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专利号: 2018113260950
申请人: 电子科技大学中山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种药物血脑屏障渗透性预测中数据集的建立方法,其特征在于,包括:获取病人使用血脑屏障渗透性已知的药物后针对已知的每种神经系统疾病显现的症状数;

将所述症状数集合形成所述药物的特征数据集,并将所述药物的特征数据集与所述药物的血脑屏障渗透性结合成所述药物的特征矩阵;

将所述病人针对一种神经系统疾病显现出的症状数作为所述特征矩阵的一个元素;按照所述神经系统疾病的顺序将所述元素进行排列,并将代表所述药物的血脑屏障渗透性的数字作为所述特征矩阵的最后一个元素;将病人服用药物X后针对各种疾病出现的症状数集合为药物X的特征数据集为:{2,0,1};药物X的血脑屏障渗透性为能够通过血脑屏障,用数字1表示,则药物X的特征矩阵为:{2,0,1,1};当药物X的血脑屏障渗透性为无法通过血脑屏障时,则该药物X的特征矩阵为:{2,0,1,0};

将预设数量的血脑屏障渗透性已知的药物的特征矩阵进行组合形成所述数据集;

将数据集分为训练集与验证,对训练后的模型进行验证,保证血脑屏障渗透性模型的准确性;血脑屏障渗透性预测模型为深度学习四层网络模型,由所述数据集训练而成;血脑屏障渗透性预测模型分为3层,分别为输入层、隐含层、以及输出层,训练上述模型的过程分两步,分别为正向传递过程和误差的反向传递过程;

输出节点X和输出节点D的个数都是已知的,只需要确定隐含层的个数即可,根据以下公式(1)可得到隐含层的节点个数:其中h为隐含层节点数目,m为输入层节点数目,n为输出层节点数目,α为1‑10之间的调节常数;

得到隐含层的节点数之后,设节点i和节点j之间的权值为wij,节点j的阈 值为bj,每个节点的输出值为xi,每个节点的输出值根据上层所有节点的输出值、当前节点与上一层所有节点的权值和当前节点的阈 值还有激活函数来实现;公式如式(2)和式 (3)所示:xj=f(sj)  (3)

其中f(x)为激活函数,本文选取sigmod函数作为激活函数,公式如下:从上到下,从左到右,依次计算所有节点的值,即可结束整个正向传递的过程;

在反向传递的过程中最主要的是对于输入层和隐含层,隐含层之间,以及隐含层和输出层之间权值和阈 值的调整,具体调整的步骤如下:假设输出层的所有结果为dj,误差函数如下:根据梯度下降法,反复修正权值和阈 值,使得误差函数值达到最小;权值矢量的修正比于当前位置上E(w,b)的梯度,对于第j个输出节点有:激活函数公式见公式(4),对激活函数求导,得到公式(7),接下来针对wij有公式(8):其中,δij的值为公式(9),同样对于bj有公式(10):至此,完成了隐含层和输出层之间的权值和阈 值计算;

同样的对于输入层之间,输入层和隐含层的阈 值调整计算为,假设wmn是输入层第m个节点和隐含层第n个节点之间的权值,假设wki是输入层第k个节点和隐含层第i个节点之间的权值,那么有公式(11),(12),对于其中的δki和δmn有公式(13)和公式(14):根据上述公式,根据梯度下降法,那么对于隐含层和输出层之间的权值和阈 值调整有公式(15)和公式(16);对于隐含层之间的权值和阈 值调整有公式(17)和公式(18);对于输入层和隐含层之间的权值和阈 值调整同样有公式(19)和公式(20):bj=bj‑η2×δij  (16)wmn=wmn‑η1×δmn×xm  (17)bn=bn‑η2×δmn  (18)wki=wki‑η1×δki×xk  (19)bi=bi‑η2×δki  (20)以上为反向传递的所有过程,通过对于权值和阈 值的不断调整完成整个深度学习网络的数据处理过程,设置误差值或者循环次数用以结束整个过程,至此整个模型建立完成;

模型建立完成之后,用上述数据集中的训练集对上述模型进行训练,得到血脑屏障渗透性预测模型,并使用验证集对所述血脑屏障渗透性预测模型进行验证,得到预测结构较为准确的模型。

2.根据权利要求1所述的一种药物血脑屏障渗透性预测中数据集的建立方法,其特征在于,获取所述神经系统疾病的种类包括:选取医学用语词典中神经系统疾病的高级术语,将每个所述神经系统疾病的高级术语作为一个神经系统疾病的种类;

根据以往的临床数据获取每种神经系统疾病的症状。

3.根据权利要求1所述的一种药物血脑屏障渗透性预测中数据集的建立方法,其特征在于,所述将所述药物的特征数据集与所述药物的血脑屏障渗透性结合成所述药物的特征矩阵包括:

将所述病人针对一种神经系统疾病显现出的症状数作为所述特征矩阵的一个元素;

按照所述神经系统疾病的顺序将所述元素进行排列,并将代表所述药物的血脑屏障渗透性的数字作为所述特征矩阵的最后一个元素。

4.根据权利要求1所述的一种药物血脑屏障渗透性预测中数据集的建立方法,其特征在于,将所述数据集中预设部分的数据作为训练集,剩余部分的数据作为验证集。

5.一种药物血脑屏障渗透性的预测方法,采用权利要求1‑4所述的一种药物血脑屏障渗透性预测中数据集的建立方法对所述药物的血脑屏障渗透性进行预测,其特征在于,包括:

获取待预测药物的特征数据;

利用所述药物血脑屏障渗透性的预测模型对所述特征数据进行预测,得到所述药物的血脑屏障渗透性结果;

输出所述药物的血脑屏障渗透性结果。

6.一种药物血脑屏障渗透性的预测装置,采用权利要求5所述的一种药物血脑屏障渗透性的预测方法对药物进行血脑屏障渗透性预测,其特征在于,包括:信息接收单元,用于获取待预测药物的特征数据;

信息处理单元,用于利于所述药物血脑屏障渗透性的预测模型对所述特征数据进行预测,得到所述药物的血脑屏障渗透性结果;

信息输出单元,用于输出所述药物的血脑屏障渗透性结果。

7.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求5所述一种药物血脑屏障渗透性的预测方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求5所述一种药物血脑屏障渗透性的预测方法的步骤。