[发明专利]一种基于肠道微生物多样性检测的结直肠癌智能预警系统

说明书

本发明公开了一种基于肠道微生物多样性检测的结直肠癌智能预警系统，包括肠道菌落基因测序装置以及智能预警装置；所述肠道菌落基因测序装置对肠道菌落进行基因测序得到测序数据并对测序数据进行处理后得到基因分析数据并将基因分析数据传送至智能预警装置；所述基因分析数据包括训练用基因分析数据与预警用基因分析数据；所述智能预警装置基于训练用基因分析数据进行人工智能模型的建立并将预警用基因分析数据输入人工智能模型得到结直肠癌患病可能性。本发明帮助医生进行病症早期诊断，达到结直肠癌智能预警的目的，准确率高。

技术领域

本发明涉及结直肠癌智能预警领域，特别是一种基于肠道微生物多样性检测的结直肠癌智能预警系统。

背景技术

在现代生活中，癌症成为了威胁人类生活健康中不可忽略的因素之一。结直肠癌作为我国发病率最高的癌症之一，自发现以来广泛受到人们的关注，在每年因癌症死亡的人数中，因结直肠癌死亡的人数占总人数的占比很高，并且还有一个逐年上升的趋势。结直肠癌患者在病症早期，身体状况并无异样，故通过身体状况预防或提前诊断结直肠癌是非常困难的。通常情况下，在患者感觉身体不适直至发现结直肠癌时，已经到了癌症的中后期，这时给予的治疗时间也是非常短暂的，这也是结直肠癌死亡率较高的原因之一。传统预防方式的弊端显露无疑。

目前，已有研究人员利用传统机器学习方法进行疾病的预测，如支持向量机(SVM)、决策树、随机森林(RF)等方法预测结直肠癌。传统的机器学习模型有可解释性、花费时间和算力少等优点，但准确率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于肠道微生物多样性检测的结直肠癌智能预警系统，解决结直肠癌难以早期甄别诊断及准确率低的问题。

本发明涉及人工智能、临床医学、免疫组学和微生物学等多个领域的专业知识，由临床医学人员采集患者数据，通过数据建立和训练人工智能模型，在模型建立中用免疫组学和微生物学的相关知识辅助模型的建立和训练。在模型训练完成后，通过输入患者数据并进行加工和处理，判断患者结直肠癌患病可能性大小，帮助医生进行病症早期诊断，达到结直肠癌智能预警的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于肠道微生物多样性检测的结直肠癌智能预警系统，包括肠道菌落基因测序装置以及智能预警装置；

所述肠道菌落基因测序装置对肠道菌落进行基因测序得到测序数据并对测序数据进行处理后得到基因分析数据并将基因分析数据传送至智能预警装置；

所述基因分析数据包括训练用基因分析数据与预警用基因分析数据；

所述智能预警装置基于训练用基因分析数据进行人工智能模型的建立并将预警用基因分析数据输入人工智能模型得到结直肠癌患病可能性。

进一步，所述测序数据为16S rRNA测序数据。

进一步，所述肠道菌落基因测序装置通过聚类算法对16S rRNA测序数据进行分析和加工得到基因分析数据，所述基因分析数据为OTU分类数据。

进一步，所述人工智能模型的建立包括以下步骤：

S1：对训练用基因分析数据进行数据处理得到训练集数据与测试集数据；

S2：对训练集数据提取主要特征；

S3：根据主要特征搭建人工智能模型；

S4：通过测试集数据验证人工智能模型。

进一步，所述数据处理包括数据清洗、信息融合、数据增强以及数据划分。

进一步，所述信息融合包括背景信息的融入和生物多样性指数的融入。

进一步，生物多样性指数包括香农指数和辛普森指数。