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
出处
期刊: 卷期号:: 1-8 被引量:23
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
生动友容完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
jachin完成签到 ,获得积分10
刚刚
CC完成签到 ,获得积分10
1秒前
田様应助无聊的白羊采纳,获得10
1秒前
项申奥发布了新的文献求助10
1秒前
123发布了新的文献求助10
1秒前
思源应助畔畔采纳,获得30
1秒前
2秒前
小马甲应助芜湖湖采纳,获得10
2秒前
niuniu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
华仔应助清华小同学采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
lizzzzzzzy发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
吴祥佳发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
平淡凡柔发布了新的文献求助10
3秒前
ww发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
怂怂鼠发布了新的文献求助10
4秒前
酷波er应助DJ采纳,获得10
4秒前
5秒前
共享精神应助史萌采纳,获得30
5秒前
慕青应助NN采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
CipherSage应助老六采纳,获得10
7秒前
adamwang发布了新的文献求助10
7秒前
研友_Z33zkZ发布了新的文献求助10
7秒前
tokita发布了新的文献求助10
7秒前
Dr2030完成签到,获得积分10
7秒前
SciGPT应助高贵振家采纳,获得10
8秒前
LH发布了新的文献求助10
8秒前
Diffileft发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
orixero应助零零柒采纳,获得10
8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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders: Interdisciplinary Perspectives 750
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 7733940
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9284452
关于积分的说明 20165120
捐赠科研通 7311854
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3304529
关于科研通互助平台的介绍 2457139
邀请新用户注册赠送积分活动 2313727