Evaluation of Inflammatory Markers in Childhood-onset Psychiatric Disorders by Using Artificial Intelligence Architectures

Objective: One of the mechanisms proposed in the etiology of psychiatric disorders is the immunological and inflammatory processes. The aim of this study was to evaluate the neutrophil/lymphocyte ratio (NLR), platelet/ lymphocyte ratio (PLR), monocyte/lymphocyte ratio (MLR) and mean platelet volume (MPV) levels as an inflammatory marker in childhood-onset psychiatric disorders and to evaluate the inflammation parameters in the etiology. Methods: The hemogram data of 165 patients with early onset schizophrenia, bipolar disorder, depressive disorder and anorexia nervosa and 70 healthy children and adolescents were evaluated. In this study, artificial neural networks (ANN) are used for artificial intelligence-based computer aided system (CAS) design which can be able to help pediatric psychiatry specialists to diagnose easily and quickly. The data belonging to the patients were subjected to the normalization process in the designed system. Then, normalized data was entered to ANN and five outlets including four diseases and one test group were determined. The ANN model used has features of multilayer sensor network design. A three-tier cross validation method was used to test the success of the designed system. The three-tier cross-validation method is further divided into three parts. In each stage the first part was used for the test and the second and third parts was used for training. Results: The accuracy value of the model were calculated as 99%. Conclusion: These results show that the designed model gives robust and reliable results and can help the physicians in prediagnosis and differential diagnosis in clinical practice. (Anatolian Journal of Psychiatry 2020; 21(3):301-309)

Çocukluk Çağı Başlangıçlı Psikiyatrik Hastalıklarda Yapay Zeka Mimarileri ile İnflamatuvar Değerlendirme

Amaç: Psikiyatrik hastalıklarda etiyopatogenezde öne sürülen mekanizmalardan biri immünolojik ve inflamatuvar süreçlerdir. Son yıllarda ucuz ve kolay bakılabilir bir yöntem olan hemogram verilerinin inflamatuvar belirteç olarak kullanılmasına olan ilgi giderek artmaktadır. Bu çalışmada çocukluk çağı başlangıçlı psikiyatrik bozukluklarda inflamatuvar belirteç olarak gündeme gelen nötrofil/lenfosit oranı, platelet/lenfosit oranı, monosit/lenfosit oranı ve ortalama trombosit hacmi düzeylerinin karşılaştırılması ile etiyolojide inflamasyon parametrelerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışmada çocuk psikiyatrisi yataklı servisinde tedavi gören erken başlangıçlı şizofreni, bipolar bozukluk, depresif bozukluk ve anoreksiya nervozalı 165 hasta ve 70 sağlıklı çocuk ve ergenin hemogram verileri kullanıldı. Bu çalışmada çocuk psikiyatrisi uzmanlarının hastalara tanı koymada zaman ve hız bakımından yardımcı olabilecek yapay sinir ağı (YSA) tabanlı bilgisayar destekli tanı sistemi (BDTS) tasarlandı. Tasarlanan sistemde ilk olarak hastaların verileri normalizasyon işlemine tabi tutuldu. Daha sonra normalize olan veriler YSA’nın girişine verilerek dört bozukluk ve bir test grubuna ilişkin beş çıkış belirlendi. Kullanılan YSA modeli Çok Katmanlı Algılayıcı Ağ Mimarisinin (ÇKAA) özelliklerine sahiptir. Tasarlanan sistemin başarısının sınanması için üç katmanlı çapraz doğrulama yöntemi kullanıldı. Bu yöntemin veri kümesi de üç parçaya ayrıldı. Her aşamada bir parça test için, ikinci ve üçüncü parçalar ise eğitim için kullanıldı. Sonuçlar: Tasarlanan sistemin kullanılan veri setindeki bozuklukları sınıflandırmadaki doğruluk oranı %99 olarak hesaplandı. Tartışma: Bu sonuçlar bu modellemenin hızlı ve güvenilir bir yöntem olarak çocuk psikiyatrisinde yukarıda tanımlanan hasta grupları için ön tanı ve ayırıcı tanıda kullanılabileceğini göstermektedir. (Anadolu Psikiyatri Derg 2020; 21(3):301-309)

___

Quan N, Banks WA. Brain-immune communica-tion pathways. Brain Behav Immun 2007; 21:727-735.

