本發(fā)明涉及醫(yī)療信息處理領(lǐng)域，具體是指基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種用于對(duì)膿毒癥患者進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估的醫(yī)療信息系統(tǒng)，旨在幫助醫(yī)護(hù)人員及時(shí)掌握患者的病情變化。但是一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在風(fēng)險(xiǎn)捕獲能力弱，早期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低，對(duì)極端生理狀態(tài)預(yù)警不足，受離群監(jiān)測(cè)值影響導(dǎo)致監(jiān)測(cè)誤報(bào)率高的問(wèn)題；一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在無(wú)法有效處理指標(biāo)偏離正常范圍的非對(duì)稱性風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)極端情況監(jiān)測(cè)不足，進(jìn)而導(dǎo)致患者監(jiān)測(cè)效果差的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在風(fēng)險(xiǎn)捕獲能力弱，早期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低，對(duì)極端生理狀態(tài)預(yù)警不足，受離群監(jiān)測(cè)值影響導(dǎo)致監(jiān)測(cè)誤報(bào)率高的問(wèn)題，本方案通過(guò)定義混合分布，在學(xué)習(xí)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠充分利用醫(yī)學(xué)先驗(yàn)知識(shí)，更好地適應(yīng)新患者的生理變化；定義醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布，增強(qiáng)對(duì)極端生理狀態(tài)的預(yù)警能力；引入了風(fēng)險(xiǎn)敏感的加權(quán)處理，對(duì)當(dāng)前生理狀態(tài)把握不準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)增大參數(shù)，對(duì)平穩(wěn)病人參數(shù)變小，防止過(guò)度報(bào)警；進(jìn)而提高膿毒癥患者監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性；針對(duì)一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在無(wú)法有效處理指標(biāo)偏離正常范圍的非對(duì)稱性風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)極端情況監(jiān)測(cè)不足，進(jìn)而導(dǎo)致患者監(jiān)測(cè)效果差的問(wèn)題，本方案以正常參考值為分界點(diǎn)，對(duì)于指標(biāo)偏高和偏低的兩側(cè)分別采用指數(shù)飽和曲線，且使用不同的飽和水平參數(shù)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)度的非對(duì)稱懲罰，能更準(zhǔn)確地反映膿毒癥患者生理指標(biāo)偏離正常范圍時(shí)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)情況；對(duì)低于正常值的危險(xiǎn)信號(hào)，及時(shí)捕捉到患者病情的惡化，提高對(duì)極端情況的監(jiān)測(cè)能力；進(jìn)而提高患者監(jiān)測(cè)效果。
2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊、膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立模塊和膿毒癥患者監(jiān)測(cè)模塊；
3、所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊采集歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)簽，并進(jìn)行特征工程生成樣本集；
4、所述膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立模塊基于bilstm與混合分布；引入風(fēng)險(xiǎn)敏感加權(quán)的損失函數(shù)，建立膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；
5、所述膿毒癥患者監(jiān)測(cè)模塊基于膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行患者監(jiān)測(cè)。
6、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊采集歷史膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)；將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)作為標(biāo)簽；對(duì)膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程處理得到患者樣本集。
7、進(jìn)一步地，所述膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立模塊將患者樣本集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，建立膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；具體包括以下內(nèi)容：
8、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)單元；前端由多層雙向lstm提取時(shí)序依賴，表示為：，最后一層輸出，再取注意力匯總作為定長(zhǎng)表示z；其中，和分別是第l層在時(shí)間t和時(shí)間t-1上的雙向隱藏狀態(tài)；是第l層的雙向lstm；是第l層在時(shí)間t的輸入向量；h是頂層l在整個(gè)窗口上所有時(shí)刻的隱藏狀態(tài)按時(shí)間拼成的矩陣；和分別是第l層在時(shí)間t-t和時(shí)間t上的雙向隱藏狀態(tài)；后端采用全連接層輸出膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)概率，表示為：；其中，是模型對(duì)當(dāng)前窗口內(nèi)患者膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)概率；是激活函數(shù)；和分別是全連接層的權(quán)重和偏置；
9、混合分布定義單元；混合分布表示為：；其中，是混合分布；是變分近似分布，表示在給定參數(shù)的條件下模型參數(shù)的分布；是先驗(yàn)分布；是混合權(quán)重；反映網(wǎng)絡(luò)對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)；
10、醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布定義單元；醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布表示為：；其中，是醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布；是rényi-β散度；是散度；
11、損失函數(shù)設(shè)計(jì)單元；引入風(fēng)險(xiǎn)敏感的加權(quán)，最終損失函數(shù)設(shè)計(jì)為：；；其中，l是最終損失函數(shù)；是損失權(quán)重；n是樣本總數(shù)；i是樣本索引；是已知第i個(gè)樣本的輸入特征和模型參數(shù)，樣本標(biāo)簽為的概率；是基礎(chǔ)權(quán)重常數(shù)；是敏感度系數(shù)；是整體預(yù)測(cè)分布的方差；
