[發(fā)明專利]一種基于高斯過程的餐前胰島素劑量個體化決策系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010930702.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112133439B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史大威;蔡德恒;陳婧;王軍政
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G16H50/70;G16H80/00;G06K9/62;G06F17/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉西云;李微微

1.一種基于高斯過程的餐前胰島素劑量個體化決策系統(tǒng)，其特征在于，包括個體化模型學習模塊、風險敏感控制模塊，貝葉斯優(yōu)化模塊以及安全約束模塊；

所述個體化模型學習模塊采用高斯過程學習糖尿病患者的血糖代謝規(guī)律，得到餐后血糖預測模型；

所述風險敏感控制模塊用于根據(jù)所述餐后血糖預測模型輸出的餐后血糖預測值構(gòu)建代價函數(shù)

subject to 0≤u≤6

其中，γ為設(shè)定的個體化風險敏感系數(shù)，P為餐后血糖預測模型輸出的餐后血糖預測值構(gòu)成的向量，其中，餐后血糖預測值為服從高斯分布的隨機變量，P_r為設(shè)定的餐后血糖參考值構(gòu)成的向量，Q⁺為正向懲罰矩陣，Q^-為反向懲罰矩陣，T為轉(zhuǎn)置，表示期望，其中，為示性函數(shù)；

所述貝葉斯優(yōu)化模塊用于解算風險敏感控制模塊中的代價函數(shù)得到餐前胰島素劑量的理論值u；

所述安全約束模塊采用設(shè)定的體內(nèi)殘余活性胰島素約束項u_IOB對餐前胰島素劑量的理論值u進行修正，得到最終的餐前胰島素劑量u_b，其中，修正方法為：

u_b＝u-λu_IOB

其中，λ為設(shè)定常數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于高斯過程的餐前胰島素劑量個體化決策系統(tǒng)，其特征在于，所述個體化模型學習模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)預處理單元以及訓練單元；

所述數(shù)據(jù)采集單元用于獲取糖尿病患者在每日多次皮下注射胰島素的治療方式下，時間長度不少于兩個星期的血糖和胰島素歷史數(shù)據(jù)，然后根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)提取訓練樣本，其中，每條訓練樣本的特征包括糖尿病患者餐前兩小時內(nèi)每隔設(shè)定時間t采樣得到的血糖值、餐后兩小時內(nèi)每隔設(shè)定時間t采樣得到的血糖值以及餐前胰島素劑量注射值；

所述數(shù)據(jù)預處理單元用于根據(jù)每條訓練樣本分別構(gòu)建數(shù)據(jù)集X_n和目標集y_n，n＝1，2，...，N，N為餐后兩小時內(nèi)采樣得到的血糖值數(shù)目，數(shù)據(jù)集X_n和目標集y_n獲取方法為：

S11：將餐前N個血糖值進行歸一化；

S12：將餐前N個歸一化后的血糖值與餐前胰島素劑量注射值作為數(shù)據(jù)集X₁，將餐后第一個采樣時刻的血糖值減去餐前最后一個采樣時刻的血糖值得到的差值作為目標集y₁；

S13：將餐前第二個采樣時刻開始的N-1個血糖值和餐后第一個采樣時刻的血糖值進行歸一化；

S14：將步驟S13得到的N個歸一化后的血糖值以及餐前胰島素劑量注射值作為數(shù)據(jù)集X₂，將餐后第二個采樣時刻的血糖值減去餐后第一個采樣時刻的血糖值得到的差值作為目標集y₂；以此類推，直到得到數(shù)據(jù)集X_N和目標集y_N；

所述訓練單元將每條訓練樣本對應的數(shù)據(jù)集X₁和目標集y₁分別作為基于高斯過程的餐后血糖預測模型的訓練輸入和訓練輸出，得到餐后第一個采樣時刻的血糖值對應的餐后血糖預測模型M₁；將每條訓練樣本對應的數(shù)據(jù)集X₂和目標集y₂分別作為基于高斯過程的餐后血糖預測模型的訓練輸入和訓練輸出，得到餐后第二個采樣時刻的血糖值對應的餐后血糖預測模型M₂；以此類推，得到餐后N個采樣時刻的血糖值對應的餐后血糖預測模型M_N。