提供能够高精度地检测表示从健康状态向疾病状态的状态迁移的预兆的疾病前状态的检测装置、检测方法以及检测程序。执行：获取与生物体相关的基因、蛋白质等测定数据作为高通量数据的获取处理(s1)、差异生物体分子的选出处理(s2)、局域网的SNE的计算(s3)、生物标志物的候选项的选择(s4)、整个网络的平均SNE的计算(s5)和判定并检测是否处于疾病前状态的检测处理(s6)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于网络熵的对生物体状态迁移的预兆检测予以辅助的检测装置、检测方法以及检测程序
本专利技术涉及基于通过与生物体相关的测定所得的多个因子项目的测定数据对作为测定对象的生物体的状态迁移的预兆检测予以辅助的检测装置、检测方法以及检测程序。
技术介绍
根据各种各样的研究结果可知，众多疾病特别是复杂疾病的恶化发展的过程，与气候系统、生态系统、经济系统等系统同样地，若到达超过了某一临界阈值的时间点、即所谓的分支点，则状态迁移突然发生、从健康的稳定状态急剧地变化为疾病状态(例如参照非专利文献1～5)。在这样的与复杂疾病的动态机理相关的研究中，疾病恶化(例如喘息发作、癌的发病)的发展过程作为依赖于时间的非线性动力学系统而模型化，通过对模型化了的系统的动态进行解析，已经明确了病情因在分支点的状态迁移而急剧恶化(参照非专利文献1、6)。图1是示意性地表示疾病的发展过程的说明图。图1的a示意性地表示疾病的发展过程。图1的b、c以及d为在发展过程的过程中将上述系统的稳定性用位函数表示、横轴取系统的状态变量而纵轴取位函数的值而示意地示出的示意图。如图1的a所示，疾病恶化的发展过程能够表示为正常状态(健康状态)、疾病前状态、疾病状态。正常状态中系统稳定，如图1的b所示，位函数的值变为最小值。疾病前状态中，系统如图1的c所示，位函数的值变高。因此，为容易受到外部干扰的影响的状态，位于由于仅受到小的外部干扰就会状态迁移的分支点的附近、即正常状态的极限位置。但是，该疾病前状态通过适当的处置常常能够恢复到正常状态。另一方面，在疾病状态，系统再次稳定化，如图1的d所示，位函数的值大体上变为最小值。因此，因从正常状态的分支所导致的状态迁移所产生的该疾病状态是难以恢复到正常状态的。因此，如果能够检测到疾病前状态，在迁移到疾病状态前，告知患者正在向疾病状态迁移这一情况，则通过采取适当的措施，很有可能使患者从疾病前状态向正常状态恢复。即、如果能够检测到分支点(临界阈值)，则能够预测状态迁移，能够实现病情的早期诊断。但是，在复杂疾病的情况下，状态迁移的预测是极其困难的。其理由如下所述。·第一，疾病前状态为正常状态的极限，在达到分支点前难以检测出显著的变化。因此，在以往的利用生物标志物、快照(snapshot)测定等手法所进行的诊断中，难以将正常状态与疾病前状态区别开。·第二，在进行各种各样的研究期间，尚未开发出能够高精度地检测用于预测分支点的早期诊断用警告信号的高可靠性疾病模型。尤其是即使是同一疾病，疾病恶化的发展过程也是因人而异的，所以模型库的诊断方法其成功的概率很低。·第三，疾病前状态的检测对象为患者，通常，从一名患者那里所得的样本数量是有限的，所以难以长期地获取预测所需的足够的样本。相对于此，本申请专利技术者们提出了检测能用作为表示从正常状态向疾病状态迁移前的疾病前状态的警告信号的生物标志物候选项的方法(非专利文献7)。根据该手法，能够通过检测在即将迁移到疾病状态前出现的动态网络生物标志物(DNB)，实现病情的早期诊断。现有技术文献非专利文献非专利文献1:Venegas,J.G.等著，“Self-organizedpatchinessinasthmaasapreludetocatastrophicshifts.”，(英国)，Nature，NaturePublishingGroup，2005年，434卷，p.777-782非专利文献2:McSharry,P.E.、Smith,L.A.、Tarassenko,L著，“Predictionofepilepticseizures:arenonlinearmethodsrelevant.”，(英国)，NatureMedicine，NaturePublishingGroup，2003年，9卷，p.241-242非专利文献3:Roberto,P.B.、Eliseo,G.、“Transitionmodelsforchange-pointestimationinlogisticregression.”，(美国)，StatisticsinMedicine，Wiley-Blackwell，2003年，22卷，p.1141-1162非专利文献4:Paek,S.等著，“Hearingpreservationaftergammaknifestereotacticradiosurgeryofvestibularschwannoma”，(美国)，Cancer，Wiley-Blackwell，2005年，1040卷，p.580-590非专利文献5:Liu,J.K.、Rovit,R.L.、Couldwell,W.T.，“PituitaryApoplexy”(美国)，Seminarsinneurosurgery，Thieme，2001年，12卷，p.315-320非专利文献6:Tanaka,G.,Tsumoto,K.,Tsuji,S.，Aihara,K.