乙肝病毒(Hepatitis B virus,HBV)再激活是原發(fā)性肝癌(Primary Liver Cancer,PLC)患者經(jīng)精確放療后常見的并發(fā)癥。建立對PLC患者精確放療后HBV再激活的分類預(yù)測模型可以提前進(jìn)行預(yù)防治療,減少發(fā)病率。本文提出了基于特征選擇的HBV再激活分類預(yù)測模型。把山東省腫瘤醫(yī)院90例原發(fā)性肝癌患者精確放療后的28個(gè)臨床指標(biāo)作為研究數(shù)據(jù),28個(gè)特征中不全是危險(xiǎn)因素,存在數(shù)據(jù)冗余,所以需要從28個(gè)特征中選出幾個(gè)危險(xiǎn)因素,建立HBV再激活分類預(yù)測模型。本文提出兩種分類預(yù)測模型,一種是基于順序選擇和主成分分析的HBV再激活分類預(yù)測模型,另一種是基于小波和隨機(jī)森林的HBV再激活分類預(yù)測模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,第一種模型中,當(dāng)采用順序前向方法選出:放療次數(shù)、HBV DNA水平、外放邊界、甲胎蛋白AFP、分割方式這5個(gè)特征為HBV再激活的最佳危險(xiǎn)因素組合時(shí),分類精度最高達(dá)到84.04%,其中放療次數(shù)、甲胎蛋白AFP、分割方式是新提出的危險(xiǎn)因素。采用順序后向方法選出:HBV DNA水平、KPS評分、外放邊界、等效生物計(jì)量、TNM腫瘤分期這5個(gè)特征子集為HBV再激活的最佳危險(xiǎn)因素組合,分類精度最高達(dá)到87.31%,其中等效生物計(jì)量是本文提出的一個(gè)新的危險(xiǎn)因素。將上述兩種方法選出危險(xiǎn)因素的并集用主成分進(jìn)行特征分析,發(fā)現(xiàn)八個(gè)危險(xiǎn)因素都是影響HBV再激活的危險(xiǎn)因素,沒有冗余信息。第二種模型中,使用隨機(jī)森林進(jìn)行特征提取發(fā)現(xiàn)TNM腫瘤分期、外放邊界、HBV DNA水平、V10、V20為致使HBV再激活的最佳危險(xiǎn)因素組合,使用隨機(jī)森林和貝葉斯對這組危險(xiǎn)因素子集進(jìn)行分類預(yù)測,最高分類精度為84.66%。為消除數(shù)據(jù)中存在的噪聲,實(shí)驗(yàn)又采用一位連續(xù)小波對原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行連續(xù)小波變換,然后再用隨機(jī)森林進(jìn)行特征選取發(fā)現(xiàn):等效生物計(jì)量、HBV DNA水平、KPS評分、門脈癌栓有無、GTV體積這5個(gè)特征為HBV再激活的最佳危險(xiǎn)因素組合,使用隨機(jī)森林對這組特征子集進(jìn)行分類預(yù)測,預(yù)測精度最高達(dá)到82.11%。本文提出的HBV再激活的分類預(yù)測模型可以很好地用于解決HBV再激活分類預(yù)測問題,打破了傳統(tǒng)的僅使用醫(yī)學(xué)方法找出危險(xiǎn)因素的限制,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的緊密結(jié)合。
【學(xué)位單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R735.7;TP181
【部分圖文】：

齊魯工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文的危險(xiǎn)因素子集，使用支持向量機(jī)進(jìn)行分類預(yù)測時(shí)，預(yù)測精度最高，靈敏性和異性也都高于其他組合。因此我們把兩種方法選出的特征子集規(guī)模為 5 時(shí)的特作為最優(yōu)的危險(xiǎn)因素組合，順序選擇算法找到的危險(xiǎn)因素組合有交集但不完全同，為驗(yàn)證交集中的危險(xiǎn)因素是否有冗余信息，又用 PCA 對這些危險(xiǎn)因素進(jìn)行析。.4.3 基于主成分分析的特征處理將上面前向選擇和后向選擇方法選出的危險(xiǎn)因素組合求并集，即將“HBVNA 水平、外放邊界、AFP、放療次數(shù)、分割方式、KPS 評分、TNM 腫瘤分期和效生物劑量”作為順序選擇算法找到的總的危險(xiǎn)因素子集，通過主成分分析法證 8 個(gè)特征中是否有冗余信息。根據(jù)實(shí)驗(yàn)將這 8 個(gè)特征的貢獻(xiàn)率繪制成直方圖。

圖 4.3 原始特征集中每個(gè)特征的重要性從上圖可以看出 28 個(gè)特征的重要性數(shù)值相差懸殊，重要性值有正有負(fù)，沒有律，因此并非所有特征都是有用的。一般認(rèn)為特征重要性值為正代表有用信息，為負(fù)的，代表冗余信息，我們認(rèn)為是噪聲。為便于分析，將重要性值大于 0.1 的征統(tǒng)計(jì)進(jìn)行排序，然后整理成表格 4.9。表 4.9 重要性大于 0.1 的特征特征編號 對應(yīng)的特征 重要度7 Child-Pugh 0.1223 V30 0.1316 PTV 體積 0.1422 V25 0.1525 V40 0.1726 V45 0.18

圖 4.4 不同層數(shù)下的小波變換圖形從圖 4.4 小波變換后的波形圖中可以看出，原始特征集小波變換圖的奇異點(diǎn)不突出，第三層小波波形圖中奇異點(diǎn)的變化相對較明顯。對比表 4.8 中的分類結(jié)果可以得出：對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變化后，當(dāng)選取小波變換后的第 3 層數(shù)據(jù)作為處理后的數(shù)據(jù)，然后通過隨機(jī)森林選出 5 個(gè)關(guān)鍵特征建立的隨機(jī)森林分類模型是最佳的分類預(yù)測模型。將小波層次固定為 3，對經(jīng)小波處理后的數(shù)據(jù)和未經(jīng)小波處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)森林分類，分類結(jié)果如表 4.11 所示。表 4.11 小波處理后的分類結(jié)果特征集 處理方法 正確率 靈敏性 特異性原始特征集無 77.88% 98.80% 4.7%小波變換 78.88% 98.28% 6.5%等效生物計(jì)量、HBV DNA 水平、KPS 評分、無 80.27% 95.14% 30.17%

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本文編號：2832995