Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Кафедра информатики и проектирования систем ТПУ
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра иммунологии и аллергологии СибГМУ
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам 70-й Юбилейной итоговой научной студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г. Томск, 16-18 мая 2011 г.), под ред. В. В. Новицкого, Л. М. Огородовой. − Томск: Сибирский государственный медицинский университет, 2011. − 430 с.
Актуальность. Построение калибровочных кривых и нахождение по ним индивидуальных значений неизбежный этап многих исследований. Как правило, графики строят без проведения каких-либо математических расчетов, на глаз. Это вносит определенную долю субъективности в полученные результаты, особенно, если исследование проводилось в несколько этапов, и каждый раз приходилось строить новую калибровочную кривую. Во многих современных приборах существует функция автоматического построения необходимой зависимости, но такие приборы весьма дорогостоящи и существуют далеко не для всех применяемых методов исследования. Так, для широко применяемого в иммунологии метода радиальной иммунодиффузии по Манчини не существует специального анализатора, а построение калибровки необходимо. С другой стороны, можно воспользоваться коммерческими продуктами: специализированным программным обеспечением (ПО) для построения калибровочных кривых (например, «ИФА-мастер» фирмы АлкорБио) или программным обеспечением, имеющим подобную функцию (Mathcad, MS Excel). Однако, подобное ПО требует определенных финансовых затрат и особых навыков работы для получения необходимого результата.
Целью настоящей работы стало создание ПО для построения калибровочных зависимостей с возможностью вычисления индивидуальных значений. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: освоение математического аппарата; разработка простого пользовательского интерфейса; создание иллюстраций построения калибровочных кривых; реализация линейных и нелинейных типов зависимостей.
Материалы и методы. Разработка ПО, отвечающего поставленным требованиям, велась с использованием технологии .Net, поскольку она предоставляет реальные возможности повторного использование кода, управления ресурсами, многоязыковой разработки, безопасности, развертывания и администрирования. Также она обладает огромным количеством готовых классов, что в значительной мере упрощает процесс разработки и позволяет не заострять внимание на конкретных программных решениях. В качестве среды разработки использовалась MS Visual Studio. Языком разработки был выбран C# (C-Sharp).
Для построения калибровочной кривой был применен регрессионный анализ [2]. Он требует наличия двух видов переменной: зависимой и независимой [1]. В качестве независимой переменной выступает концентрация вещества, а в качестве зависимой переменной - оптическая плотность (или диаметр кольца преципитации в случае радиальной иммунодиффузии по Манчини).
Результаты. В ходе выполнения данной работы был разработан программный продукт для построения калибровочных кривых. В данной программе имеется возможность импорта данных из внешнего источника данных. Эта функция реализована с расчетом на изменяемое количество входных данных. Кроме того есть возможность создания чистой таблицы с произвольным числом строк и столбцов, для последующего ручного заполнения. По мере заполнения таблицы ручным способом в поле с изображением отображаются введенные значения. После заполнения данных появляется возможность построения по ним калибровочной кривой. Вид калибровочной кривой выбирается пользователем самостоятельно в меню на панели инструментов. Реализованы следующие типы зависимости: линейная; параболическая (второго порядка); гиперболическая (первого, второго и третьего порядков); экспоненциальная; степенная; логарифмическая. После построения отдельного вида зависимости открывается возможность расчета индивидуальных значений, и отображается уравнение построенного графика, а в случае линейной зависимости еще и коэффициент корреляции. Также реализованы функции копирования и вставки значений непосредственно в таблицу и из нее. Есть функция сохранения иллюстрации калибровочных точек и кривой в отдельный файл.
С использованием двух примеров калибровочных кривых (линейной и не линейной) с помощью разработанного ПО и «вручную» были расчитаны индивидуальные значения, которые сравнивали с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Как в случае линейной зависимости, так и в случае нелинейной зависимости различий между ручной и машинной обработкой выявлено не было.
Таким образом, в результате проведенной работы был создан программный продукт, позволяющий строить калибровочные кривые линейного или нелинейного типа и рассчитывать по ним индивидуальные значения. Программа имеет интуитивно понятный пользовательский интерфейс и значительно облегчит работу исследователя.
Список литературы:
1. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц. – М. : Практика, 1998. – 459 с.
2. Лакин, Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1990. – 352 с.
|