著，“Bifurcationanalysisonahybridsystemsmodelofintermittenthormonaltherapyforprostatecancer.”，(美国)，PhysicalReview，美国物理学会，2008年，237卷，p.2616-2627非专利文献7:陈洛南(LuonanChen)，刘锐(RuiLiu)，刘治平(Zhi-PingLiu)，李美仪(MeiyiLi)，合原一幸(KazuyukiAihara)著，「動的ネットワークバイオマーカーによる复杂な病情の突然の恶化に対する早期予兆信号の検出(Detectingearly-warningsignalsforsuddendeteriorationofcomplexdiseasesbydynamicalnetworkbiomarkers.)」，SCIENTIFICREPORTS，2012年3月29日，<URL:http://www.natureasia.com/ja-jp/srep/abstracts/35129>
技术实现思路
专利技术要解决的课题针对这样的与疾病相关的早期发现以及早期治疗方面有效的疾病前状态，社会大众要求研究人员提供各种各样的检测方法。此外，非专利文献7所示的动态网络生物标志物(DNB：DynamicalNetworkBiomarker)的检测方法中，由于从生物体样本测定的基因等数据所含的噪音的影响，有时检测精度降低。另外，因为从大量的高通量数据中检测满足成为DNB的条件的DNB的候选项，所以需要巨大的计算量。本专利技术是鉴于这一状况而完成的，其中，在迁移状态下，将关注的因子以及与该因子动态地直接连接的连接因子的状态变化作为局域网熵，基于局域网熵来检测向疾病状态迁移前的疾病前状态。由此，本专利技术的目的在于提供能够通过新方法检测疾病前状态的检测装置、检测方法以及检测程序。用于解决课题的技术方案用了达成上述目的，本专利技术所涉及的检测装置，基于通过与生物体相关的测定所得的多个因子项目的测定数据，对作为测定对象的生物体的状态迁移的预兆的检测予以辅助，其特征在于，具备：选出单元，针对所述各因子项目，选出该因子项目的测定数据的时间序列变化为规定的基准以上的因子项目；微观计算单元，在基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测装置，所述装置基于通过与生物体相关的测定所得的多个因子项目的测定数据，对作为测定对象的生物体的状态迁移的预兆的检测予以辅助，其特征在于，具备：选出单元，针对所述各因子项目，选出该因子项目的测定数据的时间序列变化为规定的基准以上的因子项目；微观计算单元，在基于由所述选出单元选出的因子项目的相关关系求出的表示各因子项目间的动态结合关系的网络中，针对每个因子项目计算该因子项目与相邻的其他因子项目之间的统计力学上的微观熵；和检测单元，在由所述微观计算单元计算出的微观熵的减少程度超过规定的检测基准的情况下，所述检测单元将这一情况检测为状态迁移的预兆。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.23 JP 2012-2338861.一种检测装置，所述装置基于通过与生物体相关的测定所得的多个因子项目的测定数据，对作为测定对象的生物体的状态迁移的预兆的检测予以辅助，其特征在于，具备：选出单元，针对所述各因子项目，选出该因子项目的测定数据的时间序列变化为规定的基准以上的因子项目；微观计算单元，在基于由所述选出单元选出的因子项目的相关关系求出的表示各因子项目间的动态结合关系的网络中，针对每个因子项目计算该因子项目与相邻的其他因子项目之间的统计力学上的微观熵；和检测单元，在由所述微观计算单元计算出的微观熵的减少程度超过规定的检测基准的情况下，所述检测单元将这一情况检测为状态迁移的预兆。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还具备选择单元，在由所述微观计算单元计算出的微观熵的减少程度超过规定的选择基准的情况下，所述选择单元选择该微观熵所涉及的因子项目作为成为生物体症状指标的生物标志物的候选项，所述检测单元，在所述选择单元选择出的因子项目所涉及的微观熵的减少程度超过规定的检测基准的情况下，将此检测为状态迁移的预兆。3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，还具备宏观计算单元，所述宏观计算单元基于由所述微观计算单元计算出的每个因子项目的微观熵，以统计方式计算出作为选出的所有因子项目的代表值的宏观熵，在由所述宏观计算单元计算出的宏观熵的减少程度超过第1检测基准的情况下，并且当由所述微观计算单元计算出的微观熵的减少程度超过第2检测基准时，所述检测单元将此检测为状态迁移的预兆。4.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，还具备访问记录有所述因子项目间的相互作用的数据库的单元，所述微观计算单元包括基于所述数据库所记录的因子项目...
【专利技术属性】
技术研发人员：合原一幸，陈洛南，刘锐，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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