ICU患者急性肾损伤发生风险的LightGBM预测模型 被引量：13

1

作者 张渊 冯聪 +3 位作者 李开源 张政波 曹德森 黎檀实 《解放军医学院学报》 CAS 2019年第4期316-320,共5页

目的基于机器学习模型LightGBM构建ICU患者发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)的预测模型,为临床医护人员提供辅助决策支持。方法采用公开的大型ICU数据库重症监护医学信息数据库(MIMIC-Ⅲ)作为数据集,提取1166例患者,其中男性513... 目的基于机器学习模型LightGBM构建ICU患者发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)的预测模型,为临床医护人员提供辅助决策支持。方法采用公开的大型ICU数据库重症监护医学信息数据库(MIMIC-Ⅲ)作为数据集,提取1166例患者,其中男性513例(44.00%),中位年龄70.93岁,75.8%(884例)的患者发展为AKI。以患者入ICU时的生理生化指标为预测变量,预测患者24h后是否发展为AKI。采用LightGBM构建预测模型,并与logistic回归及随机森林模型进行对比,采用五折交叉验证评价模型性能。结果结果显示,LightGBM模型对AKI预测的准确率为0.89,AUC为0.92;logistic回归模型和随机森林模型的AUC分别为0.75和0.89,准确率为0.84和0.86。结论LightGBM在AKI预测模型中表现最优,采用患者入ICU时的生理生化指标,预测模型准确率和AUC可达0.89和0.92。 展开更多

关键词 医疗大数据 MIMIC-Ⅲ数据库 急性肾损伤 LightGBM 预测模型

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推动医疗大数据应用落地的跨学科Datathon模式探索 被引量：7

2

作者 张渊 李沛尧 +5 位作者 赵宇卓 刘同波 张政波 曹德森 黎檀实 Leo Anthony Celi 《中华危重病急救医学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期606-608,共3页

医疗实践活动产生海量的数据，对这些数据的整合、分析和利用需要跨学科合作，需要新的模式和方法，以推动医疗大数据应用和人工智能研究的落地。Datathon是一项新颖的数据实践活动，通过组建理-工-医结合的跨学科团队，以短期高强度的... 医疗实践活动产生海量的数据，对这些数据的整合、分析和利用需要跨学科合作，需要新的模式和方法，以推动医疗大数据应用和人工智能研究的落地。Datathon是一项新颖的数据实践活动，通过组建理-工-医结合的跨学科团队，以短期高强度的项目竞赛形式，基于＂真实世界＂的数据来探索解决临床研究问题。本文介绍了Datathon活动的背景起源、组织模式和相关实践。Datathon活动为国内医疗领域的跨学科合作提供了创新协作的新模式，为如何开展医疗大数据研究提供了新思路，有利于不同学科间优势互补，凝聚多方力量一起探索解答临床实践中遇到的问题，并推动医疗大数据实践应用落地。 展开更多

关键词 医疗大数据 大数据应用 跨学科合作 Datathon

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穿戴式随行监护系统心电信号质量评价研究 被引量：7

3

作者 韩宁 兰珂 +4 位作者 张悦舟 万涛 张政波 曹德森 颜伟 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期131-137,共7页

