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基于真实世界数据构建老年骨科患者术后泌尿系感染的风险预测模型

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基于真实世界数据构建老年骨科患者术后泌尿系感染的风险预测模型

作者：袁术鹏中国中医科学院

学位级别：硕士

研究背景医院感染是住院患者死亡的重要原因之一,位居美国居民死亡原因第八位。其中,泌尿系感染是医院感染之一,约占感染的36%～40%,一旦发生感染往往影响到患者的病情恢复及增加治疗成本。老年患者作为医院感染的易感人群,医院感染的... 详细信息

研究背景医院感染是住院患者死亡的重要原因之一,位居美国居民死亡原因第八位。其中,泌尿系感染是医院感染之一,约占感染的36%～40%,一旦发生感染往往影响到患者的病情恢复及增加治疗成本。老年患者作为医院感染的易感人群,医院感染的发生率和病死率均较高,需引起医疗相关工作人员的高度重视。所以,老年骨科患者的早期术后并发症风险预测,可以让临床医生对患者的预后有所了解,并助于医生的临床决策。研究目的通过对真实世界中老年骨科手术患者术前、术中、术后的文本型数据和实验室检验的数字型数据进行分析挖掘,使用机器学习算法建立老年骨科手术患者术后泌尿系感染风险预测模型,以期为临床防治提供参考。研究方法研究对象2014年9月1日至2018年11月30日,来源于中国中医科学望京医院医院信息管理系统、实验室信息管理系统、医学影像信息系统中,符合纳入排除标准的4611份临床电子病历。研究因素为确保研究的多角度和多维度,应尽可能多的提取病历信息中可以用于观察的特征,数据主要包含273个电子病历中包含的相关特征,其中连续型特征189个,离散型特征84个。统计方法使用EXCE1对数据进行储存,然后对数据进行数据转换和降维,最后进行质量控制,最终完成数据库的建设。对数据库中的特征进行统计,剔除缺失比例大于30%的特征,并对缺失比例小于30%的特征进行多重插补。离散特征使用卡方检验;连续特征满足正态分布使用T检验,不满足正态分布使用Wilcoxon检验。将具有统计学意义的特征带入python中的5种机器学习模型(logistic Regression、Balanced Bagging Classifier、Easy Ensemble Classifier、Balanced Random Forest Classifier、XG Boost)中,通过对模型参数(AUC 等)的比较,确定最佳模型,并根据模型结果进行降维,剔除部分模型特征,对模型进行优化,得出最终模型。研究结果通过logistic模型共得到危险特征10项,分别为是否导尿、恶性肿瘤史、大型血小板比率、β 2微球蛋白术前最小值、尿液PH术前最小值、腰椎和骨盆关节和韧带脱位扭伤、凝血酶凝结时间、其他心率失常、泌尿系其他疾患。保护特征7项,椎管内麻醉、局麻、手指和脚趾的后天性变形、神经阻滞、肩损害、尿比重术前最大值、尿常规二分类变量阳性。模型参数AUC=0.8163、准确率0.6241、特异度0.8333、灵敏度0.6170、阳性预测值0.9910、阴性预测值0.0681、阳性释然比3.7020、阴性释然比0.4590。模型公式logistic(C=1.0,classeight=’balanced’,dual=False,fitntercept=True,interceptca ling=1,maxter=100,multilass=’warn’,njobs=None,penalty=’12’,random state=None,solver=’warn’,tol=0.0001,verbose=0,warmtart=False)研究结论基于真实世界临床数据,使用机器学习算法,建立了老年骨科患者术后UTI logistic风险预测模型,通过内部验证发现对老年骨科术后患者UTI具有较好的预测能力。通过模型特征发现,术后UTI相关特征共计17项。其中导尿、恶性肿瘤史、大型血小板比率、β 2微球蛋白术前最小值、肩损害、尿液PH术前最小值、腰椎和骨盆关节和韧带脱位扭伤、其他心率失常、泌尿系其他疾患,呈正相关关系。椎管内麻醉、局麻、手指和脚趾的后天性变形、神经阻滞、肩损害、尿比重术前最大值、尿常规二分类变量阳性成负相关关系。创新点基于真实世界临床数据,纳入样本量大,为骨科手术患者。观察特征全面,不预先设定模型特征,完全通过统计分析在高纬度临床特征中寻找。使用机器学习算法,模型选择种类多,此外与传统SPSS中logistic回归相比,可对样本不平衡数据进行优化处理,模型更加稳定可靠,对阳性或阴性结局均有较好预测能力。利用ICD-10编码对文本类型诊断信息进行标准化和降维,提高了文本类临床信息的利用率。

