρά δοκιμών σε ευαισθησία και ειδικότητα (πάνω δεξιά πλευρά). Αυτό το σχήμα δείχνει την αναμενόμενη βελτίωση στην ευαισθησία και την ειδικότητα του στήθους CT για τον καρκίνο του πνεύμονα και αν συνδυάζεται παράλληλα με τη δοκιμή αναπνοής. Αν και οι δύο εξετάσεις είναι θετικό για τον καρκίνο του πνεύμονα, τότε η ειδικότητα αυξάνεται από 73,4% σε 91,49%. Εάν είτε δοκιμή είναι θετική, τότε η ευαισθησία αυξάνεται από 93,8% σε 98,15%. Εάν οι δύο δοκιμές που χρησιμοποιούνται σε σειρά και η εξέταση αναπνοής είναι αρνητική, μπορεί να μην υπάρχει ανάγκη να προχωρήσει σε στήθος CT επειδή 98,15% ευαισθησία είναι μεγαλύτερη από την ευαισθησία του κάθε δοκιμή χρησιμοποιούνται μόνες. Θετική προγνωστική αξία (PPV) του στήθους CT σε συνδυασμό με τον έλεγχο της αναπνοής (κάτω αριστερά πάνελ). Αυτό το σχήμα δείχνει την αναμενόμενη βελτίωση της PPV του στήθους CT για τον καρκίνο του πνεύμονα αν συνδυαστεί παράλληλα με μια δοκιμή αναπνοής. Χρησιμοποιηθούν μόνα τους, το PPV του στήθους CT είναι 3,77%. Εάν η δοκιμή αναπνοής χρησιμοποιείται παράλληλα με το στήθος CT και οι δύο δοκιμές είναι θετικά, τότε το PPV αυξάνεται σε 7,91% δηλαδή αυξάνει κατά ένα συντελεστή 2,1. Η βελτίωση οφείλεται στην υψηλότερη ειδικότητα της συνδυασμένης δοκιμής και τη συνακόλουθη μείωση ψευδώς θετικά αποτελέσματα. Η PPV μιας εξέτασης εξαρτάται από την επικράτηση (προηγ) μιας ασθένειας, και υπολογίζεται ως PPV = (sen Χ προηγ) /[(sen X προηγ + (1-spec) Χ (1-προηγ)]. Η PPV της αξονική τομογραφία θώρακος για τον καρκίνο του πνεύμονα είναι 3,77% [δηλαδή 0.938 Χ 011 /(0.938 X.011 + (1 – 0,734 Χ (1-0.011)) = 0,0377]. Αρνητική προγνωστική αξία (NPV) του στήθους CT σε συνδυασμό με τον έλεγχο της αναπνοής (κάτω δεξιός πίνακας). Εάν οι δύο δοκιμές που χρησιμοποιούνται σε σειρά, ένα αρνητικό αποτέλεσμα τεστ αναπνοής αποκλείει τον καρκίνο του πνεύμονα με NPV 99,6%, η οποία είναι μεγαλύτερη από την ΚΠΑ είτε δοκιμή χρησιμοποιηθούν μόνες. Παρά την αυξημένη ευαισθησία της συνδυασμένης δοκιμής, μόνο ένα μέτρια αύξηση στο ΚΠΑ είναι δυνατόν, διότι η ΚΠΑ προ-τεστ βασίζεται στην συχνότητα του καρκίνου του πνεύμονα είναι 98,9%.

η

Αν τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι σύμφωνη (δηλαδή και τα δύο είναι αρνητικές ή και τα δύο είναι θετικά), τότε η ιδιαιτερότητα των συνδυασμένων δοκιμών, σε σύγκριση με εκείνη του μόνος στήθος CT, θα αυξηθεί από 73,4% έως 91,01%, και η PPV θα αυξηθεί από 3,77% σε 7,91%. Αν τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι ασύμφωνα (δηλαδή το ένα είναι αρνητικό και το άλλο είναι θετικό ), τότε η ευαισθησία των συνδυασμένων δοκιμών, σε σύγκριση με εκείνη του θώρακα CT και μόνο, θα αυξηθεί από 93,8% σε 98,2%, και η ΚΠΑ θα αυξηθεί από 99,52% σε 99,6%. Στην προβλεπόμενη έκβαση της εξέτασης από ένα εκατομμύριο άνθρωποι, η αυξημένη ευαισθησία και ειδικότητα θα πρέπει να αναμένεται να μειώσει το ψευδώς θετικό ποσοστό του στήθους CT κατά 66,2% και το ποσοστό ψευδώς αρνητικών αποτελεσμάτων κατά 71,0%.

Συζήτηση

Ιόνια βιοδείκτες στην αναπνοή προέβλεψε την παρουσία ή την απουσία του καρκίνου του πνεύμονα σε μια τυφλή μελέτη επικύρωσης. Μια πολυπαραγοντική αλγόριθμο προβλέψει τη διάγνωση από όμοια δείγματα αναπνοής ανεξάρτητα αναλύονται σε δύο εργαστήρια, και την ευαισθησία, την ειδικότητα, και η συνολική ακρίβεια του τεστ ήταν παρόμοια και στις δύο τοποθεσίες. Το αποτέλεσμα της δοκιμής δεν επηρεάστηκε σημαντικά από την ηλικία ή το πακέτο-χρόνια του καπνίσματος.

Αυτή είναι η πρώτη έκθεση της επικύρωσης των βιοδεικτών ανάσα από καρκίνο του πνεύμονα σε τύφλωσε αναπαραχθεί μελέτη. Τα πρώτα στοιχεία για βιοδείκτες αναπνοή VOC από καρκίνο του πνεύμονα αναφέρθηκε από Gordon et al το 1985 [4], που ακολουθείται από Preti κ.ά. 1988 [6], στη συνέχεια με αρκετές άλλες αναφορές από την ομάδα μας και από άλλους ερευνητές. Αυτές οι μελέτες ακολουθούν γενικά μια παρόμοια προσέγγιση για την ανακάλυψη βιοδεικτών με την ανάλυση των πτητικών οργανικών ενώσεων αναπνοής σε ασθενείς με ιστολογικά αποδεδειγμένη καρκίνο του πνεύμονα και του καρκίνου χωρίς ελέγχους, στη συνέχεια, συγκρίνοντας τις δύο ομάδες για στατιστικά σημαντικές διαφορές. Ένας αριθμός από αυτές τις μελέτες υποστήριξαν ότι αναπνοή VOCs προσδιορίζονται καρκίνο του πνεύμονα με ευαισθησία και ειδικότητα αξίες περίπου όμοιες με εκείνες που παρατηρήθηκαν στην παρούσα έκθεση, με την καμπύλη ROC τιμές AUC από 0,7 έως 0,9. Ωστόσο, όλα ήταν επιρρεπείς σε ψευδώς θετικά στοιχεία των βιοδεικτών του καρκίνου του πνεύμονα, και καμία από τις υποψήφιες βιοδεικτών στη συνέχεια επικυρώθηκαν σε ένα ξεχωριστό σύνολο των ασθενών.