[发明专利]结合mNGS和临床知识库的病原微生物检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种结合mNGS和临床知识库的病原微生物检测方法，包括构建模拟临床知识库、构建真实临床知识库；建立基于mNGS检测结果的病原微生物集合；构建基于神经网络的决策模型以及根据mNGS检测结果和决策模型的输出结果最终完成病原微生物的排序确认。本发明的病原微生物检测方法是将mNGS检测结果和临床信息相结合的检测方法，检测过程中首先构建了临床信息知识库，抽取患者的临床信息并对其进行结构化，基于mNGS检测获得样本中所有病原微生物的集合，再通过预先通过阳性训练集学习得到的多级决策模型，与多个病原微生物集合进行加权运算，最终根据预设权重算法获得将病原微生物的排序结果。

技术领域

本发明涉及生物信息技术领域，具体涉及到一种结合mNGS和临床知识库的病原微生物检测方法。

背景技术

病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，或称病原体。病原体中，以细菌和病毒的危害性最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫（原虫、蠕虫、医学昆虫）、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。病原微生物感染人体后极有可能产生病症，导致感染者出现对应的感染症状。当出现感染症状时，现有技术有多种方法进行检测以判断是哪种病原微生物，进而便于疾病的治疗。

病原微生物的检测方法有生物化学法、血清免疫学法、PCR法以及新兴的mNGS法。

随着分子诊断技术的持续发展，各种新型的基因测序仪持续推出以及随之而来的基因测序成本的持续下降，近几年来，基于基因测序技术的病原微生物检测方法（后文简称mNGS）逐渐应用于临床，以弥补临床上传统检测方法的不足，在一定程度上确实解决了一些问题，但也正是mNGS的本身所具备的特点，使得该技术在临床上大规模使用具有一定缺陷。

例如，在CN201511000616.X 病原微生物的检测方法及装置中，公开了一种病原微生物的检测方法，包括：

创建预设的病原微生物数据库，所述预设的病原微生物数据库中收集的病原微生物包 括真菌18S rDNA序列、细菌16S rDNA序列和病毒基因组；

将测试宏基因组作为查询序列输入到所述预设的病原微生物数据库中；

在所述预设的病原微生物数据库中对所述测试宏基因组进行BLAST运算，得到所述预 设的病原微生物数据库中每种病原微生物的运算结果，所述运算结果包括所述病原微生物 与其在所述测试宏基因组中所匹配到的微生物的相似性和相似的长度，以及包括所述病原 微生物在所述测试宏基因组中所匹配到的微生物的个数、查询序列的ID、搜索数据集的ID、不匹配的碱基数、空缺的碱基、查询序列的起始位置、查询序列的终止位置、搜索数据集的 起始位置、搜索数据集的终止位置；

根据所述运算结果获取每种病原微生物的平均匹配值；

将所述平均匹配值和所述匹配到的微生物的个数最高的病原微生物确定为所述测试 宏基因组的检测结果；

其中，所述根据所述运算结果获取每种病原微生物的平均匹配值包括：

通过(X 1Y 1+X 2Y 2+X 3Y 3+X 4Y 4+X 5Y 5+X 6Y 6+X 7Y 7+……+X nY n)/n计算得到每种病原微生物的平均匹配度，其中，Xi为病原微生物与其在所述测试宏基因组中所匹配到的第i个微生物的相 似度，Yi为病原微生物与其在所述测试宏基因组中所匹配到的第i个微生物的相似的长度，i＝1，2，……n，所述n为病原微生物在所述测试宏基因组中所匹配到的微生物的个数。

从上述案例以及实际情况，本申请人认为：