[發明專利]一種用于冠心病預診斷中的改進型隨機森林模型及其預診斷系統

在審

• 申請號: 202110488133.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113128654A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 吳萬慶;蔣明哲;張獻斌
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G06N20/00;G16H50/20;G16H50/70
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發明公開了一種用于冠心病預診斷中的改進型隨機森林模型及其預診斷系統，基于特征選擇結合統計機器學習算法，對冠心病患者臨床檢驗中使用到的近百個指標進行篩選，建立高預測精度的模型，可作為是否進行冠脈造影的依據，且通過合并臨床檢驗指標及圖像檢測結果以及患者電子病歷信息計算患者目前患有冠心病的風險，以及為后續確診提供評估依據。

技術領域

本發明屬于數據訓練與統計機器學習數據挖掘領域研究技術，特別涉及一種用于冠心病預診斷中的改進型隨機森林模型及其預診斷系統。

技術背景

心臟類疾病是全球范圍內，尤其是我國致死率最高的疾病，其致死率超過所有癌癥的總和。根據2019年中國心血管健康與疾病報告中給出的數據，總體上看，中國心血管病患病率及死亡率仍處于上升階段。推算心血管病現患人數3.30億，其中腦卒中1300萬，冠心病1100萬，肺原性心臟病500萬，心力衰竭890萬，風濕性心臟病250萬，先天性心臟病200萬，下肢動脈疾病4530萬，高血壓2.45億。其中，心血管病死亡占城鄉居民總死亡原因的首位，農村為45.91％，城市為43.56％。中國心血管病負擔日漸加重，已成為重大的公共衛生問題，防治心血管病刻不容緩。

冠心病是主要的心臟類疾病之一，其定義為冠狀動脈粥樣硬化造成的心臟血供不足，當病理狀態到達一定程度后被確診為冠心病。根據《中國衛生健康統計年鑒2018》，2017年城市居民冠心病死亡率為115.32/10萬，農村居民冠心病死亡率為122.04/10萬，農村地區高于城市地區，男性高于女性。2017年冠心病死亡率繼續2012年以來的上升趨勢。農村地區冠心病死亡率上升明顯，到2016年已超過城市水平。

冠心病在醫學領域診斷的最佳方式是通過冠脈造影技術的結果來判斷。冠脈造影是一種有創的檢查冠心病的方法，因其檢查的準確程度高，在醫學界確定為金標準。它通常將造影劑通過患者動脈注射進身體，通過造影劑流過心臟動脈時X光的呈現來觀察心臟動脈中病變狀況。因為冠脈造影技術是現有的診斷的技術之一，因此，作為現有技術，本領域的常規技術人員應當掌握。

確定的事實是大多數心血管疾病的死亡與人們對其自身醫療狀況的認知程度相關，并且由缺乏及時治療而導致。

常見的冠心病診斷方案及局限性：

1、冠脈造影

目前冠心病(Coronary Heart Disease，CHD)診斷的“金標準”仍然是侵入性的并伴有許多致命的副作用的冠狀動脈造影，這限制了大規模的人群篩查和早期的CHD風險預測。

近年來，這項技術的操作給患者帶來負面的傷害被廣泛研究，其主要缺陷具體表述為：首先，造影劑注射進人體后需要通過腎臟代謝，而具有腎功能疾病或缺陷的患者，經歷了此項檢查后會有可能患造影劑腎病；其次，冠脈造影是一項有創手術，需要通過在患者的橈動脈及股動脈進行穿刺，穿刺造成的創口在愈合過程中，會產生一定程度的增生，因此會加重動脈官腔狹窄的程度，這對患者是很不利的。由于冠心病的本質即冠狀動脈粥樣硬化導致的官腔狹窄，而冠脈造影在某種程度上加重了官腔狹窄，與治療理念相悖。最后，尤其是在我國，鄉村地區的心臟類疾病患者數量遠超城鎮地區，眾所周知，冠脈造影的診察費用昂貴，而事實情況是，很多農村患者在確診CHD時更依賴于醫生的經驗而選擇放棄該診斷方式，因此金標準在社會環境和經濟因素的影響下也喪失了部分現實意義。

其主要缺陷總結為：成本昂貴，術后帶給人體的副作用明顯。

2、基于冠心病診斷神經網絡模型冠心病診斷方法及系統

已有專利研究基于中醫診斷方法中“望聞問切”的流程，進行人工智能化，設計出具體的系統。系統將詞輸入預先訓練完成的冠心病診斷神經網絡模型，獲得并輸出患者的證候要素、證候、治法和/或藥材基本要素信息。根據患者病癥提供的關鍵詞，給出可能性較大的診斷結果和治療方案以及提供后續需要服用的藥物信息等，以此實現人工智能應用于輔助診斷的效果。