42 research outputs found
Database with Web Interface for Prenatal Genetic Screening
No full textBakalaureusetöö raames valmis uudne tarkvara Tervisetehnoloogiate Arenduskeskuse AS (Tervise-TAK) poolt väljatöötamisel oleva tervishoiuteenuse – geenitesti jaoks. Teenus sisaldab lapseootel naise ehk patsiendi varajast geneetilist sõeluuringut, et tuvastada loote kromosoomi võimalikke väärarenguid.Loodud tarkvara on multidistsiplinaarne, hõlmates endas patsiendi kliinilise proovi ja isikuandmete teekonda arsti kabinetist laborisse, läbi andmeanalüüsi protsesside kuni automaatse raporti genereerimiseni. Protsess lõpeb arsti teavitamisega, et geenitest on valmis ja tulemused on koondatud raportisse. Andmeanalüüsi algoritmi välja töötamine ei olnud autori ülesanne, kuid autor tegi andmeanalüüsi väljatöötajatega koostööd, et luua koos toimiva lahenduse testversioon.Tarkvara kiirendab geenitesti tulemuste jõudmist patsiendini, vähendab andmete dubleerimist ja sellest tekkivate sisestusvigade tõenäosust. Lisaks hõlbustab tarkvara geenitesti tellimist, tulemuste verifitseerimist ning on veebipõhise lahendusena tervishoiuteenuse pakkujatele hõlpsalt kasutusele võetav.Tegu on unikaalse veebirakendusega Eestis, sest töö kirjutamise hetkel tellivad tervishoiuteenuse pakkujad analoogseid geeniteste ilma tarkvaralahenduseta. Eelnevale toetudes tõstab loodud lahendus tervishoiu üldist kvaliteeti.The main goal of this Bachelor’s thesis was to create a software solution for a soon to be available service by the Competence Centre on Health Technologies (CCHT). The service includes early genetic screening for pregnant women to identify the most common fetal chromosomal anomalies.The created software solution is multi-disciplinary, covering the entire testing procedure from biological sampling from the doctor's office to automatic report generation. Data analysis software development was not author’s responsibility, but required author’s cooperation to create a workable test version of the given solution.The web application accelerates the screening process and reduces the duplication of data and the number of errors caused by this. This solution can be easily introduced to healthcare providers as it is web-based.It is a unique solution in Estonia as at the time of the writing, no alternative software exists for such fetal screening. On this basis, this solution can heighten the Estonian health care quality
Computational Estimation of Fetal DNA Fraction in Low Coverage Whole Genome Sequencing Data
No full textKäesoleva töö eesmärk oli leida ja kalibreerida arvutuslik metoodika loote rakuvaba DNA fraktsiooni määramiseks raseda naise vereproovis. Tegemist on rakendusliku teadusuuringuga, mis on eeltingimuseks NIPT testi usaldusväärseks rakendamiseks tervishoiusüsteemis. NIPT on kõige täpsem ja kaasaegsem mitteinvasiivne loote sünnieelne kromosoomihaiguste sõeluuring, mis põhineb madala katvusega täisgenoomi sekveneerimisandmete analüüsil. Metoodika võimaldab määrata loote rakuvaba DNA hulka raseda naise vereproovis nii poiss- kui ka tüdruklootele, mis on vajalik, et iga raseduse rakuvaba DNA analüüsi tulemus oleks usaldusväärne ja arstile ning patsiendile edastatud tulemus tõene. Käesolevas töös kasutati madala katvusega üle-genoomsetest Illumina platvormiga läbiviidud sekveneerimise katsetest saadud 416 Eesti päritolu naise NIPT proove, et välja töötada Y-kromosoomi põhine loote rakuvaba DNA hulga määramine poiss-loodetele. Välja töötatud Y-kromosoomi põhist meetodit kasutati SeqFF arvutusliku metoodika valideerimiseks Eesti NIPT proovidel. SeqFF rakendamine Eesti NIPT proovidel võimaldab määrata loote rakuvaba DNA hulka nii poiss- kui ka tüdrukloodetel. Väljatöötatud algoritm on integreeritud Eestis pakutavasse NIPT täppismeditsiini teenusesse NIPTIFY.The aim of this thesis was to find and 'calibrate' computational methodology for estimating the proportion of cell-free fetal DNA (cffDNA) in pregnant women’s blood sample. This work was done as part of an applied research project aimed to develop a whole genome sequencing (WGS) based non-invasive prenatal testing (NIPT) medical screening test. NIPT is the most up-to-date, accurate and easily applied (non-invasive) prenatal screening method to detect fetal aneuploidies (for example trisomy 