[發(fā)明專利]一種針對(duì)慢病的階段性動(dòng)態(tài)用藥匹配系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110589875.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113314195B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建欣;張帥;周號(hào)益;朱琪山;楊繼遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H20/10
• 分類號(hào): G16H20/10;G16H50/30;G16H70/40;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種針對(duì)慢病的階段性動(dòng)態(tài)用藥匹配系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分為三部分：患者指標(biāo)與用藥歷史編碼單元、患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系圖融合單元、計(jì)算輸出單元，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行訓(xùn)練后實(shí)現(xiàn)；所述患者指標(biāo)與用藥歷史編碼單元接收患者的靜態(tài)指標(biāo)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)和歷史用藥記錄，應(yīng)用自注意力機(jī)制將其形成患者指標(biāo)編碼輸入所述患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系圖融合單元經(jīng)過(guò)計(jì)算后輸出根據(jù)醫(yī)生歷史用藥計(jì)算出的用藥組合，所述患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系圖融合單元包括藥物關(guān)系圖處理和患者指標(biāo)融合兩個(gè)子模塊，利用圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將無(wú)向的電子健康記錄圖無(wú)向的藥物間相互作用圖和有向的藥物間序列關(guān)系圖進(jìn)行預(yù)先計(jì)算，應(yīng)用于藥物關(guān)系處理，節(jié)點(diǎn)集合ε_e,ε_d,ε_s均為由已知關(guān)系構(gòu)造的邊集合；

所述計(jì)算輸出單元接收醫(yī)生實(shí)際處方，并將所述患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系圖融合單元的輸出結(jié)果與患者當(dāng)前用藥進(jìn)行運(yùn)算后，得到根據(jù)醫(yī)生歷史用藥經(jīng)驗(yàn)而得出的最佳安全用藥組合，進(jìn)而與醫(yī)生實(shí)際處方進(jìn)行匹配計(jì)算出匹配程度；所述應(yīng)用自注意力機(jī)制將其形成患者指標(biāo)編碼的具體方法為：所述靜態(tài)指標(biāo)定義為：為靜態(tài)指標(biāo)編碼的集合的大小，動(dòng)態(tài)指標(biāo)定義為為動(dòng)態(tài)指標(biāo)編碼的集合的大小，用藥歷史定義為為患者用藥的集合的大小，首先分別通過(guò)一個(gè)編碼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編碼，記使用的編碼網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重矩陣分別為則編碼后的結(jié)果分別為E_d,

然后，對(duì)于動(dòng)態(tài)指標(biāo)，使用Neural ODE模型進(jìn)行編碼，得到

對(duì)于患者用藥歷史，使用自注意力機(jī)制進(jìn)行編碼，得到

接下來(lái)，對(duì)E_d和E_s進(jìn)行拼接,對(duì)其應(yīng)用注意力機(jī)制：

d_k＝dim([E_d,E_s])＝2d，將其結(jié)果記為E_p，則E_p即為患者指標(biāo)編碼；

所述訓(xùn)練過(guò)程采用使用損失函數(shù)

是患者當(dāng)前用藥與模型輸出的最優(yōu)用藥之間的交叉熵?fù)p失函數(shù)，是模型輸出的最優(yōu)用藥之間的多重邊際損失，

分別定義為

λ為權(quán)重系數(shù)，并滿足1≥λ≥0。

2.如權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)慢病的階段性動(dòng)態(tài)用藥匹配系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理方法為：電子健康記錄圖、藥物間相互作用圖、藥物間序列關(guān)系圖的鄰接矩陣分別定義為A_e,A_d,對(duì)于A_e，首先構(gòu)造一個(gè)二部圖，藥物在一側(cè)，藥物的組合在另一側(cè)，如果某項(xiàng)藥物存在于藥物組合中，那么從該藥物對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)到藥物組合對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)存在一條邊，記該二部圖的鄰接矩陣為l為該二部圖中藥物組合的數(shù)量，則有對(duì)于A_d，只考慮兩兩藥物間的關(guān)系，定義第i種藥物和第j種藥物存在相互作用，則令A(yù)_d[i,j]＝1，A_s為有向圖的鄰接矩陣，表示藥物之間的順序關(guān)系，通過(guò)學(xué)習(xí)藥物之間的序列關(guān)系來(lái)解決用藥的動(dòng)態(tài)策略問(wèn)題，

在得到三個(gè)關(guān)系矩陣后，需要對(duì)起進(jìn)行對(duì)稱歸一化操作，以滿足拉普拉斯矩陣的條件，經(jīng)過(guò)處理后的矩陣再經(jīng)過(guò)兩層的圖卷積網(wǎng)絡(luò)處理，最后將其加權(quán)求和，即得到藥物關(guān)系圖處理模塊的輸出值E_g。

3.如權(quán)利要求2所述的一種針對(duì)慢病的階段性動(dòng)態(tài)用藥匹配系統(tǒng)，其特征在于：所述的患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系融合實(shí)現(xiàn)方式為：輸入所述患者指標(biāo)編碼E_p并結(jié)合藥物關(guān)系處理的輸出值

其中，記為為一次查詢使用的患者記錄編碼E_p與藥物關(guān)系圖的相似度，并以此相似度對(duì)各項(xiàng)加權(quán)，得到

4.如權(quán)利要求3所述的一種針對(duì)慢病的階段性動(dòng)態(tài)用藥匹配系統(tǒng)，其特征在于：所述計(jì)算輸出單元的所述運(yùn)算過(guò)程為：結(jié)合所述患者指標(biāo)編碼與藥物關(guān)系圖單元的輸出值以及患者當(dāng)前的用藥c_m進(jìn)行計(jì)算，患者用藥的匹配程度