【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及多模態(tài)優(yōu)化，具體為一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
1、癌癥是一種由異常細(xì)胞不受控制地生長(zhǎng)和擴(kuò)散而導(dǎo)致的疾病。這些異常細(xì)胞可以侵入周圍組織，甚至轉(zhuǎn)移到身體的其他部位，形成轉(zhuǎn)移性腫瘤。癌癥的可怕之處在于其具有高度異質(zhì)性和侵襲性，能夠在身體內(nèi)部形成多個(gè)腫瘤并對(duì)健康組織造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至危及生命。
2、病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物是指在癌癥患者個(gè)體水平上隨時(shí)間變化的、反映疾病發(fā)展和治療響應(yīng)的生物學(xué)指標(biāo)，這些生物標(biāo)志物可以包括基因表達(dá)水平、蛋白質(zhì)表達(dá)水平、代謝產(chǎn)物水平等多個(gè)維度的信息，能夠提供關(guān)于疾病狀態(tài)和治療效果的重要信息。
3、在癌癥治療領(lǐng)域，病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物具有重要應(yīng)用價(jià)值。首先，它們可以幫助醫(yī)生監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展和治療效果，指導(dǎo)治療方案的調(diào)整和優(yōu)化，其次，它們還可以作為患者治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)指標(biāo)，幫助醫(yī)生選擇最合適的治療方法，提高治療成功率和生存率，此外，病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物還可以用于個(gè)性化醫(yī)療，提高治療效果和患者生活質(zhì)量，因此動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物和模態(tài)優(yōu)化可以有效的輔助分析并為患者提出更好的針對(duì)性治療方案。
4、一般的，傳統(tǒng)模態(tài)優(yōu)化方案通常只利用單一數(shù)據(jù)模態(tài)，無法充分利用多個(gè)數(shù)據(jù)源之間的相互關(guān)系和信息交互，在處理多模態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，需要手動(dòng)或依賴簡(jiǎn)單的特征提取方法，難以捕獲數(shù)據(jù)之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)和模式，其統(tǒng)計(jì)方法或淺層機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分析，無法充分挖掘數(shù)據(jù)中的潛在信息和高級(jí)特征，模型性能和預(yù)測(cè)能力有限，且在結(jié)果展示和解釋方面往往局限于簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)描述或圖表展示，缺乏
5、綜上，需要提出一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法來解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，該方法基于多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟；
4、s1.收集樣本和數(shù)據(jù)采集患者的生物樣本(包括血液和組織樣本)及臨床信息；
5、s2.數(shù)據(jù)預(yù)處理進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，包括移除無效數(shù)據(jù)和異常值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，確保不同數(shù)據(jù)源的一致性；
6、s3.特征提取，對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別差異表達(dá)的基因，分析蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，確定蛋白質(zhì)表達(dá)模式；
7、s4.網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，利用基因表達(dá)數(shù)據(jù)構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)；
8、s5.生物標(biāo)志物識(shí)別，執(zhí)行差異網(wǎng)絡(luò)分析，識(shí)別癌癥狀態(tài)下的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)變化，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行特征選擇，確定與癌癥預(yù)后相關(guān)的生物標(biāo)志物；
9、s6.模型訓(xùn)練與驗(yàn)證，使用篩選出的生物標(biāo)志物和適當(dāng)?shù)臋C(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型，通過交叉驗(yàn)證和獨(dú)立數(shù)據(jù)集測(cè)試評(píng)估模型性能；
10、s7.多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，將基因、蛋白質(zhì)和臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)框架，基于融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提高生物標(biāo)志物的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性；
11、s8.結(jié)果可視化與解釋，使用圖形化工具展示網(wǎng)絡(luò)分析和生物標(biāo)志物識(shí)別結(jié)果，對(duì)篩選出的關(guān)鍵生物標(biāo)志物進(jìn)行文獻(xiàn)復(fù)核，通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生物途徑分析，解釋其在癌癥發(fā)展中的作用。
12、多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、分子特征提取模塊、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊、生物標(biāo)志物識(shí)別模塊、模型訓(xùn)練與驗(yàn)證模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、結(jié)果可視化與解釋模塊；
13、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于生物樣本和臨床信息收集；
14、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于數(shù)據(jù)清洗和標(biāo)準(zhǔn)化；
15、所述分子特征提取模塊用于基因表達(dá)和蛋白質(zhì)組分析；
16、所述網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊用于構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)；
