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基于真实世界临床数据的科学研究与中药新药发现平台 ——中医临床数据仓库平台及挖掘分析方法
在医学领域首次应用商务智能软件(Business Objects XI)作为中医临床数据仓库OLAP分析的软件基础。开发实现了基于细节数据模型、多维数据模型和海量临床诊疗数据的探索性分析、展示系统,分析展示的内容包括名老中医经验传承、重大疾病的病证及临床表现要素关系等的主题分析集。可从数据概况、方剂、药物、疾病、症状、治法和证候等方面分别对名老中医和重大疾病临床数据进行多种关系知识的探索性分析。同时,对分析结果可进行实时查询、导出和展示(下图是一位名老中医某经典处方的临床应用证候分布情况)。    本实验室与中国中医科学院合作进行中医临床数据仓库与挖掘分析平台,以及中医临床数据挖掘方法的研究,实现了对中医临床采集病历数数据的集成与整合,数据挖掘与分析的中医临床数据仓库及挖掘分析平台,该平台旨在支持从真实世界中医临床诊疗中产生海量科研分析用数据,并以真实、高质量的数据为基础进行中医临床与理论研究,为中医临床疗效评价、临床中药新药创制提供客观的医学证据和适宜的数据分析方法。该成果于2009年12月获得国家科技进步二等奖。   名老中医OLAP展示例子 1.2多维分析与复杂网络分析系统   以中医临床数据中症-证-治的复杂关系和复杂网络分析方法研究为出发点,开发实现了中医临床复杂网络分析系统。该系统包括如联机数据筛选、复杂网络建模、统计特性分析、可视化网络数据筛选等基本功能,能够支持中医临床诊疗数据中的疾病(中西医)、症状、证候、药物等实体内部元素以及实体之间元素的网络模型构建和多种复杂网络分析方法如节点中心性分析、社团分析、节点相似度分析等。从大量的临床数据中分析获得临床核心处方及其主要适应症,以及随症加减信息。该系统采用Eclipse 富客户端(Rich Client Platform, RCP)和Java语言开发(下图是该系统的主界面)。  在医学领域首次应用商务智能软件(Business Objects XI)作为中医临床数据仓库OLAP分析的软件基础。开发实现了基于细节数据模型、多维数据模型和海量临床诊疗数据的探索性分析、展示系统,分析展示的内容包括名老中医经验传承、重大疾病的病证及临床表现要素关系等的主题分析集。可从数据概况、方剂、药物、疾病、症状、治法和证候等方面分别对名老中医和重大疾病临床数据进行多种关系知识的探索性分析。同时,对分析结果可进行实时查询、导出和展示(下图是一位名老中医某经典处方的临床应用证候分布情况)。  获奖证书   1.中医临床数据仓库与挖掘分析平台 通过分析中医临床数据元素及其多维、多层次的关系特点,研究设计了中医临床参考信息模型,以及为基础构建中医临床数据仓库细节数据模型和多维数据模型,建立以数据仓库为核心的数据整合、数据抽取/转换/转载和数据整理、数据挖掘、OLAP和统计分析的智能信息处理平台。该平台以中医临床数据仓库及其运行环境工具的构建为基础,基于实际的临床诊疗数据,实现对中医诊疗数据进行多主题、多粒度、多需求、高效、快捷的展示、研究和查询检索,并支持基于Web的OLAP主题应用,为名老中医经验继承研究、中医临床评价研究和临床科研提供实际的诊疗数据证据和知识来源,以支持临床科研决策分析,满足中医临床评价研究的探索性分析需求。针对中医临床数据的特点,研究体现中医临床数据模型特点的数据挖掘新方法,为面向中医临床研究的数据挖掘和机器学习方法研究提供新的思路和研究方向。该平台的构建初期以重大慢性疾病:中风、冠心病和糖尿病诊治规律,以及名老中医经验传承研究为支持目标。   中医临床数据仓库平台   1.1中医临床数据预处理技术临床数据的预处理包括数据整合、数据整理和数据转换等技术,我们面向中医临床数据结构内容以及中医临床研究的分析需求,实现具有完善的数据抽取-转换-装载(Extraction-transforming-loading,ETL)、数据整理和数据转换导出功能的数据前处理软件。