【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于數(shù)據(jù)分析處理，涉及一種能夠用于自我篩查的牙周健康分類系統(tǒng)、分類方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、用于檢測(cè)和鑒別診斷牙周健康狀況的非臨床方法為更好地預(yù)防和管理牙周病(牙齦炎和牙周炎)帶來(lái)了巨大的希望，牙周病仍然是一個(gè)重要的健康負(fù)擔(dān)，是人類最常見(jiàn)的非傳染性疾病。(tonetti?et?al.,2017)。由美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心(cdc)和美國(guó)牙周病學(xué)會(huì)(aap)提出的自我報(bào)告措施在不同人群中顯示出潛力(carra等人，2018；deng等人，2021b；eke和genco，2007)。最近的努力也集中在使用生物標(biāo)志物和它們的組合上(arias-bujanda等人，2020；deng等人，2021a；deng等人，2022；grant等人，2022)。盡管一直存在局限性，但最近的進(jìn)展是實(shí)質(zhì)性的(gürsoy?and?kantarci,2022)。將多個(gè)變量的信息結(jié)合起來(lái)，顯示出提高準(zhǔn)確性的潛力。例如，將人口統(tǒng)計(jì)學(xué)加入到生物標(biāo)志物數(shù)據(jù)中，提高了牙周健康和疾病的多變量診斷模型的性能。(deng等人,2021a,2021b；grant等人,2022)。
2、該小組以前的工作已經(jīng)確定了aap/cdc問(wèn)卷中文版中的特定問(wèn)題、刷牙時(shí)的牙齦出血和活性基質(zhì)金屬蛋白酶-8(ammp-8)的水平在區(qū)分牙周健康、牙齦炎和牙周炎方面的不同效用。(deng等人,2021a,2021b,2021c；deng等人,2022)。cdc/aap問(wèn)卷的中文版本在篩查嚴(yán)重牙周炎方面顯示出良好的準(zhǔn)確性(deng?et?al.,2021b)。然而，該問(wèn)卷
3、這種方法的一個(gè)基本限制是使用為二元條件開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)診斷準(zhǔn)確性分析。將這些分析應(yīng)用于多種診斷情況，如區(qū)分牙周健康、牙齦炎和牙周炎，需要對(duì)診斷問(wèn)題進(jìn)行人為的二分法：健康和牙齦炎與牙周炎相比，或者健康與牙齦炎和牙周炎相比。識(shí)別牙周病例診斷的范圍可能對(duì)優(yōu)化病例管理很有價(jià)值。這個(gè)問(wèn)題不是牙周健康所獨(dú)有的，是多階段疾病的典型問(wèn)題，已經(jīng)提出了具體的分析方法(lorena?et?al.,2009)。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能(ai)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)子集，通過(guò)構(gòu)建輸入-輸出變量分析形式的模型來(lái)幫助疾病診斷和區(qū)分，從而可以選擇最佳的特征子集和自動(dòng)分類。(sajda,2006)。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法已被用于識(shí)別診斷模式，并提高了準(zhǔn)確性(maity?and?das,2017)。系統(tǒng)回顧已經(jīng)確定了對(duì)糖尿病及其并發(fā)癥和心血管疾病的潛在益處(baashar等人，2022；shin等人，2022)。初步的方法學(xué)報(bào)告顯示了將人工智能應(yīng)用于牙周健康人群篩查的潛力(bashir?et?al.,2022)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種能夠用于自我篩查的牙周健康分類系統(tǒng)、分類方法及應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)提供了一種能夠用于自我篩查的牙周健康分類系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括分類模型，基于能夠區(qū)分牙周健康狀況的重要特征，對(duì)所述重要特征組合并加權(quán)，獲得牙周健康狀況分類；所述牙周健康狀況包括牙周健康、牙齦炎、牙周炎；所述牙周炎分為i期牙周炎、ii期牙周炎、iii期牙周炎、iv期牙周炎。本專利技術(shù)中的系統(tǒng)提供了一種使用戶能夠在輸入定義在受試者、受試者組或人群中觀察到的重要特征的值后獲得結(jié)果的計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
3、本專利技術(shù)的系統(tǒng)包括經(jīng)驗(yàn)證的問(wèn)卷、自我報(bào)告的體征和癥狀、反映健康疾病譜及其結(jié)果的生物標(biāo)志物的自檢、運(yùn)行特定計(jì)算機(jī)算法的數(shù)字平臺(tái)(如計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī))、能夠根據(jù)輸入數(shù)據(jù)區(qū)分牙周健康狀況的計(jì)算機(jī)算法、一個(gè)允許受試者與軟件接口的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，一個(gè)使算法能夠在使用過(guò)程中學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模塊。
4、所述分類模型包括一個(gè)或多個(gè)邏輯回歸模型和/或一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)森林模型；所述邏輯回歸模型用于初步評(píng)估牙周健康狀況，分別對(duì)“牙周健康”、“牙齦炎”、“牙周炎”、“i/ii期牙周炎”和“iii/iv期牙周炎”進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)預(yù)測(cè)因子進(jìn)行篩選確定對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果重要的預(yù)測(cè)因子；所述隨機(jī)森林模型用于對(duì)呈現(xiàn)不同牙周健康疾病譜的受試者、受試者組和/或人群進(jìn)行多分類；所述多分類包括“牙周健康”、“牙齦炎”、“牙周炎”的三分類，“牙周健康”、“牙齦炎”、“i期牙周炎”、“ii期牙周炎”、“iii期牙周炎”、“iv期牙周炎”的六分類，以及“牙周健康”、“牙齦炎和i期牙周炎”、“ii-iv期牙周炎”的三分類。
