CN113590902B - 基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统 - Google Patents

基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，包括信息重构层、信息编码层、信息分组层以及信息反馈层；信息重构层用于采集恶性血液病患者的个性化需求信息后执行信息重构，得到重构特征信息；信息编码层对个性化需求信息以及重构特征信息执行向量化编码，获得个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量；信息分组层基于个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群；信息反馈层针对分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为分组群中的恶性血液病患者提供个性化支持信息。本发明提供为恶性血液病患者提供特异信息需求评估的可能实现。

Description

基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统
技术领域
本发明属于大数据与信息支持技术领域，尤其涉及一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统。
背景技术
恶性血液病（Hematologic Malignancies,HM）是指恶性程度高、治疗困难的造血系统疾病，其主要包括急、慢性白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、重症再生障碍型贫血、骨髓增生异常综合症等。血液病发病率高，在发达国家是第4种常见肿瘤，占所有癌症的9%，在我国白血病和恶性淋巴瘤发病率呈上升趋势，且死亡率高，据全球癌症数据库GLOBOCAN2008数据显示恶性血液病患者死亡率占恶性肿瘤第9位。
由于恶性血液病病程短，为了治疗有效性，必须尽早开始强化治疗，目前恶性血液病临床治疗主要以化疗为主，与其他实体肿瘤患者相比，患者更担心疾病的预后，想要了解更多有关治疗方案选择及目前临床实验进展的信息。在为患者提供医疗服务时了解患者信息偏好，提供针对性的照护能提高患者治疗依从性，改善治疗时患者身心状况。因此了解恶性血液病患者这一特定人群相关的信息需求至关重要。
为刚被确诊为癌症的患者提供信息能缓解他们的恐惧、害怕、迷失等不良情绪，提高应对诊断、治疗、治疗后等各个阶段的能力 ，增加参与治疗决策及治疗方案选择的积极性，进而提高生活质量 。国外研究通过问卷调查和质性访谈探究患者信息需求的内容及相关因素，目前国内对恶性血液病患者信息需求的现状及影响因素的研究较少。不同研究显示恶性血液病患者信息需求内容包括疾病相关信息、治疗决策相关信息、预后及随访信息、康复相关信息、应对相关信息、监测及健康相关信息、财务和法律问题信息、生育保护信息等。患者所处的环境和自身因素导致信息需求类型不同，随着疾病进展，强化治疗导致的并发症如疲劳、认知障碍等也会对患者信息需求有影响。
针对恶性血液病患者的心理特点，进行健康教育干预以及信息支持可减少患者的负性心理情绪，提高患者对化疗的依从性，有助于减轻化疗毒副反应、增强化疗效果和改善预后 。但传统的健康教育时间随意性大，内容和形式简单、过多的考虑共性问题，很少考虑患者个性化特质，影响了健康教育和信息支持的效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，包括信息重构层、信息编码层、信息分组层以及信息反馈层；信息重构层用于采集恶性血液病患者的个性化需求信息后执行信息重构，得到重构特征信息；信息编码层对个性化需求信息以及重构特征信息执行向量化编码，获得个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量；信息分组层基于个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群；信息反馈层针对分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为分组群中的恶性血液病患者提供个性化支持信息。
在本发明的技术方案中，第一个进一步改进包括：所述信息编码层包括第一数据传输进程和第二数据交换进程；
所述信息编码层通过所述第二数据交换进程获取所述信息重构层采集的所述个性化需求信息，并将编码后的个性化需求信息编码向量返回给所述信息重构层；
所述信息重构层通过所述第一数据传输进程将所述重构特征信息发送至所述信息编码层。
并且，所述第一数据传输进程通过单向数据管道连接所述信息重构层；
所述信息编码层通过双向数据管道将将所述第二数据交换进程与所述信息重构层连接。
在该技术方案中，本发明的进一步改进包括：确定每一个分组群对应的基础支持信息，所述基础支持信息基于所述相似度比对结果确定；
