Evaluierung der funktionellen Emphysemdiagnostik durch die Diskriminanzanalyse – Grundlagen, kritischer Vergleich zweier identischer Studien 2001 und 2004

Ziel der Diskriminanzanalyse ist die Sicherung der diagnostischen Trennung aus Größe und Streuung von Mittelwertdifferenzen multipler Parameter y von mehreren Diagnosegruppen. Als Trenngüte-Kriterien ergeben sich dabei: CD/CR=Centroid-Distance/Confidence-Radius 95%, Teststatistik F=n((y-µ)/S)² des besttrennenden Parameters, EW=Eigenwert λ als Substitution der Diskriminanz-Matrix M in der Umformung M f=λ f. Diese Werte sind allerdings zusätzlich abhängig von der Anzahl der Probanden n, der Parameteranzahl p und der Klassenanzahl J. Es ist gefragt, ob die Diskriminanzergebnisse bei wiederholten Studien unter vergleichbaren Bedingungen reproduzierbar sind.

Methodik: Ein jahrelang erprobtes Programm zur Diskriminanzanalyse (HU-Berlin; STATGRAPHICS) wird zur Trennung der Diagnosegruppen Normal, Lungenemphysem, Pulmonale Inhomogenität (N:E:IH) angewandt. Zwei Studien an Berliner Kliniken, 2001, in Kombination mit Computertomographie (T) und 2004, in Kombination mit erweiterter Bodyplethysmographie (V), wurden 2007 bei gleicher Gruppendefinition nach RV%SW mit aktualisierter Auswertungstechnik neu evaluiert.

Zur Korrektur der diskriminanzanalytischen Primärergebnisse kommen folgende Normierungsgrößen in Betracht: für F die Division durch Korrekturfaktor kF=(n-p)n/(n-1)p, für EW die Division durch Faktor kEW=1/(n-J), wobei die J-dimensionale Diagonalmatrix N unberücksichtigt bleibt.

Ergebnisse: Ohne Korrektur nach Probanden- und Parameterzahl finden sich in den zu vergleichenden Studien T und V sowie in der zusammenfassenden Auswertung T+V unterschiedliche Ergebnisse, selbst bei gleicher, spezieller Auswertungstechnik. Dies gilt für die Impuls-Oszillometrie Multiple-Single-Breath-Technik MSB sowie Averaged-Single-Breath-Technik bei VC-Atmung ASBVC und bei Normal-Atmung ASBNa als auch für die Spirometrie-Bodyplethysmographie SP sowie für die capnovolumetrische Formanalyse CF und Totraumbestimmung CD. Die Zusammenfassung T+V ergibt für fast alle Verfahren eine Verkleinerung der CD/CR- und EW-Werte während sich die F-Werte vergrößern.

Nach Korrektur der diskriminanzanalytischen Primärergebnisse sind die T-V-T+V-Unterschiede innerhalb aller Verfahren weitgehend ausgeglichen, während der Ausgleich für EW/kEW weniger befriedigend ist.

	MSB			ASBVC
	T	V	T+V	T	V	T+V
n;p;J	32;8;3	24;8;3	56;8;3	32;8;3	24;8;3	56;8;3
kEW	0.034	0.048	0.019	0.034	0.048	0.019
EW/kEW	59	125	47 (77)	68	83	74 (75)
kF	3.1	2.1	6.1	3.1	2,1	6,1
F/kF	2	2.5	2.0 (2.2)	3.2	2.8	2.5 (2.8)

	ASBNa			SP
	T	V	T+V	T	V	T+V
n;p;J	32;8;8	24;8;3	56;8;3	32;5;3	24;5;3	56;53
kEW	0.034	0.048	0.019	0.034	0.048	0.019
EW/kEW	27	133	47 (69)	124	127	184 (145)
kF	3.1	2.1	6.1	5.6	4	10.4
F/kF	1.2	5.2	1.9 (3.0)	8.3	5.3	5.7 (6.4)

	CF		CD
	T	V	T	V
n;p;J	36;7;3	22;8;3	37;18;3	22;10;3
kEW	0.03	0.053	0.03	0.053
EW/kEW	53.3	37.7 (46)	77	419 (248)
kF	4.3	1.8	1	1.3
F/kF	2.4	4.2 (3.3)	6	14.1 (10.0)

Resume: Bei gesicherter, gleicher Untersuchungs- und Auswertungstechnik in 2 getrennten Studien T und V und gleicher Populationsdefinition N:E:IH nach RV%SW, ergeben sich übereinstimmend in allen Verfahren erhebliche T-V-Unterschiede der diskriminanzanalytischen Primärergebnisse nach F und besonders nach Eigenwert EW und Centroid-Distanz/Confidence-Radius CD/CR, die unkorrigiert unterschiedliche Repräsentanz der Stichproben T und V befürchten lassen. Nach Korrektur auf Probanden- und Parameter-Anzahl ergibt sich jedoch für F eine weitgehende Übereinstimmung im T-V-T+V-Vergleich. Zusätzlich ist bei unvollständiger EW-Korrektur zumindest eine Annäherung der Ergebnisse als Beleg für die Reproduzierbarkeit diskriminanzanalytischer Studien zu finden.

Diskussion: Als Stichprobenunterschiede außerhalb der N:E:IH-Definition nach RV%SW sind in T die E- und IH-Fälle erkennbar jünger, emphysematöser und zahlreicher beteiligt.

Auf der Seite der mathematischen Auswertungstechnik wird eine vollständige Korrektur des Eigenwertes gesucht sowie eine bessere Reproduzierbarkeit der schrittweisen Parameter-Selektion.