穿戴式生理参数监测技术是一种新型的生理监护技术,代表未来监护技术的发展方向,但该类技术应用于临床尚有许多问题亟待解决。本文针对自主研发的穿戴式随行监护系统(SensEcho-5B)的心电信号质量评价问题开展了探索性研究。首先基于模... 穿戴式生理参数监测技术是一种新型的生理监护技术,代表未来监护技术的发展方向,但该类技术应用于临床尚有许多问题亟待解决。本文针对自主研发的穿戴式随行监护系统(SensEcho-5B)的心电信号质量评价问题开展了探索性研究。首先基于模板匹配法开发出一种心电信号质量评价算法,用于心电信号的自动、定量评价,在100名受试者(15名健康人和85名心血管疾病患者)随机抽取的100 h心电信号数据集上进行了算法性能测试。在此基础上使用SensEcho-5B与心电Holter同步采集了30名受试者(7名健康人和23名心血管疾病患者)的24 h心电数据,使用心电信号质量评价算法对两个系统同步记录的心电信号质量进行评价。算法性能测试结果:敏感度为100%,特异度为99.51%,准确率为99.99%。30名受试者的对照试验结果:SensEcho-5B所检测到的心电信号,信号质量较差时间的中位数(Q1,Q3)为8.93(0.84,32.53)min,Holter所检测到的心电信号,信号质量较差时间的中位数(Q1,Q3)为14.75(4.39,35.98)min(秩和检验P=0.133)。研究结果表明,本文提出的心电信号质量评价算法能够对穿戴式随行监护系统的心电信号质量进行有效评价;随行监护系统SensEcho-5B与对照Holter相比,心电信号质量相当。后续研究将进一步在真实临床环境中采集大样本量的随行监护生理数据,并对心电信号质量进行分析和评价,从而使监护系统的性能得到持续优化。 展开更多

关键词 穿戴式随行监护系统 心电信号 信号质量 评价算法

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连续动态生理数据的采集-存储-交换利用模式探索研究 被引量：5

4

作者 石渊博 徐浩然 +2 位作者 贺茂庆 张政波 曹德森 《中国医疗设备》 2020年第5期43-47,58,共6页

随着可穿戴和物联网技术在医疗和健康管理领域的应用,产生了大量的连续动态生理数据,而目前国内外在连续动态生理数据的采集、存储和交流利用上缺少有效的方法和模式。本文从实时和离线两个方面,探索了连续动态生理数据的采集-存储和交... 随着可穿戴和物联网技术在医疗和健康管理领域的应用,产生了大量的连续动态生理数据,而目前国内外在连续动态生理数据的采集、存储和交流利用上缺少有效的方法和模式。本文从实时和离线两个方面,探索了连续动态生理数据的采集-存储和交换利用方式:对于实时传输的连续生理信号,我们采用基于时序数据库In?uxDB的方式解决数据采集和存储问题,对于离线数据二次分析利用,我们采用基于HDF5文件格式解决多源异构数据整合与二次交换利用问题。该技术方案用于我院临床科室随行监护生理监护,有效解决了连续动态生理数据的采集-存储和交换利用问题。本研究为该类数据的采集和利用提供了一套有效的解决方案。 展开更多

关键词 连续动态生理信号 时序数据 数据库 HDF5 交换利用

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随行监护系统在运动状态下的心肺生理参数测量准确性研究 被引量：4

5

作者 徐浩然 褚文雅 +6 位作者 刘晓莉 张莎莎 杨志诚 郑捷文 高晓嶙 张政波 曹德森 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期119-128,共10页

本文研究随行(穿戴式)生理参数监测系统在不同运动强度下的心肺生理参数测量的准确性。使用随行生理参数监测系统SensEcho与心肺功能测试系统METALYZER 3B型(CORTEX)同步采集28名健康志愿者(17名男性和11名女性)在站立、躺下、Bruce跑... 本文研究随行(穿戴式)生理参数监测系统在不同运动强度下的心肺生理参数测量的准确性。使用随行生理参数监测系统SensEcho与心肺功能测试系统METALYZER 3B型(CORTEX)同步采集28名健康志愿者(17名男性和11名女性)在站立、躺下、Bruce跑台运动等多种运动状态下的心肺生理参数,利用Bland-Altman分析、相关性分析等方法,从群体和个体角度对比分析两类设备测量得到的心率和呼吸率参数。群体分析结果显示,两种设备采集的心率、呼吸率数据箱图高度一致,心率差值为(-0.407±3.380)次/分,呼吸率差值为(-0.560±7.047)次/分,差异很小,受试者各阶段心率、呼吸率Bland-Altman图显示mean±2SD之间所占比例分别为96.86%、95.29%,均大于95%;个体分析结果显示,全过程心率和呼吸率数据的相关系数均大于0.9。本研究表明在多种运动状态下,随行生理参数监测系统SensEcho能够准确测量人体心率和呼吸率等关键心肺生理参数,在各种强度的运动状态下都能保持很好的稳定性,能够满足运动状态下的连续生理信号采集和分析应用。 展开更多