12、激活函數(shù)設(shè)計(jì)單元；以正常參考值s為分界點(diǎn)，當(dāng)x=s處輸出，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)增量；對(duì)指標(biāo)偏高及偏低的兩側(cè)分別采用指數(shù)飽和曲線，得到激活函數(shù)為：；其中，a和c是飽和水平參數(shù)；b是斜率尺度；
13、模型建立；設(shè)定最大訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練收斂閾值和預(yù)測(cè)閾值；當(dāng)膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基于訓(xùn)練集損失收斂或達(dá)到最大訓(xùn)練次數(shù)，但對(duì)測(cè)試集的預(yù)測(cè)不達(dá)標(biāo)時(shí)，基于粒子群搜索算法進(jìn)行調(diào)參并重新訓(xùn)練；否則膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立完成。
14、進(jìn)一步地，所述膿毒癥患者監(jiān)測(cè)模塊基于建立完成的膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)實(shí)時(shí)采集的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膿毒癥患者監(jiān)測(cè)；當(dāng)輸出的標(biāo)簽為中風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，增加對(duì)患者的采樣頻率，當(dāng)輸出的標(biāo)簽為高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。
15、采用上述方案本發(fā)明取得的有益效果如下：
16、（1）針對(duì)一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在風(fēng)險(xiǎn)捕獲能力弱，早期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低，對(duì)極端生理狀態(tài)預(yù)警不足，受離群監(jiān)測(cè)值影響導(dǎo)致監(jiān)測(cè)誤報(bào)率高的問(wèn)題，本方案通過(guò)定義混合分布，在學(xué)習(xí)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠充分利用醫(yī)學(xué)先驗(yàn)知識(shí)，更好地適應(yīng)新患者的生理變化；定義醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布，增強(qiáng)對(duì)極端生理狀態(tài)的預(yù)警能力；引入了風(fēng)險(xiǎn)敏感的加權(quán)處理，對(duì)當(dāng)前生理狀態(tài)把握不準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)增大參數(shù)，對(duì)平穩(wěn)病人參數(shù)變小，防止過(guò)度報(bào)警；進(jìn)而提高膿毒癥患者監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。
17、（2）針對(duì)一般膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在無(wú)法有效處理指標(biāo)偏離正常范圍的非對(duì)稱性風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)極端情況監(jiān)測(cè)不足，進(jìn)而導(dǎo)致患者監(jiān)測(cè)效果差的問(wèn)題，本方案以正常參考值為分界點(diǎn)，對(duì)于指標(biāo)偏高和偏低的兩側(cè)分別采用指數(shù)飽和曲線，且使用不同的飽和水平參數(shù)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)度的非對(duì)稱懲罰，能更準(zhǔn)確地反映膿毒癥患者生理指標(biāo)偏離正常范圍時(shí)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)情況；對(duì)低于正常值的危險(xiǎn)信號(hào)，及時(shí)捕捉到患者病情的惡化，提高對(duì)極端情況的監(jiān)測(cè)能力；進(jìn)而提高患者監(jiān)測(cè)效果。
1.基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊、膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立模塊和膿毒癥患者監(jiān)測(cè)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立模塊將患者樣本集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，建立膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；具體包括以下內(nèi)容：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：在混合分布定義單元中，混合分布表示為：；其中，是混合分布；是變分近似分布，表示在給定參數(shù)的條件下模型參數(shù)的分布；是先驗(yàn)分布；是混合權(quán)重；反映網(wǎng)絡(luò)對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：在醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布定義單元中，醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布表示為：；其中，是醫(yī)學(xué)導(dǎo)向型散度分布；是rényi-β散度；是散度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述損失函數(shù)設(shè)計(jì)單元是引入風(fēng)險(xiǎn)敏感的加權(quán)，最終損失函數(shù)設(shè)計(jì)為：；；其中，l是最終損失函數(shù)；是損失權(quán)重；n是樣本總數(shù)；i是樣本索引；是已知第i個(gè)樣本的輸入特征和模型參數(shù)，樣本標(biāo)簽為的概率；是基礎(chǔ)權(quán)重常數(shù)；是敏感度系數(shù)；是整體預(yù)測(cè)分布的方差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述激活函數(shù)設(shè)計(jì)單元以正常參考值s為分界點(diǎn)，當(dāng)x=s處輸出，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)增量；對(duì)指標(biāo)偏高及偏低的兩側(cè)分別采用指數(shù)飽和曲線，得到激活函數(shù)為：；其中，a和c是飽和水平參數(shù)；b是斜率尺度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊采集歷史膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)；將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)作為標(biāo)簽；對(duì)膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程處理得到患者樣本集。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于醫(yī)療信息處理的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述膿毒癥患者監(jiān)測(cè)模塊基于建立完成的膿毒癥患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)實(shí)時(shí)采集的膿毒癥患者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膿毒癥患者監(jiān)測(cè)；當(dāng)輸出的標(biāo)簽為中風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，增加對(duì)患者的采樣頻率，當(dāng)輸出的標(biāo)簽為高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。