基于每个恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，确定针对该恶性血液病患者的差异性支持信息；
将所述基础支持信息和所述差异性支持信息组合，作为该分组群中的每一个恶性血液病患者的个性化支持信息。
作为具体的例子，所述恶性血液病包括急/慢性白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、重症再生障碍型贫血、骨髓增生异常综合症之一或者其组合。
在技术效果上，本发明提供为恶性血液病患者提供特异信息需求评估的多种可能实现，具体包括：
（1）为恶性血液病患者提供特异信息需求评估工具；
（2）为医护人员给血液病患者提供个性化信息服务提供依据；
（3）为以后将研究中的信息需求层次进行比较提供可能。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的结构示意图
图2是图1所述基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的获取个性化需求信息的终端设备类型示意图
图3是图1所述基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的信息编码层与信息重构层的数据交换示意图
图4是图1所述基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的信息分组层的工作原理示意图
图5-图6是采用本发明所述信息支持系统后的护理效果的参数比对图
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1，是本发明一个实施例的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的结构示意图。
在图1中，所述信息支持系统包括信息重构层、信息编码层、信息分组层以及信息反馈层；
所述信息重构层，用于采集恶性血液病患者的个性化需求信息后执行信息重构，得到重构特征信息。
作为优选， 所述信息重构层通过堆叠降噪自动编码器对采集的所述恶性血液病患者的个性化需求信息执行所述信息重构，得到重构特征信息。
更具体的， 本发明所述的堆叠降噪自动编码器是在堆叠自动编码器基础上做的改进。
所述的堆叠降噪自动编码器通过在普通自动编码器结构的网络添加堆叠操作与加噪操作实现，所述加噪操作是对自动编码器网络中的输入层信息添加泊松噪声。
作为优选，所述信息重构层可以在所述信息编码层之前，也可以在所述信息编码层之后。
当所述信息重构层在所述信息编码层之前时，堆叠降噪自动编码器在编码之前先对数据信息进行随机的损坏处理，而损坏处理的主要功能就是向原始输入数据中加入噪声或随机的将输入数据中某些维度上的数据值置0。
具体的损坏处理过程如下所示：
Xc＝random(size,corruptedlevel)•X
其中random()产生于X具有相同大小的矩阵；
且该矩阵以概率corruptedlevel取值为0，以概率1-corruptedlevel取值为1。
获得损坏处理过的数据之后，降噪自动编码器在损坏处理过的数据上执行编码阶段和解码阶段。解码阶段的形式不变，在计算损失函数的时候，仍然是比较编码器的输出与原始数据之间的差异，即损失函数的形式也没有发生变化。
在所述信息重构层在所述信息编码层之后时，通过对对采集的所述恶性血液病患者的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量中添加泊松噪声，使得编码器能够学习到更为鲁棒的特征。泊松噪声是一种符合泊松分布的噪声模型，泊松分布适合描述在单位时间内随机事件发生的次数的概率分布，可以使得堆叠降噪自动编码器更健壮。
所述信息编码层，通过对所述恶性血液病患者的个性化需求信息以及重构特征信息执行向量化编码，获得个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量；
所述信息分组层，基于所述个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群；
所述信息反馈层，针对每一个分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为该分组群中的每一个恶性血液病患者提供个性化支持信息；
其中，所述恶性血液病患者的个性化需求信息包括所述恶性血液病患者在终端设备上输入的与恶性血液病相关的查询信息。
更具体的，参见图2。所述终端设备包括移动终端、固定电话以及桌面终端；所述输入包括语音输入、文字输入和多媒体图片输入。
作为一般性的，所述移动终端和所述桌面终端可以同时接收语音输入、文字输入和多媒体图片输入；
而所述固定电话通常只能接受语音输入。
