Автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом

Полезная модель относится к области автоматизированных систем обработки информации, а именно к классу устройств цифровых вычислений или обработки данных, специально предназначенных для обработки статистических данных. Автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом включает блок ввода числа объединяемых исследований, выход которого соединен с входом блока ввода исследований, выход которого соединен с входом блока формирования списка кумуляции, выход которого соединен с входом блока инкременции, выход которого соединен с входом блока формирования обрабатываемого исследования, выход которого соединен с входами блока селекции и блока вычисления доли эффекта в группах, выход которого соединен с входом блока вычисления разности эффектов, выход которого соединен с входом блока вычисления доверительного интервала разности эффектов; один из выходов блока селекции соединен с входом блока расчета значимости, а другой - с входом блока расчета критерия, выход которого соединен с входом блока определения значимости гипотезы, выход которого, как и выход блока расчета значимости соединен с входом блока расчета Z-критерия, причем к блоку определения значимости гипотезы подключен блок хранения функции ²-распределения, а к блоку расчета Z-критерия подключен блок хранения функции нормального распределения, который, как и блок хранения функции ²-распределения выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в них информации, а выходы блоков вычисления доверительного интервала разности эффектов и расчета Z-критерия соединены с входом блока формирования результатов, выход которого соединен с входом блока детекции окончания кумуляции, один из выходов которого соединен с входом блока инкременции, а другой - с входом блока интерпретации результатов, выход которого соединен с блоком интерфейса пользователя. 1 н.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 1 илл.

Заявляемое техническое решение относится к области автоматизированных систем обработки информации.

Мета-анализ со скользящим протоколом - это статистический метод, позволяющий оценить вклад каждого отдельного исследования, объединяемого в мета-анализе, на его результат с помощью пошаговой процедуры, позволяющей проводить поочередное исключение из мета-анализа каждого исследования. Сопоставление результатов мета-анализа всех объединяемых исследований с результатами мета-анализов, получаемых на каждом шаге мата-анализа со скользящим протоколом, позволяет пользователю выявить исследования, существенно влияющие на результат полного мета-анализа. Дополнительное изучение особенностей (описаний и результатов) таких исследований необходимо для уточнения корректности (правомерности) их включения в мета-анализ.

В каждом объединяемом экспериментальном исследовании должна присутствовать экспериментальная (подвергаемая воздействию изучаемого фактора) и контрольная (не подвергаемая такому воздействию) группа. Изучаемым фактором может быть любой фактор физической, информационной и другой природы, а эффектом его воздействия - любой результат, который можно зарегистрировать экспериментально и связать с воздействием изучаемого фактора.

Из существующего уровня техники известна обработка информации, принимаемой дополнительным вычислительным устройством (патент на изобретение RU 2377635 опубл. 10.11.2006 г.), способ которой, реализуемый в вычислительной среде, имеющей основную компьютерную систему и программно-аппаратные средства дополнительного дисплея, которые связаны с основной компьютерной системой и выполнены с возможностью работать независимо от основной компьютерной системы, и содержащий этапы, на которых принимают первые данные в программно-аппаратных средствах дополнительного дисплея от основной компьютерной системы, причем прием первых данных осуществляется, когда на основную компьютерную систему подано питание, при этом на программно-аппаратные средства дополнительного дисплея питание подается даже тогда, когда подача питания на основную компьютерную систему отключена; отображают первые данные на вспомогательном дисплее таким образом, что управление отображением первых данных, в основном, осуществляется основной компьютерной системой, когда на основную компьютерную систему подано питание; сохраняют первые данные в кэше программно-аппаратных средств дополнительного дисплея; принимают вторые данные в программно-аппаратных средствах дополнительного дисплея от источника, отличающегося от основной компьютерной системы, когда подача питания на основную компьютерную систему отключена; обрабатывают вторые данные в программно-аппаратных средствах дополнительного дисплея для изменения первых данных, сохраненных в кэше, пока подача питания на основную компьютерную систему отключена; и отображают с помощью программно-аппаратных средств дополнительного дисплея измененные первые данные на дополнительном дисплее, пока подача питания на основную компьютерную систему отключена, так что управление отображением измененных первых данных осуществляется только программно-аппаратными средствами дополнительного дисплея.

