本發(fā)明涉及機器學(xué)習(xí)，尤其涉及一種預(yù)測效果好的基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、心血管系統(tǒng)是人體中負(fù)責(zé)輸送血液的封閉管道系統(tǒng)，由心臟、動脈、靜脈和毛細(xì)血管組成。心臟是這個系統(tǒng)的核心，它像一個泵一樣，通過收縮和舒張來推動血液流動。心血管系統(tǒng)的主要功能是將氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到全身的細(xì)胞，并帶走細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物。血壓和心率是反映心血管系統(tǒng)狀態(tài)的重要指標(biāo)，兩者是心血管系統(tǒng)健康的“窗口”，通過監(jiān)測和調(diào)控血壓及心率，可以有效預(yù)防和管理心血管疾病，同時延緩心血管系統(tǒng)的生理衰老。心血管生理年齡是基于心血管系統(tǒng)的功能狀態(tài)和健康指標(biāo)，評估個體心血管系統(tǒng)在生理上的衰老程度的一個量化指標(biāo)。它反映了心血管系統(tǒng)的實際功能年齡，可用于衡量心血管健康狀態(tài)和衰老速度。參考tian,y.e等2023年發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》上的文章，心血管疾病患者的生理年齡要顯著高于健康個體，不良的生活習(xí)慣(吸煙，飲酒，熬夜等)也與更高的生理年齡相關(guān)。

2、現(xiàn)有的技術(shù)方案大多使用全部的體檢指標(biāo)進行機器學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建，未有將相關(guān)指標(biāo)劃分到對應(yīng)的器官或者系統(tǒng)中，但個體不同的器官或系統(tǒng)往往具有不同的生理年齡指數(shù)，單個整體模型難以反映個體不同器官或系統(tǒng)的生理年齡，并且有些指標(biāo)男女之間差別很大，單個模型難以反映不同性別個體，不同器官或系統(tǒng)的生理年齡。

3、因此，有必要提出一種改進，以克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種預(yù)測效果好的基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，包括以下步驟：s1、采集健康體檢數(shù)據(jù)：所述健康體檢數(shù)據(jù)包括心血管數(shù)據(jù)、性別及日歷年齡；s2、將健康體檢數(shù)據(jù)根據(jù)性別分為男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集；s3、分別將男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中按比例劃分為訓(xùn)練集和測試集；s4、對訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行均一化處理：分別對男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的訓(xùn)練集內(nèi)的數(shù)據(jù)進行均一化處理；s5、建模并進行模型訓(xùn)練：分別對男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行建模，并進行網(wǎng)格搜索的方式進行交叉驗證超參數(shù)優(yōu)化；s6、進行心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測校正：根據(jù)回歸趨中效應(yīng)進行年齡校正，將日歷年齡作為自變量，原始年齡差作為因變量進行線性回歸；原始年齡差＝斜率*日歷年齡+截距+殘差；其中，殘差為校正之后的年齡差，即從原始的年齡差中去除與日歷年齡相關(guān)的部分，公式為：校正年齡差＝原始年齡差–(斜率*原始年齡差+截距)；其中，男性斜率為-0.9465，男性截距為48.16，女性斜率為-0.8059，女性截距為39.21。

4、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s6之后還包括以下步驟：s7、計算衰老指數(shù)：衰老指數(shù)計算公式為：衰老指數(shù)＝校正年齡差/日歷年齡。

5、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1中心血管數(shù)據(jù)包括三個原始測量指標(biāo)；所述原始測量指標(biāo)包括舒張壓、收縮壓及心率。

6、作為一種進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1中心血管數(shù)據(jù)還包括三個衍生指標(biāo)：平均血壓、脈壓及心率血壓乘積；平均血壓＝1/3*收縮壓+2/3*舒張壓；脈壓＝收縮壓-舒張壓；心率血壓乘積＝心率*收縮壓。

7、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s3中訓(xùn)練集和測試集數(shù)據(jù)量的比值為4:1。

8、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s4對訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行均一化處理中，均一化的方式選擇z-score標(biāo)準(zhǔn)化，公式為z＝(x-u)/σ，其中x是原始數(shù)據(jù)點，u是數(shù)據(jù)集的均值，σ是數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)，z是標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。

