Convolutional neural networks for automated targeted analysis of raw gas chromatography-mass spectrometry data

预处理器 卷积神经网络 计算机科学 人工智能 支持向量机 模式识别(心理学) 假阳性悖论 人工神经网络 鉴定(生物学) 质谱法 机器学习 数据预处理 气相色谱-质谱法 色谱法 化学 植物 生物
作者
Angelika Skarysz,Yaser Alkhalifah,Kareen Darnley,Michael Eddleston,Yang Hu,Duncan B. McLaren,William H. Nailon,Dahlia Salman,Martin Sýkora,C. L. Paul Thomas,Andrea Soltoggio
标识
DOI:10.1109/ijcnn.2018.8489539
摘要

Through their breath, humans exhale hundreds of volatile organic compounds (VOCs) that can reveal pathologies, including many types of cancer at early stages. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) is an analytical method used to separate and detect compounds in the mixture contained in breath samples. The identification of VOCs is based on the recognition of their specific ion patterns in GC-MS data, which requires labour-intensive and time-consuming preprocessing and analysis by domain experts. This paper explores the original idea of applying supervised machine learning, and in particular convolutional neural networks (CNNs), to learn ion patterns directly from raw GC-MS data. The method adapts to machine specific characteristics, and once trained, can quickly analyse breath samples bypassing the time-consuming preprocessing phase. The CNN classification performance is compared to those of shallow neural networks and support vector machines. All considered machine learning tools achieved high accuracy in experiments with clinical data from participants. In particular, the CNN-based approach detected the lowest number of false positives. The results indicate that the proposed method is a promising tool to improve accuracy, specificity, and in particular speed in the detection of VOCs of interest in large-scale data analysis.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
胡德禄完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
音殿发布了新的文献求助50
4秒前
5秒前
Meidina完成签到,获得积分10
5秒前
学术菜鸟发布了新的文献求助10
6秒前
sjmjinrong完成签到,获得积分10
6秒前
木木完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
羊青丝发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
王贤平发布了新的文献求助10
9秒前
小朱完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
cdercder应助Starch_Borderer采纳,获得10
11秒前
11秒前
lyzzz发布了新的文献求助10
12秒前
wbh发布了新的文献求助10
13秒前
123456发布了新的文献求助10
14秒前
eliauk发布了新的文献求助10
14秒前
iota完成签到,获得积分10
15秒前
进击的软骨完成签到 ,获得积分10
15秒前
英姑应助笨笨的梨愁采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
daodao完成签到 ,获得积分10
16秒前
Angel完成签到 ,获得积分10
17秒前
小鹿完成签到,获得积分10
17秒前
19秒前
英俊的铭应助wbh采纳,获得10
20秒前
哈哈王子发布了新的文献求助10
21秒前
悠然发布了新的文献求助30
21秒前
科研通AI6.2应助舒适伟诚采纳,获得10
21秒前
羊青丝完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
Angel关注了科研通微信公众号
25秒前
欣喜的怜晴完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
咳嗽・喀痰の診療ガイドライン第2版2025 800
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
The globalisation of real estate: the politics and practice of foreign real estate investment 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7009806
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8683773
关于积分的说明 18407931
捐赠科研通 6494928
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3104588
关于科研通互助平台的介绍 2173534
邀请新用户注册赠送积分活动 2080706