Известной также является и автоматизированная система сбора, обработки и хранения данных для их последующего анализа (патент на полезную модель RU 122790, опубл. 10.12.2012 г.), содержащая по крайней мере один источник консолидированных данных, в состав которого входят по крайней мере одно автоматизированное рабочее место оператора сбора информации, через шину данных соединенное со входом модуля обработки данных, последовательно соединенного с устройством архивации, также содержащая расположенный на значительном расстоянии модуль обработки и хранения консолидированных данных, в состав которого входит устройство, разархивации выход которого соединен с входом модуля верификации, первый выход которого соединен с входом по крайней мере одного автоматизированного рабочего места оператора анализа консолидированных данных, выход которого соединен со вторым входом блока хранения консолидированных данных, а второй выход модуля верификации соединен с первым входом блока хранения консолидированных данных, при этом выход модуля архивации является выходом источника консолидированных данных, а вход модуля разархивации является входом модуля обработки и хранения консолидированных данных, причем консолидированные данные с выхода по крайней мере одного источника консолидированных данных поступают на вход модуля обработки и хранения консолидированных данных.

Известна система автоматизации выбора и статистического анализа данных (патент на полезную модель RU 123557, опубл. 27.12.2012 г.), содержащая подсистему выбора данных и построения пользовательских отчетов, предназначенную для обеспечения доступа к требуемым данным, организации преобразования данных; подсистему администрирования и индивидуальных настроек, предназначенную для хранения индивидуальных настроек пользователя, создания индивидуальной рабочей области пользователя, обеспечения сохранения результатов работы отдельных пользователей; подсистему межмодульного взаимодействия, предназначенную для организации экспорта и импорта данных для обеспечения последующей детальной обработки, при этом каждая из подсистем связана с блоком отображения и представления данных.

Известна и справочно-аналитическая система (патент на полезную модель RU 18592, опубл. 27.06.2001 г.), включающая в себя вычислительный комплекс с базой данных и системой связанных с ним каналами связи блоков регистрации информации, исследований, диагностики, лечения, управления и обеспечения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок селекции запросов, блок статистической обработки и обобщения данных, причем база данных связана со справочной базой данных и базами данных нижестоящих структур, а блок селекции связан с базой данных и терминалами блоков исследований, диагностики, лечения, управления и обеспечения.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала автоматизированных систем, используемых для получения корректных результатов решения практических задач, характеризующихся малым объемом экспериментального материала, не позволяющим сделать статистически достоверные выводы о наличии/отсутствии проявлений эффекта воздействия изучаемого фактора в одном исследовании вследствие уникальности условий эксперимента, дороговизны или высокого риска его проведения и т.п., за счет автоматизированного статистического обобщения результатов нескольких независимых идентичных по сути экспериментальных исследований с помощью заявляемой автоматизированной системы мета-анализа со скользящим протоколом.

Решение технической задачи достигается тем, что автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом включает блок ввода числа объединяемых исследований, выход которого соединен с входом блока ввода характеристик каждого объединяемого исследования, выход которого соединен с входом блока формирования списка кумуляции, выход которого соединен с входом блока инкременции, выход которого соединен с входом блока формирования обрабатываемого исследования, выход которого соединен с входами блока селекции и блока вычисления доли эффекта в группах, выход которого соединен с входом блока вычисления разности эффектов, выход которого соединен с входом блока вычисления доверительного интервала разности эффектов; один из выходов блока селекции соединен с входом блока расчета значимости, а другой - с входом блока расчета критерия, выход которого соединен с входом блока определения значимости гипотезы, выход которого, как и выход блока расчета значимости соединен с входом блока расчета Z-критерия, причем к блоку определения значимости гипотезы подключен блок хранения функции ²-распределения, а к блоку расчета Z-критерия подключен блок хранения функции нормального распределения, который, как и блок хранения функции ²-распределения выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в них информации, а выходы блоков вычисления доверительного интервала разности эффектов и расчета Z-критерия соединены с входом блока формирования результатов, выход которого соединен с входом блока детекции окончания кумуляции, один из выходов которого соединен с входом блока инкременции, а другой - с входом блока интерпретации результатов, выход которого соединен с блоком интерфейса пользователя. Блок интерфейса пользователя может быть подключен к сети Интернет. Блок интерпретации результатов может быть объединен с блоком интерфейса пользователя. Блок ввода числа объединяемых исследований может быть объединен с блоком ввода характеристик каждого объединяемого исследования.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение автоматизированного математически корректного мета-анализа со скользящим протоколом за счет использования для его проведения автоматизированной системы с дружественным интерфейсом, обеспечивающим получение и выдачу результатов мета-анализа в виде заключения, содержащего полный перечень его информативных характеристик, автоматизировано формируемого на основании указания пользователем числа объединяемых независимых экспериментальных исследований и числа случаев проявления и непроявления изучаемого эффекта в экспериментальной и контрольной группах каждого из них.

