Η χρήση των πολυεπίπεδων μοντέλων στατιστικής ανάλυσης στην ανίχνευση της νόσου Alzheimer και συναφών γνωσιακών διαταραχών
Authors: Μπερτσιάς Αντώνιος 
Published: February 2022

Με την αύξηση του προσδόκιμου ζωής τις τελευταίες δεκαετίες, αρκετά χρόνια νοσήματα και καταστάσεις παρατηρούνται ολοένα και πιο συχνά στους ηλικιωμένους. Οι νεύρο-γνωστικές διαταραχές όπως η νόσος Alzheimer και η ήπια νοητική διαταραχή βρίσκονται ανάμεσα στις πιο συχνά παρατηρούμενες συννοσηροτήτες σε αυτή την ηλικιακή ομάδα. Οι γνωστικές διαταραχές έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη ποιότητα ζωής τόσο των νοσούντων, όσο και των οικογενειών αλλά και των φροντιστών τους. Απουσία κάποιας φαρμακευτικής αγωγής η οποία να βοηθά στην ύφεση της νόσου, το βάρος των υπηρεσιών υγείας πέφτει στην αναγνώριση και τη διαχείριση των τροποποιήσιμων παραγόντων κινδύνου. Η Πρωτοβάθμια Φροντίδα Υγείας (ΠΦΥ) που αποτελεί το πρώτο σημείο επαφής του πληθυσμού με τις υπηρεσίες υγείας, καλείται να παίξει ένα σημαντικό ρόλο τόσο στην πρώιμη αναγνώριση της νόσου όσο και στη διαχείριση των συνοσηροτήτων. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εφαρμογή των πολυεπίπεδων μοντέλων στατιστικής ανάλυσης αλλά και μηχανικής μάθησης στην αναγνώριση των γνωστικών διαταραχών, των τροποποιήσιμων παραγόντων κινδύνου αλλά και των συνοδών χρόνιων νοσημάτων.ΜεθοδολογίαΗ παρούσα διδακτορική διατριβή χρησιμοποίησε δεδομένα από το ερευνητικό πρόγραμμα «ΘΑΛΗΣ Πανεπιστήμιο Κρήτης: Διεπιστημονικό δίκτυο μελέτης της νόσου Alzheimer και συναφών διαταραχών». Η συγκεκριμένη μελέτη έλαβε χώρα μεταξύ Μαρτίου 2013 και Δεκεμβρίου 2014 στο νομό Ηρακλείου Κρήτης, είχε συγχρονικό χαρακτήρα και εκτελέστηκε σε δύο φάσεις. Στην 1η φάση στρατολογήθηκαν 3,140 επισκέπτες από 14 επιλεγμένες δομές ΠΦΥ εντός της διοικητικής περιφέρειας του νομού. Οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν ένα δοκιμασμένο και δομημένο ερωτηματολόγιο το οποίο συνέλεξε βασικά δημογραφικά χαρακτηριστικά, συνήθειες υγείας, χρόνια νοσήματα και φαρμακευτική αγωγή και περιλάμβανε τον διαγνωστικό έλεγχο Mini Mental State Examination (MMSE). Όσοι συμμετέχοντες βρέθηκαν με βαθμολογία στο διαγνωστικό έλεγχο MMSE < 24 καθώς και ένα επιλεγμένο δείγμα με βαθμολογία MMSE ≥ 24 κλήθηκαν να συμμετάσχουν στη 2η φάση της μελέτης που ήταν μια πλήρης νευροψυχολογική και νευροψυχιατρική αξιολόγηση από μια ομάδα ειδικών. Για τη διάγνωση των καταστάσεων άνοιας και ήπιας νοητικής διαταραχής χρησιμοποιήθηκαν τα κριτήρια Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-IV). H διερεύνηση των συσχετίσεων επιλεγμένων τροποποιήσιμων παραγόντων κινδύνου και της ύπαρξης πιθανής γνωστικής διαταραχής (σύμφωνα με τη βαθμολογία του ελέγχου MMSE) πραγματοποιήθηκε με τη χρήση πολυεπίπεδου μοντέλου πολλαπλής λογιστικής παλινδρόμησης. Οι συσχετίσεις μεταξύ κατηγοριών χρόνιων νοσημάτων και πιθανής γνωστικής διαταραχής διερευνήθηκαν με τη χρήση μοντέλων πολλαπλής λογιστικής παλινδρόμησης. Εν συνεχεία με τη χρήση των γενικευμένων γραμμικών μοντέλων LASSO Regularization πραγματοποιήθηκε επιλογή των στατιστικά κυριότερων ερωτήσεων της κλίμακας MMSE οι οποίες ταξινομούν τους ασθενείς σε πάσχοντες από νεύρο-γνωστική διαταραχή (άνοια