关键词 可穿戴设备 运动 心率 呼吸率

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多参数急救数据库建设及初步应用研究 被引量：2

6

作者 王俊梅 刘同波 +6 位作者 孙瑜尧 李沛尧 赵宇卓 张政波 薛万国 黎檀实 曹德森 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期818-826,833,共10页

医疗大数据的分析利用离不开高质量的临床数据库,我国在急救数据库建设方面尚处于起步和探索阶段。本文介绍了多参数急救数据库的构建思路和关键技术,参考麻省理工学院(MIT)计算生理学实验室创建的重症监护医学信息数据库(MIMIC-III)的... 医疗大数据的分析利用离不开高质量的临床数据库,我国在急救数据库建设方面尚处于起步和探索阶段。本文介绍了多参数急救数据库的构建思路和关键技术,参考麻省理工学院(MIT)计算生理学实验室创建的重症监护医学信息数据库(MIMIC-III)的架构设计,并结合急诊业务流和信息流,设计了急诊数据整合模型,完成了高质量急救数据库的建设。该数据库目前涵盖了2015年5月至2017年10月共19 814名不同患者的22 941次抢救医疗数据,包含相对完整的生理、生化、治疗、检查、护理等信息,并基于该数据库开展了首届急救大数据Datathon活动,全国有13个队伍参赛。急救数据库的建设为国内临床数据库的构建和应用提供了参考,为科学研究、临床决策和改善医疗服务质量提供了有力的数据支撑,将进一步推动我国临床数据的二次分析利用工作。 展开更多

关键词 急救数据库 急危重症 医疗数据库 临床决策支持

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基于可穿戴系统的呼吸模式参数量化分析研究 被引量：3

7

作者 王佳晨 梁洪 +7 位作者 王雅静 王伟涛 兰珂 曹璐 张政波 李玉柱 刘志文 曹德森 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期893-902,共10页

呼吸模式参数是指呼吸运动的特征模式参数,包括幅度、周期、胸腹贡献度、协调性等。呼吸模式参数的量化分析对于研究呼吸系统的生理病理变化和指导肺康复训练具有重要价值。本文给出了呼吸模式参数量化方法,包括潮气量、呼吸率、吸气时... 呼吸模式参数是指呼吸运动的特征模式参数,包括幅度、周期、胸腹贡献度、协调性等。呼吸模式参数的量化分析对于研究呼吸系统的生理病理变化和指导肺康复训练具有重要价值。本文给出了呼吸模式参数量化方法,包括潮气量、呼吸率、吸气时间、呼气时间、吸气时间分数、胸呼吸贡献比、胸腹相位差、峰值吸气气流等。本文引入呼吸信号质量指数来解决长时间记录的胸腹呼吸运动信号质量评价和量化分析问题,并提出了呼吸模式参数变异性的分析方法。在此基础上,使用穿戴式心肺生理参数监测系统采集了23名慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者与22名肺功能正常者的15分钟自主呼吸状态下的胸腹呼吸运动信号,对呼吸模式参数及其变异性进行了量化分析。结果表明,COPD患者和肺功能正常者在呼吸频率、吸气时间、呼气时间、胸腹相位差、峰值吸气气流这五项参数上的差异有统计学意义,COPD患者呼吸模式参数的变异性要大于肺功能正常者,部分患者出现明显的胸腹不同步现象。基于穿戴式心肺生理参数监测系统的呼吸模式参数量化分析有望为呼吸系统疾病的诊断评估提供新的辅助决策支持信息,为心肺疾病患者健康状态监测提供新的参数和指标。 展开更多

关键词 呼吸模式 可穿戴系统 呼吸感应体积描记 信号质量 慢性阻塞性肺疾病

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基于多波长无创血红蛋白检测系统研究 被引量：6

8

作者 艾海明 彭福来 +3 位作者 刘洪运 王国静 胡敏露 王卫东 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期508-516,共9页

