【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器学习，尤其涉及痰热清注射液临床疗效个性化预测系统。
技术介绍
1、痰热清注射液由熊胆粉、山羊角、黄芩、连翘、金银花5味药材组成，具有清热、化痰、解毒。用于风温肺热病痰热阻肺证，症见：发热、咳嗽、咳痰不爽、咽喉肿痛、口渴、舌红、苔黄；肺炎早期、急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作以及上呼吸道感染属上述症候者。目前痰热清注射液有效性的相关研究，研究类型包括rct研究、回顾性临床研究等，缺乏个性化预测。本专利技术通过收集多中心真实世界数据，结合人工智能算法，通过建立痰热清注射液治疗肺部感染患者疗效预测模型，为临床用药方案的制定提供参考。
技术实现思路
1、为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其包括：
2、输入模块，所述输入模块用于获取待预测患者的基本情况、联合用药信息以及痰热清注射液注射时间；其中，基本情况包括年龄、性别、白蛋白基线值、白蛋白/球蛋白基线值、平均红细胞血红蛋白浓度基线值、红细胞分布宽度变异系数基线值、血红蛋白量和尿酸基线值；其中，联合用药信息为由β-内酰胺类、喹诺酮类、β-内酰胺酶抑制剂复方制剂、碳青霉烯类抗菌药物组成的联合用药治疗方案；
3、疗效预测模块，所述疗效预测模块用于以c反应蛋白作为结局指标，使用构建好的痰热清注射液临床疗效个性化预测模型来预测待预测患者在不同联合用药治疗方案下的临床疗效理想的概率值；
4、输出模块，所述输出模块用于输出待预测患者在不同联合用药治
5、进一步地，所述痰热清注射液临床疗效个性化预测模型的构建方法包括以下步骤：
6、步骤s1：收集多家医院his数据库中的若干例使用痰热清注射液且有c反应蛋白信息的住院患者数据，分为训练集和验证集；
7、步骤s2：特征工程：(1)确定结局指标：选择c反应蛋白作为治疗结局的评价指标，出院前末次检查结果偏高且为住院期间最高值则定义为疾病进展，其他患者定义为疾病缓解；(2)从三个角度分析影响痰热清注射液疗效的因素：患者本身，痰热清注射液用法用量和用药时间以及联合用药，联合用药包括β内酰胺酶抑制剂类、喹诺酮类、β内酰胺酶抑制剂复方制剂类、碳青霉烯类抗菌药物；
8、步骤s3：筛选预测模型：分别使用机器学习模型中的gbdt、xgboost、lightgbm、adaboost、catboost对清洗后的数据进行初步计算，使用穷举搜索gridsearch进行调参，之后借助precision、recall、f1-score、auc、accuracy这五项指标分别对gbdt、xgboost、lightgbm、adaboost、catboost的模型效果进行评价，从而筛选出xgboost模型效果最优；
9、步骤s4：使用基于随机森林算法的特征序列前向选择算法进行特征筛选，该算法从空集开始搜索，每次把一个特征加入到这个特征子集中，使得评价函数auc的roc曲线下面积达到最优值，在引入变量达到8个的时候模型可以达到局部最优；
10、步骤s5：使用训练集对xgboost模型进行训练，根据shap值筛选出白球比、痰热清注射液用药时间、白蛋白、平均红细胞血红蛋白浓度、红细胞分布宽度变异系数、血红蛋白量、尿酸以及患者年龄为shap值较高的8个指标；
11、步骤s6：在8个指标的基础上，再增加β-内酰胺类、喹诺酮类、β-内酰胺酶抑制剂复方制剂和碳青霉烯类以及患者性别，基于这13个指标重新训练xgboost模型，最终构建痰热清注射液临床疗效个性化预测模型。
12、进一步地，在输入模块中，白蛋白基线值、白蛋白/球蛋白基线值、平均红细胞血红蛋白浓度基线值、红细胞分布宽度变异系数基线值、血红蛋白量和尿酸基线值基于临床参考值被划分为正常、偏高和/或偏低。
13、进一步地，在输入模块中，β-内酰胺类、喹诺酮类、β-内酰胺酶抑制剂复方制剂、碳青霉烯类抗菌药物被划分为使用和未使用两种情形。
14、进一步地，在输入模块中，年龄和痰热清注射液注射时间均为连续变量，痰热清注射液注射时间的单位为天。
15、采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
16、本申请基于筛选出的13个指标，并采用xgboost模型构建痰热清注射液临床疗效个性化预测模及其预测系统，可以预测特定患者痰热清注射液在不同联合用药治疗方案下的临床疗效，从而实现快速、准确、高效地确定痰热清注射液及其联合用药的最优个性化治疗方案。
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1.一种痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，所述痰热清注射液临床疗效个性化预测模型的构建方法包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，在输入模块中，白蛋白基线值、白蛋白/球蛋白基线值、平均红细胞血红蛋白浓度基线值、红细胞分布宽度变异系数基线值、血红蛋白量和尿酸基线值基于临床参考值被划分为正常、偏高和/或偏低。
4.如权利要求1～3中任一项所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，在输入模块中，β-内酰胺类、喹诺酮类、β-内酰胺酶抑制剂复方制剂、碳青霉烯类抗菌药物被划分为使用和未使用两种情形。
5.如权利要求1～3中任一项所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，在输入模块中，年龄和痰热清注射液注射时间均为连续变量，痰热清注射液注射时间的单位为天。
【技术特征摘要】
1.一种痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，所述痰热清注射液临床疗效个性化预测模型的构建方法包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的痰热清注射液临床疗效个性化预测系统，其特征在于，在输入模块中，白蛋白基线值、白蛋白/球蛋白基线值、平均红细胞血红蛋白浓度基线值、红细胞分布宽度变异系数基线值、血红蛋白量和尿酸基线值基于临...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈万生，陶霞，侯幸赟，张凤，庞涛，孙晨曦，徐德铎，陈勇，周洵，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：
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