本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)信息工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、地中海貧血病，又稱地中海型貧血或地中海貧血綜合征，是一種常見(jiàn)的遺傳性血液疾病。它是由于血紅蛋白合成受損導(dǎo)致的，主要特征是紅細(xì)胞生成異常和貧血。地中海貧血病在全球某些地區(qū)較為普遍，尤其是在地中海地區(qū)、東南亞和非洲，在我國(guó)、廣東、廣西和云南等地高發(fā)。在這些高發(fā)地區(qū)，地中海貧血病的攜帶者比例相對(duì)較高，這意味著即使沒(méi)有表現(xiàn)出臨床癥狀，也有相當(dāng)數(shù)量的人群攜帶有異?；?。因此，對(duì)于這些地區(qū)的人群進(jìn)行地中海貧血病的篩查尤為重要，能夠預(yù)防重癥患兒出生，實(shí)現(xiàn)早期診斷和治療，優(yōu)化醫(yī)療資源分配，并減少社會(huì)和家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2、盡管基因檢測(cè)是診斷地中海貧血病的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但其較長(zhǎng)的檢測(cè)周期和較高的費(fèi)用限制了其在資源有限地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模群體篩查的可行性。此外，基層醫(yī)院常面臨的設(shè)備短缺和專業(yè)人員缺乏問(wèn)題也影響了基因檢測(cè)的廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)一種快速、經(jīng)濟(jì)的地中海貧血病篩查方法顯得尤為重要。

3、血常規(guī)檢測(cè)具有廣泛的可用性、成熟的技術(shù)、簡(jiǎn)便的操作流程和低成本等優(yōu)點(diǎn)，使其成為地貧篩查的理想選擇。通過(guò)利用血常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行篩查，可以有效提高篩查的效率并顯著降低成本，特別是在資源受限的環(huán)境中。這種方法的實(shí)施將有助于廣泛地識(shí)別地中海貧血病的攜帶者，從而促進(jìn)早期干預(yù)和預(yù)防措施的落實(shí)。

4、在地中海貧血病篩查中，健康人群的數(shù)據(jù)量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于患者數(shù)據(jù)，導(dǎo)致訓(xùn)練數(shù)據(jù)集不平衡。由于數(shù)據(jù)不平衡的問(wèn)題，現(xiàn)有的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的地中海貧血病篩查模型，如布谷鳥算法結(jié)合隨機(jī)森林的方法，訓(xùn)練過(guò)程中容易過(guò)度擬合大多數(shù)類數(shù)據(jù)，使得模型對(duì)少數(shù)類別(即患者)的識(shí)別能力不足，導(dǎo)致模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率較低、模型泛化能力較差，從而降低篩查模型在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和可靠性。因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有的方法，以提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和泛化能力，為地中海貧血病的早期發(fā)現(xiàn)和治療提供更有效的技術(shù)支持。

5、因此，發(fā)明一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，該方法通過(guò)采用少數(shù)類過(guò)采樣和自適應(yīng)合成抽樣方法，解決數(shù)據(jù)集不平衡的問(wèn)題，同時(shí)，篩選出對(duì)預(yù)測(cè)地中海貧血重要性較高的指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)造特征向量，并使用重要特征構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，最后，采用極度隨機(jī)樹進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高分類準(zhǔn)確率和模型泛化性，這種方法為地中海貧血病的早期診斷和治療提供了有效的技術(shù)支持。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，具體包括以下步驟：

3、s1，構(gòu)建地中海貧血病數(shù)據(jù)集；

4、s2，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、重采樣與特征篩選；

5、s3，將數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，訓(xùn)練極度隨機(jī)樹模型；

6、s4，采集待測(cè)者數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后導(dǎo)入模型，對(duì)待測(cè)者數(shù)據(jù)進(jìn)分類預(yù)測(cè)。

7、優(yōu)選的，所述s1步驟中，通過(guò)受檢者的血液檢測(cè)記錄構(gòu)建地中海貧血病數(shù)據(jù)集，受檢者的血液檢測(cè)記錄包括受檢者的個(gè)人基本信息，包括性別、年齡、血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

8、優(yōu)選的，所述血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)包括白細(xì)胞數(shù)目(wbc)、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(rbc)、血紅蛋白水平(hgb)、紅細(xì)胞比容(hct)、平均紅細(xì)胞體積(mcv)、平均血紅蛋白量(mch)、平均血紅蛋白濃度(mchc)、平均紅細(xì)胞分布寬度變異系數(shù)(rdw-cv)、紅細(xì)胞體積分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(rdw-sd)、血小板(plt)。

9、優(yōu)選的，所述s2步驟中，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，處理缺失值和異常值，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過(guò)合成少數(shù)類過(guò)采樣和自適應(yīng)合成抽樣的重采樣技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)類別的平衡分布，從血常規(guī)檢查的多項(xiàng)指標(biāo)中篩選出對(duì)地中海貧血篩查最有影響的特征。

10、優(yōu)選的，所述特征包括紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白水平、平均紅細(xì)胞體積。

11、優(yōu)選的，所述s3步驟中，隨機(jī)選擇90％數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練，剩下的10％的數(shù)據(jù)用于測(cè)試。

