基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，包括：根据多源异构的疾病知识构建先心病本体；对历史先心病患者的超声报告文本进行多维特征提取，得到标准的超声文本特征；基于标准的超声文本特征，计算先心病患者的超声文本特征的相似性距离；在超声文本特征的相似性距离的基础上，融合先心病患者术前、术中信息，计算先心病患者间的相似性距离矩阵，生成先心病患者地图；根据先心病患者地图，由相似性算法为目标患者推荐相似患者群组，辅助临床人员利用相似患者群组的术后风险因素对目标患者进行术后风险评估。本发明专利技术的评估方法可辅助医生对患者生理病理情况进行评估，加强围手术期监测和管理。加强围手术期监测和管理。加强围手术期监测和管理。

【技术实现步骤摘要】
基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法。

技术介绍

[0002]先天性心脏病(简称先心病)是中国主要的出生畸形，也是严重危害儿童健康的常见疾病。据《2020年中国心血管健康与疾病报告》，我国先心病检出率存在地区差异，约为2.41
‰‑
10.36
‰
。根据《中国卫生健康统计年鉴2019》，2018年中国城市居民先心病死亡率为0.84/10万，农村居民为1.02/10万，男性先心病死亡率高于女性。虽然随着心外科手术技术和生命监护手段的发展，绝大多数先心病患儿可以得到救治，但是先心病患者术后易发生肺部感染、心内膜炎、心力衰竭等严重并发症，给病人及家庭带来极大的痛苦和经济负担。能够在术后及时预测并准备好应对相关的并发症是决定一个心脏中心医疗质量的关键。
[0003]先心病术后并发症和很多因素相关。首先是和先心病本身的心脏状况相关，先心病包括了数十种不同的子类型，最典型的有房间隔缺损(ASD)、室间隔缺损(VSD)、动脉导管未闭(PDA)等，而每一种子类型又有不同分型，比如ASD中分为原发孔房间隔缺损和继发孔房间隔缺损，继发孔房间隔缺损又进一步分为中央型缺损(卵圆窝型缺损)、上腔型缺损(静脉窦型缺损)、下腔型缺损和混合型缺损等四种类型，即使是同一种子类型其缺损大小也存在从生理到危重不同程度的变化。目前临床上先心病的评估多采用超声心动图检查，其具有直观、无创、安全、可反复操作等优点，能提供心脏解剖结构、心血管功能和血流动力学等信息，同时也可作为先心病术中监测及术后随访的主要工具。目前多数医疗机构，超声科医生会用非结构化的自由文本记录检查过程中观察到的心脏结构大小、功能测量和初步诊断。临床医生基于报告内容对先心病发展情况进行评估，进而做出相应的临床诊疗决策。其次，手术术中的相关信息也是术后并发症的主要风险因素。手术是目前治疗复杂先心病的主要手段，然而由于患者年龄、病情以及手术方式的差异，患者术后表现和风险不同。术后监护室停留时间反映了小儿的预后，监护室停留时间越长，其术后并发症发生风险及死亡风险越高。辅助通气在心脏病术后应用极为重要，尤其对于婴幼儿，拔管过早直接影响呼吸功能，增加再插率，如果不及时处理，心脏功能受影响，甚至导致呼吸循环功能衰竭而死亡；而拔管过迟会增加肺部并发症的发生率，延长住院时间。另一方面，住院时间和监护室停留时间越长，所消耗的医疗资源越多，医疗费用越高。因此，充分利用术前、术中信息评估患者的术后风险因素，可以早期有效地对患者的生理、病理情况进行评估，加强围手术期监测和管理，对术后高风险患者提前进行预警，有利于减少并发症及病死率。
[0004]目前国外对先心病手术风险有两个主要的评分系统，即先天性心脏病手术风险分级评分(RACHS
‑
1)和亚里士多德评分。RACHS
‑
1仅对手术进行分级，未考虑术前风险因素，适用于对患者群体进行预测，而不能用于预测个人的死亡率或术后发病率。亚里士多德评分系统分为亚里士多德基本评分(ABC)和亚里士多德复杂评分(ACC)，ABC评分对先心病手术
的死亡率、发病率、复杂性进行了评分，未考虑患者的个体差异。而ACC评分在此基础上，纳入了更多包括年龄在内的个体信息，但是ACC仅能预测30天死亡率和术后一周内监护室停留时间，无法预测更多术后风险因素。
[0005]随着医疗信息化的深入，大量的临床数据不断积累，充分利用先心病患者就诊期间积累的大量数据进行术后风险评估具有重要意义。一些基于机器学习的先心病术后并发症预测方法被提出来，但是实际应用过程中缺乏明确的临床解释性影响了相关技术的临床转化。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，可辅助医生对患者生理病理情况进行评估，加强围手术期监测和管理。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，包括以下步骤：
[0009](1)根据多源异构的疾病知识，从解剖结构层面构建先心病本体；
[0010](2)对历史先心病患者的超声报告文本进行多维特征提取，并映射到先心病本体中的标准术语，得到标准的超声文本特征；
[0011](3)基于标准的超声文本特征，计算先心病患者的超声文本特征的相似性距离；
[0012](4)在超声文本特征的相似性距离的基础上，融合先心病患者术前、术中信息，计算先心病患者间的相似性距离，得到先心病患者群体间的相似性距离矩阵，并映射到欧几里得空间的二维坐标，实现可视化展现，生成先心病患者地图；
[0013](5)根据先心病患者地图，由相似性算法为目标患者推荐相似患者群组，利用可视化和统计检验方法展现相似患者群组的术后风险因素，辅助临床人员利用相似患者群组的术后风险因素对目标患者进行术后风险评估。
