Analyse des taux de survie et des facteurs de risque dans les transplantations d'organes avec Mathematica

Kazuhiro Iwadoh est médecin et étudie la biostatistique à la Tokyo Women's Medical University. Il utilise Mathematica depuis plus de vingt ans pour la recherche médicale. Il utilise actuellement Mathematica pour analyser les taux de survie et les facteurs de risque chez les patients ayant subi une transplantation d'organe solide.

Question. Quand avez-vous découvert Mathematica pour la première fois ?

Réponse. La première fois que j'ai découvert Mathematica, c'est grâce à un livre sur Mathematica que j'ai vu dans une librairie en 1989. À l'époque, j'enseignais les mathématiques dans l'une des écoles japonaises préparant aux examens d'entrée à l'université, et j'avais l'habitude d'enseigner l'algèbre, la géométrie et le calcul. Au début, le livre Mathematica n'était rien de plus qu'un livre de référence. Mais en fait, ce n'était rien de moins qu'une « histoire sans fin » mathématique. Ensuite, j'ai commencé à étudier Mathematica tout seul sur un ordinateur portable. À l'époque, nous organisions régulièrement des examens blancs nationaux pour les examens d'entrée à l'université. J'ai utilisé Mathematica pour dessiner des figures dans l'espace et je les ai présentées à côté de l'explication d'un problème pour aider les étudiants à le comprendre virtuellement.

Q. Avez-vous utilisé Mathematica pour enseigner les mathématiques ?

R. Oui. Je l'ai également utilisé pour rédiger des manuels pour les cours de mathématiques. Il était rapide et facile à utiliser pour fournir les résultats des calculs numériques et symboliques nécessaires pour les tâches à accomplir.

Q. Avez-vous utilisé Mathematica d'une autre manière ?

R. Oui. J'ai fait équipe avec un groupe pour mettre en place une école préparatoire à l'examen national d'aptitude à la profession de médecin. Cette fois, l'équipe recherchait un programmeur et m'a demandé si je pouvais le faire. J'ai répondu par l'affirmative, même si je ne voyais pas quelle pouvait être ma contribution au départ.

Q. Avez-vous pu contribuer à la mise en place de l'école préparatoire à l'examen national d'aptitude médicale ?

R. Oui, oui. Nous avons organisé l'examen blanc national pour les étudiants en médecine. L'examen était à choix multiples et il était facile de convertir les résultats en données binaires. Ensuite, j'ai prévu d'utiliser Mathematica non seulement pour calculer les notes et les classements, mais aussi pour analyser les points faibles et les points forts de chaque étudiant. Même si c'était la première fois que je codais un grand programme dans Mathematica, tout ce que j'avais à faire était de relier mathématiquement les données binaires et le résultat souhaité, en accordant peu d'attention à la programmation elle-même. Les cartes sensorielles d'environ 8 000 élèves ont ensuite été collectées et analysées à l'aide du programme développé dans Mathematica. Le résultat du test de chaque élève avec l'évaluation individualisée a été imprimé sur une feuille de papier et distribué aux élèves dans tout le Japon.

Q. C'est très intéressant. Avez-vous continué à utiliser Mathematica lorsque vous avez commencé à travailler comme chirurgien à la Tokyo Women's Medical University ?

R. Oui, mais à vrai dire, lorsque j'ai commencé à travailler comme chirurgien, je pensais que je n'aurais plus besoin de Mathematica. Mais c'est tout le contraire qui s'est produit. Pour analyser les résultats cliniques d'un grand nombre de patients, Mathematica s'est avéré être l'outil incontournable pour traiter des milliers et des milliers de données de patients dans des fichiers électroniques. Aujourd'hui, je ne peux plus m'en passer pour mener à bien une tâche après l'autre.