5、具體地，所述邏輯回歸模型用于評(píng)估牙周健康狀況，包括“牙周健康”、“牙齦炎”、“牙周炎”、“i/ii期牙周炎”、“iii/iv期牙周炎”，并篩選確定重要的預(yù)測(cè)因素；所述預(yù)測(cè)因素通過(guò)問(wèn)卷收集獲得的自我報(bào)告測(cè)量、疾病癥狀和體征、自我測(cè)試結(jié)果獲得，包括牙齒松動(dòng)度、牙齒移位(遷移或漂移)、牙齒伸長(zhǎng)、牙齒和牙齦外觀、牙齦是否存在出血、牙齦刷牙出血測(cè)試、體液或呼出氣體中健康/疾病生物標(biāo)志物的存在和/或定量評(píng)估；所述體液或氣體包括唾液、漱口水、血液、血清、血漿和/或呼出氣體；
6、所述隨機(jī)森林模型用于對(duì)呈現(xiàn)不同牙周健康疾病譜的受試者、受試者組和/或人群進(jìn)行多分類；所述牙周健康疾病譜包括不存在炎癥和牙周組織破壞的健康牙周、存在牙齦炎癥但無(wú)牙周組織破壞特性和/或健康/疾病生物標(biāo)志物的牙齦炎、存在牙周組織破壞特征和/或健康/疾病生物標(biāo)志物的牙周炎。
7、在具體實(shí)施過(guò)程中，收集獲得數(shù)據(jù)包括對(duì)已驗(yàn)證問(wèn)題的回答，如是否存在牙齒過(guò)度活動(dòng)(松動(dòng)的牙齒)、牙齒漂移和/或伸長(zhǎng)、牙齒/牙齦外觀、既往治療史、刷牙時(shí)牙齦出血的存在、用于區(qū)分牙周健康、牙齦炎和牙周炎不同階段的特定生物標(biāo)志物的檢測(cè)，受試者的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如年齡、性別、吸煙量、合并癥的存在。
8、所述邏輯回歸模型中使用的數(shù)據(jù)包括問(wèn)卷調(diào)查、活性基質(zhì)金屬蛋白酶-8測(cè)流免疫層析快速測(cè)試ammp-8poct和牙齦刷牙出血gbob測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)；以及人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)、生活方式因素、個(gè)人病史；所述人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)包括年齡、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種能夠用于自我篩查的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述牙周健康分類系統(tǒng)包括分類模型，基于能夠區(qū)分牙周健康狀況的重要特征，對(duì)所述重要特征組合并加權(quán)，獲得牙周健康狀況分類；所述牙周健康狀況包括牙周健康、牙齦炎、牙周炎；所述牙周炎分為I期牙周炎、II期牙周炎、III期牙周炎、IV期牙周炎。
2.如權(quán)利要求1所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述分類模型包括一個(gè)或多個(gè)邏輯回歸模型和/或一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)森林模型；
3.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，篩選前的所述預(yù)測(cè)因子通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷收集獲得的自我報(bào)告測(cè)量、疾病癥狀和體征、自我測(cè)試結(jié)果獲得，包括牙齒松動(dòng)度、牙齒移位、牙齒伸長(zhǎng)、牙齒和牙齦外觀、牙齦是否存在出血、牙齦刷牙出血測(cè)試、體液或呼出氣體中健康/疾病生物標(biāo)志物的存在和/或定量評(píng)估；所述牙齒移位包括牙齒遷移或漂移；
4.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯回歸模型中使用的數(shù)據(jù)包括問(wèn)卷調(diào)查、活性基質(zhì)金屬蛋白酶-8測(cè)流免疫層析快速測(cè)試和牙齦刷牙出血測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)，以及人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)、生活方式因素、個(gè)人病史；所述牙齦刷牙
5.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯回歸模型采用后向逐步選擇的方式納入了預(yù)測(cè)因子，對(duì)與每個(gè)預(yù)測(cè)因子相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行Wald測(cè)試，如果在95％的置信度下不顯著，則將其刪除，重新運(yùn)行模型并重復(fù)這一過(guò)程，直到?jīng)]有更多的預(yù)測(cè)因子被刪除，獲得篩選后的對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果重要的預(yù)測(cè)因子；
6.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，
7.如權(quán)利要求1所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述分類系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)輸入模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，用于隨機(jī)森林模型的所述非臨床參數(shù)數(shù)據(jù)包括：“Q1自我報(bào)告牙周炎的存在與否”、“Q2牙齦/牙齒健康自我評(píng)級(jí)”、“Q3a潔牙史”、報(bào)告“Q4牙齒松動(dòng)”的癥狀、活性基質(zhì)金屬蛋白酶-8測(cè)流免疫層析快速測(cè)試、自我報(bào)告的刷牙時(shí)牙齦出血、血紅蛋白Hb濃度和年齡；所述血紅蛋白濃度的檢測(cè)來(lái)源包括唾液、牙膏混合物、刷牙漿。