12、優(yōu)選的，所述s3步驟中，使用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)來(lái)優(yōu)化模型性能，在測(cè)試集上評(píng)估模型的性能，使用準(zhǔn)確率、召回率、精確率指標(biāo)來(lái)衡量模型的預(yù)測(cè)效果，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

13、優(yōu)選的，將優(yōu)化后的模型應(yīng)用于實(shí)際的篩查工作中，輔助醫(yī)生進(jìn)行地中海貧血的診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

14、優(yōu)選的，所述血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)流程為先采集患者清晨空腹肘靜脈血2ml，將血液標(biāo)本置于乙二胺四乙酸抗凝式管中行抗凝處理，然后采用血細(xì)胞分析儀檢測(cè)并記錄白細(xì)胞數(shù)目(wbc)、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(rbc)、血紅蛋白水平(hgb)、紅細(xì)胞比容(hct)、平均紅細(xì)胞體積(mcv)、平均血紅蛋白量(mch)、平均血紅蛋白濃度(mchc)、平均紅細(xì)胞分布寬度變異系數(shù)(rdw-cv)、紅細(xì)胞體積分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(rdw-sd)、血小板(plt)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

15、本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)合成少數(shù)類過(guò)采樣和自適應(yīng)合成抽樣方法解決了數(shù)據(jù)集不平衡問(wèn)題；采用特征篩選，篩選出血常規(guī)檢測(cè)中對(duì)預(yù)測(cè)地中海貧血重要性較高的指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)造特征集，以獲得用于分類器訓(xùn)練的最優(yōu)特征集，通過(guò)特征篩從血常規(guī)檢測(cè)報(bào)告中選出對(duì)預(yù)測(cè)地中海貧血重要性較高的指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)造特征集，用于訓(xùn)練分類模型，提高模型的魯棒性；利用集成分類器極度隨機(jī)樹進(jìn)行分類預(yù)測(cè)，提高了分類準(zhǔn)確率和模型泛化能力。

技術(shù)特征：

1.一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述s1步驟中，通過(guò)受檢者的血液檢測(cè)記錄構(gòu)建地中海貧血病數(shù)據(jù)集，受檢者的血液檢測(cè)記錄包括受檢者的個(gè)人基本信息，包括性別、年齡、血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)包括白細(xì)胞數(shù)目(wbc)、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(rbc)、血紅蛋白水平(hgb)、紅細(xì)胞比容(hct)、平均紅細(xì)胞體積(mcv)、平均血紅蛋白量(mch)、平均血紅蛋白濃度(mchc)、平均紅細(xì)胞分布寬度變異系數(shù)(rdw-cv)、紅細(xì)胞體積分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(rdw-sd)、血小板(plt)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述s2步驟中，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，處理缺失值和異常值，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過(guò)合成少數(shù)類過(guò)采樣和自適應(yīng)合成抽樣的重采樣技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)類別的平衡分布，從血常規(guī)檢查的多項(xiàng)指標(biāo)中篩選出對(duì)地中海貧血篩查最有影響的特征。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述特征包括紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白水平、平均紅細(xì)胞體積。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述s3步驟中，隨機(jī)選擇90％數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練，剩下的10％的數(shù)據(jù)用于測(cè)試。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述s3步驟中，使用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)來(lái)優(yōu)化模型性能，在測(cè)試集上評(píng)估模型的性能，使用準(zhǔn)確率、召回率、精確率指標(biāo)來(lái)衡量模型的預(yù)測(cè)效果，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：將優(yōu)化后的模型應(yīng)用于實(shí)際的篩查工作中，輔助醫(yī)生進(jìn)行地中海貧血的診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述血常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)流程為先采集患者清晨空腹肘靜脈血2ml，將血液標(biāo)本置于乙二胺四乙酸抗凝式管中行抗凝處理，然后采用血細(xì)胞分析儀檢測(cè)并記錄白細(xì)胞數(shù)目(wbc)、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(rbc)、血紅蛋白水平(hgb)、紅細(xì)胞比容(hct)、平均紅細(xì)胞體積(mcv)、平均血紅蛋白量(mch)、平均血紅蛋白濃度(mchc)、平均紅細(xì)胞分布寬度變異系數(shù)(rdw-cv)、紅細(xì)胞體積分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(rdw-sd)、血小板(plt)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)信息工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于極度隨機(jī)樹的地中海貧血病預(yù)測(cè)方法，S1，構(gòu)建地中海貧血病數(shù)據(jù)集，S2，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、重采樣與特征篩選，S3，將數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，訓(xùn)練極度隨機(jī)樹模型，S4，采集待測(cè)者數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后導(dǎo)入模型，對(duì)待測(cè)者數(shù)據(jù)進(jìn)分類預(yù)測(cè)，本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)合成少數(shù)類過(guò)采樣和自適應(yīng)合成抽樣方法解決了數(shù)據(jù)集不平衡問(wèn)題；通過(guò)特征篩從血常規(guī)檢測(cè)報(bào)告中選出對(duì)預(yù)測(cè)地中海貧血重要性較高的指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)造特征集，用于訓(xùn)練分類模型，提高模型的魯棒性；利用集成分類器極度隨機(jī)樹進(jìn)行分類預(yù)測(cè)，提高了分類準(zhǔn)確率和模型泛化能力。

技術(shù)研發(fā)人員：李娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東省安家醫(yī)健健康管理有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6