Q. Comment utilisez-vous Mathematica maintenant ?

R. Au Japon, nous n'avons pas beaucoup de biostatisticiens, et tous les dossiers des patients ne sont pas utilisés efficacement, même par de nombreux médecins. J'utilise Mathematica comme une sorte d'outil d'exploration de données, et avec quelques processus de tri des données, je peux extraire des informations utiles qui nous aident à prendre des décisions plus efficaces. Grâce aux fonctions graphiques de Mathematica, il est également facile de dessiner un chiffre clé pour comprendre d'un coup d'œil l'état de chaque patient.

Q. Pouvez-vous nous donner des précisions ?

R. Bien sûr. Chaque organe du corps contribue à maintenir l'homéostasie de divers paramètres en son sein. Étant donné que le greffon transplanté n'est pas aussi stable que son propre organe, les séries temporelles de chaque paramètre susceptible de changer au fil des ans sont très importantes pour détecter toute lésion. Il est cependant presque impossible pour un œil nu d'avoir une telle vue d'ensemble en une minute. Mais avec Mathematica, il suffit de quelques clics pour l'obtenir.

Q. Comment avez-vous effectué l'analyse ?

R. J'ai plus de 50 000 résultats de tests sanguins de patients que j'ai reçus dans un fichier Excel® du laboratoire de l'hôpital. La fonction intégrée Import dans Mathematica est suffisamment intelligente pour importer et convertir un fichier Excel® en un fichier Mathematica exécutable en un instant. J'ai codé un programme simple qui trace un graphique linéaire de n'importe quel paramètre simplement en tapant le numéro d'identification d'un patient. Le programme affiche en même temps un tableau d'informations sur le patient, telles que les informations relatives à l'intervention chirurgicale, l'historique des ordonnances, etc. Ainsi, les dossiers de n'importe quel patient remontant à plusieurs années sont désormais visibles sous forme de graphes ou de schémas. Sans Mathematica, je ne pourrais retracer le dossier d'un patient que sur quelques mois, avec un seul paramètre à la fois. Mais grâce à Mathematica, je peux même voir les résultats multiples de plusieurs patients à la fois dans une perspective longitudinale. C'est un avantage lorsque l'on doit choisir une option de traitement adaptée à un patient.

Q. Selon vous, quelle est la différence entre Mathematica et d'autres logiciels tels que SAS et SPSS ?

R. Le concept et le cadre du logiciel en tant que tel sont complètement différents entre Mathematica et ces produits prêts à l'emploi. Ces derniers devraient être capables de traiter des tâches statistiques standard avec des ensembles de données complets. L'ensemble de données que je rencontre habituellement en biostatistique est cependant constitué de données brutes incomplètes et dispersées. La première tâche à laquelle je suis confronté est de les traiter pour en faire un ensemble de données bien organisé et prêt pour le calcul. Mathematica vous permet de coder des fonctions pour effectuer ce type de travail en quelques lignes, et en appliquant ces fonctions aux données brutes de manière interactive, vous pouvez mettre en place l'ensemble de données souhaité. La deuxième tâche consiste à sélectionner une méthode statistique conventionnelle appropriée pour analyser les données, ou même à proposer une nouvelle stratégie statistique pour atteindre l'évaluation souhaitée. Cette dernière tâche ne peut être réalisée qu'à l'aide d'un langage de manipulation de formules tel que Mathematica.

Q. Que pensez-vous faire à l'avenir avec Mathematica ?

R. Dans certaines écoles de médecine, les médecins reçoivent des iPads gratuits. Les dossiers médicaux des patients étant disponibles en ligne, Mathematica permettrait à l'iPad de présenter, en quelques manipulations, des tableaux et des figures résumant tous les résultats de laboratoire et les antécédents médicaux d'un patient, comme l'explique Wolfram|Alpha. Les médecins n'auront plus à se débattre avec d'énormes piles de dossiers médicaux électroniques.

Q. Comment décririez-vous Mathematica en une phrase ?

R. Il est très facile d'être incapable d'avoir une compréhension générale d'une situation parce que l'on est trop préoccupé par les détails. Mais avec Mathematica, vous pouvez voir la situation dans son ensemble ainsi qu'en détails.