Análise das séries temporais de parasitemia de pacientes com malária usando a técnica de agrupamento superparamagnético

• Autor(a) principal: SILVA, Priscila Caroline Albuquerque da
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/001300000c897
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6246
• topic: Método monte carlo; Transições de fases; Modelo de Potts; Malária; Séries temporais de parasitemia; Drogas antimalaricas; Respostas a tratamento antimalárico; Técnica de agrupamento de dados

Apesar de todos os esforços das últimas décadas para desenvolver melhores estratégias de controle e vigilância, a malaria é uma das doenças infecciosas mais fatais matando mundialmente em média dois indivíduos por minuto. A malária é causada por 4 diferentes espécies do protozoário plasmódio dos quais o mais nocivo e letal é o Plasmodium falciparum. As drogas antimaláricas desenvolvidas até o momento para controlar a população do mosquito ou a proliferação do parasita e sintomas da malária mostram eficiência limitada devido `a habilidade de ambos, mosquito e parasita, desenvolverem resistência `as drogas. Para melhorar a vigilância e controle da malária é importante compreender a dinâmica de interação entre o parasita e o hospedeiro humano e porque os indivíduos infectados que vivem em áreas endêmicas não desenvolvem imunidade contra o parasita após múlltiplas exposições. Nesta tese n´os estudamos alguns aspectos do ciclo sangu´ıneo da mal´aria em hospedeiros humanos agrupando diferentes comportamentos das series temporais de parasitemia (contagem di´aria de parasitas) de pacientes com mal´aria obtidos a partir de um estudo de cohorts realizado nos EUA na d´ecada de 50. Na verdade estes pacientes eram pacientes neurosifil´ıticos que foram submetidos a malarioterapia para serem curados. Os 193 pacientes que foram tratados com diferentes drogas antimaláricas através de diferentes protocolos foram analisados separadamente dos 79 pacientes que não foram submetidos a qualquer tratamento. Neste trabalho, nós reportamos em detalhes a análise dos pacientes que foram tratados e descrevemos brevemente os resultados dos não-tratados. Como as séries temporais possuem comprimentos diferentes, para realizar nossa análise nós precisamos reduzir o espaço de parâmetros das mesmas. Para isto usamos dois conjuntos de parâmetros (9 e 14) para descrever as principais características das séries temporais destes pacientes. Usando a técnica de agrupamento não supervisionado [1] baseado em um modelo físico, nós buscamos por comportamentos similares nos dois grupos (pacientes não-tratados e tratados). A técnica de agrupamento superparamagnético (SPC) consiste no mapeamento do conjunto de pacientes (pontos no espaço de parâmetros D- dimensional), a serem agrupados de acordo com suas similaridades, no estudo da transição de primeira ordem de um modelo de Potts inomogêneo de q estados (q ≥ 10). A interação entre quaisquer dois spins de Potts depende da distância no espaço de parâmetros entre os pacientes correspondentes (objetos). Através do estudo das transições de fase deste modelo usando métodos de Monte Carlo, nós obtemos a curva de susceptibilidade magnética e localizamos as temperaturas de transição do modelo. Nós prosseguimos nossa análise identificando todos os grupos estáveis (de pacientes) que são formados na região das fases ferromagnética e superparamagnética. A separação em grupos resultante reflete as similaridades dos pacientes com respeito ao espaço de parâmetros escolhido. Desta forma, nós completamos nossa análise procurando por similaridades entre os elementos de todos os grupos obtidos, com respeito a outras informações disponíveis sobre estes pacientes: cepa do plasmódio, rota de inoculação do parasita, protocolos de drogas, etc. Os 193 pacientes tratados foram agrupados de acordo com o tipo de resposta aos diferentes protocolos e combinações de drogas. A separação também foi sensível ao número de protocolos que eles foram submetidos, bem como cepas e rotas de inoculação. Os 79 pacientes não-tratados foram agrupados de acordo com suas principais características das series temporais, embora em alguns casos a separação tenha sido sensível também `a cepa do parasita e rota de inoculação. O fato dos resultados da última análise trazerem menos informação que a análise dos pacientes tratados indica que ou o número de amostras é pequena para tal análise ou que diferentes padrôes observados são característicos do mesmo plasmódio e que não existe correlação entre os padrões das séries temporais de parasitemia e outras características extrínsecas dos pacientes disponíveis (cepa, rota de inoculação, etc.). O grande impacto do nosso trabalho vem do estudo dos pacientes tratados. O fato dos diferentes grupos agregam pacientes sujeitos a diferentes protocolos e drogas que exibem o mesmo tipo de resposta (de acordo com critérios da OMS) indica que o SPC é uma técnica não-supervisionada apropriada para ser usada neste tipo de análise. Deste modo ela pode ser muito útil para analisar séries de parasitemia coletada de outros estudos com cohorts em desenvolvimento, desenhados para se obter mais informações sobre a interação parasita-hospedeiro. Como a maioria das aplicações desta técnica de agrupamento foram focadas na análise de expressão gênica, o presente trabalho mostra também que o SPC pode ser aplicado no estudo de séries temporais