21, that causes Down syndrome) with high confidence and already during the first trimester of pregnancy. Commonly, NIPT is based on the low coverage WGS data, generated by the means of Illumina or some another platform technology. Computational tools used for aneuploidy detection can also estimate the proportion of cffDNA in maternal blood for both male and female fetus pregnancies. Fetal fraction calculation is a prerequisite to assure the technical credibility of NIPT screening test. In the current study, low coverage cell-free whole genome sequencing data from 416 pregnant women were used to develop a chromosome Y based estimator for the proportion of cffDNA in male-fetus pregnancy cases. Next, the chromosome Y based estimator was used to validate the credibility of SeqFF computational method with Estonian NIPT samples. This developed approach using SeqFF method on Estonian NIPT samples enables to estimate the proportion of cffDNA in both male and female fetus pregnancies. The SeqFF method is now integrated into the NIPT computation workflow service, validated and in daily practical use as part of the NIPTIFY® screening test
Arvutuslikud metoodikad loote trisoomiate ja mikrodeletsioonide riski tuvastamiseks mitteinvasiivses sõeluuringus
No full textVäitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsiooneMitteinvasiivne sünnieelne geneetiline testimine (NIPT) on sõeluuringu meetod loote kromosoomhaiguste riski hindamiseks raseda vereproovist. NIPT põhineb platsenta päritolu rakuvaba DNA sekveneerimisel ja andmeanalüüsil. Lisaks loote kromosoomi koopiaarvu muutustele võimaldab NIPT tuvastada ka patogeensete mikrodeletsioonide riski. Mikrodeletsiooni sündroom on lühikese kromosoomiosa kaost põhjustatud kromosoomihaigus, mille kliiniline raskusaste sõltub deleteerunud regioonist. Näiteks 22q11 piirkonnas esinev mikrodeletsioon põhjustab DiGeorge’i sündroomi, mis on seotud südamerikete, huule-suulaelõhe ja vaimupuudega. Loote kromosoomhaiguse riski määramine on bioinformaatiline väljakutse, sest miljonite DNA järjestuste korrektne analüüs eeldab nutikaid arvutuslikke lahendusi.
Käesoleva doktoritöö eesmärk on tõsta NIPT sünnieelse sõeluuringu täpsust, terviseandmete väärindamist ja meditsiiniteenuse kulutõhusust. Doktoritöö käigus loodi uus arvutuslik raamistik NIPT-i tarbeks ning valideeriti ja analüüsiti kliinilistel andmetel varasemalt publitseeritud NIPT algoritme. Lisaks töötati välja ja valideeriti kliiniliselt uudne tarkvarapakett BinDel, mis võimaldab hinnata loote mikrodeletsioonide riski.
Töö tulemusel kvantifitseeriti arvutuslike tööriistade täpsus erineva sekveneerimiskatvuse ja loote DNA osakaalu tingimustes. Tulemused näitasid, et NIPT täpsust mõjutab nii sekveneerimissügavus kui ka loote DNA osakaalu ning algoritmi valik. Uus BinDel tarkvara parandas mikrodeletsioonide tuvastamise võimekust, pakkudes võimalusi täpsemaks ja laialdasemaks sünnieelseks sõeluuringuks. Lisaks töötati välja masinõppepõhine arvutuslik raamistik loote kromosoomi koopiaarvu muutuste tuvastamiseks.Non-invasive prenatal genetic testing (NIPT) is a screening method for assessing the risk of fetal chromosomal disorders from a maternal blood sample. NIPT is based on sequencing and data analysis of cell-free DNA originating from the placenta. In addition to detecting changes in the fetal chromosome copy number, NIPT can also identify the risk of pathogenic microdeletions. A microdeletion syndrome results from the loss of a small segment of a chromosome, and its clinical severity depends on the deleted region. For example, a microdeletion in the 22q11 region causes DiGeorge syndrome, which is associated with heart defects, cleft palate, and intellectual disabilities. Fetal chromosomal disorder risk assessment is a bioinformatics challenge, as the accurate analysis of millions of DNA sequences requires sophisticated computational solutions.
The aim of this doctoral dissertation is to improve the accuracy, data utilization, and cost-effectiveness of NIPT prenatal screening. A new computational framework for NIPT was developed, and previously published NIPT algorithms were validated and analyzed using clinical data. Additionally, a novel software tool, BinDel, was developed and clinically validated for estimating fetal microdeletion risk.
