本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、程序性鎮(zhèn)靜能使無痛胃腸鏡檢查患者的保護性嗆咳和吞咽反射減弱或消失,胃腸道蠕動和食管下括約肌功能減弱，使括約肌處壓力與胃內(nèi)壓之差降低，導(dǎo)致胃內(nèi)容物反流和肺誤吸。胃內(nèi)容物反流誤吸進入呼吸道是圍手術(shù)期最常見的并發(fā)癥，嚴重者甚至引起死亡。消化內(nèi)鏡檢查前的飽胃評估一直是學(xué)術(shù)界的主要關(guān)注點，為減少殘留胃內(nèi)容物，無痛胃腸鏡檢查患者應(yīng)當遵循禁飲禁食管理，但部分胃排空延遲的患者(約12％)仍會飽胃，因此在鎮(zhèn)靜前識別出飽胃是避免誤吸的關(guān)鍵，可為無痛胃腸鏡檢查患者的禁飲禁食方案和麻醉策略選擇提供線索。目前，內(nèi)鏡檢查前胃超聲評估方式有3種：①超聲下定性評估，當患者在右側(cè)臥位和仰臥位均出現(xiàn)液體或固體胃內(nèi)容物時提示飽胃，對應(yīng)誤吸高風(fēng)險；②患者呈仰臥位或右側(cè)臥位行胃超聲檢查，在超聲下測量得到胃竇橫截面積(csa)達到340mm2及以上可以提示患者處于飽胃狀態(tài)，可能導(dǎo)致胃內(nèi)容物反流誤吸。右側(cè)臥位下csa預(yù)測飽胃的敏感性更高。③基于胃超聲(胃竇橫截面的頭尾徑、前后徑以及csa)的線性回歸模型來評估飽胃，其中2種體位下的csa數(shù)據(jù)被廣泛認可，分別基于半仰臥位和右側(cè)臥位測量成人csa，通過回歸模型來計算胃內(nèi)容物體積，進而判斷飽胃而評估誤吸風(fēng)險。

2、隨著麻醉醫(yī)學(xué)的發(fā)展，有一部分麻醉醫(yī)師已經(jīng)熟練掌握超聲可視化技術(shù)，此項技術(shù)亦在手術(shù)室內(nèi)和手術(shù)室外麻醉中廣泛應(yīng)用。麻醉醫(yī)師評估擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險的工作模式已從臨床經(jīng)驗判斷逐漸過渡到胃超聲評估以及兩種方法結(jié)合。但這兩種方法均存在缺陷。臨床經(jīng)驗判斷的缺點有：1.通過麻醉醫(yī)生的臨床經(jīng)驗判斷患者是否飽胃太具主觀性，不同醫(yī)師的判斷結(jié)果之間重現(xiàn)性不夠高；2.合并胃排空延遲相關(guān)疾病的患者之間，具有顯著的個體差異，導(dǎo)致混淆因素多，因此臨床主觀判斷方法誤差大。臨床上，55％的經(jīng)胃鏡直視下胃液量判斷為飽胃的患者被臨床經(jīng)驗誤判為空腹。胃超聲評估的缺點有：1.超聲設(shè)備還未在手術(shù)室外麻醉場所普及：因醫(yī)療設(shè)備資金投入不足的原因，超聲設(shè)備在消化內(nèi)鏡舒適化醫(yī)療中心的配備不充足，使得胃超聲技術(shù)難以開展。2.熟練掌握胃超聲技術(shù)的麻醉醫(yī)師比例不高：經(jīng)腹胃超聲技術(shù)雖然不需要如超聲科醫(yī)師一樣進行精細評估，但胃超聲定性和定量評估胃內(nèi)容仍需麻醉醫(yī)師掌握相關(guān)的超聲技術(shù)和解剖基礎(chǔ)，對操作技能有一定的要求。國內(nèi)熟練應(yīng)用胃超聲技術(shù)的麻醉醫(yī)師比例不高，因此無法大范圍開展術(shù)前胃超聲下的胃內(nèi)容評估。3.患者流量壓力：隨著老百姓對舒適化醫(yī)療需求的不斷增加，近年來無痛胃腸鏡診療量迅猛增長。技能熟練麻醉醫(yī)師的胃超聲操作時間一般在幾分鐘內(nèi)。消化內(nèi)鏡中心的日常工作情況是，無痛胃腸鏡診療患者人數(shù)多，周轉(zhuǎn)快，工作量高度飽和的麻醉醫(yī)師不能保證充足的時間，對每一位患者實施麻醉前的胃超聲評估。特別是患者因較長時間的禁飲禁食引起了饑餓、乏力等不適時，內(nèi)鏡檢查的效率尤其重要。4.患者經(jīng)濟負擔增加：胃超聲評估目前還未列入常規(guī)診療項目清單，這種額外檢查項目給患者帶來一定程度的經(jīng)濟負擔。