[0014]本专利技术以患者相似性分析为基础，通过构建可计算的先心病距离计算方法以及围手术期特征的患者相似性可视化分析，实现了一种具有天然临床可解释性的大数据支撑的临床决策支持服务。
[0015]步骤(1)中，构建的先心病本体针对心脏的解剖结构以及病理变化的不同，建立概念之间的层级关系，构成有向无环图；每个图节点代表一种疾病类型，图节点之间通过“is_a”的关系进行连接，子节点比父节点具有更精确的定义。
[0016]优选的，先心病本体还包括疾病的多种注释；注释内容包括疾病的国际疾病分类编码(ICD
‑
11)和国际儿科和先天性心脏编码(IPCCC)。
[0017]步骤(2)包括：
[0018](2
‑
1)修正超声文本中错误的标点符号及格式，对同义词、近义词进行统一替换；
[0019](2
‑
2)基于规则和词典的特征自动提取方法从预处理后的超声文本中提取指标特征和诊断特征；
[0020](2
‑
3)将提取的指标特征和诊断特征映射到先心病本体中的标准术语，得到标准的超声文本特征。
[0021]所述的指标特征描述了心脏解剖结构、异常结构的大小、血流动力学性质，包括心脏和血管量化测量指标、心脏收缩功能和舒张功能指标、瓣膜反流程度、瓣膜口血流速度、
缺损处的大小以及血流动力学特性；所述的诊断特征是指报告中对于具体疾病类型的判断。
[0022]指标特征的提取方法包括：
[0023](a)将超声报告文本分割为单句，对单句进行逐句识别；识别到单句中存在整数或小数时，若其后面存在单位，则进入下一步；若其后面不存在单位，则跳过；
[0024](b)检测整数或小数前有无描述词和结构名词，若有描述词和结构名词，则认为该单句中存在有效的指标，记录为指标特征；若无描述词和结构名词，则将其忽略。
[0025]诊断特征的提取方法包括：
[0026](A)分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据多源异构的疾病知识，从解剖结构层面构建先心病本体；(2)对历史先心病患者的超声报告文本进行多维特征提取，并映射到先心病本体中的标准术语，得到标准的超声文本特征；(3)基于标准的超声文本特征，计算先心病患者的超声文本特征的相似性距离；(4)在超声文本特征的相似性距离的基础上，融合先心病患者术前、术中信息，计算先心病患者间的相似性距离，得到先心病患者群体间的相似性距离矩阵，并映射到欧几里得空间的二维坐标，实现可视化展现，生成先心病患者地图；(5)根据先心病患者地图，由相似性算法为目标患者推荐相似患者群组，利用可视化和统计检验方法展现相似患者群组的术后风险因素，辅助临床人员利用相似患者群组的术后风险因素对目标患者进行术后风险评估。2.根据权利要求1所述的基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，其特征在于，步骤(2)包括：(2
‑
1)修正超声文本中错误的标点符号及格式，对同义词、近义词进行统一替换；(2
‑
2)基于规则和词典的特征自动提取方法从预处理后的超声文本中提取指标特征和诊断特征；(2
‑
3)将提取的指标特征和诊断特征映射到先心病本体中的标准术语，得到标准的超声文本特征。3.根据权利要求2所述的基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，其特征在于，指标特征的提取方法包括：(a)将超声报告文本分割为单句，对单句进行逐句识别；识别到单句中存在整数或小数时，若其后面存在单位，则进入下一步；若其后面不存在单位，则跳过；(b)检测整数或小数前有无描述词和结构名词，若有描述词和结构名词，则认为该单句中存在有效的指标，记录为指标特征；若无描述词和结构名词，则将其忽略。4.根据权利要求2所述的基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，其特征在于，诊断特征的提取方法包括：(A)分析历史超声报告的诊断部分，抽象总结出“结构名词+异常描述”的模式，建立词典；(B)将超声报告文本分割为单句，对单句进行逐句识别；识别到文本中存在词典中的某一模式时，则提取出来并映射为先心病本体中的标准术语，记录为诊断特征。5.根据权利要求1所述的基于患者相似性的先心病术后风险可视化评估方法，其特征在于，步骤(3)包括：(3
‑
1a)对指标特征进行预处理；(3
‑
1b)根据心脏的解剖结构和病理特点将指标特征分为若干维度；对每个维度的指标特征，根据公式(a)计算两患者的指标特征的Camberra距离：其中，x
i
和y
i
分别代表两患者超声报告的同一个指标的测量值；n代表该维度指标的数
量；(3
‑
1c)将dist
indicator
(x，y)归一化，对所有维度的指标特征求均值，得到指标特征距离；(3
‑
2a)诊断特征对应先心病本体中的诊断节点，根据公式(b)计算两诊断节点间的距离：其中，c
i
和c
j
分别代表两个诊断节点；c
LCS
代表c
i
和c
j
的最小公共祖先；depth(c)表示诊断节点c的深度，即诊断节点c到根节点最短路径的节点数；(3
‑
2b)由于一个患者可能具有多个诊断，患者间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊旻，周梦莹，曾娴，杨建，段会龙，舒强，叶菁菁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：