关键词：骨科泌尿系感染真实世界风险预测模型老年患者

外固定架与切开复位内固定治疗桡骨远端骨折Meta分析

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中国骨伤 2021年第5期34卷 429-437页

作者：袁术鹏张兴平孙研魏戌中国中医科学院望京医院北京100102

目的:通过Meta分析评价钢板内固定(open reduction and internal fixation,ORIF)与外固定架(external fixator,EF)固定治疗桡骨远端骨折的临床疗效及安全性。方法:通过计算机检索数据库,包括中国知网(CNKI)、维普(VIP)、万方数据(Wanfan... 详细信息

目的:通过Meta分析评价钢板内固定(open reduction and internal fixation,ORIF)与外固定架(external fixator,EF)固定治疗桡骨远端骨折的临床疗效及安全性。方法:通过计算机检索数据库,包括中国知网(CNKI)、维普(VIP)、万方数据(Wanfang Data)、Medline、Cochrane Library databases,收集ORIF与EF治疗桡骨远端骨折的随机对照试验研究。所有数据库检索年限从建库到2019年8月。根据纳排标准,对纳入研究进行数据提取及质量评价,采用RevMan 5.3软件进行Meta分析。比较2种治疗方法术后掌倾角,尺偏角,桡骨高度,握力,尺骨变异,肩臂手功能障碍(disabilities of arm,shoulder and hand,DASH)评分,总并发症发生率,感染率,肌腱断裂等结局指标。结果:共纳入19篇文献,1730例患者,ORIF组873例,EF组857例。Meta分析结果显示:术后12个月两组桡骨高度[MD=0.04,95%CI(-0.90,0.99),P=0.93],肌腱断裂[RR=1.82,95%CI(0.71,4.67),P=0.21],腕管综合征[RR=2.15,95%CI(0.98,4.70),P=0.06],局部复杂疼痛综合征[RR=0.63,95%CI(0.31,1.27),P=0.78]比较差异无统计学意义。而两组在掌倾角[MD=1.38,95%CI(0.83,1.93),P<0.00001],尺偏角[MD=0.99,95%CI(0.54,1.45),P<0.0001],尺骨变异[MD=0.66,95%CI(0.21,1.12),P=0.005],DASH评分[MD=2.42,95%CI(0.37,4.46),P=0.02],总并发症发生率[RR=0.83,95%CI(0.71,0.96),P=0.01],感染率[RR=0.20,95%CI(0.11,0.36),P<0.0001]方面比较差异有统计学意义。EF组肌腱炎发病率低于ORIF组[MD=3.88,95%CI(1.56,9.64),P<0.003]。结论:ORIF在术后并发症、掌倾角、尺偏角、DASH评分、尺骨变异率、感染率方面较EF有优势。而在桡骨高度、肌腱断裂、腕管综合征及局部复杂疼痛综合征方面比较,两组无明显差异。在肌腱炎发病率方面,EF优于ORIF治疗。对于追求功能迅速恢复的患者,应考虑ORIF治疗。

关键词：桡骨骨折骨折固定术,内外固定器 Meta分析

80岁及以上高龄骨科患者术后并发症之间的关联性

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中国老年学杂志 2021年第6期41卷 1210-1213页

作者：袁术鹏高经纬徐聪孙研王皓张兴平中国中医科学院附属望京医院北京100102 北京市通州区中西医结合医院

目的探索高龄老年骨科患者术后并发症之间的关联性。方法回顾性分析行手术治疗的526例高龄老年(≥80岁)病历信息。使用Excel 2016软件对数据进行整理与储存,应用Python平台对数据进行预处理,应用Apriori模型对术后并发症进行关联性分析... 详细信息