需要注意的是，根据调查研究，恶性血液病患者恶性血液病病人对电话信息支持接受程度高；在美国和欧洲一些国家为病人提供电话专线服务，病人在家遇到特殊紧急状况时，可通过给专业医务人员打电话获得紧急处理相关信息。
因此，不同于其他更先进的多媒体终端，本实施例强调所述终端设备包含传统的固定电话终端。
当然，考虑到在高强度临床工作背景下，医务人员不能及时为病人提供信息，基于多媒体平台的信息支持，如 QQ、微信平台、门户网站、交互式的健康交流系统可以消除这一障碍。
进一步的参见图3-图4。
图3是图1所述基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的信息编码层与信息重构层的数据交换示意图。
在图3中，所述信息编码层包括第一数据传输进程和第二数据交换进程；
所述信息编码层通过所述第二数据交换进程获取所述信息重构层采集的所述个性化需求信息，并将编码后的个性化需求信息编码向量返回给所述信息重构层；
所述信息重构层通过所述第一数据传输进程将所述重构特征信息发送至所述信息编码层。
优选的， 所述数据管道为单向数据管道（data pipeline）。
所述第一数据传输进程通过单向数据管道连接所述信息重构层；
所述信息编码层通过双向数据管道将将所述第二数据交换进程与所述信息重构层连接。
数据管道技术原本是用于不同数据库（数据源）之间的数据转移的技术，例如数据备份、数据还原等，采用数据管道技术，可以避免进程阻塞或者使用第三方代理进行数据传输。例如申请号为CN2020107749026的中国发明专利申请就利用了数据管道技术读取待备份数据进行数据备份，数据管道即是将不同进程连接起来用于数据传输。
在本发明中，将数据管道技术应用于不同进程之间的数据传输，可避免不同进程之间存在的干扰，尤其是单向数据管道和双向数据管道在不同进程下的的使用，使得数据传输稳定可靠。
作为更具体的实现，每个所述终端设备上配置有恶性血液病支持管理APP；所有恶性血液病支持管理APP构成所述信息重构层的数据基础层;
当所述信息重构层执行所述信息重构操作时，所述数据基础层生成至少一个数据输出进程；
所述数据输出进程通过数据管道连接所述第一数据传输进程和第二数据交换进程。
图4是图1所述基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统的信息分组层的工作原理示意图。
所述信息分组层，基于所述个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群。
具体的，计算所有恶性血液病患者的个性化需求编码向量之间的第一相似度；
计算所有恶性血液病患者的重构特征信息向量之间的第二相似度；
若所述第一相似度和第二相似度均满足预设条件，则将所述第一相似度或第二相似度对应的所有恶性血液病患者分为一组。
例如，参见图4；
并行计算（2）和（1）：
（1）恶性血液病患者A和B的个性化需求编码向量之间的第一相似度；
（2）恶性血液病患者A和B的重构特征信息向量之间的第二相似度；
若所述第一相似度大于第一阈值，第二相似度大于第二阈值，则将所述恶性血液病患者A和B分为一组。
优选的，所述第二阈值小于第一阈值，这是因为，对于原始信息的相似度要求应当高于重构信息的相似度要求。
在图1-图4的基础上，可以产生对应分组的支持信息。
具体来说，所述信息反馈层，针对每一个分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为该分组群中的每一个恶性血液病患者提供个性化支持信息。
具体步骤包括：
确定每一个分组群对应的基础支持信息，所述基础支持信息基于所述相似度比对结果确定；
基于每个恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，确定针对该恶性血液病患者的差异性支持信息；
将所述基础支持信息和所述差异性支持信息组合，作为该分组群中的每一个恶性血液病患者的个性化支持信息。
在上述实施例中，所述恶性血液病包括急/慢性白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、重症再生障碍型贫血、骨髓增生异常综合症之一或者其组合。
为了验证本发明的技术效果，参见图5-图6，给出了部分对照数据。
其中分为常规组（不采用本发明的个性化信息支持系统）和个性化组（采用采用本发明的个性化信息支持系统）。
图5中，护理前后分别采用焦虑自评量表（SAS） 和抑郁自评量表（SDS） 对患者的心理状况进行评价；
图6中，护理前后采用睡眠状况自评量表（SRSS） 对患者睡眠状况进行评价。
可以看出，护理后常规组SAS和SDS评分，差异无统计学意义（P＞0.05），个性组SAS和SDS评分显著下降，护理后个性化组SAS和SDS评分均显著低于常规组，差异有统计学意义（P＜0.05）。
