[发明专利]一种面向透析效果验证的人体仿真方法

权利要求书

1.一种面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、预处理临床试验数据，通过数据分割将所述临床试验数据随机分割成训练集、测试集，并保证分割时特征分布的一致；

步骤2、构建人体仿真数学模型；

步骤3、搭建透析算法软件仿真环境；

所述透析算法软件仿真环境包括透析处方和透析算法软件，其中，所述透析处方驱动所述透析算法软件，通过在所述步骤2构建的所述人体仿真数学模型进行模拟，将获得的生理体征输出作为所述透析算法软件的输入，所述透析算法软件对所述透析处方进行在线优化，形成软件测试工具链闭环。

2.如权利要求1所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述步骤1中的所述预处理临床试验数据包括以下子步骤：

步骤1.1、进行数据清洗，包括查找所述临床试验数据中的缺失数据、无效数据以及重复数据，并进行删除或者插值处理；

步骤1.2、对经过数据清洗的所述临床试验数据进行预处理，包括数据提取、数据转换、数据过滤、特征提取、数据归一化。

3.如权利要求2所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述步骤1.2中的所述数据提取为从所述临床试验数据中提取新数据，包括计算离散信号的变化量；所述数据转换为将所述临床试验数据中的非数值型数据进行转换，包括独热编码；所述数据过滤包括采用盖帽法、iForest算法无监督滤出异常值；所述数据归一化将特征数值映射到[0,1]，以消除特征之间的量纲影响。

4.如权利要求1所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述步骤2中，运用所述训练集并基于机器学习方式对所述人体仿真数学模型进行训练；训练之后，用所述测试集进行测试；通过由预测值与真实值算出的指标对所述人体仿真数学模型的回归结果进行评估，所述指标包括R²、平均绝对值误差和均方根误差。

5.如权利要求4所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述R²的具体计算方式为：

其中，m为样本数，y_i为第i个样本的真实值，为第i个样本的预测值，为真实值的平均值。

6.如权利要求4所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述平均绝对值误差的具体计算方式为：

其中，MAE表示所述平均绝对值误差，m为样本数，y_i为第i个样本的真实值，为第i个样本的预测值。

7.如权利要求4所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述均方根误差的具体计算方式为：

其中，RMSE表示所述均方根误差，m为样本数，y_i为第i个样本的真实值，为第i个样本的预测值。

8.如权利要求1所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述步骤3中，所述透析处方设置UFV、t、K_d、Q_d、Q_br驱动透析算法软件；

其中，UFV为超滤量，t为透析时长，K_d为透析液尿素清除率，Q_d为透析液流量，Q_br为处方预设血液流量。

9.如权利要求8所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述透析算法软件将UFR、T_d、[Na⁺]_d、Q_d、Q_br输入所述人体仿真数学模型进行模拟；

其中，UFR为超滤率，T_d为透析液温度，[Na⁺]_d为透析液中钠离子浓度。

10.如权利要求9所述的面向透析效果验证的人体仿真方法，其特征在于，所述生理体征输出包括：RBV、T_b、[Na⁺]_p、Q_bt、K_eff、HR、BP；

其中，RBV为相对血容量，T_b为透析后血液温度，[Na⁺]_p为透析后血液中钠离子浓度，Q_bt为透析后实际血液流量，K_eff为有效尿素清除率，HR为心跳速率，BP为透析后平均动脉血压。