目的探索高龄老年骨科患者术后并发症之间的关联性。方法回顾性分析行手术治疗的526例高龄老年(≥80岁)病历信息。使用Excel 2016软件对数据进行整理与储存,应用Python平台对数据进行预处理,应用Apriori模型对术后并发症进行关联性分析。结果关联性较大的术后并发症主要为:贫血、低蛋白血症、低钾血症、低钠血症、低氯血症、肺部感染、泌尿系统感染、下肢深静脉血栓。结论高龄老年骨科患者术后并发症多发,应及早纠正术后贫血、低蛋白血症,电解质紊乱,避免其他并发症的出现。

关键词：高龄患者骨科术后并发症贫血低蛋白血症

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中医药基于真实世界研究进展概述

中医药导报 2020年第1期26卷 110-113页

作者：袁术鹏史兴飞张兴平孙研高经纬中国中医科学院附属望京医院北京100102 山东中医药大学第一临床医学院山东济南250355

简述真实世界的基本概念及真实世界数据与证据的界定和内在关联,分析真实世界与中医临床研究的相适性及科研范式,总结了当前中医药真实世界研究的主要设计类型及不足之处,并对真实世界研究在中医药临床研究中的应用进行展望。随着大数... 详细信息

简述真实世界的基本概念及真实世界数据与证据的界定和内在关联,分析真实世界与中医临床研究的相适性及科研范式,总结了当前中医药真实世界研究的主要设计类型及不足之处,并对真实世界研究在中医药临床研究中的应用进行展望。随着大数据时代的来临及现代科技的发展,临床科研方法及平台更加丰富。真实世界的临床研究方法越发受到重视,尤其是在中医药研究领域,表现出非常好的相适性。与经典的随机对照试验相比,真实世界研究更加符合中医药临床的实际情况。

关键词：中医药真实世界研究数据挖掘

不同机器学习算法在高龄骨科患者术后低蛋白血症风险预测模型中使用效果的评估

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世界科学技术-中医药现代化 2020年第10期22卷 3615-3621页

作者：王浩张兴平龚后武孙研文腾袁术鹏苏明亮李言生苏杭栗翊超韦葭蔚中国中医科学院望京医院信息中心北京100102 中国中医科学院研究生院北京100700 东华软件股份公司北京100190

目的使用不同机器学习算法开发高龄骨科患者术后低蛋白血症风险预测模型。方法使用中国中医科学院望京医院骨科患者数据库作为数据来源;根据低蛋白血症诊断标准,选取数据库中的低蛋白血症患者,提取其人口学特征、生命体征、实验室检查... 详细信息

目的使用不同机器学习算法开发高龄骨科患者术后低蛋白血症风险预测模型。方法使用中国中医科学院望京医院骨科患者数据库作为数据来源;根据低蛋白血症诊断标准,选取数据库中的低蛋白血症患者,提取其人口学特征、生命体征、实验室检查等数据;使用逻辑回归、支持向量机、XGBoost(Extreme Gradient Boosting,极端梯度增强算法)等算法开发模型,并对不同机器学习算法在预测模型中使用效果的进行评估。结果共纳入526例患者,低蛋白血症发生率40.87%。逻辑回归模型的AUROC(Area Under the Receiver Operating Characteristic Curve,受试者工作特征曲线下面积)为0.8077,F值为0.853,整体性能优于随机森林、XGBoost等模型。同时模型性能比较结果显示,逻辑回归模型拥有较高的准确度。结论基于逻辑回归算法的高龄骨科患者术后低蛋白血症风险预测模型对辅助临床医生进行风险预测有重要意义。

关键词：骨科术后低蛋白血症机器学习逻辑回归

高浓度IL-17A通过PI3K/Akt通路抑制破骨细胞前体细胞自噬抑制破骨细胞分化的机制研究

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中华骨科杂志 2024年第15期44卷 1025-1033页

