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基于机器学习算法在非心胸手术术后呼吸衰竭的预警研究

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基于机器学习算法在非心胸手术术后呼吸衰竭的预警研究

作者：黄家号中国人民解放军陆军军医大学

学位级别：硕士

目的:随着医学技术水平不断提高,各学科手术也逐步向着高、尖、难、精细、复杂等方向发展。同时,患者病情、患病种类变得多样化,围手术期危重症发生的先验评估更为复杂。术后呼吸衰竭(Postoperative Respiratory Failure,PRF)是常见的... 详细信息

目的:随着医学技术水平不断提高,各学科手术也逐步向着高、尖、难、精细、复杂等方向发展。同时,患者病情、患病种类变得多样化,围手术期危重症发生的先验评估更为复杂。术后呼吸衰竭(Postoperative Respiratory Failure,PRF)是常见的术后肺部并发症,是围手术期最昂贵和最致命的术后并发症之一,确定术后呼吸衰竭的围手术期危险因素是提高外科患者护理质量的重要一步,挖掘该病症潜在的影响因素在改善患者术后转归及生存率极其重要。既往研发出了许多PRF计算器、早期预警评分等预测分析工具,但由于纳入预测指标不同,预测条件过于复杂,相关实验室检查未能获取等因素,此类评分未能广泛应用于临床。并且此类评估工具需人为进行计算及最终的风险转换,在面对大量手术患者时,该类工具耗时费力,反而增加了临床医生的工作量,并可能导致人为的计算错误,大大降低该类评估工具的临床实用性及评估效率。因此,发掘具有快速、高效、准确性能的新型的围术期评估工具极其重要。本研究回顾性分析了非心胸手术患者PRF的术前独立危险因素,基于术前、术中指标分别建立了非心胸手术PRF的机器学习预测模型,并将模型开发了网络服务应用程序,为手术患者的术前、术中风险评估提供了新方法。方法:1.在国外重症监护医学信息市场(Medical Information Mart for Intensive Care-IV,MIMIC-IV)收集2008年至2019年行非心胸手术患者发生PRF病例449例。按阳性∶阴性=1∶3比例收集同期非心胸手术患者未发生术后呼吸衰竭(NON-PRF)病例1015例,共计收集1464例病例,32个手术前相关临床指标及Arozullah呼吸衰竭指数进行单因素分析。单因素分析中具有统计学意义(P家大型综合医院建立的多中心数据库(Multi Center Databases,MCD)收集的患者869病例及19个手术中相关临床指标。按训练集∶测试集=8∶2的比例将西南医院数据集705例病例分为训练集和测试集。在训练集运用6种机器学习模型分别建立非心胸手术PRF预测模型,在测试集进行模型测试,并在华西医院和中山大学附属第一医院两数据合集164例病例进行外部验证。最终通过模型综合性能比对筛选出最佳模型,建立网络服务应用程序。结果:***回归多因素分析:术前合并心脏疾病[比值比(Odds Ratio,OR):20.575,95%可信区间(Confidence Interval,CI):10.756-30.777,P<0.001]、开放手术(OR:30.928,95%CI:20.793-50.525,P<0.001)、天门冬氨酸氨基转移酶升高(OR:10.002,95%CI:10.001-10.004,P=0.007)、中性粒细胞百分比升高(OR:10.014,95%CI:10.003-10.026,P=0.011)、白细胞计数升高(OR:10.051,95%CI:10.027-10.077,P<0.001)、红细胞比容升高(OR:10.111,95%CI:10.022-10.208,P=0.013)、部分活化凝血酶原时间延长(OR:10.009,95%CI:10.003-10.015,P=0.002)、Arozullah呼吸衰竭指数分值越高(OR:10.091,95%CI:10.059-10.124,P<0.001)与患者发生PRF风险越高相关。四肢手术(OR:0.457,95%CI:0.302-0.692,P<0.001)、脊柱手术(OR:0.3378,95%CI:0.215-0.527,P<0.001)、白蛋白增加(OR:0.974,95%CI:0.950-0.998,P=0.031)、血红蛋白增加(OR:0.965,95%CI:0.943-0.988,P=0.003)、血小板增加(OR:0.998,95%CI:0.0.997-0.999,P=0.004)与NON-PRF相关。2.在术前指标建立非心胸手术PRF预测模型中,基于梯度提升模型(

关键词：非心胸手术术后呼吸衰竭预测模型临床实用性量化手术风险

基于术中指标建立非心胸手术术后呼吸衰竭梯度提升预测模型

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陆军军医大学学报 2023年第8期45卷 739-745页

作者：黄家号李雨捷刘祥杨智勇孙义竹梁浩易斌鲁开智陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院麻醉科重庆400038