The results quantified the accuracy of computational tools under varying sequencing coverage and fetal DNA fraction levels. The findings showed that NIPT accuracy is influenced by both sequencing depth and the fetal DNA fraction, as well as the choice of algorithm. The new BinDel software improved the ability to detect microdeletions, providing potential for more accurate and widespread prenatal screening. Additionally, a machine learning-based computational framework was developed for detecting fetal chromosomal copy number changeshttps://www.ester.ee/record=b575094
Database with web interface and search engine as a diagnostics tool for electromagnetic calorimeter
No full textDuring 2016 data collection, the Compact Muon Solenoid Data Acquisition (CMS DAQ) system has shown a very good reliability. Nevertheless, the high complexity of the hardware and the software involved is, by its nature, prone to some occasional problems. As CMS subdetector, electromagnetic calorimeter (ECAL) is affected in the same way. Some of the issues are not predictable and can appear during the year more than once such as components getting noisy, power shortcuts or failing communication between machines. The chain detection-diagnosis-intervention must be as fast as possible to minimise the downtime of the detector. The aim of this project was to create a diagnostic software for ECAL crew, which consists of database and its web interface that allows to search, add and edit the contents of the database
Systematic evaluation of NIPT aneuploidy detection software tools with clinically validated NIPT samples
No full textNon-invasive prenatal testing (NIPT) is a powerful screening method for fetal aneuploidy detection, relying on laboratory and computational analysis of cell-free DNA. Although several published computational NIPT analysis tools are available, no prior comprehensive, head-to-head accuracy comparison of the various tools has been published. Here, we compared the outcome accuracies obtained for clinically validated samples with five commonly used computational NIPT aneuploidy analysis tools (WisecondorX, NIPTeR, NIPTmer, RAPIDR, and GIPseq) across various sequencing depths (coverage) and fetal DNA fractions. The sample set included cases of fetal trisomy 21 (Down syndrome), trisomy 18 (Edwards syndrome), and trisomy 13 (Patau syndrome). We determined that all of the compared tools were considerably affected by lower sequencing depths, such that increasing proportions of undetected trisomy cases (false negatives) were observed as the sequencing depth decreased. We summarised our benchmarking results and highlighted the advantages and disadvantages of each computational NIPT software. To conclude, trisomy detection for lower coverage NIPT samples (e.g. 2.5M reads per sample) is technically possible but can, with some NIPT tools, produce troubling rates of inaccurate trisomy detection, especially in low-FF samples.sponsorship: This work was supported by the Ettevotluse Arendamise Sihtasutus [EU48695 to AS, EU53935 to AS and PPalta] (PP, HT, AS, KK, PPalta); and by the Eesti Teadusagentuur [PRG1076 to AS] (PP, HT, AS, KK, PPalta); and Horizon 2020 Framework Programme [EU952516 to AS] (PP, HT, AS, KK, PPalta). The funders had & nbsp;no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript. (Ettevotluse Arendamise Sihtasutus|EU48695, Ettevotluse Arendamise Sihtasutus|EU53935, Eesti Teadusagentuur|PRG1076, Horizon 2020 Framework Programme|EU952516)status: Publishe
Work stress and burnout on the example of case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund
No full textLõputöö eesmärgiks oli välja selgitada kuidas hinnatakse oma stressi ja läbipõlemise taset Eesti Töötukassa juhtumikorraldajate hulgas ning millised on stressi ja läbipõlemist soodustavad tegurid ning teha ettepanekuid lahenduste leidmiseks. Lõputöö esimeses osas loodi teoreetiline raamistik sotsiaaltöö olemusest. Toodi välja tööstressi ja läbipõlemise esinemine sotsiaaltöö valdkonda kuuluvas juhtumikorralduses, nende peamised tekkepõhjused, tagajärjed ja ennetamisvõimalused. Empiirilises osas keskenduti Eesti Töötukassa juhtumikorraldajate küsimustiku põhjal kogutud materjalide analüüsimisele. Uurimismeetodina kasutati kvantitatiivset meetodit, et saada teada, kuidas juhtumikorraldajad hindavad oma töökoormust, suhteid teiste töökaaslaste ja juhtidega, tööülesannete keerukust ning kas nad on oma tööga rahul või kogevad väsimust, stressi ja läbipõlemist. Küsimustik saadeti 207-le töötukassa juhtumikorraldajale ning nendest vastas 96. Küsimustikule vastanutest oli esindatud kõik vanusegrupid, kuid kõige rohkem andsid tagasisidet 45-54 aastased juhtumikorraldajad, suuremas osas tööstaažiga 2-5 aastat. Töökoormus on viimase poole aasta jooksul enamuste arvates suurenenud, tuleb töötada intensiivselt, kuid survet ületundide tegemiseks oluliselt ei tunta. Töötasu osas tuntakse end samaväärsena võrreldes