护 理 后 常 规 组 S R S S 评 分 ， 差 异 无 统 计 学 意 义（P＞0.05），常规组显著下降，护理后个性组SRSS评分显著低于常规组，差异有统计学意义（P＜0.05）。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，所述信息支持系统包括信息重构层、信息编码层、信息分组层以及信息反馈层；
其特征在于：
所述信息重构层，用于采集恶性血液病患者的个性化需求信息后执行信息重构，得到重构特征信息；
所述信息编码层，通过对所述恶性血液病患者的个性化需求信息以及重构特征信息执行向量化编码，获得个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量；
所述信息分组层，基于所述个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群；
所述信息反馈层，针对每一个分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为该分组群中的每一个恶性血液病患者提供个性化支持信息；
所述信息分组层，基于所述个性化需求编码向量和重构特征信息向量的相似性比对结果，得出恶性血液病患者的分组群，具体包括：
计算所有恶性血液病患者的个性化需求编码向量之间的第一相似度；
计算所有恶性血液病患者的重构特征信息向量之间的第二相似度；
若所述第一相似度和第二相似度均满足预设条件，则将所述第一相似度或第二相似度对应的所有恶性血液病患者分为一组；
其中，所述恶性血液病患者的个性化需求信息包括所述恶性血液病患者在终端设备上输入的与恶性血液病相关的查询信息。
2.如权利要求1所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述终端设备包括移动终端、固定电话以及桌面终端；
所述输入包括语音输入、文字输入和多媒体图片输入。
3.如权利要求1所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述信息重构层通过堆叠降噪自动编码器对采集的所述恶性血液病患者的个性化需求信息执行所述信息重构，得到重构特征信息。
4.如权利要求1所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述信息编码层包括第一数据传输进程和第二数据交换进程；
所述信息编码层通过所述第二数据交换进程获取所述信息重构层采集的所述个性化需求信息，并将编码后的个性化需求信息编码向量返回给所述信息重构层；
所述信息重构层通过所述第一数据传输进程将所述重构特征信息发送至所述信息编码层。
5.如权利要求4所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述第一数据传输进程通过单向数据管道连接所述信息重构层；
所述信息编码层通过双向数据管道将所述第二数据交换进程与所述信息重构层连接。
6.如权利要求1所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述信息反馈层，针对每一个分组群包含的恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，为该分组群中的每一个恶性血液病患者提供个性化支持信息，具体包括：
确定每一个分组群对应的基础支持信息，所述基础支持信息基于所述相似性比对结果确定；
基于每个恶性血液病患者对应的个性化需求信息编码向量和重构特征信息向量之间的差异，确定针对该恶性血液病患者的差异性支持信息；
将所述基础支持信息和所述差异性支持信息组合，作为该分组群中的每一个恶性血液病患者的个性化支持信息。
7.如权利要求4所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
每个所述终端设备上配置有恶性血液病支持管理APP；
所有恶性血液病支持管理APP构成所述信息重构层的数据基础层;
当所述信息重构层执行所述信息重构操作时，所述数据基础层生成至少一个数据输出进程；
所述数据输出进程通过数据管道连接所述第一数据传输进程和第二数据交换进程。
8.如权利要求3所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述的堆叠降噪自动编码器通过在普通自动编码器结构的网络添加堆叠操作与加噪操作实现，所述加噪操作是对自动编码器网络中的输入层信息添加泊松噪声。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种基于大数据的恶性血液病个性化的信息支持系统，其特征在于：
所述恶性血液病包括急/慢性白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、重症再生障碍型贫血、骨髓增生异常综合症之一或者其组合。
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