该软件针对医学数据利用中的分布式(多采集点)采集、患者隐私保护和大规模数据处理的特点,采用灵活的数据映射配置和临床术语库衔接等方式把各采集点数据导入到临床数据仓库中,并支持批量数据核查和数据规范整理(对临床数据中的术语性数据如症状体征、诊断和药物等进行概念化语义规范)功能。   在医学领域首次应用商务智能软件(Business Objects XI)作为中医临床数据仓库OLAP分析的软件基础。开发实现了基于细节数据模型、多维数据模型和海量临床诊疗数据的探索性分析、展示系统,分析展示的内容包括名老中医经验传承、重大疾病的病证及临床表现要素关系等的主题分析集。可从数据概况、方剂、药物、疾病、症状、治法和证候等方面分别对名老中医和重大疾病临床数据进行多种关系知识的探索性分析。同时,对分析结果可进行实时查询、导出和展示(下图是一位名老中医某经典处方的临床应用证候分布情况)。   名老中医OLAP展示例子    以中医临床数据中症-证-治的复杂关系和复杂网络分析方法研究为出发点,开发实现了中医临床复杂网络分析系统。该系统包括如联机数据筛选、复杂网络建模、统计特性分析、可视化网络数据筛选等基本功能,能够支持中医临床诊疗数据中的疾病(中西医)、症状、证候、药物等实体内部元素以及实体之间元素的网络模型构建和多种复杂网络分析方法如节点中心性分析、社团分析、节点相似度分析等。从大量的临床数据中分析获得临床核心处方及其主要适应症,以及随症加减信息。该系统采用Eclipse 富客户端(Rich Client Platform, RCP)和Java语言开发(下图是该系统的主界面)。     中医临床复杂网络分析系统  1.3 真实世界中医临床有效处方发现系统 中药新药创制与研发是极具挑战和机遇的领域,当前化学制药和单成份药物研发已经出现明显的瓶颈,传统植物/天然药以及多成份复方药物的研发成为国内外关注的焦点。而从多成份调控和多靶点机理的研究为主要视角的网络药理学更成为新的趋势和方法。针对中医临床诊疗过程中具有证-治-效信息,且个体性的真实世界诊疗实践特点,我们研究基于大规模临床诊疗数据进行有效处方分析和发现的问题,通过对以中药复方为重点的治疗手段药物组成原理的分析,基于复杂网络模型和方法研制形成了有效核心处方及适应症分析方法、有效临床中药筛选与发现系统,对基于真实世界临床诊疗数据分析获得有效处方知识的方法、技术平台和示范应用进行了探索和初步实践,初步表明从真实世界临床诊疗数据中发现和挖掘有效方药是一种可行的途径,有望为中医新药创制提供可以验证的新处方、新药物等临床有效目标药物。     1.  中医临床数据挖掘分析方法 海量观察型临床数据是中医辨证论治数据的主体内容,具有复杂、多维和多关系的特点。从大规模中医临床观察数据中分析提炼形成有意义的临床假设或诊疗知识如有效处方、人群划分、药症关系以及多阶段优化治疗方案等,是实现从复杂、系统的中医辨证论治过程中发现并确认有效优化的临床诊疗处方及其药物组成的基本方法。中医临床数据包括门诊数据和住院数据两大主要部分,其数据内容由临床表现、诊断和治疗(临床疗法)三部分核心内容(如下图),其中辨证知识、证候分布、药症关系、方证关系和药物组成等是数据挖掘和分析的主要目标,而所有这些知识的有效性的评价依据是临床疗效,即确认和发现临床有效的中医诊疗知识是中医临床数据挖掘分析方法的主要有价值研究目标。    中医临床数据挖掘问题:在疗效信息的约束下,验证和发现有价值的临床诊断/治疗关系知识。  2.1基于复杂网络的中药配伍分析方法 人们通过对中医临床处方数据的初期分析,并与临床专家的交流中发现,名老中医的临床复方的组织特性体现在两个层次。第一层次为临床医生一般以经典复方(包括经方、时方和验方等)为基础进行临床处方;第二层次为在药对或药症关系基础上的药物随症加减处理。这两个层次的临床处方配伍过程形成了具有核心处方结构,而又具有较大灵活性的处方集合。