作者：袁术杰唐浩朱世达陈凯梁春涛黎源鑫王洪凯桂林医学院第二附属医院骨科桂林541199 广西慢性病代谢重塑与智能医学工程重点实验室桂林541199

目的探讨高浓度IL-17A通过PI3K/Akt通路抑制破骨细胞前体细胞自噬抑制破骨细胞分化的影响及分子机制。方法采用50 ng/ml核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)诱导破骨细胞前体细胞(osteoc... 详细信息

目的探讨高浓度IL-17A通过PI3K/Akt通路抑制破骨细胞前体细胞自噬抑制破骨细胞分化的影响及分子机制。方法采用50 ng/ml核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)诱导破骨细胞前体细胞(osteoclast precursor cells,OCPs),建立破骨细胞分化模型。将高浓度IL-17A(100 ng/ml)作用于破骨细胞分化模型,将RAW264.7细胞分为阴性对照组及加入RANKL的阳性对照组、IL-17A组、IL-17A+LY294002组;破骨细胞原代细胞(bone marrow derived macrophages,BMMs)分为加入巨噬细胞集落刺激因子(macrophagecolony stimulating factor,M-CSF)的阴性对照组及加入M-CSF与RANKL的阳性对照组、IL-17A组、IL-17A+LY294002组。通过IL-17A作用OCPs,抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色观察破骨细胞分化的数量;透射电镜观察自噬小体的数量;通过IL-17A作用RAW264.7,Western blot检测p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR、p-PI3K/PI3K、p-ULK1/ULK1、Cleaved-caspase3/caspase3、Beclin1/β-Actin的相对表达量;通过IL-17A作用RAW264.7,流式细胞术检测RAW264.7细胞凋亡率;通过IL-17A与PI3K抑制剂LY294002作用OCPs,TRAP染色观察破骨细胞分化的数量。结果TRAP染色示RAW264.7细胞阴性对照组、阳性对照组、IL-17A组阳性细胞比例分别为1.33%±0.58%、100%±3.01%、51.11%±4.02%,IL-17A组低于阳性对照组,差异有统计学意(t=16.970,P<0.05);BMMs细胞阴性对照组、阳性对照组、IL-17A组阳性细胞比例分别为1.67%±0.58%、100%±1.01%、50.33%±2.52%,IL-17A组低于阳性对照组,差异有统计学意义(t=31.770,P<0.05)。透射电镜示RAW264.7细胞阳性对照组自噬小体数量为3.67±1.53,高于IL-17A组的0.67±0.58,差异有统计学意义(t=3.182,P<0.001);BMMs细胞阳性对照组自噬小体数量为3.00±1.00,高于IL-17A组的0.33±0.58,差异有统计学意义(t=4.000,P<0.001)。Western blot结果示RAW264.7细胞阳性对照组p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR、p-PI3K/PI3K、p-ULK1/ULK1、Cleaved-caspase3/caspase3、Beclin1/β-Actin分别为0.69±0.03、0.69±0.13、1.47±0.13、0.78±0.04、0.66±0.10、0.82±0.03,IL-17A组分别为0.89±0.04、1.14±0.18、1.87±0.04、0.53±0.09、0.93±0.02、0.54±0.03,差异均有统计学意义(P<0.05)。流式细胞术检测示RAW264.7细胞阳性对照组细胞凋亡率为6.92%±0.62%,低于IL-17A组的12.12%±0.69%,差异有统计学意义(t=9.747,P<0.001)。使用LY294002后的TRAP染色示RAW264.7细胞阴性对照组、阳性对照组、IL-17A组、IL-17A+LY294002组阳性细胞比例分别为9.00%±2.00%、158.33%±3.51%、100%±2.65%、128.99%±4.01%,IL-17A+LY294002组高于IL-17A组,差异有统计学意义(t=10.470,P<0.001);BMMs细胞阴性对照组、阳性对照组、IL-17A组、IL-17A+LY294002组阳性比例分别为8.01%±0.99%、151.67%±4.51%、100%±3.61%,IL-17A+LY294002组高于IL-17A组,差异有统计学意义(t=6.535,P<0.001)。结论高浓度IL-17A通过PI3K/Akt通路抑制破骨细胞前体细胞自噬抑制破骨细胞分化。

