无创肾病诊疗系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无创肾病诊疗系统，包括肾病诊疗芯片、人工智能模型和决策树模型，肾病诊疗芯片包括芯片载体，芯片载体为采用聚丙烯材料制作而成的长3cm，宽1.5cm，高7mm的立方体结构，芯片载体上顶面开设有一直径1cm，深5mm锥形孔，内含载有荧光编码微球的活化液，表面覆以高密度聚乙烯材料以密封锥形孔，人工智能模型采用logistic regression模型，决策树模型采用C5.0算法决策树模型。本发明专利技术具有无创性、高灵敏度、高效性、方便快捷、重复性好、操作简单、成本低廉、准确性高等优点，能更加高效的解读检测报告，提供精准的预测结果，及时规避潜在风险，同时为患者制定个性化的诊疗方案。

Noninvasive Nephropathy Diagnosis and Treatment System

The invention discloses a non-invasive nephropathy diagnosis and treatment system, which includes a nephropathy diagnosis and treatment chip, an artificial intelligence model and a decision tree model. The nephropathy diagnosis and treatment chip includes a chip carrier. The chip carrier is a cubic structure made of polypropylene material with a length of 3 cm, a width of 1.5 cm and a height of 7 mm. The top surface of the chip carrier is provided with a conical hole with a diameter of 1 cm and a depth of 5 mm, and contains a fluorescent encoding microsphere. The activation solution was coated with high density polyethylene (HDPE) to seal conical holes. Logistic regression model was used in artificial intelligence model, and C5.0 algorithm decision tree model was used in decision tree model. The invention has the advantages of noninvasiveness, high sensitivity, high efficiency, convenience and rapidity, good repeatability, simple operation, low cost and high accuracy, can more efficiently interpret the detection report, provide accurate prediction results, timely avoid potential risks, and formulate personalized diagnosis and treatment programs for patients.