teiste sotsiaaltöö valdkonnas töötavate inimestega. Juhtumikorraldaja töö nõuab suurt teadmistepagasit ja laia silmaringi ning raskete otsuste vastuvõtmist, tihti tuntakse end võimetuna kliendi probleemide lahendamisel, kuid saadakse oma tööks vajalikku toetust ja tuge töökaaslaselt ja juhilt. Üksteist toetatakse ja abistatakses ning töökaaslaste poolt kedagi ei ahistata ega kiusata. Piisavalt vaba aega tööväliste tegevustuste jaoks leiavad enam-vähem pooled vastanutest, mis tähendab, et siiski kõigil juhtumikorraldajatel pole aega või jaksu muudeks tegevusteks. Vastustest võib järeldada, et juhtumikorraldajate töö on emotsionaalselt üsna kurnav, töökoormus suur ning põhjustab paljudel stressi, läbipõlemist siiski harvemini. Vastuste põhjal ei tulnud välja, et stressi põhjustaks töökaaslaste ja juhtide omavahelised suhted, pigem vastupidi - juhtumikorraldajad teavad, mida neilt tööl oodatakse, kuidas oma tööülesandeid täita, ühtne on arusaam osakonna eesmärkidest. Head omavahelised suhted toetavad töötegemist. Rahulolematust ja stressi põhjustab pigem intensiivne töökoormus ja keerulised kliendid. Stressi ennetamisel on oluline roll nii töötajal endal, kui ka ettevõttel. Töötaja teadlikkus sellest, et klientide traumaatilised kogemused võivad tekitada negatiivseid reaktsioone, aitab neil kindlaks määrata oma tugevaid ja nõrku külgi tööga seotud stressi ja teiste stressireaktsioonide juhtimisel. Kui juhtumikorraldajad on teadlikud oma stressireaktsioonidest ja osalevad enesehoolduses, siis tööalane tegevus, otsuste tegemise võimekus, töö kvaliteet ja klientide rahulolu suureneb. Tööandja seisukohast on oluline selgitada välja töökohal esinevad psühholoogilised ohutegureid, viia läbi uuringuid tööstressi kaardistamiseks ning koolitada oma töötajaid erinevate olukordadega toimetulemiseks. Lisaks riskide hindamisele ja uuringute läbiviimisele on üheks tööstressi ja läbipõlemise ennetamise võimaluseks ka supervisioon, mille eesmärk on sotsiaaltöötajate oskuste, teadmiste ja hoiakute tugevdamine, et töötaja oleks pädev töö kvaliteedi tagamisel. Supervisiooni üks peamisi ülesandeid hõlmab endas ärevuse juhtimist ja tuge tööga kaasnevate nõudmistega toimetulekuks. Tööstressi tekkepõhjuste väljaselgitamine ja vähendamine ning seeläbi läbipõlemise ennetamine toob kasu nii töötajatele, tööandjatele, kui ka töötukassa pakutavate teenuste kasutajatele, mis annab põhjust teema põhjalikumaks uurimiseks. Stress vähendab töötajate võimet oma tööd teha ja tagada teenuse kvaliteeti ning võib viia töötaja läbipõlemiseni. Läbipõlemine mõjutab lisaks juhtumikorraldajatele ka teda ümbritsevaid inimesi ning kogu organisatsiooni tervikuna. Sotsiaaltöö valdkonnas töötavate inimeste vaimse tervise eest hoolitsemine peaks olema sotsiaalhoolekandega tegelevatele asutustele esmatähtis, arvestades nende probleemide sisu ja hulka, millega töötajad igapäevaselt kokku puutuvad. Kuna stress ja läbipõlemine avaldavad lisaks töötaja tervisele mõju ka teenuse üldisele kvaliteedile, on oluline sellele suuremat tähelepanu pöörata. Lõputöös püstitatud eesmärk ja uurimisküsimused said vastused, mille lõpptulemuseks on, et Eesti Töötukassa juhtumikorraldajate seas esineb töökoormusest ja emotsionaalsest raskest tööst tingitud stressi teatud määral, kuid läbipõlemist esineb vähem.The title of the dissertation is "Work stress and burnout on the example of case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund". The volume of the work is 65 pages with appendices. The dissertation is based on 71 literature sources, including 16 foreign language sources. The work is relevant because previously have not been studied the workload of the case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund, their relations with other co-workers and managers, the complexity of work tasks and whether they are satisfied with their work or experience fatigue, stress and burnout. This is important to know because stress and burnout can have a negative impact on the entire organization. Psychosocial risk factors in an unearthed work environment affect the performance of the entire organization, which in turn affects the whole society. The aim of this dissertation is to find out to what extent there is stress and burnout among the case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund and what are the factors that promote stress and burnout and to make proposals for finding solutions. Tasks of the dissertation set by the author: ● To give a theoretical overview of social work, the goals of the social work profession and the case management working method. ● To give a theoretical overview of the nature of stress, work stress and burnout. ● Carrying out a questionnaire among the case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund. ● Analysis of the results obtained during the questionnaire survey. ● To give recommendations on the possibilities for the prevention of work stress and burnout for the case