[發明專利]心衰診斷模型的構建方法、構建系統和心衰診斷裝置

在審

• 申請號: 202010225313.2
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN113449757A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 李燈熬;趙菊敏;劉曉玉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京一品慧誠知識產權代理有限公司 11762
• 代理人: 鄧樹山

1.心衰診斷模型的構建方法，其中，所述構建方法包括以下步驟：

S1：提供批量患者的心電圖數據和相應的電子病歷，為每個患者的心電圖數據添加心衰患病標簽以形成帶心衰患病標簽的心電圖數據集作為訓練集；其中，所述心衰患病標簽為無心功能障礙、無心功能障礙癥狀期和心功能障礙癥狀期；

S2：基于帶心衰患病標簽的心電圖數據集，采用經驗模式分解對各心電圖數據進行預處理，得到帶心衰患病標簽的心電信號數據集；

S3：基于帶心衰患病標簽的心電信號數據集和相應的電子病歷，提取心電信號特征以構建帶心衰患病標簽的心電信號特征集；

S4：通過遺傳算法對所構建的帶心衰患病標簽的心電信號特征集進行特征篩選以形成帶心衰患病標簽的心電信號特征子集，并利用sigmod函數進行歸一化；

S5：基于歸一化的帶心衰患病標簽的心電信號特征子集，采用隨機森林算法訓練分類器。

2.根據權利要求1所述的構建方法，其中，步驟S2中所述經驗模式分解包括以下步驟：

S201：找出一心電圖數據所有的極大值點并用三次樣條插值函數擬合以形成上包絡線；

S202：找出同一心電圖數據所有的極小值點并用三次樣條插值函數擬合以形成下包絡線；

S203：通過式(I)得到本征模函數；

其中，hm(t)為第m個本征模函數，x(t)為原數據序列，e_u(t)為上包絡線，e_l(t)為下包絡線。

3.根據權利要求1或2所述的構建方法，其中，步驟S3中所述心電信號特征包括個人數據、HRV特征和生理信息特征；

優選地，所述個人數據包括性別和年齡；

優選地，所述HRV特征包括心電信號HRV時域特征和心電信號HRV頻域特征；

更優選地，所述心電信號HRV時域特征包括RR間隔平均值、RR區間的標準差、相鄰RR區間差之和的均值平方以及相鄰RR區間差異的標準差；

更優選地，所述心電信號HRV頻域特征包括低頻帶總功率、高頻帶總功率、標準化低頻功率和標準化高頻功率；

優選地，所述生理信息特征包括去甲腎上腺素、B型鈉尿肽、左心室舒張末期直徑、左心房最大容積、P-R間期和左室射血分數。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的構建方法，其中，步驟S4中所述遺傳算法包括以下步驟：

S401：個體編碼，使用二進制基因位表示所述帶心衰患病標簽的心電信號特征集中的一個特征，每個染色體由二進制基因位字符串構成并用于表示一個心電信號特征子集；

S402：設定初始群體，隨機生成具有N個染色體的初始種群，N的取值范圍為大于等于1且小于等于特征種類總數的任意整數；

S403：適應度分配，通過式(II)計算適應度，適應度決定個體被選擇到下一代的概率；

其中，fitness為適應度，Sen為敏感性，Spe為特異性，Acc為準確性；

S404：選擇操作，根據每個個體的適應度，采用輪盤賭的方式來選擇個體是否進入下一代；

S405：交叉操作，利用單點交叉方式重組個體，隨機選擇兩個父代個體，通過將部分相異的基因隨機進行交換以產生新的個體；

S406：變異操作，根據設定的變異頻率對每個個體隨機產生變異位置，改變變異位置處的二進制字符值；

S407：循環操作，判斷是否滿足終止條件，如果滿足終止條件則終止，否則回到步驟S403。

5.根據權利要求4所述的構建方法，其中，式(II)中，Sen＝TP/(TP+FN)；Spe＝TN/(TN+FP)；Acc＝(TP+TN)/(TP+TN+FP+FN)；其中，TP表示訓練集中被正確識別的心衰樣本數，FN表示訓練集中被錯誤識別的心衰樣本數，TN表示訓練集中被正確識別的無心功能障礙樣本數，FP表示訓練集中被錯誤識別的無心功能障礙樣本數。

6.根據權利要求4所述的構建方法，其中，步驟S407中所述終止條件包括：(1)迭代次數達到設定的最大值；(2)新種群的目標函數達到目標值；和/或(3)適應度不能再提高。