因此,通过对名老中医处方集的共性网络结构分析,能够发现体现其处方思维和学术特点的核心处方配伍结构,从而辅助进行名老中医经验的传承和整理研究。通过应用基于无尺度网络现象的网络分析方法进行研究。无尺度网络作为复杂系统研究的一种实证现象和方法,对基于网络研究复杂现象和复杂系统的方法具有很大的推动作用。具有宏观无尺度现象的网络在拓扑上存在幂律现象,即节点的度分布服从幂函数分布。这在医生处方中的具体体现就是某医生对药物的使用具有比较集中的趋势,某些名老中医偏好使用某些药物,使得这些药物的已有或潜在功效得到更大的发挥或挖掘。 我们基于网络中权值的幂律分布规律,实现了多层核心子网分析方法,能够从复杂的中药配伍网络中抽取多层核心子网。该算法已经在名老中医处方配伍经验的分析中得到广泛应用。其得到的结果具有直接而明确的临床含义,且可靠性较强。第一层核心子药物子网一般解释为共性的核心处方;第二层解释为主要药物配伍;第三层解释为次要药物配伍。这些药物配伍分别对应样本的核心病机如主要疾病和主要证候等、兼证和加减症状等。以下是两类特定中药处方:1287个肝脾不调证(GPBT)处方和752个2型糖尿病合并代谢综合征处方的分析结果。   特定中药处方的核心药物配伍网络和主要加减网络,其中的网络中的节点是药物,边的权重表示两相关药物配伍使用的次数。 2.2基于隐主题模型的疾病人群临床特征类别分析方法 症状-中药-诊断主题模型(Symptom-Herb-Diagnosis Topic model,SHDT), 用来提取中医临床数据中的症状、中药和诊断间的隐主题结构。SHDT模型是LDA主题模型在多关系应用中的扩展。该模型的核心思想是假设一类样本里面包含有多个主题,例如,一类糖尿病人群有不同的并发症,且这些主题所包含的信息特征(以症状来表达)具有相对完整性和独立性。SHDT把每个主题看作是症状上的多项式分布,并通过症状来表达主题的内容;同时,把每种中药看作是主题上的多项式分布,因为一类中药可以治愈多种症状/疾病;又因为一种诊断包含多种症状/疾病,于是把诊断看作是对主题的描述,构建一种“症状-中药-诊断”主题模型。SHDT模型这种分析原理和思路与中医辨证论治过程基本吻合,它可以客观地按照症状找到自然分类人群,给出诊断描述特征和中药治疗特征。SHDT模型分别在2型糖尿病、冠心病和肝炎等慢性疾病中进行人群特征分析。实验结果说明了该模型具有较好的适宜性和科学性,分析结果能够较为完整的反映特定疾病中相关的主要人群特征类别。   症状-中药-诊断主题模型,图中三个黑色圆圈,代表显变量(观察变量),其中s 表示一个采样症状,表示患者p的所有药,表示患者p的所有诊断。白色圆圈代表隐变量,其中z 采样症状s对应的主题,x表示s对应的药,u表示s对应的诊断。矩形框表示重复采样。外部矩形框表示在集合中有P个患者。内部矩形框表示对患者p的个症状、主题、药物以及诊断重复采样。 2.3基于内隐对照和部分可观察马尔可夫决策过程模型的动态序贯处方治疗方案优化方法 中医辨证论治是症-治-效紧密相关的个体、动态的复杂干预过程,动态序贯干预是中医临床治疗慢性疾病的基本方法。以患者为轴心的治疗原则和医生的个体性特点,使得中医动态序贯干预过程中包含多样化的治疗方案。在临床诊疗经验知识的形成阶段,医生往往通过对治疗前后患者健康状态的判断,试图获得较好的治疗方案的认识,进而逐步形成固化的有效经验性治疗方案。因此,在无外部对照的情况下,如何从大规模的复杂多维临床关系数据中发现并确认在临床实际中较优的动态序贯诊疗方案是有效临床方案形成的重要课题。 考虑到实际可行性和研究代价的问题,在未有明确的有效干预方案形成的临床研究初期,无外部对照的传统中医经验整理和归纳普遍存在,且长期的中医学实践表明是有效的。但由于临床诊疗信息关系的复杂性,基于传统经验整理方式形成有效治疗方案是一个较为漫长的过程。 因此,如何借助源自真实世界(无外部对照)的大规模临床观察数据,进行挖掘分析,以辅助发现和确认较优的临床治疗方案成为辨证论治临床评价研究的关键问题之一。