ή ήπια νοητική διαταραχή) και σε μη-πάσχοντες. Τέλος, έγινε χρήση μοντέλων τεχνητών νευρωνικών δικτύων σε δύο επίπεδα προκειμένου να υπολογιστεί η διαγνωστική ακρίβεια των ερωτήσεων της Κλίμακας MMSE όπως αυτές προέκυψαν από τη διαδικασία LASSO Regularization στην ορθή ταξινόμηση των συμμετεχόντων και υπολογίστηκε η θετική και αρνητική διαγνωστική αξία. ΑποτελέσματαΤρεις χιλιάδες εκατόν σαράντα άτομα συμμετείχαν στην 1η φάση της μελέτης (43.2% ήταν άντρες με μέση ηλικία 73.7±7.8 έτη). Η μέση βαθμολογία της Κλίμακας MMSE ήταν 26.0±3.8 στο σύνολο του πληθυσμού; 26.7±3.5 στους άντρες συμμετέχοντες και 25.4±3.9 στις γυναίκες (p<0.0001). Χαμηλές βαθμολογίες στη δοκιμασία MMSE ανιχνεύθηκαν στο 20.2% του συνόλου των συμμετεχόντων: 25.9% στις συμμετέχουσες γυναίκες και 12.8% στους συμμετέχοντες άντρες (p<0.0001). Ανάμεσα στους παράγοντες κινδύνου για χαμηλή βαθμολογία στη κλίμακα MMSE ήταν το γυναικείο φύλο (Odds Ratio – OR- 2.72; 95% Confidence Interval – CI- 2.31 έως 3.47), η ηλικία (OR 2.72; 95% CI 2.31 έως 3.47), η λήψη πρωτοβάθμιας ή καθόλου επίσημης εκπαίδευσης (OR=2.87; 95% CI 2.26 έως 3.65), η κατανάλωση αλκοόλ (OR=1.19; 95% CI 1.03 έως 1.37), η ύπαρξη ενός ή περισσοτέρων προβλημάτων ύπνου (OR 1.63; 95% CI 1.14 έως 2.32), η ύπαρξη υπερλιπιδαιμίας (OR=0.80; 95% CI 0.65 έως 0.98) και η ύπαρξη κατάθλιψης (OR=0.80; 95% CI 0.65 έως 0.98). Οι συμμετέχοντες που βρέθηκαν με χαμηλή βαθμολογία στο διαγνωστικό έλεγχο MMSE κλήθηκαν να συμμετάσχουν στη 2η φάση της μελέτης και 344 (54.1%) συμμετείχαν. Εκατόν ογδόντα πέντε (53.8%) διαγνώσθηκαν με ήπια νοητική διαταραχή και 118 (34.3%) με άνοια (οποιαδήποτε τύπου). Η ύπαρξη ψυχολογικών και συμπεριφορικών διαταραχής (ICD 10: F00-F99) και νοσημάτων του νευρικού συστήματος (G00-G99) υπολογίστηκε ότι σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο για χαμηλή βαθμολογία στη δοκιμασία MMSE. Έπειτα από χρήση των γενικευμένων γραμμικών μοντέλων LASSO Regularization προέκυψε ότι επτά από τις 30 ερωτήσεις της δοκιμασίας MMSE συνεισφέρουν περισσότερο στην ταξινόμηση των ασθενών ως πάσχοντες από νεύρο-γνωστική διαταραχή. Οι ερωτήσεις αυτές ήταν οι ερωτήσεις 5, 13, 19, 20, 22, 23 και 26 στην Ελληνική εκδοχή της κλίμακας MMSE οι οποίες εξετάζουν τον προσανατολισμό στον χρόνο, την επανάληψη, τον υπολογισμό, την καταγραφή και την οπτικό-κατασκευαστική δυνατότητα. Οι παραπάνω ερωτήσεις με τη χρήση τεχνητών νευρωνικών δικτύων δύο επιπέδων υπολογίστηκε ότι έχουν 82.0% συνδυασμένη διαγνωστική ακρίβεια στην ανίχνευση νεύρο-γνωστικών διαταραχών.ΣυμπεράσματαΤα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής υπέδειξαν μια σχετικά υψηλή συχνότητα γνωστικών διαταραχών στους επισκέπτες 60 ετών και άνω των επιλεγμένων δομών ΠΦΥ και επιβεβαίωσαν τις συσχετίσεις με επιλεγμένους τροποποιήσιμους παράγοντες κινδύνου. Επιπλέον αναγνωρίστηκαν συγκεκριμένα συμπλέγματα χρόνιων νοσημάτων (κατά την ταξινόμηση ICD-10) τα οποία συσχετίστηκαν με την ύπαρξη χαμηλής βαθμολογίας στην δοκιμασία MMSE. Τέλος, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής υπέδειξαν ότι επτά από της ερωτήσεις της βαθμολογίας MMSE παρείχαν ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη άνοιας ή ήπιας νοητικής διαταραχής.