目的开发并验证一个基于术中指标在非心胸手术患者术后呼吸衰竭(postoperative respiratory failure,PRF)的机器学习预测模型。方法纳入西南医院2014年1月至2019年6月行非心胸手术患者705例[训练集565例(PRF 128例),测试集140例(PRF 35... 详细信息

目的开发并验证一个基于术中指标在非心胸手术患者术后呼吸衰竭(postoperative respiratory failure,PRF)的机器学习预测模型。方法纳入西南医院2014年1月至2019年6月行非心胸手术患者705例[训练集565例(PRF 128例),测试集140例(PRF 35例)]、华西医院2019年5月至2020年1月和中山医院2019年6月至2019年12月行非心胸手术患者164例[验证集164例(PRF 41例)]。提取患者19项术中预测指标,通过6种机器学习算法:梯度提升模型(gradient boosting model,GBM)、广义线性模型(generalize linear model,GLM)、k-近邻(k-nearest neighbor,KNN)、朴素贝叶斯(naive bayes,NB)、神经网络(neural network,NNET),支持向量机(support vector machine linear,SVM)开发及测试模型,并在验证集进行验证,通过各模型间性能对比,筛选出最佳模型,最终建立网页预测模型。结果GBM获得了最佳性能,准确性76.2%(95%CI:69.0%~82.5%),受试者操作曲线下面积(area under the subject curve,AUC):0.794(95%CI:0.707~0.882),精准-召回曲线下面积(area under the precision-recall curve,AUPRC):0.641,Brier评分:0.169。结论基于GBM算法开发的模型具有更高的泛化性、准确性、临床实用性,并有助于避免过度拟合。建立的网页预测模型(http://150.***.55.139)可为患者PRF提供新的动态评估方法,量化手术风险。

关键词：术后呼吸衰竭预测模型临床实用性量化手术风险

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未知环境下无人机编队智能避障控制方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 358-369页

作者：黄号马文卉李家诚方洋旺西北工业大学无人系统技术研究院西安710072 西北工业大学自动化学院西安710072

为保障固定翼无人机编队在未知障碍环境下的安全飞行,该文针对固定翼无人机编队飞行控制方法展开研究。在深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)的基础上,引入贪婪选择构建了Greedy-DDPG算法,训练长机模型实现... 详细信息

为保障固定翼无人机编队在未知障碍环境下的安全飞行,该文针对固定翼无人机编队飞行控制方法展开研究。在深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)的基础上,引入贪婪选择构建了Greedy-DDPG算法,训练长机模型实现避障控制;并结合人工势场的方法和领从一致性设计了僚机群避障避碰控制策略,确保僚机能够规避障碍,跟随长机执行飞行任务。数值仿真实验结果显示,Greedy-DDPG算法的训练时长比DDPG算法的缩短了5.9%,避障的泛化能力得到提升;Monte Carlo仿真实验验证结果显示,该方法具有良好的鲁棒性。采用该方法可实现无人机编队协同飞行,对于保障无人机编队在未知环境中的飞行安全具有重要意义。

关键词：编队控制避障避碰强化学习集中式协同

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前进接触线薄液膜结构与运移机制

物理学报 2024年第1期73卷 277-284页

作者：刘乔黄家宸王昊邓亚骏中国石化石油勘探开发研究院北京102206 北京大学工学院北京100871 深圳技术大学聚龙学院深圳518118

气-液-固三相接触线薄液膜微观结构认识不清使得动态接触角预测问题始终存在争议.本文通过大规模分子动力学模拟研究液滴动态润湿过程,获得了完全浸润液滴前进接触线区域的前驱液膜结构、部分浸润液滴前进接触线区域的纳米级凸起结构.... 详细信息

气-液-固三相接触线薄液膜微观结构认识不清使得动态接触角预测问题始终存在争议.本文通过大规模分子动力学模拟研究液滴动态润湿过程,获得了完全浸润液滴前进接触线区域的前驱液膜结构、部分浸润液滴前进接触线区域的纳米级凸起结构.首次在模拟中获得了微观接触角与宏观接触角随时间的动态演变规律.分子轨迹追踪揭示了接触线薄液膜区域流体在固体表面摩擦作用下,随速度增大从滑动为主向滚动为主的模式转变,进而在底层出现气体裹挟导致滑移、发生溅射的机制.本研究为进一步构建普适的动态接触角预测模型提供了关键物理依据.