Takahashi A, Flanigan ME, McEwen BS, Russo SJ. Aggression, social stress, and the ımmune system in humans and animal models. Front Behav Neurosci 2018; 12:1-16.

Zahorec R. Ratio of neutrophil to lymphocyte counts--rapid and simple parameter of systemic inflammation and stress in critically ill. Bratisl Lek Listy 2001; 102:5-14.

Nathan C. Neutrophils and immunity: Challenges and opportunities. Nat Rev Immunol 2006; 6:173-182.

Demir S, Atli A, Bulut M, İbiloğlu AO, Güneş M, Kaya MC, et al. Neutrophil-lymphocyte ratio in patients with major depressive disorder undergoing no pharmacological therapy. Neuropsychiatr Dis Treat 2015; 11:2253-2258.

Demircan F, Gözel N, Kılınç F, Ulu R, Atmaca F. The ımpact of red blood cell distribution width and neutrophil/lymphocyte ratio on the diagnosis of major depressive disorder. Neurol Ther 2016; 5(1):27-33.

Kulaksizoglu B, Kulaksizoglu S. Relationship between neutrophil/lymphocyte ratio with oxidative stress and psychopathology in patients with schizophrenia. Neuropsychiatr Dis Treat 2016; 12:1999-2005.

Bustan Y, Drapisz A, Ben Dor DH, Avrahami M, Schwartz-Lifshitz M, Weizman A, et al. Elevated neutrophil to lymphocyte ratio in non-affective psychotic adolescent inpatients: Evidence for early association between inflammation and psychosis. Psychiatry Res 2018; 262:149-153.

Duksal F, Alaygut D, Güven AS, Ekici M, Oflaz MB. Neutrophil-lymphocyte ratio in children with familial Mediterranean fever : Original article 2015; 2(1):20-23.

Gao S-Q, Huang L-D, Dai R-J, Chen D-D, Hu WJ, Shan Y-F. Neutrophil lymphocyte ratio: a controversial marker in predicting Crohn’s disease severity. Int J Clin Exp Pathol 2015; 8:14779-14785.

Mentis AA, Kyprianou MA, Xirogianni A, Kesanopoulos K. Neutrophil-to lymphocyte ratio in the differential diagnosis of acute bacterial meningitis 2016; 35(3):397-403.

Afari ME, Bhat T. Neutrophil to lymphocyte ratio (NLR) and cardiovascular diseases: an update. Expert Rev Cardiovasc Ther 2016; 14:573-577.

Shi L, Qin X, Wang H, Xia Y, Li Y, Chen X, et al. Elevated neutrophil-to-lymphocyte ratio and monocyte-to-lymphocyte ratio and decreased platelet-to-lymphocyte ratio are associated with poor prognosis in multiple myeloma. Oncotarget 2017; 8:18792-18801.

Wang Y, Fuentes HE, Attar BM, Jaiswal P, Demetria M. Pancreatology Evaluation of the prognostic value of neutrophil to lymphocyte ratio in patients with hypertriglyceridemia-induced acute pancreatitis. Pancreatology 2017; 17(6): 893-897.

Ayça B, Akin F, Çelik Ö, Yüksel Y, Öztürk D, Tekiner F, et al. Platelet to lymphocyte ratio as a prognostic marker in primary percutaneous coronary intervention. Platelets 2015; 26:638-644.

Diem S, Schmid S, Krapf M, Flatz L, Born D, Jochum W, et al. Neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) and platelet-to-lymphocyte ratio (PLR) as prognostic markers in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) treated with nivolumab. Lung Cancer 2017; 111:176-181.

Kim DS, Shin D, Lee MS, Kim HJ, Kim DY, Kim SM, et al. Assessments of neutrophil to lymphocyte ratio and platelet to lymphocyte ratio in Korean patients with psoriasis vulgaris and psoriatic arthritis 2016; 43(3):305-310.

Diem S, Schmid S, Krapf M, Flatz L, Born D, Jochum W, et al. Lung Cancer Neutrophil-to-Lymphocyte ratio (NLR) and platelet-to-lymphocyte ratio (PLR) as prognostic markers in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) treated with nivolumab. Lung Cancer 2017; 111:176-181.

Özdin S, Sarisoy G, Böke Ö. A comparison of the neutrophil-lymphocyte, platelet- lymphocyte and monocyte-lymphocyte ratios in schizophrenia and bipolar disorder patients – a retrospective file review. Nord J Psychiatry 2017; 71:509-512.

