Morfologická analýza experimentů

Morfologická analýza

Morfologická analýza je metoda pro strukturování a vyšetřování vztahů obsažených ve vícedimenzionálních, nekvantifikovatelných celcích. Analýza komplexních údajů a vývoj budoucích scénářů představuje několik složitých metodologických problémů. Zaprvé, nemožnost kvantifikace některých vstupních veličin analýzy znemožňuje použití tradičních kvantitativních vyhodnocovacích metod jako kauzální modelování a simulace. Zadruhé, nejistoty skryté v zadaném celku jsou z principu neredukovatelné a často nemohou být zcela popsány a vymezeny [1].

Alternativa k formálním matematickým metodám a kauzálnímu modelování je forma nekvantifikovaného modelování opírající se spíše o posuzovací proces a vnitřní soudružnost než o příčinnou souvislost.

Morfologická analýza rozšířená o techniku hodnocení vzájemné soudružnosti je metodou pro důsledné strukturování a vyšetřování vnitřních vlastností přirozeně nekvantifikovatelných problémových celků, které obsahují řadu neslučitelných parametrů. Tato metoda vyzívá k vyšetřování mezních podmínek a také potenciálně vybízí ke zkoumání několika kontrastujících konfigurací a řešení. I když je nutné uvážit, že se jedná o proces usuzování a tedy není zcela odvoditelný, jako například v matematice je odvození důkazu.

Koncepce morfologické analýzy

V základě je morfologická analýza metodou pro identifikaci a vyšetřování veškerých možných vztahů a konfigurací obsažených v zadaném celku. Ve své knize [1] Zwicky shrnuje proces analýzy do pěti kroků: 1. výstižná formulace problému; 2. analýza všech významných parametrů; 3. konstrukce morfologické tabulky či morfologické matice; 4. prozkoumání všech řešení v tabulce a vyhodnocení s ohledem na výsledek, který se snažíme dosáhnout; 5. Praktická aplikace zvoleného optimálního řešení.

Morfologický postup má několik výhod oproti méně strukturovaným postupům. Zwicky nazývá morfologickou analýzu jako výzkum celku, který objektivně usiluje o odvození všech možných řešení daného problému. Což nám může pomoci najít nové vztahy či konfigurace, které nemusí být zcela evidentní anebo by mohly být přehlédnuty ostatními méně strukturovanými metodami. Kromě toho je možné identifikovat a vyšetřit hraniční podmínky a tedy limity a extrémy různých souvislostí mezi analyzovanými parametry.

Analýza a syntéza

Hlavním rozšířením, které bylo pro morfologickou analýzu vyvinuto je více strukturovaná a zpětně analyzovatelná procedura pro redukci celkové sady konfigurací v morfologickém poli, která vede k menší sadě vnitřně konzistentních konfigurací reprezentující prostor řešení. Tato technika se nazývá hodnocení vzájemné soudružnosti. Konfigurace, které mezi sebou mají nekompatibilní či neslučitelný vliv nejsou uváženy do celkové sady možných konfigurací. Pro tento účel je sestrojena matice vzájemného vlivu, která položí všechny podmínky v párech proti sobě. Každý pár podmínek je prošetřen a je vyhodnoceno do jaké míry pár představuje konzistentní vztah.

V našem případě jsme zvolili morfologickou analýzu proto, aby nám pomohla odvodit optimální nastavení pro další experimenty a to jak s polem IVMP tak i s polem IMP, či popřípadě jinou alternativu. V první fázi této analýzy je uveden souhrn všech parametrů a jednotlivé sumy experimentů, jež byly provedeny s identickým parametrem.

Volba Parametrů

Parametry, jež byly zvoleny pro tuto analýzu, je možné rozdělit do třech částí a to fyzikální, biologická a obecná. Ve fyzikální části jsou uváženy následující parametry: typ cívky, velikost proudového impulsu, šířka proudového impulsu, střída, kmitočet, doba ozařování. Mezi biologické parametry patří použité biologické látky, optická hustota média, teplota, počet opakování a doba vyhodnocení. V obecné části je uvedeno datum, pracoviště, typ aplikátoru, generátor, výsledky daného experimentu a na základě věrohodnosti je přidělena významnost daného experimentu.

Obecný souhrn experimentů

Nejvíce experimentů bylo uskutečněno s impulsy o délce 2 ms (239), dále se střídami 1:32 (74), s proudem 0,8 A (159), s dobou ozařování 20 minut (238), IN VITRO (302). Počet experimentů s takovýmto nastavením (2ms, 0,8A, 1:32, 20 minut, IN VITRO) bylo celkově provedeno 28.

Obrázek 1 znázorňuje počet provedených experimentů s jednotlivými látkami. Z tohoto hlediska bylo provedeno nejvíce experimentů s látkami Escherichia coli (80), buněčná linie karcinomu mléčné žlázy ZR 75-1 (47), buněčná linie SU-DHL (41), buněčná linie COLO-320DM (20), buněčná linie CEM/C2 (19) a buněčná linie HeLa - karcinom děložního čípku (11).

Závěr

V této části práce jsme shrnuli experimenty za období od roku 2008 po březen roku 2011. Byla vytvořena tabulka obsahující informace o jednotlivých experimentech, která je dostupná na adrese v Google dokumentech zde. V tuto chvíli jsou doplňovány váhové koeficienty jednotlivých experimentů spolupracujícími řešitelskými týmy.

Výsledky prezentované v tabulce sami o sobě nemohou vézt k nalezení optimálního řešení, jak bylo zmíněno na počátku tohoto textu, nicméně z údajů je možné shrnout, že většina experimentů byla vykonaná po dobu 20 minut. Zaměříme-li se pouze na konkrétní místa aplikátoru, kde lokálně dochází ke generování IVMP a IMP, poté lze mluvit pouze o desítkách sekund při 20 minutovém experimentu. Vezmeme-li si experiment, jež probíhal po dobu 20-ti minut se šířkou impulsu 2 ms a střídou 1:32, po-té aktivní doba pole je 37,5 s. A tedy jedním ze závěrů analýzy předešlých experimentů může být doporučení delší doby aplikace s nízkou střídou a tedy prodloužení doby kdy IVMP či IMP působí na zkoumané látky. Nicméně, toto nastavení s sebou nese rizika jako například většího zahřívání aplikátoru a vysychání látek.

Obrázek 1 Počet experimentů s jednotlivými látkami.

Literatura

Fritz Zwicky, General Morphologic analysis, [ONLINE].

nahoru