Published September 1, 2018 | Version v1
Publication

Karnaugh-Map Utility in Medical Studies: The Case of Fetal Malnutrition

  • 1. Cairo University
  • 2. King Abdulaziz University

Description

This paper advocate and demonstrates the utility of the Karnaugh map, as a pictorial manual tool of Boolean algebra, in the exploration of medical problems as exemplified herein by the problem of Fetal Malnutrition (FM). The paper briefly introduces the FM problem, and specifies four metrics or tests used frequently in its study. Clinical data collected about these metrics (as continuous variables or dichotomized versions thereof) are conventionally treated via statistical methods. The Karnaugh map serves as a convenient way for aggregating the set of clinical data available into a pseudo-Boolean function. The map can be used to produce a two-by-two contingency matrix (confusion matrix or frequency matrix) that relates an assessed test or metric to a reference or standard one. Each of these two metrics can be any of the map variables or a function of some or all of these variables. While the map serves in this capacity as a supplement or aid to statistical methods, it is also useful for certain non-statistical methods (specifically Boolean ones). The paper shows how the map entries can be dichotomized via an appropriate threshold for use in Boolean Analysis (BA), which can be conducted despite the lack of a gold standard. The map also implements Qualitative Comparative Analysis (QCA) for the given clinical data. The map variable-handling capability does not pose as a shortcoming for either BA or QCA, since the number of variables involved (not only herein but in other typical medical problems as well) is relatively small. The concepts and methods introduced herein are demonstrated through application to the aforementioned set of clinical data for the FM problem, and can be extended to a wide variety of medical problems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تدعو هذه الورقة وتوضح فائدة خريطة كارنو، كأداة يدوية تصويرية للجبر المنطقي، في استكشاف المشاكل الطبية كما يتضح هنا من مشكلة سوء تغذية الجنين (FM). تقدم الورقة بإيجاز مشكلة FM، وتحدد أربعة مقاييس أو اختبارات تستخدم بشكل متكرر في دراستها. يتم التعامل مع البيانات السريرية التي يتم جمعها حول هذه المقاييس (كمتغيرات مستمرة أو نسخ ثنائية منها) بشكل تقليدي عبر الأساليب الإحصائية. تعمل خريطة كارنو كطريقة ملائمة لتجميع مجموعة البيانات السريرية المتاحة في وظيفة بولية زائفة. يمكن استخدام الخريطة لإنتاج مصفوفة طوارئ اثنين في اثنين (مصفوفة الارتباك أو مصفوفة التردد) التي تربط اختبارًا أو مقياسًا تم تقييمه بمرجع أو معيار. يمكن أن يكون كل من هذين المقياسين أيًا من متغيرات الخريطة أو دالة لبعض أو كل هذه المتغيرات. في حين أن الخريطة تعمل بهذه الصفة كمكمل أو مساعدة للطرق الإحصائية، إلا أنها مفيدة أيضًا لبعض الطرق غير الإحصائية (خاصة تلك المنطقية). توضح الورقة كيف يمكن تقسيم إدخالات الخريطة عبر عتبة مناسبة للاستخدام في التحليل المنطقي (BA)، والتي يمكن إجراؤها على الرغم من عدم وجود معيار ذهبي. تطبق MAP أيضًا التحليل المقارن النوعي (QCA) للبيانات السريرية المعطاة. لا تشكل القدرة على التعامل مع متغيرات MAP عيبًا في BA أو QCA، نظرًا لأن عدد المتغيرات المعنية (ليس فقط هنا ولكن في المشاكل الطبية النموذجية الأخرى أيضًا) صغير نسبيًا. يتم توضيح المفاهيم والأساليب المقدمة هنا من خلال التطبيق على مجموعة البيانات السريرية المذكورة أعلاه لمشكلة FM، ويمكن توسيعها لتشمل مجموعة واسعة من المشاكل الطبية.

Translated Description (French)

Cet article préconise et démontre l'utilité de la carte de Karnaugh, en tant qu'outil manuel pictural de l'algèbre booléenne, dans l'exploration des problèmes médicaux comme illustré ici par le problème de la malnutrition fœtale (FM). Le document présente brièvement le problème de la FM et spécifie quatre paramètres ou tests fréquemment utilisés dans son étude. Les données cliniques collectées sur ces métriques (en tant que variables continues ou versions dichotomisées de celles-ci) sont classiquement traitées via des méthodes statistiques. La carte de Karnaugh est un moyen pratique d'agréger l'ensemble des données cliniques disponibles dans une fonction pseudo-booléenne. La carte peut être utilisée pour produire une matrice de contingence deux par deux (matrice de confusion ou matrice de fréquence) qui relie un test ou une mesure évalué à une référence ou à une référence standard. Chacune de ces deux métriques peut être l'une des variables de la carte ou une fonction de certaines ou de toutes ces variables. Bien que la carte serve à ce titre de complément ou d'aide aux méthodes statistiques, elle est également utile pour certaines méthodes non statistiques (en particulier booléennes). L'article montre comment les entrées de la carte peuvent être dichotomisées via un seuil approprié pour une utilisation dans l'analyse booléenne (BA), qui peut être effectuée malgré l'absence d'un étalon-or. Le PAM met également en œuvre une analyse comparative qualitative (ACQ) pour les données cliniques données. La capacité de gestion des variables Map ne constitue pas une lacune pour BA ou QCA, car le nombre de variables impliquées (non seulement ici, mais également dans d'autres problèmes médicaux typiques) est relativement faible. Les concepts et méthodes présentés ici sont démontrés par application à l'ensemble de données cliniques susmentionné pour le problème de FM, et peuvent être étendus à une grande variété de problèmes médicaux.