目的研究开发一种便携式无创血红蛋白检测系统,实现人体总血红蛋白浓度的连续、实时监测。方法系统采用8个波长发光二极管(LED)作为光电容积脉搏波描记法(PPG)信号光源,联合约束独立成分分析和自适应滤波新方法消除PPG源信号的运动伪迹... 目的研究开发一种便携式无创血红蛋白检测系统,实现人体总血红蛋白浓度的连续、实时监测。方法系统采用8个波长发光二极管(LED)作为光电容积脉搏波描记法(PPG)信号光源,联合约束独立成分分析和自适应滤波新方法消除PPG源信号的运动伪迹,应用主成分分析(PCA)和后向反馈人工神经网络(BP-ANN)相结合的新方法对PPG信号特征进行提取并利用十折交叉验证方法建立血红蛋白浓度的预测模型,无创系统样机和传统有创血液分析仪同步检测106例志愿者血红蛋白浓度。结果无创检测结果(SpHb_BP)和传统有创检测结果(Lab_tHb)的均方根误差为1.02g/dL,相关系数为0.73(P<0.001);Bland-Altman图显示SpHb_BP与Lab_tHb平均偏倚绝对值为0.05g/dL,99.1%(105/106)的点在95%一致性界限内。结论基于8波长PPG信号实现了无创血红蛋白检测系统研制,系统与临床有创血红蛋白浓度检测结果具有较好的一致性。 展开更多

关键词 血红蛋白浓度 光电容积脉搏波描记法 后向反馈人工神经网络 朗伯比尔定律

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基于支持向量回归的血红蛋白浓度无创检测模型

9

作者 彭福来 水圆圆 +2 位作者 张宁玲 陈财 王卫东 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2024年第5期594-599,共6页

为实现血红蛋白浓度的无创检测,设计基于支持向量回归的血红蛋白浓度检测方法。首先,基于Beer-Lambert定律建立血红蛋白无创检测数学模型;然后,对采集的光电容积脉搏波描记法(PPG)信号进行降噪和滤除基线漂移处理后提取出血红蛋白浓度... 为实现血红蛋白浓度的无创检测,设计基于支持向量回归的血红蛋白浓度检测方法。首先,基于Beer-Lambert定律建立血红蛋白无创检测数学模型;然后,对采集的光电容积脉搏波描记法(PPG)信号进行降噪和滤除基线漂移处理后提取出血红蛋白浓度特征信息,并使用递归特征消除算法对提取的特征信息进行选择,以去除冗余特征;最后,将筛选出的29个特征信息作为回归模型的输入特征,并采用支持向量回归算法构建血红蛋白预测回归模型。通过对249例临床数据进行试验验证(其中199例作为训练数据集,50例作为测试数据集),得出预测值与参考值的均方根误差为1.83 g/dL,相关系数为0.75(P<0.01),试验结果表明本文方法与传统有创检测方法具有较强的一致性。 展开更多

关键词 血红蛋白浓度 无创检测 光电容积脉搏波描记法 支持向量回归

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基于多波长近红外光谱的血红蛋白浓度无创检测技术研究

10

作者 彭福来 陈财 +3 位作者 张宁玲 王星维 吕丹阳 王卫东 《生物医学工程研究》 2024年第1期70-75,共6页

针对传统的血红蛋白浓度检测需要抽血采样,检测流程复杂且无法连续监测血红蛋白浓度的变化趋势等问题,本研究设计了一种基于多波长近红外光谱的无创血红蛋白浓度检测方法。首先,基于Beer-Lambert定律建立了血红蛋白无创检测数学模型,并... 针对传统的血红蛋白浓度检测需要抽血采样,检测流程复杂且无法连续监测血红蛋白浓度的变化趋势等问题,本研究设计了一种基于多波长近红外光谱的无创血红蛋白浓度检测方法。首先,基于Beer-Lambert定律建立了血红蛋白无创检测数学模型,并依据该模型设计了八波长近红外光电容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)信号采集系统;然后,对采集的PPG信号进行降噪和滤除基线漂移等预处理,并根据建立的无创检测模型对特征信息进行提取与选择;最后,基于Stacking算法构建血红蛋白预测回归模型。通过对249例临床数据进行实验验证,得到无创检测模型的预测值与参考值的均方根误差为1.17 g/dL,相关系数为0.75。实验结果表明,本研究方法可有效实现血红蛋白浓度的无创检测。 展开更多