Kalelioglu T, Akkus M, Karamustafalioglu N, Genc A, Genc ES, Cansiz A, et al. Neutrophil-lymphocyte and platelet-lymphocyte ratios as inflammation markers for bipolar disorder. Psychiatry Res 2015; 228:925-927.

Park Y, Schoene N, Harris W. Mean platelet volume as an indicator of platelet activation: Methodological issues. Platelets 2002; 13:301-306.

Yazici S, Yazici M, Erer B, Erer B, Calik Y, Ozhan H, et al. The platelet indices in patients with rheumatoid arthritis: Mean platelet volume reflects disease activity. Platelets 2010; 21:122-125.

Unal M, Unal M. Platelet mass index is increased in psoriasis. A possible link between psoriasis and atherosclerosis. Arch Med Sci Atheroscler Dis 2016; 6(1)1:145-149.

Yavuz S, Ece A. Mean platelet volume as an indicator of disease activity in juvenile SLE. Clin Rheumatol 2014; 33:637-641.

Fan Z, Tang S. Mean platelet volume and platelet count are elevated in patients with subacute thyroiditis. Clin Lab 2017; 63(9):1487-1492.

Chyzhyk D, Savio A, Graña M. Computer aided diagnosis of schizophrenia on resting state fMRI data by ensembles of ELM. Neural Networks 2015; 68:23-33.

Ari A, Hanbay D. Deep learning based brain tumor classification and detection system. Turkish J Electr Eng Comput Sci 2018; 26:2275-2286.

Das R, Turkoglu I, Sengur A. Diagnosis of valvular heart disease through neural networks ensembles. Comput Methods Programs Biomed 2009; 93:185-191.
Anadolu Psikiyatri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-6631
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2000
  • Yayıncı: -
Sayıdaki Diğer Makaleler

Erişkin Obezitesinde Çocukluk Çağı Travmalarının Rolü

Talat Soner YILMAZ, Abdülhalik GÜLÜCÜ, Hüseyin DEMİRCİ

Antidepresan Kullanan ve Kullanmayan Obez Kadınlarda Bilişsel Davranışçı Grup Terapisinin Etkisi

Mehmet Emrah KARADERE, Ece YAZLA, Hüseyin Şehit BURHAN, Ebru TURGAL, Tacettin KURU, Mehmet Hakan TÜRKÇARPAR

Anemisi Olmayan Yetişkin DEHB’de Serum Ferritin Düzeyinin Bozukluğun Alt Tipleri ve Belirti Şiddetiyle İlişkisi

Münevver TÜNEL

Social Media Use and Personality Disorders

Ömer Faruk AKÇA, Ayhan BİLGİÇ, Hülya KARAGÖZ, Yahya ÇIKILI, Fatih KOÇAK, Carla SHARP

Dikkat Eksikliği Hiperaktivite Bozukluğu Olan Çocuklarda Düşük HO-1 ve Yüksek KEAP1 Serum Düzeyleri

Hamza AYAYDIN, İsmail KOYUNCU, Hakim ÇELİK, Adnan KİRMİT, İsmail AKALTUN, Hatice TAKATAK

Bipolar Bozukluğu Olan Evli Kadın Hastalarda İçselleştirilmiş Damgalanma Düzeyinin Evlilik Uyumu ve Aile İçi Süreçler ile İlişkisi

Neslihan Gülşah HANÇER, Nurgül ÖZDEMİR, Sengul SAHİN

Evaluation of Inflammatory Markers in Childhood-onset Psychiatric Disorders by Using Artificial Intelligence Architectures

İlknur UCUZ, Özlem ÖZEL ÖZCAN, Burak METE, Ali ARI, BURCU KAYHAN TETİK, Kübra YILDIRIM

Bipolar Bozukluk Hastalarında Metabolik Sendrom ve Dürtüsellik İlişkisi

Nevlin ÖZKAN DEMİR, Cengiz TUĞLU

Facebook Bağımlılığının Yaygınlığı ve Risk Etkenleri: Facebook Bağımlılığı Depresyon ve TSSB ile İlişkili Midir?

Mehmet ÇAKICI, Asra BABAYİĞİT, Meryem KARAAZİZ, Özlem CUMHUR

COVID-19 Salgını ve Sağlık Çalışanları

Filiz İZCİ