Investigation of diagnostic test performance using information theory

Abstract

Bu tezin uygulamasında, İstanbul Mehmet Akif Ersoy Göğüs, Kalp ve Damar Cerrahisi Eğitim Araştırma Hastanesine romatizmal hastalıkların tanısı için gelen 68 kişinin ASO değerleri kullanılmıştır. ASO, hastaların bu hastalıklara sebep olabilecek A grubu beta-hemolitik streptokok enfeksiyonu geçirip geçirmediğini öğrenmek için kullanılan bir değerdir._x000B_ASO değerleri, iki farklı firmaya ait Türbidimetrik yöntemlerle ölçülmüştür. Firma isimlerinin saklı tutulması sebebiyle bu yöntemlere I. Türbidimetrik yöntem ve II. Türbidimetrik yöntem adlarını vermek uygun bulunmuştur. Çıkan test sonuçlarına, hem ROC hem de Bilgi Teorisi analizi uygulanmıştır. Böylelikle her iki firmaya ait Türbidimetrik yöntem tanı testi performansları hesaplanmış ve hangi tanı testinin daha iyi performans sergilediği belirlenmiştir._x000B_Hastalık tanısı tedavi sürecinin en önemli kısımlarından biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmanın amacı Bilgi Teorisi ve Alıcı İşlem Karakteristiklerinin (ROC) temel kavramlarının tanı testi performansını belirlemek için nasıl uygulandığını göstermektir._x000B_Değerlendirme sürecinden önce Alıcı İşlem Karakteristikleri (ROC) analizi ve Bilgi Teorisi tanımlanmıştır. Sağlık sektöründe ROC analizi ve Bilgi Teorisi analizinin rolü tanı testi performansı bağlamında ortaya konmuştur. Ayrıca, ROC analizi ve Bilgi Teorisi notasyonları tanıtılmıştır. ROC analizinde ROC eğrilerinin nasıl oluşturulduğu gösterilmiş ve bu eğrilerin özellikleri detaylı bir biçimde anlatılmıştır. ROC eğrileri çizildikten sonra, tanı testi performansının ölçütlerinden biri olan Eğri Altında Kalan Alan (AUC) kavramı hesaplanmıştır. Bilgi Teorisi analizinde entropi ve koşullu entropi kavramları tanıtılmıştır. Daha sonra bu iki kavramdan yararlanılarak, tanı testleri performansı ölçütlerinden Karşılıklı Bilgi değeri hesaplanmıştır. En son aşamada, bahsedilen ölçütlere dayanarak hangi tanı testinin daha iyi performansa sahip olduğu belirlenmiştir. For the application of this thesis, ASO values of 68 subjects who applied to Istanbul Mehmet Akif Ersoy Thoracic and Cardiovascular Surgery Training and Research Hospital for the diagnosis of rheumatic disorder were used. ASO is a value which is used to learn whether the patients have group A beta-hemolytic streptococcal infection which causes these diseases._x000B_ASO values were evaluated according to Turbidimetric methods of two different firms. Since the names of the firms were kept secret, these methods were called as I. Turbidimetric method and II. Turbidimetric method. Both ROC and Information Theory Analyses were applied to the results. Therefore, both firms' Turbidimetric method diagnostic test performances were evaluated and which diagnostic test had better performance was determined._x000B_The disease diagnosis is considered among the most important parts of the treatment process. The aim of this study is to demonstrate how basic concepts in Information Theory and in Receiver Operating Characteristics (ROC) apply to the problem of quantifying diagnostic test performance._x000B_Before evaluation process, Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis and Information Theory are described. The role of ROC analysis and Information Theory analysis in the medicine sector are presented in the context of diagnostic tests performance. Moreover, the notations of ROC analysis and Information Theory are introduced. In ROC analysis, it is indicated how to create ROC curves and their properties are explained in detail. After ROC curves are drawn, Area Under the Curve (AUC) concept which is one of the diagnostic test performance measures is evaluated. In Information Theory analysis, the concepts of entropy and conditional entropy are introduced. Afterwards by using these two concepts, Mutual Information value which is one of the diagnostic test performance measures is evaluated. At the final stage, it is indicated which diagnostic test has the best performance based on the mentioned measures.