NÀr Alexander Karlsson skulle vÀlja Àmne för sin masteruppsats i statistik och maskininlÀrning vid institutionen för datavetenskap pratade han med sin syster.
â Hon jobbar som dietist pĂ„ enheten för klinisk nutrition pĂ„ Sahlgrenska i Göteborg. Jag skulle sjĂ€lv gĂ€rna jobba inom sjukvĂ„rden och dĂ€rför frĂ„gade jag henne om hon kĂ€nde till nĂ„gon forskare som sysslade med nĂ„gon intressant frĂ„gestĂ€llning nĂ€r det gĂ€ller data, berĂ€ttar Alexander Karlsson.
PÄ sÄ sÀtt kom han i kontakt med en forskare pÄ samma enhet som systern. Uppgiften för masteruppsatsen blev att se om han med en statistisk modell kunde förbÀttra en metod för att mÀta kroppens muskelmassa.
â NĂ€r dietister ska ge kostrĂ„d Ă€r det viktigt att de vet kroppssammansĂ€ttningen, det vill sĂ€ga mĂ€ngden fett, ben och muskler i kroppen. SĂ€rskilt intressant Ă€r mĂ€ngden muskler. Den har visat sig vara en viktig indikator pĂ„ muskelfunktion, men ocksĂ„ hur man sköter sin kost generellt.
BIA-apparat eller röntgen
Idag anvÀnder enheten för klinisk nutrition tvÄ olika sÀtt att uppskatta kroppssammansÀttning. Ett Àr med en sÄ kallad BIA-apparat, dÀr BIA stÄr för Bioelectrical Impedance Analysis. Den skickar elektriska signaler genom kroppen och mÀter styrkan som kommer ut i andra delar av kroppen. Elektriska egenskaper skiljer sig mellan muskler jÀmfört med ben och fett, vilket Äterspeglas i signalens styrka. Man kan genom att tolka signalerna fÄ en komplex bild av kroppssammansÀttning, det gÀller bara att översÀtta dem.
â BIA Ă€r enkelt att anvĂ€nda. Patienten stĂ€ller sig pĂ„ en vĂ„gliknande apparat, tar tag i tvĂ„ handtag och efter 20 sekunder Ă€r det Ă€r klart. SjĂ€lva vĂ„gen har en inbyggd modell som uppskattar mĂ€ngd muskelmassa, men resultatet Ă€r inte sĂ„ pĂ„litligt. Det Ă€r denna uppskattning jag avser att förbĂ€ttra.
Det andra sÀttet att mÀta kroppssammansÀttningen Àr röntgen. Det Àr dyrare och mer omstÀndligt, men resultatet Àr mer exakt.
Neurala nÀtverk föll sig naturligt
PÄ Sahlgrenska fick Alexander Karlsson tillgÄng till ett dataset som innehöll uppgifter frÄn bÄde BIA-apparaten och röntgenundersökningen av olika individer. Totalt handlade det om cirka 5700 observationer. I datasetet fanns Àven andra uppgifter som individernas kön, Älder, vikt och lÀngd.
â I min uppsats har jag tagit de elektriska signalerna frĂ„n BIA-mĂ€tningen och kört den genom en statistisk modell som jag skapat. Jag försöker konvertera de elektriska signalerna som visas i olika delar av kroppen, tillsammans med kön, Ă„lder, vikt och lĂ€ngd för varje individ till den röntgenbaserade uppskattningen.
Högst förenklat kan man sÀga att Alexander Karlsson skapat en avancerad ekvation dÀr bland annat Älder, vikt, lÀngd och kön Àr variabler. Ekvationen omvandlar vÀrdena frÄn BIA-apparaten sÄ att de nÀrmar sig vÀrdena frÄn röntgenundersökningen.
â En stor del av min uppsats handlade om att bearbeta data pĂ„ rĂ€tt sĂ€tt. Jag lade ner mycket tid pĂ„ att förstĂ„ data och hur den kan anvĂ€ndas. Jag pratade mycket med min externa handledare pĂ„ Sahlgrenska om det hĂ€r, vilket var till stor hjĂ€lp.
Sambandet mellan vÀrdena frÄn BIA-apparaten och röntgenundersökningen Àr mycket komplext.
â Det föll sig dĂ€rför naturligt att anvĂ€nda neurala nĂ€tverk för detta problem, dĂ„ dessa modeller Ă€r mycket flexibla. Kortfattat gĂ„r det ut pĂ„ att skicka signaler framĂ„t i ett nĂ€tverk av vikter och noder. Exakt hur förvandlingen av signalerna sker inom dessa komplexa nĂ€tverk Ă€r inte lĂ€tt att tolka och inte heller viktig, det viktiga Ă€r resultatet.
Kan du se nÄgra praktiska tillÀmpningar av dina resultat i framtiden?
â Absolut. IstĂ€llet för att alla patienter ska göra bĂ„de röntgen och BIA-undersökningen sĂ„ skulle man kunna implementera mina algoritmer i verksamheten sĂ„ de bara behöver anvĂ€nda BIA-apparaten i framtiden. Vi diskuterar nu hur vi ska vidare. Att fĂ„ sitt examensarbete ut i verksamheten vore helt fantastiskt.
Alexander Karlsson Àr Christer Gilén-stipendiat inom statistik och maskininlÀrning 2020
Alexander Karlsson har tilldelats Christer GilĂ©ns stipendium inom omrĂ„det statistik och maskininlĂ€rning 2020 för masteruppsatsen âImproving predictions of muscle mass from an impedance device - Cross-calibration of bioelectrical impedance analysis and dual Xray absorbiometry using a Bayesian approach".
Sedan 2019 delas Christer Giléns stipendium ut till masteruppsatser inom omrÄdena statistik och maskininlÀrning och ekonomisk styrning, organisation och innovation. Stipendierna Àr om vardera 10 000 kr.
FrÄn motiveringen:
Alexander Karlsson har pÄ ett mycket förtjÀnstfullt och sjÀlvstÀndigt sÀtt författat uppsatsen "Improving predictions of muscle mass from an impedance device - Cross-calibration of bioelectrical impedance analysis and dual Xray absorbiometry using a Bayesian approach". [...]
Föreslagna metoder inom statistik och maskininlÀrning Àr ett nytillskott till ett forskningsfÀlt som syftar till att förbÀttra prediktioner av muskelmassa frÄn en impedansvÄg inom sjukvÄrden. De nya metoderna uppvisar en tydlig förbÀttring i prediktion jÀmfört med tidigare anvÀnda forskningsmetoder.