managers of the unemployment fund. A quantitative method was used to find out how case managers assess their workload, relationships with other co-workers and managers, the complexity of work tasks, and whether they are satisfied with their work or experience fatigue, stress, and burnout. The questionnaire was sent to 207 case managers of the Unemployment Insurance Fund and 96 of them replied. The theoretical framework of the dissertation is the principles arising from the concepts of social work, in conjunction with the principles of case management. The aim of the dissertation and the research questions were answered. The end result is that there is a certain amount of stress due to workload and emotionally hard work among the case managers of the Estonian Unemployment Insurance Fund, but there is less burnout
Computational framework for targeted high-coverage sequencing based NIPT
No full textNon-invasive prenatal testing (NIPT) enables accurate detection of fetal chromosomal trisomies. The majority of publicly available computational methods for sequencing-based NIPT analyses rely on low-coverage whole-genome sequencing (WGS) data and are not applicable for targeted high-coverage sequencing data from cell-free DNA samples. Here, we present a novel computational framework for a targeted high-coverage sequencing-based NIPT analysis. The developed framework uses a hidden Markov model (HMM) in conjunction with a supplemental machine learning model, such as decision tree (DT) or support vector machine (SVM), to detect fetal trisomy and parental origin of additional fetal chromosomes. These models were developed using simulated datasets covering a wide range of biologically relevant scenarios with various chromosomal quantities, parental origins of extra chromosomes, fetal DNA fractions, and sequencing read depths. Developed models were tested on simulated and experimental targeted sequencing datasets. Consequently, we determined the functional feasibility and limitations of each proposed approach and demonstrated that read count-based HMM achieved the best overall classification accuracy of 0.89 for detecting fetal euploidies and trisomies on simulated dataset. Furthermore, we show that by using the DT and SVM on the HMM classification results, it was possible to increase the final trisomy classification accuracy to 0.98 and 0.99, respectively. We demonstrate that read count and allelic ratio-based models can achieve a high accuracy (up to 0.98) for detecting fetal trisomy even if the fetal fraction is as low as 2%. Currently, existing commercial NIPT analysis requires at least 4% of fetal fraction, which can be possibly a challenge in case of early gestational age (35 kg/m2). More accurate detection can be achieved at higher sequencing depth using HMM in conjunction with supplemental models, which significantly improve the trisomy detection especially in borderline scenarios (e.g., very low fetal fraction) and enables to perform NIPT even earlier than 10 weeks of pregnancy.</div
The proportion of correctly classified targets in the simulated datasets with different levels of fetal DNA fraction (FF).
No full textThe simulated datasets of fetal euploidy, maternally and paternally inherited trisomy (on the horizontal panels) were classified by three hidden Markov models (on the vertical panels)–the read count (RC), the allelic ratio (AR) and the combined (RCAR) model. The sequencing read depth of a sample was fixed to a mean of 1,000 reads per reference loci. Each data point represents 10,000 cell-free DNA samples with 1,000 SNPs and the classification results for fetal euploidy, maternally and paternally inherited trisomy are represented respectively by green, red and blue color.</p
Overview of the study.
No full textThe computational framework included three steps: (1) simulation of cell-free DNA samples imitating pregnancy with fetal euploidy, maternally or paternally inherited trisomy; (2) classification of loci by sample using hidden Markov model (HMM)-based read count (RC), allelic ratio (AR), and combined (RCAR) models; and (3) classification of chromosome using HMM mode, decision tree (DT), or support vector machine (SVM) on locus classification results.</p
Classification accuracy of the allelic ratio (AR) and the combined (RCAR) model in conjunction with the machine learning models on the simulated dataset of maternally originated trisomy.
No full textThe simulated dataset of maternally originated trisomy was first classified by the AR and RCAR models (horizontal panels) and the resulting class frequencies were further classified by hidden Markov model (HMM) mode, decision tree (DT) and support vector machine (SVM) (vertical panels). Each panel includes cells with different fetal DNA fractions (x-axis) and sequencing read coverages (y-axis). Each cell includes 10,000 cell-free DNA samples and the color represents the model classification accuracy.</p