3、列線圖預(yù)測系統(tǒng)已被廣泛用作臨床的統(tǒng)計方法之一，不僅具有可視化優(yōu)勢，而且有助于風(fēng)險因素的概率計算。專利號為cn115274115a的發(fā)明中提及一種心臟大血管術(shù)后患者機械通氣時間延長nomogram預(yù)測模型的構(gòu)建方法，該發(fā)明通過構(gòu)建列線圖預(yù)測系統(tǒng)來計算終點事件的發(fā)生概率，能夠有助于醫(yī)護人員進行決策以及心臟大血管手術(shù)患者的圍手術(shù)期管理，并且還可以有助于心臟大血管外科重癥監(jiān)護病區(qū)(csicu)術(shù)后醫(yī)療資源的合理分配，并將為管理人員、醫(yī)生和護士提供住院時間的估算。然而，該發(fā)明在選取潛在危險因素時，采用單因素分析法對兩組臨床組進行分析，篩選出部分具有統(tǒng)計學(xué)意義的因素，篩選的因素基本都是臨床特征數(shù)據(jù)，比較適合如心臟大血管術(shù)后這類的術(shù)后管理領(lǐng)域，對于臨床數(shù)據(jù)特征不明顯的無痛胃腸鏡檢查來說，該方法則不再適用。因此目前缺一種準確、快速、便宜、便于普及的飽胃風(fēng)險預(yù)測方法。經(jīng)國家知識產(chǎn)權(quán)局官方網(wǎng)站、中國知網(wǎng)、pubmed、webof?science檢索，截止到目前為止，在擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險的預(yù)測工具領(lǐng)域，未見相關(guān)專利及中英文文獻報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有的飽胃預(yù)測評估方法存在的人員成本高、誤差大、經(jīng)濟負擔重等眾多問題，本發(fā)明提供一種擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，通過量化各種預(yù)測因子的概率值，客觀地對胃內(nèi)容物進行評分，是一個可視化、可連續(xù)的評估系統(tǒng)，評估成本更低、效率更高、更易推廣使用得。

2、本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題而采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提出的一種擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，該飽胃風(fēng)險評估系統(tǒng)包括樣本數(shù)據(jù)采集模塊、樣本數(shù)據(jù)處理模塊、特征選擇模塊、模型構(gòu)建模塊和模型驗證模塊；

4、所述樣本數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)患者的臨床資料篩選得到與飽胃相關(guān)的候選預(yù)測因子，候選預(yù)測因子包括患者的人口統(tǒng)計學(xué)資料、生活方式變量、實驗室數(shù)據(jù)、術(shù)前管理數(shù)據(jù)和臨床特征數(shù)據(jù)；采用基于具有結(jié)果事件的個體數(shù)與候選預(yù)測變量數(shù)的比值，計算樣本量；

5、所述樣本數(shù)據(jù)處理模塊用于對樣本數(shù)據(jù)采集模塊輸出的候選預(yù)測因子和與該患者對應(yīng)的飽胃結(jié)果指標添加數(shù)字標簽，生成樣本數(shù)據(jù)集，并將樣本數(shù)據(jù)集劃分成訓(xùn)練集和測試集；

6、所述特征選擇模塊用于對訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)進行特征選擇，具體地，采用單因素分析法篩選出與飽胃結(jié)果指標相關(guān)的變量，將單因素分析顯著的變量進行多因素邏輯回歸，再將多因素邏輯回歸顯著的變量納入向前逐步回歸中篩選出飽胃的預(yù)測因子；最后，采用變異膨脹因子評估預(yù)測因子之間的共線性，排除具有顯著共線性的預(yù)測因子后，構(gòu)建得到最佳特征集；

7、所述模型構(gòu)建模塊構(gòu)建無痛胃腸鏡檢查前的個體化飽胃風(fēng)險預(yù)測函數(shù)模型：logit?p＝b1×p1+b2×p2+b3×p3+……bn×pn+常量，采用最佳特征集對個體化飽胃風(fēng)險預(yù)測函數(shù)模型進行訓(xùn)練，得到飽胃預(yù)測模型；

8、所述模型驗證模塊采用測試集對飽胃預(yù)測模型進行評估和驗證。

9、進一步地，所述人口統(tǒng)計學(xué)特征包括患者年齡、體重指數(shù)和性別；生活方式變量包括患者的吸煙史和飲酒史；實驗室數(shù)據(jù)包括血紅蛋白；術(shù)前管理數(shù)據(jù)包括術(shù)前禁飲禁食時間和術(shù)前飲食種類；臨床特征包括精神疾病病史、甲狀腺功能減退病史、糖尿病病史、肝硬化病史、慢性腎功能減退病史、腦梗病史、腦梗后遺癥、ppi或h2受體拮抗劑用藥病史、促胃腸動力藥用藥病史和擬檢查內(nèi)鏡的種類。

10、進一步地，所述樣本數(shù)據(jù)采集模塊包括樣本量計算組件；

11、所述樣本量計算組件根據(jù)多變量邏輯的經(jīng)驗法則，對每個變量的事件數(shù)epv計算樣本量，計算公式如下：

12、

13、進一步地，所述樣本數(shù)據(jù)處理模塊包括樣本劃分組件、樣本刪除組件和樣本插補組件；

14、所述樣本劃分組件將樣本數(shù)據(jù)集按7:3比例劃分為訓(xùn)練集和測試集；

15、所述樣本刪除組件用于刪除訓(xùn)練集中缺失值超過25％的變量；

16、所述樣本插補組件對于缺失值不超過25％的變量進行插補，生成基線數(shù)據(jù)表；其中，連續(xù)變量采用knn法進行插補，分類變量采用眾數(shù)法進行插補。