关键词：破骨细胞自噬白细胞介素17 PI3K/Akt通路

大风区段开孔式挡风墙对正馈线气动特性的影响

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 143-153页

作者：张友鹏冯强赵珊鹏王思华兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 甘肃省轨道交通电气自动化工程实验室(兰州交通大学) 兰州730070

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿... 详细信息

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿真分析挡风墙孔隙率及开孔角度对于正馈线气动特性响应的规律。结果表明:挡风墙设置一定孔隙率后,会冲击挡风墙后形成的旋涡流场,使流场趋于平稳;随着孔隙率的增大挡风墙尾流接触网正馈线位置处气流增速区范围大幅减小,且正馈线气动力系数呈明显降低趋势;当挡风墙孔隙率为0.3时,挡风墙背风侧风速残余系数为0.46~0.69,此时正馈线升、阻力系数下降率分别超过41.56%和24.59%;在孔隙率为0.3,且挡风墙设置150°开孔角度时,正馈线气动力系数相较其他角度降幅明显,从而对于正馈线的舞动可以起到进一步的抑制作用。研究成果可为兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动防治及挡风墙优化提供一定的理论参考。

关键词：兰新高铁挡风墙防风效果正馈线气动特性

考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法

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电力自动化设备 2024年第10期44卷 1-7页

作者：崔杨邹新鹏赵钰婷付小标申永鹏东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012 国网吉林省电力有限公司吉林长春130012 郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

为进一步促进用户侧用电行为低碳化,以动态电碳排放因子为信号、以碳税为手段,结合电价建立一种新的用户侧电碳综合需求响应。根据平均电碳排放因子的度电排放表征特性,提出能够反映不同时段用电碳排放差异的动态电碳排放因子计算方法... 详细信息

为进一步促进用户侧用电行为低碳化,以动态电碳排放因子为信号、以碳税为手段,结合电价建立一种新的用户侧电碳综合需求响应。根据平均电碳排放因子的度电排放表征特性,提出能够反映不同时段用电碳排放差异的动态电碳排放因子计算方法。在现有发电计划安排能够保证用户碳税利益需求的前提下,将动态电碳排放因子与碳税结合,以碳税作为经济手段引导用户关注各时段用电产生的碳排放差异。将动态电碳排放因子和电价的特点相结合,提出一种考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法,用户能够根据各时段电价和电碳排放因子信息调整自身用电行为,以期降低负荷峰谷差、缓解系统调峰压力的同时,加强用户侧用电低碳性。通过仿真分析,验证了所提方法能够在降低峰谷差的基础上,进一步发挥用户侧低碳用电方面的作用,有助于提高电力系统经济性和低碳性。

关键词：低碳调度电能价格动态电碳排放因子碳税需求响应

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基于萤火虫优化模糊P&O的微生物燃料电池最大功率点跟踪

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太阳能学报 2024年第4期45卷 373-381页

作者：樊立萍陈其鹏沈阳化工大学信息工程学院沈阳110142 工业环境-资源协同控制与优化技术辽宁省高校重点实验室沈阳110142

针对微生物燃料电池产电量低、输出不稳定等问题,提出一种混合萤火虫优化和模糊改进扰动观测的最大功率点跟踪算法,利用双种群萤火虫算法的全局优化能力和模糊控制的逻辑推理能力产生更精确的控制信号,通过Boost变换器对等效负载进行动... 详细信息

针对微生物燃料电池产电量低、输出不稳定等问题,提出一种混合萤火虫优化和模糊改进扰动观测的最大功率点跟踪算法,利用双种群萤火虫算法的全局优化能力和模糊控制的逻辑推理能力产生更精确的控制信号,通过Boost变换器对等效负载进行动态调节。结果表明:基于双种群萤火虫优化-模糊扰动观测的最大功率点跟踪算法能以更快的速度追踪到并稳定在最大功率点,降低了稳态误差,抑制了功率振荡,提高了抗干扰能力,显著改善了微生物燃料电池的产电能力和供电质量。

关键词：微生物燃料电池最大功率跟踪模糊控制萤火虫算法