【技术实现步骤摘要】
无创肾病诊疗系统
本专利技术涉及医疗领域，具体涉及一种无创肾病诊疗系统。
技术介绍
现行IgA肾病的诊断及预后指标主要包括肾穿刺活检术和血、尿、生化指标，肾穿刺活检术虽能准确反应肾脏损害情况，但其为有创操作，无法短时间内重复进行，血、尿、生化指标为所有肾病诊断及预后指标，对特异性诊断及预测IgA肾病预后灵敏度低，多在肾脏有较多损伤后才有所反应。IgA肾病的发病过程包括异常糖基化IgA1(galactose-deficientIgA1，Gd-IgA1)的形成，Gd-IgA1特异性抗体识别及血循环免疫复合物形成并在肾小球系膜区沉积。IgA是一种糖蛋白，人血清中存在两种亚型，分别为IgA1和IgA2，而IgA肾病中肾小球系膜区沉积的IgA的亚型主要是IgA1，故血清IgA1较高可以高度怀疑病人有患IgA肾病的风险。同时，Gd-IgA1作为诊断标志物的受试者工作特征(receiveroperatorcharacteristiccurve，ROC)曲线下面积高达97.6％，提示Gd-IgA作为临床指标反映IgA肾病的可行性。另外，MBL的低浓度以及遗传变异与免疫复合体的沉积密切相关，且可以预测IgA肾病的不良预后。此外，研究发现IgA肾病患者血清MBL浓度和预后存在非线性函数关系，低血清浓度的IgA肾病患者(MBLlevels＜100ng/ml)比正常血清MBL浓度的IgA肾病患者(100-3540ng/ml)具有更高的前驱感染和肉眼血尿的风险，并且有着更差的预后。而高MBL血清浓度的IgA肾病患者(MBLlevels＞3540ng/ml)蛋白尿更严重，且肾活检的新月体比例更高。即过高的MBL和过低的MBL都会对IgA肾病患者产生更严重的肾损伤，提示MBL能较好地预测IgA肾病患者的预后。以上3个特异性指标(IgA1，Gd-IgA1和MBL)与IgA肾病呈一个非线性的网状关系，借助上述血清学指标，可以及时准确的反映肾脏受损情况。xMAP技术首先使编码微球与探针、抗体或抗原特异性交联，然后让不同检测物与不同荧光色编码的微球混合，最后加入被检测物，从而实现精准化诊疗。悬液中的微球与被检测物特异性结合，结合物被标记上荧光物质。微球成单列通过两束激光，一束判定微球的荧光编码；另一束测定微球上的报告分子的荧光强度，这样就可对多种物质进行同时检测，大大节约了检测时间和试剂样本。人工智能技术(ArtificialIntelligence，AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。利用人工智能技术可以存储海量医疗数据并从数据库中寻找潜在的关系或规律，增加疾病预测的准确性。决策树(DecisionTree)是在已知各种情况发生概率的基础上，通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率，评价项目风险，判断其可行性的决策分析方法，是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干，故称决策树。在机器学习中，决策树是一个预测模型，他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。基于华西的大数据库，通过机器学习，可以为患者制定个性化的治疗方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种集诊断、治疗与评估为一体的无创肾病精准化诊疗系统，结合用于检测患者血清中IgA1、MBL等物质的液相芯片、AI预测预后模型以及个性化治疗方案的决策树模型，软、硬件系统相辅相成，实现IgA肾病的精准化治疗。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：无创肾病诊疗系统，包括肾病诊疗芯片、人工智能模型和决策树模型，所述肾病诊疗芯片包括芯片载体，所述芯片载体为采用聚丙烯(PP)材料制作而成的长3cm，宽1.5cm，高7mm的立方体结构，所述芯片载体上顶面开设有一直径1cm，深5mm锥形孔，内含载有荧光编码微球的活化液，表面覆以高密度聚乙烯材料以密封锥形孔，所述人工智能模型采用logisticregression模型，所述决策树模型采用C5.0算法决策树模型。进一步地，一种荧光编码微球对应偶联一种蛋白，所述荧光编码微球为与IgA1单克隆抗体蛋白、蚕豆凝集素、MBL单抗交联的荧光微球。进一步地，所述荧光编码微球通过以下方法制备所得：取3种不同编码的荧光微球，经S-NHS、EDC活化液室温避光活化30min后，分别置于垂直旋转仪上室温避光与体外重组亲和纯化的小鼠抗人IgA1单克隆抗体、蚕豆凝集素、MBL单抗进行偶联，偶联时间为2h，每种蛋白设置4个梯度；然后将偶联蛋白的微球加1％BSA封闭1h，于4℃避光保存。进一步地，选取与最高蛋白浓度差异无显著性的蛋白量作为最佳偶联量。进一步地，所述决策树模型利用已有的IgA肾病数据，筛选了近3000名IgA肾病患者，利用与治疗相关的45多个变量(包括上述检测的三个特异性指标，和医院常规检查的血尿常规、生化、免疫全套、尿蛋白肌酐比等指标)以及所述肾病诊疗芯片检测的3个IgA肾病的特异性变量建立IgA肾病治疗的预测与分类模型。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用xMAP液相芯片技术，合成了一类特异性单克隆抗体编码微球，利用该微球制作一款可同时检测3个与IgA肾病密切相关的指标——人体血清IgA1、低糖基化的IgA1、MBL水平的无创液相芯片。将其测结果与软件系统的AI模型结合，可以高效诊断并准确预测该类患者预后。同时还可以根据AI的预测结果，利用决策树模型分析上述所得结果，基于病患大数据，为患者提供个性化精准治疗方案，让所有病人可以享受医院优秀的医疗资源。本专利技术具有无创性、高灵敏度、高效性、方便快捷、重复性好、操作简单、成本低廉、准确性高等优点。能很好的弥补肾穿刺活检术的有创性，血、尿及生化指标的低灵敏度及ELISA操作复杂性等缺陷，有效填补了临床上在本领域的空缺。本专利技术的诊疗芯片可以完全替代肾穿刺活检术，甚至更优于肾穿刺活检术。基于华西医院的大量数据库资源，能更加高效的解读检测报告，提供精准的预测结果，及时规避潜在风险，同时为患者制定个性化的诊疗方案，为广大患者提供更加优秀的医疗资源。附图说明图1为本专利技术实施例中肾病诊疗芯片的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供了无创肾病诊疗系统，包括肾病诊疗芯片、人工智能模型和决策树模型，如图1所示，所述肾病诊疗芯片包括芯片载体1，所述芯片载体为采用聚丙烯(PP)材料制作而成的长3cm，宽1.5cm，高7mm的立方体结构，所述芯片载体上顶面开设有一直径1cm，深5mm锥形孔2，内含载有荧光编码微球的活化液，表面覆以高密度聚乙烯材料以密封锥形孔，所述荧光编码微球为与IgA1单克隆抗体蛋白、低糖基化的IgA1单克隆抗体蛋白、MBL单抗交联的荧光微球，一种荧光编码微球对应偶联一种蛋白。所述人工智能模型采用logisticregression模型，所述决策树模型采用C5.0算法决策树模型。本实施例中，所述荧光编码微球通过以下方法制备所得：分别用不同配比的两种荧光染料将直径5.6um的聚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无创肾病诊疗系统，其特征在于：包括肾病诊疗芯片、人工智能模型和决策树模型，所述肾病诊疗芯片包括芯片载体，所述芯片载体为采用聚丙烯材料制作而成的长3cm，宽1.5cm，高7mm的立方体结构，所述芯片载体上顶面开设有一直径1cm，深5mm锥形孔，内含载有荧光编码微球的活化液，表面覆以高密度聚乙烯材料以密封锥形孔，所述人工智能模型采用logistic regression模型，所述决策树模型采用C5.0算法决策树模型。

【技术特征摘要】
1.无创肾病诊疗系统，其特征在于：包括肾病诊疗芯片、人工智能模型和决策树模型，所述肾病诊疗芯片包括芯片载体，所述芯片载体为采用聚丙烯材料制作而成的长3cm，宽1.5cm，高7mm的立方体结构，所述芯片载体上顶面开设有一直径1cm，深5mm锥形孔，内含载有荧光编码微球的活化液，表面覆以高密度聚乙烯材料以密封锥形孔，所述人工智能模型采用logisticregression模型，所述决策树模型采用C5.0算法决策树模型。2.如权利要求1所述的无创肾病诊疗系统，其特征在于：一种荧光编码微球对应偶联一种蛋白，所述荧光编码微球为与IgA1单克隆抗体蛋白、蚕豆凝集素、MBL单抗交联的荧光微球。3.如权利要求1所述的无创肾病诊疗系统，其特征在于：所述荧光编码微...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭家兴，谭丽，钟正霞，唐怡，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川,51