17、進一步地，所述特征選擇模塊包括特征篩選組件、特征分析組件和特征構(gòu)建組件；

18、所述特征篩選組件采用單因素分析法進行篩選，篩選出訓(xùn)練集中p值＜0.05的變量，定義為與結(jié)局相關(guān)的變量；其中，連續(xù)變量采用t檢驗或mann-whitney?u檢驗；分類變量采用卡方檢驗或fisher精確檢驗來評估差異；

19、所述特征分析組件將與結(jié)局相關(guān)的變量進行多因素邏輯回歸，當多因素邏輯回歸中任意一個變量的p值小于0.05，則判定該變量為影響結(jié)局的顯著性變量，將顯著性變量納入向前逐步回歸中進行篩選，獲得飽胃的預(yù)測因子；

20、所述特征構(gòu)建組件通過變異膨脹因子判斷飽胃的預(yù)測因子間的共線性，排除變異膨脹因子大于2的變量，構(gòu)建得到最佳特征集。

21、進一步地，所述模型驗證模塊還包括圖形繪制模塊和模型驗證組件；

22、所述圖形繪制模塊對測試集數(shù)據(jù)進行繪制受試者操作特征曲線、校準曲線和決策曲線生成內(nèi)部驗證曲線；

23、所述模型驗證組件對圖形繪制模塊生成的內(nèi)部驗證曲線進行評估和驗證；具體的，通過繪制的受試者操作特征曲線，計算受試者操作特征曲線下的面積，用于評估模型的區(qū)分能力；通過計算基于校準曲線和hosmer-lemeshow檢驗用于評估預(yù)測模型的校準度；通過計算決策曲線和臨床影響曲線用于評估模型的臨床意義。

24、第二方面，本發(fā)明還提出一種擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測方法，該預(yù)測方法包括以下步驟：

25、s1，用于根據(jù)患者的臨床資料篩選得到與飽胃相關(guān)的候選預(yù)測因子，候選預(yù)測因子包括患者的人口統(tǒng)計學(xué)資料、生活方式變量、實驗室數(shù)據(jù)、術(shù)前管理數(shù)據(jù)和臨床特征數(shù)據(jù)；采用基于具有結(jié)果事件的個體數(shù)與候選預(yù)測變量數(shù)的比值，計算樣本量；隨機調(diào)取相應(yīng)樣本量的患者數(shù)據(jù)信息作為原始樣本數(shù)據(jù)；

26、s2，對樣本數(shù)據(jù)采集模塊輸出的候選預(yù)測因子和與該患者對應(yīng)的飽胃結(jié)果指標添加數(shù)字標簽，生成樣本數(shù)據(jù)集，并將樣本數(shù)據(jù)集劃分成訓(xùn)練集和測試集；

27、s3，對訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)進行特征選擇，具體地，采用單因素分析法篩選出與飽胃結(jié)果指標相關(guān)的變量，將單因素分析顯著的變量進行多因素邏輯回歸，再將多因素邏輯回歸顯著的變量納入向前逐步回歸中篩選出飽胃的預(yù)測因子；最后，采用變異膨脹因子評估預(yù)測因子之間的共線性，排除具有顯著共線性的預(yù)測因子后，構(gòu)建得到最佳特征集；

28、s4，構(gòu)建無痛胃腸鏡檢查前的個體化飽胃風(fēng)險預(yù)測函數(shù)模型：logit?p＝b1×p1+b2×p2+b3×p3+……bn×pn+常量，采用最佳特征集對個體化飽胃風(fēng)險預(yù)測函數(shù)模型進行訓(xùn)練，得到飽胃預(yù)測模型；

29、s5，采用測試集對飽胃預(yù)測模型進行評估和驗證。

30、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著技術(shù)效果如下：

31、1、本發(fā)明的擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，通過量化各種預(yù)測因子的概率值，客觀地對胃內(nèi)容物進行評分，提供一個可視化的、連續(xù)的評分系統(tǒng)，個體化精確的反映風(fēng)險概率。

32、2、本發(fā)明的擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，通過將最佳特征集經(jīng)過單變量篩選、多變量篩選、變異膨脹因子篩除共線性變量的三個處理過程，得到的最終變量是對結(jié)果解釋性最好、評估貢獻最大的變量，易于獲得，使得系統(tǒng)使用更方便便捷。

33、3、本發(fā)明的擇期無痛胃腸鏡檢查患者飽胃風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，通過列線圖可視化各因素的貢獻和總體結(jié)局，通過移動終端即可或得飽胃評估結(jié)果，大大降低了使用者的經(jīng)濟負擔，又通過特征曲線評估指標如auroc、校準曲線、dca曲線和cic曲線進行敏感度、特異度和準確度的多方面檢驗性能，保證準確評估多樣化的樣本數(shù)據(jù)。