Сущность разработанной автоматизированной системы мета-анализа со скользящим протоколом поясняется фигурой (фиг. - Схема автоматизированной системы мета-анализа со скользящим протоколом), на которой схематично представлено ее устройство, обозначены компоненты и их функциональные взаимосвязи:

1 - Блок ввода числа объединяемых исследований.

2 - Блок ввода характеристик каждого объединяемого исследования.

3 - Блок формирования объединенного исследования.

4 - Блок инкременции.

5 - Блок формирования обрабатываемого исследования.

6 - Блок вычисления доли эффекта в группах.

7 - Блок вычисления разности эффектов.

8 - Блок вычисления доверительного интервала разности эффектов.

9 - Блок селекции.

10 - Блок расчета значимости.

11 - Блок расчета критерия.

12 - Блок определения значимости гипотезы.

13 - Блок хранения функции ²-распределения.

14 - Блок расчета Z-критерия.

15 - Блок хранения функции нормального распределения.

16 - Блок формирования результатов.

17 - Блок детекции окончания кумуляции.

18 - Блок интерпретации результатов.

19 - Блок интерфейса пользователя.

Автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом (см. фиг.) включает блок ввода числа объединяемых исследований (1), выход которого соединен с входом блока ввода характеристик каждого объединяемого исследования (2), выход которого соединен с входом блока формирования списка кумуляции (3), выход которого соединен с входом блока инкременции (4), выход которого соединен с входом блока формирования обрабатываемого исследования (5), выход которого соединен с входами блока селекции (9) и блока вычисления доли эффекта в группах (6), выход которого соединен с входом блока вычисления разности эффектов (7), выход которого соединен с входом блока вычисления доверительного интервала разности эффектов (8); один из выходов блока селекции (9) соединен с входом блока расчета значимости (10), а другой - с входом блока расчета критерия (11), выход которого соединен с входом блока определения значимости гипотезы (12), выход которого, как и выход блока расчета значимости (10) соединен с входом блока расчета Z-критерия (14), причем к блоку определения значимости гипотезы (12) подключен блок хранения функции ²-распределения (13), а к блоку расчета Z-критерия (14) подключен блок хранения функции нормального распределения (15), который, как и блок хранения функции ²-распределения (13) выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в них информации, а выходы блоков вычисления доверительного интервала разности эффектов (8) и расчета Z-критерия (14) соединены с входом блока формирования результатов (16), выход которого соединен с входом блока детекции окончания кумуляции (17), один из выходов которого соединен с входом блока инкременции (4), а другой - с входом блока интерпретации результатов (18), выход которого соединен с блоком интерфейса пользователя (19). Блоки ввода числа объединяемых исследований (1) ввода характеристик каждого объединяемого исследования (2) могут быть подключены к сети Интернет. Блок интерфейса пользователя (19) может быть подключен к сети Интернет. Блок интерпретации результатов (18) может быть объединен с блоком интерфейса пользователя (19). Блок ввода числа объединяемых исследований (1) может быть объединен с блоком ввода характеристик каждого объединяемого исследования (2).

Функционирование разработанной автоматизированной системы мета-анализа со скользящим протоколом заключается в следующем.

