[發(fā)明專利]一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF-ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810959476.6
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109214437A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林愷;李喜紅;劉麗玨;歐陽妍;吳青青;林戈;李儀;穆陽
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南自興智慧醫(yī)療科技有限公司;湖南霖德醫(yī)療產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N99/00;G16H50/70
• 代理公司: 長沙明新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43222
• 代理人: 葉舟

本發(fā)明公開了一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF?ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)，包括如下數(shù)據(jù)處理步驟：獲取歷史病例數(shù)據(jù)并提取相應(yīng)的特征數(shù)據(jù)集，對數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理和特征工程，根據(jù)已知的臨床診斷結(jié)果進行正、異常標(biāo)記；接著按照一定的比例劃分訓(xùn)練集和測試集，針對訓(xùn)練集的少量樣本采用隨機采樣的方式使得不同類型樣本達到均衡，引入機器模型訓(xùn)練處理后的平衡數(shù)據(jù)，利用測試集評價模型，最終得到最優(yōu)的預(yù)測結(jié)果和模型。本發(fā)明構(gòu)建了一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF?ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)，為B超影像科室的進一步診斷提供了決策支持。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及智慧醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF-ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)。

背景內(nèi)容

現(xiàn)有研究表明，普通人群中早孕期間的流產(chǎn)率高達15-30％，即使在檢測到胚胎有正常的心率活動后，有3-4％的胚胎依然無法正常妊娠。因此對于早孕人群，尤其是那些曾經(jīng)承受巨大的心理壓力和焦慮的不孕患者，準(zhǔn)確判斷早孕期間胚胎的發(fā)育情況對胎兒正常妊娠尤為重要。

隨著現(xiàn)代陰道彩超技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)生通過B超影像可以獲得更多重要的懷孕早期的信息，比如，胎心率可通過陰道彩超技術(shù)精確測量出來，這些病例信息與早孕期間胚胎的發(fā)育情況有著密切的關(guān)系。例如，曾有研究提出，胎心率過緩與早期流產(chǎn)有很大的關(guān)聯(lián)，尤其是胎心率低于每分鐘90下時；一個非常大、過小，甚至沒有卵黃囊的情況會對最終的妊娠結(jié)局產(chǎn)生不利的影響。

更進一步，早孕期間胚胎發(fā)育情況預(yù)測的靈敏性、可靠性直接依賴于對病例數(shù)據(jù)的合理運用。現(xiàn)有的胚胎發(fā)育情況判斷方法效率較低，且其準(zhǔn)確性也受不同醫(yī)生的經(jīng)驗影響。雖然有少量研究將簡單邏輯回歸運用到對早孕期間胚胎發(fā)育情況預(yù)測的問題上，但這些模型都是較為簡單的單一模型，有用的病例信息也沒得到完全挖掘，其分類精度依然有很大的提升空間。

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF-ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。

名詞解釋：

異常樣本：即指實際發(fā)育結(jié)果不理想，終止妊娠的胚胎。

五折交叉驗證：5折交叉驗證將樣本隨機、均勻的分成5份，輪流用其中的4份訓(xùn)練模型，1份用于測試模型的準(zhǔn)確率，用5個準(zhǔn)確率的均值作為最終的準(zhǔn)確率。

網(wǎng)格搜索方法：參數(shù)調(diào)節(jié)方法，輸入多個參數(shù)的取值區(qū)間，通過網(wǎng)格搜索可以找到最優(yōu)值下的各參數(shù)的值。

SMO算法：一種二次規(guī)劃優(yōu)化算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種快捷、高效的基于機器學(xué)習(xí)的IVF-ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)，能夠提高對IVF-ET早孕胚胎預(yù)測的準(zhǔn)確率和效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種基于機器學(xué)習(xí)的IVF-ET早孕胚胎發(fā)育預(yù)測系統(tǒng)，包括用于輸入歷史病例數(shù)據(jù)并形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)輸入單元；輸入單元還用于輸入新病例數(shù)據(jù)、用于對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理和提取特征的預(yù)處理單元、根據(jù)已知的臨床診斷結(jié)果，對歷史病例數(shù)據(jù)進行正常或異常標(biāo)記的數(shù)據(jù)標(biāo)記單元、根據(jù)對歷史病例數(shù)據(jù)進行正常或異常標(biāo)記的數(shù)據(jù)對訓(xùn)練預(yù)測模型的訓(xùn)練單元和對新病例數(shù)據(jù)給出預(yù)測結(jié)構(gòu)的預(yù)測單元；訓(xùn)練單元對抽取結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)形成訓(xùn)練集，對訓(xùn)練集的異常樣本采用SMOTE采樣方法使樣本達到均衡。

進一步的改進，所述結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，包含6W正常樣本，2.5W異常樣本；預(yù)處理單元對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集進行異常值、缺失值的檢查和處理。

進一步的改進，所述預(yù)處理單元的預(yù)處理步驟如下：