关键词：接触线薄液膜润湿界面分子模拟

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基于ReaxFF MD模拟的低阶煤热解产物演化规律及反应机理

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化工进展 2024年第5期43卷 2409-2419页

作者：黄淄博周文静魏进家西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥... 详细信息

热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥发分自由基的演化规律及反应机理。ReaxFF MD模拟结果表明,挥发分产物的收率随升温速率的增大而增加,较高的升温速率抑制了气体产物的生成、提高了焦油产物的收率,但焦油的重质化严重。含氧官能团的裂解是煤热解的触发机制,热解过程主要分为活化(800~1200K)、热解(1200~2400K)和缩聚(2400~2800K)三个阶段。在高温缩聚阶段,焦油片段之间更容易交联,进而发生缩聚反应形成焦炭,并伴随着气体生成,导致焦油收率降低,气体和焦炭产率增加。因此,改善焦油收率和品质的关键是促进焦油片段的裂解,抑制其缩聚。分析了气相产物的形成机理,CO_(2)主要来自羧基和酯基的裂解;甲氧基侧链和桥键裂解形成·CH_(3)和·CH_(2)自由基并捕获·H,最终形成CH_(4)分子;焦油的二次热解和缩聚释放大量·H和H_(2),·H之间进一步反应生成H_(2);而煤中的硫醚结构与含氮支链裂解后,进而被·H自由基稳定为H_(2)S和NH_(3)。这些从分子层面获得的机理认识,可为实验或工业调控热解产物提供重要的参考依据。

关键词：低阶煤热解反应机理挥发分自由基反应力场分子动力学

基于深度学习的橡胶O形圈密封结构老化状态智能检测方法及应用研究

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基于深度学习的橡胶O形圈密封结构老化状态智能检测方法及应用研究

作者：黄家琦西安工业大学

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格拉纳多斯钢琴组曲《戈雅之画》的变奏原则与演奏诠释研究

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格拉纳多斯钢琴组曲《戈雅之画》的变奏原则与演奏诠释研究

作者：黄家熠上海音乐学院

学位级别：硕士

本文研究对象是格拉纳多斯《戈雅之画》。本作品完成于1911年,是格拉纳多斯最重要的作品之一,被认为是西班牙音乐史上重要的里程碑。《戈雅之画》是由六首作品组成的钢琴组曲,整套作品在结构方面都比较自由,但是变奏原则贯穿每首作品。... 详细信息

本文研究对象是格拉纳多斯《戈雅之画》。本作品完成于1911年,是格拉纳多斯最重要的作品之一,被认为是西班牙音乐史上重要的里程碑。《戈雅之画》是由六首作品组成的钢琴组曲,整套作品在结构方面都比较自由,但是变奏原则贯穿每首作品。本文重点是变奏原则及其演奏诠释。本文首先将变奏分为两种原则,一种是作为展开音乐的原则,一种是作为曲式的原则,并且将六首分曲按照两种原则进行分类。然后分析各分曲主题的民族性特质,最后将变奏原则与演奏诠释结合。通过对《戈雅之画》变奏原则的分析,得出结论:当变奏原则作为一种发展乐思的手段时,也可存在于非变奏曲式中,赋予主题不同的音乐性格。当变奏原则作为一种结构原则时,为变奏曲式。并且,不同的变奏原则与演奏诠释密切相关。

关键词：戈雅之画主题变奏原则演奏诠释

广东高职院校大学生24小时活动行为与抑郁的关系研究

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广东高职院校大学生24小时活动行为与抑郁的关系研究

作者：黄家本贵州师范大学

学位级别：硕士

新型光纤生物传感器的构建及在食品污染物检测中的应用

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化学进展 2024年第1期36卷 120-131页

作者：黄家麟秦垚华唐盛孔德昭刘畅江苏科技大学环境与化学工程学院镇江212003 江苏科技大学粮食学院镇江212003

食品安全与人们的生活质量息息相关,简便、灵敏及智能化的食品污染物检测方法是食品安全和健康管理的重要保障。传统的分析方法存在检测过程耗时长、成本较高、操作复杂等局限性。基于光与流体相互作用所构建的光纤生物传感器具有信号... 详细信息

食品安全与人们的生活质量息息相关,简便、灵敏及智能化的食品污染物检测方法是食品安全和健康管理的重要保障。传统的分析方法存在检测过程耗时长、成本较高、操作复杂等局限性。基于光与流体相互作用所构建的光纤生物传感器具有信号灵敏、检测快速、实时响应等特点,是近年来兴起的具有多样化功能和高灵敏性的先进光学传感方法,能够实现对食品中各类污染物地快速、精准检测。本文总结了各类新型光纤生物传感器的基本原理、分类及研究现状,综述了其在食品中真菌毒素、重金属离子、抗生素、农药残留物等各类污染物检测方面的应用进展,并展望了这种新型生物传感策略的发展趋势。

关键词：光纤生物传感器食品污染物高灵敏检测