基于临床异构信息数据挖掘的智能化甲氨蝶呤个体化合理用药关键技术研究
批准号:
72074005
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
赵荣生
依托单位:
学科分类:
医药管理与政策
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵荣生
中文摘要
甲氨蝶呤(MTX)是指南推荐的一线抗肿瘤药,因其医嘱复杂、个体差异大、毒副作用大,治疗有效性及安全性是药物管理有待解决的关键问题。我们前期研究发现目前主要基于医生经验、药动学参数或使用相关的药动学模型调整给药方案。因未考虑给药全流程和患者病生理的特异性,仅纳入较少临床变量,目前尚难实现个体化精准给药。本研究拟利用异构信息数据挖掘技术,智能地由异构数据组成的网络信息中发现和抽取信息,通过对概念及相关因素的延伸和比较,挖掘深层次关键信息。我们现已通过单中心数据挖掘发现新的高风险变量集且具有临床意义。研究拟基于多中心MTX全程治疗的异构信息,构建药物治疗知识图谱,使用数据挖掘及深度学习技术筛选影响药物治疗的综合变量集构建给药模型,进而建立与医院EMR动态交互的MTX个体化给药智能管理系统,实现全程化药物治疗方案的智能设计和调整。通过不同药物的临床数据训练实现系统泛化,可外推应用到其他高风险药物。
英文摘要
Methotrexate (MTX) is a first-line anti-tumor agent recommended by several guidelines. Due to its complicated orders, large individual variability and severe adverse drug reactions, the effectiveness and safety are key issues in MTX administration. Our previous results indicated that current individualized regimen adjustments were based on physicians’ experience, part of pharmacokinetic parameters and population pharmacokinetic models. It is worth noting that all the existing methods above merely including a small number of variables without considering the whole process of complex administration of MTX and the sophisticated physiological specificity of cancer or pregnant patients. Heterogeneous information mining refers to the process of using data mining technology to automatically discover and extract knowledge from network information composed of heterogeneous data, and to find out the deep-level knowledge required by users through the extension and comparison of concepts and related factors. We have found a new set of high-risk variables through single center data mining which has great clinical significance. Hence, this study will draw heterogeneous data from expanded multi-centers, constructing the knowledge graph of MTX and choosing all the significant variables by screening comprehensive parameters during the whole administration in the aid of data mining and deep learning algorithms, finally obtaining individualized MTX administration model and establishing an intelligent decision system that can achieve pharmacist-electronic medical record interoperability, precisely adjust the administration and recommend the plan of next circle. The system can be extrapolated to other drugs by training clinical data of different drugs.
大剂量甲氨蝶呤(High-dose methotrexate,HDMTX)作为指南推荐的一线抗肿瘤药因个体差异大、毒副作用多尚难实现个体化精准给药。如何基于多源异构信息构建新颖的、易于临床使用且可推广的预测模型及个体化给药管理系统从而降低患者用药风险具有重要意义。本项目首先基于循证医学证据制定的指南构建知识图谱,可视化呈现HDMTX用药关键知识。同时联合多个大型医疗机构,采集临床药物治疗数据,整合多源异构信息,构建HDMTX真实世界药物治疗数据库。进而基于AI及真实世界数据,采用多种特征选择算法和可解释人工智能算法筛选、识别关键预测因素,开发可进行血药浓度与排泄延迟、肝毒性及骨髓抑制预测的个体化用药智能管理系统,实现个体化辅助用药指导、ADR预警和治疗方案调整推荐等功能。结果显示,基于人工智能算法构建的个体化用药智能管理系统中,CatBoost算法模型对于血药浓度与排泄延迟、肝毒性的预测和LightGBM算法模型对骨髓抑制的预测性能突出。模型纳入多类特征指标,涵盖社会人口学、诊断信息和实验室检查结果等,并基于SHAP方法对模型进行可视化解释。本项目共发表SCI收录论文16篇,中文核心期刊论文7篇;获授权国家发明专利3项、申请国家发明专利1项,授权软件著作权2项;培养7名硕士研究生并获得北京市科学技术协会“首都前沿学术成果”等奖励。本项目的研究成果有重要的临床应用价值,有助于防范高风险患者使用HDMTX导致的严重不良反应,提升个体化治疗和精准用药水平,保障用药安全、有效。研究成果可为临床高风险药物治疗管理提供范例与思路,助力临床合理用药与药事管理能力提升。
基于联盟区块链技术和多模态知识图谱的irAEs风险预测关键技术研究和“FOCUS-ML”智慧管理系统构建
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批准号:72474013
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.00万元
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批准年份:2024
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负责人:赵荣生
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依托单位:
国内基金
海外基金