Translated Description (Spanish)

Este documento aboga y demuestra la utilidad del mapa de Karnaugh, como una herramienta manual pictórica del álgebra booleana, en la exploración de problemas médicos como se ejemplifica en este documento por el problema de la desnutrición fetal (FM). El documento presenta brevemente el problema de FM y especifica cuatro métricas o pruebas utilizadas con frecuencia en su estudio. Los datos clínicos recopilados sobre estas métricas (como variables continuas o versiones dicotómicas de las mismas) se tratan convencionalmente mediante métodos estadísticos. El mapa de Karnaugh sirve como una forma conveniente de agregar el conjunto de datos clínicos disponibles en una función pseudobooleana. El mapa se puede utilizar para producir una matriz de contingencia de dos por dos (matriz de confusión o matriz de frecuencia) que relaciona una prueba o métrica evaluada con una de referencia o estándar. Cada una de estas dos métricas puede ser cualquiera de las variables del mapa o una función de algunas o todas estas variables. Si bien el mapa sirve en esta capacidad como complemento o ayuda a los métodos estadísticos, también es útil para ciertos métodos no estadísticos (específicamente los booleanos). El documento muestra cómo se pueden dicotomizar las entradas del mapa a través de un umbral apropiado para su uso en el Análisis Booleano (BA), que se puede realizar a pesar de la falta de un estándar de oro. El MAP también implementa el Análisis Comparativo Cualitativo (ACC) para los datos clínicos dados. La capacidad de manejo de variables Map no representa una deficiencia para BA o QCA, ya que el número de variables involucradas (no solo en este documento sino también en otros problemas médicos típicos) es relativamente pequeño. Los conceptos y métodos introducidos en la presente se demuestran mediante la aplicación al conjunto de datos clínicos mencionado anteriormente para el problema de FM, y pueden extenderse a una amplia variedad de problemas médicos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أداة خريطة كارنو في الدراسات الطبية: حالة سوء تغذية الجنين
Translated title (French)
Utilité de la carte de Karnaugh dans les études médicales : le cas de la malnutrition fœtale
Translated title (Spanish)
Utilidad de Karnaugh-Map en estudios médicos: el caso de la desnutrición fetal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2922279370
DOI
10.33889/ijmems.2018.3.3-016

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1575656708
  • https://openalex.org/W1710319431
  • https://openalex.org/W1845776401
  • https://openalex.org/W1902716222
  • https://openalex.org/W1969188179
  • https://openalex.org/W1974752902
  • https://openalex.org/W1976681804
  • https://openalex.org/W1982251472
  • https://openalex.org/W1987032634
  • https://openalex.org/W1987614881
  • https://openalex.org/W1993561398
  • https://openalex.org/W2004512802
  • https://openalex.org/W2007739294
  • https://openalex.org/W2015068565
  • https://openalex.org/W2020947202
  • https://openalex.org/W2037492531
  • https://openalex.org/W2048099338
  • https://openalex.org/W2052329063
  • https://openalex.org/W2057134795
  • https://openalex.org/W2060808309
  • https://openalex.org/W2063755074
  • https://openalex.org/W2064799866
  • https://openalex.org/W2080436334
  • https://openalex.org/W2086276315
  • https://openalex.org/W2092926517
  • https://openalex.org/W2095190427
  • https://openalex.org/W2100395766
  • https://openalex.org/W2102269881
  • https://openalex.org/W2108299000
  • https://openalex.org/W2116609513
  • https://openalex.org/W2122268048
  • https://openalex.org/W2123619486
  • https://openalex.org/W2125024353
  • https://openalex.org/W2132947933
  • https://openalex.org/W2133027632
  • https://openalex.org/W2149179875
  • https://openalex.org/W2156838404
  • https://openalex.org/W2158698691
  • https://openalex.org/W2159774315
  • https://openalex.org/W2165108279
  • https://openalex.org/W2170702398
  • https://openalex.org/W2171533214
  • https://openalex.org/W2332803686
  • https://openalex.org/W2434094893
  • https://openalex.org/W2504541897
  • https://openalex.org/W2509994810
  • https://openalex.org/W2558644393
  • https://openalex.org/W2565323996
  • https://openalex.org/W2610265230
  • https://openalex.org/W2737192911
  • https://openalex.org/W2766615515
  • https://openalex.org/W2892377739
  • https://openalex.org/W2920981470
  • https://openalex.org/W2922273005
  • https://openalex.org/W2945515870
  • https://openalex.org/W38535391
  • https://openalex.org/W4205582135
  • https://openalex.org/W4236334334
  • https://openalex.org/W4248793972
  • https://openalex.org/W585525451