1) С помощью блока ввода числа объединяемых независимых экспериментальных исследований задают число таких исследований - k.

2) Далее с помощью блока ввода характеристик каждого объединяемого исследования, организуя цикл от 1 до k, для каждого объединяемого исследования вводят: число случаев проявления эффекта в экспериментальной группе (a_i ), число случаев с отсутствием проявления эффекта в экспериментальной группе (b_i), число случаев проявления эффекта в контрольной группе (c_i), число случаев с отсутствием проявления эффекта в контрольной группе (d_i).

3) Затем в блоке формирования объединенного исследования формируют характеристики объединенного, (k+1)-го, исследования, суммируя аналогичные характеристики объединяемых независимых исследований:

4) Блок инкременции предназначен для счета циклов мета-анализа (l, l[1k]): в начале работы счетчик устанавливают равным нулю (т.е. нулевой шаг обеспечивает мета-анализ всех указанных пользоватеелм независимых экспериментальных исследований), по сигналу с блока детекции окончания цикла его значение увеличивают на единицу.

5) Затем с помощью блока формирования количественных характеристик анализируемого исследования формируют характеристики исследования, обрабатываемого на текущем, l-м, шаге мета-анализа со скользящим протоколом, по правилу:

a _m=a_k+1-a_l, b _m=b_k+1-b_l, c_m=c_k+1 -c_l, d_m=d_k+1-d_l,

где m - условное универсальное обозначение индекса текущего шага (переменные a_m, b_m , c_m, d_m - вспомогательные), a ₀=b₀=c₀=d₀=0.

6) В блоке вычисления оценок доли проявления эффекта в экспериментальной (PE_1l) и контрольной (PE_2l) группе анализируемого исследования рассчитывают отношения числа случаев, в которых эффект наблюдался, к объему групп (число экспериментов в группах):

PE_1l=a_m/(a _m+b_m)100%, PE_2l=c_m/(c _m+d_m)100%.

7) Далее в блоке вычисления разности эффектов в экспериментальной и контрольной группе для анализируемого исследования рассчитывают разность эффектов (PE_l):

_l=_1l-_2l.

8) Затем в блоке вычисления доверительного интервала разности эффектов вычисляют ее стандартное отклонение:

,

по величине которого рассчитывают границы 95%-го доверительного интервала (CI_l):

CI_l=PE_l±1,96 SD_l,

где «-» соответствует левой (нижней), а «+») правой (верхней) границам доверительного интервала. Результаты передают в блок формирования результатов.

9) В блоке селекции для анализируемого исследования осуществляют проверку истинности предиката

(а,b,с,d)=(a_m+b_m+c _m+d_m)<20(20<(a_m+b_m+c_m +d_m)<40min{a_m,b_m,c_m,d _m}5),

где «» - знак объединения по «И», «» - знак объединения по «ИЛИ». Если значение предиката «истина», то для дальнейших расчетов выбирают выход блока селекции, связанный с блоком расчета уровня значимости, а если значение предиката «ложь» - то выбирают выход блока селекции, связанный с блоком расчета критерия.

10) В блоке расчета уровня значимости для анализируемого исследования рассчитывают уровень значимости нулевой гипотезы

.

11) В блоке расчета критерия для анализируемого исследования вычисляют значение критерия ²:

,

и передают рассчитанное значение в блок определения значимости.

12) В блоке определения значимости по полученному значению критерия ² при числе степеней свободы df=1 с помощью таблиц ²-распределения определяют уровень значимости нулевой гипотезы - p_m, для чего к нему подключен блок хранения функции ²-распределения.

13) Блок хранения функции ²-распределения выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в нем информации и содержит таблицу функции ²-распределения (распределения Пирсона), задающую однозначное соответствие между величиной критерия ² и уровнем значимости нулевой гипотезы - p _m.

14) В блоке расчета Z-критерия для анализируемого исследования по поступившей на вход величине уровня значимости нулевой гипотезы p_m осуществляют определение величины Z-критерия (Z_m), для чего к нему подключен блок хранения таблицы нормального распределения.