17、所述生物標(biāo)志物識(shí)別模塊用于差異網(wǎng)絡(luò)分析和相關(guān)生物標(biāo)志物的分類；
18、所述模型訓(xùn)練與驗(yàn)證模塊用于模型訓(xùn)練和驗(yàn)證；
19、所述多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊用于數(shù)據(jù)整合和綜合分析；
20、所述結(jié)果可視化與解釋模塊用于提供結(jié)果可視化界面和生物信息學(xué)解釋。
21、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括生物樣本采集單元和臨床信息收集單元；
22、所述生物樣本采集單元用于收集患者的血液、組織樣本生物材料；
23、所述臨床信息收集單元用于收集患者的臨床病史、治療歷程、生活習(xí)慣信息。
24、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊還包括數(shù)據(jù)清洗單元和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元；
25、所述數(shù)據(jù)清洗單元用于移除無效數(shù)據(jù)、異常值，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式；
26、所述數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元用于將不同來源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式，使用fpkm或tpm標(biāo)準(zhǔn)化基因表達(dá)數(shù)據(jù)。
27、優(yōu)選地，所述分子特征提取模塊還包括基因表達(dá)分析單元和蛋白質(zhì)組分析單元；
28、所述基因表達(dá)分析單元用于分析rna序列數(shù)據(jù)，識(shí)別差異表達(dá)的基因，使用邊緣r或deseq2算法；
29、所述蛋白質(zhì)組分析單元通過質(zhì)譜技術(shù)分析蛋白質(zhì)表達(dá)，用于發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物。
30、優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊還包括基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)單元和蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)單元；
31、所述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)單元利用基因表達(dá)數(shù)據(jù)，用于構(gòu)建基因間的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用wgcna算法；
32、所述蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)單元使用蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，用于構(gòu)建蛋白質(zhì)間的相互作用網(wǎng)絡(luò)。
33、優(yōu)選地，所述生物標(biāo)志物識(shí)別模塊還包括差異網(wǎng)絡(luò)分析單元和機(jī)器學(xué)習(xí)特征選擇單元；
34、所述差異網(wǎng)絡(luò)分析單元用于對(duì)比癌癥組和對(duì)照組的網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化；
35、所述機(jī)器學(xué)習(xí)特征選擇單元用于通過隨機(jī)森林或lasso回歸篩選與癌癥預(yù)后或分類相關(guān)的生物標(biāo)志物。
36、優(yōu)選地，所述模型訓(xùn)練與驗(yàn)證模塊還包括模型訓(xùn)練單元和模型驗(yàn)證單元；
37、所述模型訓(xùn)練單元利用選定的生物標(biāo)志物和機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型；
38、所述模型驗(yàn)證單元通過交叉驗(yàn)證、獨(dú)立數(shù)據(jù)集測(cè)試方法驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)性能。
39、優(yōu)選地，所述多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊還包括數(shù)據(jù)整合單元和綜合分析單元；
40、所述數(shù)據(jù)整合單元用于將基因、蛋白質(zhì)、臨床數(shù)據(jù)多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，采用主成分分析(pca)或典型相關(guān)分析(cca)方法；
41、所述綜合分析單元基于整合后的數(shù)據(jù)，用于應(yīng)用多模態(tài)深度學(xué)習(xí)框架進(jìn)行綜合分析，以提高生物標(biāo)志物的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。
42、優(yōu)選地，所述結(jié)果可視化與解釋模塊還包括結(jié)果可視化單元和生物信息學(xué)解釋單元；
43、所述結(jié)果可視化單元用于通過cytoscape或r語言本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，該方法基于多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟：
2.多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、分子特征提取模塊、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊、生物標(biāo)志物識(shí)別模塊、模型訓(xùn)練與驗(yàn)證模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、結(jié)果可視化與解釋模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，該方法基于多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟：
2.多模態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、分子特征提取模塊、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊、生物標(biāo)志物識(shí)別模塊、模型訓(xùn)練與驗(yàn)證模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、結(jié)果可視化與解釋模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)癌癥個(gè)體病人動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物的多模態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛天樂，薛本春，張瑜彤，劉天怡，陳亮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)藥科大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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