【摘要】：隨著信息技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)療方面產(chǎn)生了海量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不僅體現(xiàn)在數(shù)量龐大、類型多樣和更新迅速,還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)本身潛在的、有待于挖掘的價值。挖掘這些潛在的信息,對醫(yī)療檢查、腫瘤治療及醫(yī)療資源分配等具有重要的意義。本文利用一類數(shù)據(jù)挖掘算法對宮頸癌臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究,從中挖掘?qū)m頸癌的致病因素、檢查方法及推薦的治療手段等相關(guān)知識,從而建立相應(yīng)分類決策模型。本文主要完成以下兩方面的工作:1.根據(jù)UCI數(shù)據(jù)庫Cervical Cancer(Risk Factors)數(shù)據(jù)集中委內(nèi)瑞拉加拉加斯醫(yī)院醫(yī)療數(shù)據(jù)的特點(diǎn),依次對該數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。首先,數(shù)據(jù)含有缺失值,本文采用直接刪除法和常數(shù)插補(bǔ)法相結(jié)合的方式處理缺失值;然后,由于數(shù)據(jù)是不平衡的,本文采用上采樣法對不平衡的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;最后,數(shù)據(jù)中存在連續(xù)屬性,本文以年齡為例采用等寬分箱法對連續(xù)屬性離散化,并通過信息值來衡量離散后的效果。2.本文利用一類數(shù)據(jù)挖掘算法對宮頸癌臨床數(shù)據(jù)的風(fēng)險因素進(jìn)行評估,間接地可以轉(zhuǎn)為二分類問題,文中主要以決策樹(DT)、隨機(jī)森林(RF)和支持向量機(jī)(SVM)為主線,依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先,創(chuàng)建決策樹分類模型,計算患病確診率和未患病的確診率;其次,對該模型進(jìn)行了兩次優(yōu)化,優(yōu)化(1):根據(jù)葉子節(jié)點(diǎn)含有的最小樣本數(shù)進(jìn)行優(yōu)化(MSSOLN-DT),優(yōu)化(2):對決策樹進(jìn)行剪枝優(yōu)化(PO-DT),將決策樹與兩次優(yōu)化的模型依次比較,結(jié)果顯示:MSSOLN-DT的重帶入誤差最小為0.0550和10折交叉驗(yàn)證誤差最小為0.1267,優(yōu)化后的比經(jīng)典的DT結(jié)構(gòu)都簡單;然后,本文采用線性核函數(shù)作為SVM的核函數(shù),構(gòu)造SVM模型,計算患病確診率和未患病的確診率;最后,本文構(gòu)建了隨機(jī)森林模型,文中對比分析了決策樹、支持向量機(jī)和隨機(jī)森林創(chuàng)建的模型,通過分析比較,發(fā)現(xiàn)隨機(jī)森林構(gòu)建的模型在宮頸癌的分類識別中擁有較好的效果,當(dāng)檢測方法為“Hinselmann”時,精確度最高為98.21%;當(dāng)檢測方法為“Schiller”時,雖然精確度是4種檢測方法中最低的,但也達(dá)到了91.94%的效果。
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R737.33;TP311.13
【圖文】：

第二章是宮頸癌的基本理論。首先介紹了宮頸癌的背景和致病因素；其次介紹了目前宮頸癌的檢測方法；最后介紹了宮頸癌的治療手段。第三章是數(shù)據(jù)挖掘算法的基本理論。一方面，闡述了數(shù)據(jù)挖掘算法的演變過程和主要方法，詳細(xì)的介紹了預(yù)測模型法、數(shù)據(jù)分割法、關(guān)聯(lián)分析法以及偏離分析法等，這里主要介紹了決策樹、隨機(jī)森林及支持向量機(jī)三種數(shù)據(jù)挖掘算法，為后期的仿真實(shí)驗(yàn)做鋪墊。另一方面，討論了導(dǎo)致缺失值的原因，針對不同的原因依次舉例分析，歸納了缺失值的處理方法。第四章是仿真實(shí)驗(yàn)預(yù)處理。首先，介紹了分類問題處理流程；其次，對數(shù)據(jù)集給出詳細(xì)的說明；然后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：缺失值處理、不平衡數(shù)據(jù)處還有連續(xù)屬性離散化等。第五章是仿真實(shí)驗(yàn)。首先基于第三章介紹的 DT 的理論框架，構(gòu)建了經(jīng)典 DT 模型，針對 UCI 數(shù)據(jù)庫中宮頸癌實(shí)際的臨床數(shù)據(jù)特征屬性和實(shí)際數(shù)據(jù)潛在的性能，采用一類數(shù)據(jù)挖掘算法構(gòu)造模型，包括：DT、RF 及 SVM，對宮頸癌的臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行智能診斷，挖掘出宮頸癌與特征屬性之間的關(guān)系，最后，將本文涉及到的這一類數(shù)據(jù)挖掘算法針對同樣的宮頸癌數(shù)據(jù)，比較其泛化性能。

第 3 章 數(shù)據(jù)挖掘基本理論與缺失值處理在處理大數(shù)據(jù)時，DM 需要一個綜合性強(qiáng)、復(fù)雜度高且多方位優(yōu)化的系統(tǒng)，DM技術(shù)以一個獨(dú)立的身份存在于處理大數(shù)據(jù)的整個系統(tǒng)中，與其他的模塊之間相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展�？傊�，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在大數(shù)據(jù)時代下的地位是無可比擬的[34]。數(shù)據(jù)挖掘是是一門匯聚多個學(xué)科的交叉性學(xué)科，將數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、人工智能、數(shù)據(jù)可視化和機(jī)器學(xué)習(xí)等多個領(lǐng)域的技術(shù)和相關(guān)專業(yè)知識相結(jié)合。DM 的主要方法如圖 3.2 所示：

'xTrainx 直觀地看，對屬性 a Attr而言， 表示不存在缺失值時的樣本數(shù)據(jù)所占的比表示不存在缺失值樣本數(shù)據(jù)中第k 類所占的比例，vr~則表示不存在缺失值時樣本中在屬性a上取值va 的樣本所占的比例。其中 1~1~1||1 Vvviip ，r 。通過上述的公以將（3-2）式的信息增益變形為：Gain (T rain,a) Gain(Tain',a)（3-（3.10）可以將（3.16）式變型為：((')))~( ,)((') vVvvGain Traina EntTrainrEntTrain（3-2）支持向量機(jī)Corinna 和 Vapnik 等[39]于 1995 年首次共同提出了支持向量機(jī)（Support Veachine, SVM），這是一種分類算法[40]，同時具備較強(qiáng)的分類和泛化能力，主要數(shù)據(jù)量小、非線性問題及函數(shù)擬合等機(jī)器學(xué)習(xí)問題。SVM 主要情況分為：線性、線性不可分還有非線性可分等[41]。支持向量機(jī)的體系結(jié)構(gòu)圖 3.3 所示：

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本文編號：2752898