15) Блок хранения функции нормального распределения выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в нем информации, и содержит таблицу значений функции нормального распределения, ставящей в соответствие каждой величине p_m величину Z-критерия (Z_m ).

16) В блоке формирования заключения осуществляют объединение результатов, полученных из других блоков, формируя информацию, необходимую для интерпретации результатов мета-анализа на его текущем (l-м) шаге.

17) После этого в блоке детекции окончания цикла величину l, используемую на текущем шаге анализа, сравнивают с величиной k, указанной в блоке ввода числа объединяемых исследований: если l<k, то в блок инкременции выдают сигнал об увеличении значения l на единицу и начале очередного цикла мета-анализа, начиная с этапа 5.

18) В блоке интерпретации результатов с учетом специфики объединяемых экспериментальных исследований, изучаемого фактора и математических особенностей задачи (требуемых граничных величин выраженности эффекта, уровней значимости гипотез, допустимых объемов ложной выборки, эффективного размера выборки и т.п.) формируют интерпретацию результатов.

19) В блоке интерфейса пользователя результаты интерпретации представляют в виде, удобном конечному пользователю (таблицы, графики, диаграммы, текст и т.п.) и выдают на устройство отображения (вывода) информации: экран монитора, принтер и т.п.

Таким образом, описанные элементы заявляемой автоматизированной системы мета-анализа со скользящим протоколом функционально взаимосвязаны и находятся в конструктивном единстве, а совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники. Поэтому, по мнению заявителей, заявляемая автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом представляет собой новое техническое решение, относящееся к классу устройств цифровых вычислений или обработки данных, специально предназначенных для обработки статистических данных.

На основе описанного технического решения разработаны автоматизированные системы мета-анализа со скользящим протоколом результатов независимых экспериментальных медико-биологических исследований, связанных с исследованием влияния на организм человека экстремальных факторов условий профессиональной деятельности и результатов клинических исследований эффективности лекарственных средств, проводимых исследователями разных городов России и разных стран мира.

Заявляемая автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом является промышленно применимой, поскольку может быть реализована при промышленном производстве широкого класса информационно-измерительных, вычислительных, информационных систем и программно-аппаратных комплексов, функционирование которых связано с автоматизированной обработкой информации.

1. Автоматизированная система мета-анализа со скользящим протоколом, характеризующаяся тем, что она включает блок ввода числа объединяемых исследований, выход которого соединен с входом блока ввода характеристик каждого объединяемого исследования, выход которого соединен с входом блока формирования списка кумуляции, выход которого соединен с входом блока инкременции, выход которого соединен с входом блока формирования обрабатываемого исследования, выход которого соединен с входами блока селекции и блока вычисления доли эффекта в группах, выход которого соединен с входом блока вычисления разности эффектов, выход которого соединен с входом блока вычисления доверительного интервала разности эффектов; один из выходов блока селекции соединен с входом блока расчета значимости, а другой - с входом блока расчета критерия, выход которого соединен с входом блока определения значимости гипотезы, выход которого, как и выход блока расчета значимости соединен с входом блока расчета Z-критерия, причем к блоку определения значимости гипотезы подключен блок хранения функции ²-распределения, а к блоку расчета Z-критерия подключен блок хранения функции нормального распределения, который, как и блок хранения функции ²-распределения выполнен по схеме, исключающей возможность изменения хранимой в них информации, а выходы блоков вычисления доверительного интервала разности эффектов и расчета Z-критерия соединены с входом блока формирования результатов, выход которого соединен с входом блока детекции окончания кумуляции, один из выходов которого соединен с входом блока инкременции, а другой - с входом блока интерпретации результатов, выход которого соединен с блоком интерфейса пользователя.

2. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что блоки ввода числа объединяемых исследований и ввода характеристик каждого объединяемого исследования подключены к сети Интернет.

3. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что блок интерфейса пользователя подключен к сети Интернет.

4. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что блок интерпретации результатов объединен блоком интерфейса пользователя.

5. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся чем, что блок ввода числа объединяемых исследований объединен с блоком ввода характеристик каждого объединяемого исследования.