9、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s5中分別對男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行建模，并進行網(wǎng)格搜索的方式進行交叉驗證超參數(shù)優(yōu)化具體包括以下步驟：s51、創(chuàng)建建模；s52、定義參數(shù)網(wǎng)格：所述參數(shù)網(wǎng)格包括懲罰系數(shù)、核函數(shù)、核函數(shù)系數(shù)及松弛變量；s53、進行超參數(shù)調(diào)優(yōu)；s54、獲取最佳參數(shù)和模型。

10、作為一種進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s54之后還包括以下步驟：s55、在訓(xùn)練集和/或測試集上進行評估驗證。

11、作為一種更進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s5中建模采用以下一個或多個回歸機器學(xué)習(xí)模型：svr，lightgbm，catboost，ridge，randomforest，xgboost，huber，lasso，elasticnet。

12、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s6中斜率和截距為計算得出，具體計算方法為：分別在男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練集中將原始年齡差和日歷年齡進行線性擬合，得到男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的斜率和截距。

13、本發(fā)明的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，通過有針對性地采集心血管健康數(shù)據(jù)，圍繞心血管健康數(shù)據(jù)分別針對男性和女性數(shù)據(jù)進行計算機模型建模，構(gòu)建男女心血管系統(tǒng)的計算機模型，用以評估不同性別的個體心血管系統(tǒng)的生理年齡。本發(fā)明的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，由于核心數(shù)據(jù)只使用心血管系統(tǒng)相關(guān)的血壓和心率指標(biāo)進行建模，構(gòu)建心血管系統(tǒng)的生理年齡模型，可以有針對性地評估心血管生理年齡；并且，本發(fā)明的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法基于男女性別的數(shù)據(jù)差異針對男女分別建模，使得預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

1.一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s6之后還包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s1中心血管數(shù)據(jù)包括三個原始測量指標(biāo)；所述原始測量指標(biāo)包括舒張壓、收縮壓及心率。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s1中心血管數(shù)據(jù)還包括三個衍生指標(biāo)：平均血壓、脈壓及心率血壓乘積；平均血壓=1/3*收縮壓+2/3*舒張壓；脈壓=收縮壓-舒張壓；心率血壓乘積=心率*收縮壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s3中訓(xùn)練集和測試集數(shù)據(jù)量的比值為4:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s4對訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行均一化處理中，均一化的方式選擇z-score標(biāo)準(zhǔn)化，公式為z=（x-u）/σ，其中x是原始數(shù)據(jù)點，u是數(shù)據(jù)集的均值，σ是數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)，z?是標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s5中分別對男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進行建模，并進行網(wǎng)格搜索的方式進行交叉驗證超參數(shù)優(yōu)化具體包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s54之后還包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求1或7或8任一權(quán)利要求所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s5中建模采用以下一個或多個回歸機器學(xué)習(xí)模型：svr，lightgbm，catboost，ridge，randomforest，xgboost，huber，lasso，elasticnet。

10.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，其特征在于：步驟s6中斜率和截距為計算得出，具體計算方法為：分別在男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練集中將原始年齡差和日歷年齡進行線性擬合，得到男性數(shù)據(jù)集和女性數(shù)據(jù)集中的斜率和截距。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，通過有針對性地采集心血管健康數(shù)據(jù)，圍繞心血管健康數(shù)據(jù)分別針對男性和女性數(shù)據(jù)進行計算機模型建模，構(gòu)建男女心血管系統(tǒng)的計算機模型，用以評估不同性別的個體心血管系統(tǒng)的生理年齡。本發(fā)明的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法，由于核心數(shù)據(jù)只使用心血管系統(tǒng)相關(guān)的血壓和心率指標(biāo)進行建模，構(gòu)建心血管系統(tǒng)的生理年齡模型，可以有針對性地評估心血管生理年齡；并且，本發(fā)明的一種基于機器學(xué)習(xí)的心血管系統(tǒng)生理年齡預(yù)測方法基于男女性別的數(shù)據(jù)差異針對男女分別建模，使得預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：韓之海,謝可輝,陳家歡,余忠平
受保護的技術(shù)使用者：上海賽爾須彌信息科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8