关键词 血红蛋白浓度 无创检测 PPG信号处理 Stacking回归模型

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基于热幅射的耳腔式红外体温计研制 被引量：4

11

作者 艾海明 胡敏露 +3 位作者 刘洪运 于晓华 王国静 王卫东 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第5期94-96,99,共4页

基于黑体热辐射原理采用MLX90615-DAA专用医用温度测量探头和MSP430主控制器进行温度源数据采集和处理,并应用矫正查表法和两次线性回归校准算法分别计算出温度值和校准温度值,样机和黑体标准器同步进行71例测温对比实验。样机实测温度... 基于黑体热辐射原理采用MLX90615-DAA专用医用温度测量探头和MSP430主控制器进行温度源数据采集和处理,并应用矫正查表法和两次线性回归校准算法分别计算出温度值和校准温度值,样机和黑体标准器同步进行71例测温对比实验。样机实测温度值(Lab_tTr)和黑体标准器所取温度值(Std_tTr)的均方根误差为0.085℃,相关系数为0.9995(p<0.001);Bland-Altman图显示Lab_tTr与Std_tTr平均偏倚绝对值为0.0069℃,98.6%(70/71)的点在95%一致性界限内。实验表明:本样机与黑体标准器测温结果具有较好的一致性。 展开更多

关键词 热辐射 耳腔式 黑体标准器 红外体温计 传感器

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基于PPG的腕式血氧饱和度监测仪研制 被引量：2

12

作者 艾海明 彭福来 +3 位作者 胡敏露 刘洪运 王国静 王卫东 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第7期92-94,97,共4页

研制一种无创、连续、实时测量的腕式血氧饱和度监测仪,基于光电容积脉搏波(PPG)原理采用AFE4400血氧模拟前端和MSP430主控制器进行血氧、脉率源数据采集和处理,并应用血氧测量算法和脉率测量算法分别计算出血氧和脉率值,样机与FLUKE Pr... 研制一种无创、连续、实时测量的腕式血氧饱和度监测仪,基于光电容积脉搏波(PPG)原理采用AFE4400血氧模拟前端和MSP430主控制器进行血氧、脉率源数据采集和处理,并应用血氧测量算法和脉率测量算法分别计算出血氧和脉率值,样机与FLUKE Prosim8P标准器分别同步进行31例血氧和151例脉率测量实验。血氧测量值Lab_tSpO 2和标准器血氧值Std_tSpO 2的均方根误差为0.85%,相关系数为0.995(P<0.001);脉率测量值Lab_tPR和标准器脉率值Std_tPR的均方根误差为0.289bpm,相关系数为0.999(P<0.001)。实验表明:本样机与标准器血氧、脉率测量结果具有较好的一致性。 展开更多

关键词 光电容积脉搏波 血氧饱和度 监测仪 血氧模拟前端 脉率

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无创心血管功能参数检测仪的研制

13

作者 艾海明 李京 +2 位作者 张毅 王东明 王卫东 《医疗装备》 2021年第7期5-8,共4页

该研究基于光电容积脉搏波描记术(PPG)和nRF52832微控制器,设计了一种无创心血管功能参数检测仪,其具有使用方便、实时无创检测、低功耗等特点,实现了PPG信号采集、心血管功能参数计算等功能,不仅可应用于临床,更适用于社区及家庭。现... 该研究基于光电容积脉搏波描记术(PPG)和nRF52832微控制器,设计了一种无创心血管功能参数检测仪,其具有使用方便、实时无创检测、低功耗等特点,实现了PPG信号采集、心血管功能参数计算等功能,不仅可应用于临床,更适用于社区及家庭。现主要介绍该检测仪的整体框架方案、硬件设计、算法软件设计。 展开更多

关键词 光电容积脉搏波描记术 心血管 功能参数 检测仪

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