9.一種如權(quán)利要求1-8之任一項(xiàng)所述的牙周健康分類系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，所述構(gòu)建方法包括如下步驟：
10.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建方法，其特征在于，
11.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述邏輯回歸模型構(gòu)建的具體步驟為：
12.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述隨機(jī)森林模型的構(gòu)建包括如下步驟：
13.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟c中，在優(yōu)化隨機(jī)森林模型的訓(xùn)練過(guò)程中，構(gòu)造特征重要性圖以建立包括在隨機(jī)森林模型中的每個(gè)預(yù)測(cè)因子的相對(duì)權(quán)重；并在多次迭代中，通過(guò)評(píng)估將一個(gè)或多個(gè)預(yù)測(cè)因子排除在模型之外的影響來(lái)測(cè)試模型的穩(wěn)定性，直到模型穩(wěn)定并包括所有重要的預(yù)測(cè)因子。
14.一種牙周健康狀況分類方法，其特征在于，所述分類方法包括如下步驟：
15.如權(quán)利要求14所述的分類方法，其特征在于，所述非臨床參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源包括三次連續(xù)的篩查測(cè)試和一次全口牙周檢查；
16.一種應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括如權(quán)利要求1-8之任一項(xiàng)所述的分類系統(tǒng)，或如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15之任一項(xiàng)所述的分類方法在牙周健康狀況分類中的應(yīng)用、在牙周健康狀況預(yù)測(cè)中的應(yīng)用；包括如權(quán)利要求9-13之任一項(xiàng)所述的方法構(gòu)建獲得的邏輯回歸模型和/或隨機(jī)森林模型在牙周健康狀況分類中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種能夠用于自我篩查的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述牙周健康分類系統(tǒng)包括分類模型，基于能夠區(qū)分牙周健康狀況的重要特征，對(duì)所述重要特征組合并加權(quán)，獲得牙周健康狀況分類；所述牙周健康狀況包括牙周健康、牙齦炎、牙周炎；所述牙周炎分為i期牙周炎、ii期牙周炎、iii期牙周炎、iv期牙周炎。
2.如權(quán)利要求1所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述分類模型包括一個(gè)或多個(gè)邏輯回歸模型和/或一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)森林模型；
3.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，篩選前的所述預(yù)測(cè)因子通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷收集獲得的自我報(bào)告測(cè)量、疾病癥狀和體征、自我測(cè)試結(jié)果獲得，包括牙齒松動(dòng)度、牙齒移位、牙齒伸長(zhǎng)、牙齒和牙齦外觀、牙齦是否存在出血、牙齦刷牙出血測(cè)試、體液或呼出氣體中健康/疾病生物標(biāo)志物的存在和/或定量評(píng)估；所述牙齒移位包括牙齒遷移或漂移；
4.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯回歸模型中使用的數(shù)據(jù)包括問(wèn)卷調(diào)查、活性基質(zhì)金屬蛋白酶-8測(cè)流免疫層析快速測(cè)試和牙齦刷牙出血測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)，以及人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)、生活方式因素、個(gè)人病史；所述牙齦刷牙出血測(cè)試包括自我報(bào)告的刷牙牙齦出血、唾液血紅蛋白濃度及含量；所述人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)包括年齡、性別；所述生活方式因素包括吸煙狀況；所述個(gè)人病史包括是否患有心血管疾病和/或糖尿病。
5.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯回歸模型采用后向逐步選擇的方式納入了預(yù)測(cè)因子，對(duì)與每個(gè)預(yù)測(cè)因子相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行wald測(cè)試，如果在95％的置信度下不顯著，則將其刪除，重新運(yùn)行模型并重復(fù)這一過(guò)程，直到?jīng)]有更多的預(yù)測(cè)因子被刪除，獲得篩選后的對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果重要的預(yù)測(cè)因子；
6.如權(quán)利要求2所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，
7.如權(quán)利要求1所述的牙周健康分類系統(tǒng)，其特征在于，所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：托內(nèi)特·馬里奇奧，鄧珂，范思科，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。