我们采用部分可观察马尔可夫决策过程模型(POMDP)对此问题进行研究,实现了基于POMDP的中医临床处方优化分析方法,以探寻从来自临床实际的大规模观察性临床数据中发现较优或最优的动态序贯治疗方案,为中医辨证论治有效动态干预方案的形成和临床验证提供参考知识。   中医临床诊疗过程对应的POMDP模型 1.  成果的推广应用 本成果已经在国家科技重大专项:重大传染病防治、重大新药创制等两个项目;国家科技支撑计划项目-名老中医经验传承研究;北京市科技攻关项目和国家中医临床研究基地等项目中进行推广应用。分别对艾滋病、肝炎和肺结核等传染病的中医药防治规律,从中医临床中分析确认有效处方与药物,名老中医的辨证论治个体诊疗经验,中风、冠心病和糖尿病等重大慢性疾病的临床诊治规律,以及全国10余家重点中医院诊疗优势病种(如上海龙华医院的中医胃癌治疗、骨关节病治疗;河南中医学院一附院的中医艾滋病治疗、中医慢性阻塞性肺炎治疗等)的临床诊疗优化方案等进行应用研究。逐步探索和完善中医临床科研一体化技术体系,支持基于临床诊疗实践及其真实世界诊疗数据,进行中医临床研究和中药新药创制研究的医学模式。   北京地区22家单位应用分布图
北京交通大学 2021-04-13
省级融媒体平台党建宣传的实践探究——以湖北广电长江云移动政务平台“建党百年”专栏为例
新媒体时代,各类融媒实践逐步开展,本项目致力于研究省级融媒平台长江云的党建宣传实践,将理论与实践相结合,以新视野关照现实问题。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 杨寒露 网络新媒体 2019/2023 王嘉琦 广播电视 2019/2023 黄艺丹 网络新媒体 2019/2023 吉珈漩 网络新媒体 2019/2023 杨宁 广播电视 2019/2023 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 袁满 新闻与文化传播学院 讲师 网络与新媒体 四、项目简介 新媒体时代,各类融媒实践逐步开展,本项目致力于研究省级融媒平台长江云的党建宣传实践,将理论与实践相结合,以新视野关照现实问题。以2021年湖北广播电视台旗下的长江云融媒体平台中“建党百年”的专栏内容、专栏形式以及专栏机制为例,研究其对党建宣传活动的报道的内容、形式、机制、技术和服务,分析研究省级融媒体平台对党建宣传活动的实践路径。结合新闻学、传播学、社会学以及统计学的知识,通过数据分析、个案分析和访谈等多种形式,多维度地探究省级融媒体平台对党建宣传活动的实践。
中南财经政法大学 2022-08-09
专家报告荟萃⑰ | 中国农科院作物科学研究所重大平台中心副主任张丽娜:科学仪器应用验证评价的探索与实践
国家网络管理平台数据显示,全国高校和科研院所50万元(含)以上大型科学仪器中国产仪器占有率不足25%。
高等教育博览会 2025-07-01
一种用于等温扩增检测结核分枝杆菌的引物及包含该引物的检测试剂和方法
本发明公开了一种用于等温扩增检测结核分枝杆菌的引物及包含该引物的检测试剂和方法,所述引物包括上游序列和下游序列,其序列分别如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示;包含该引物的检测试剂包括上游引物85BPF1、下游引物85BPR1和探针85BPB1(SEQ ID NO:3);利用所述检测试剂等温扩增检测结核分枝杆菌的方法,包括以下步骤:将待检测基因样本与所述检测试剂混合,放置在可收集FAM荧光的仪器中,在35?45℃条件下孵育,检测荧光值,根据有无阳性扩增反应,判断待检测基因样本是否属于结核分枝杆菌的基因。相对于现有技术,本发明通过检测结核杆菌中的基因组,可以特异地检测结核杆菌基因,能够有效区分结核分枝杆菌和非结核分支杆菌,特异性高,反应时间短,温度过程简单。
东南大学 2021-04-11
面向APT检测的攻击链数据建模与分析
主要研究APT 网络攻击全链条的通用表征和威胁模型, 实现攻击的全链条威胁分析;研究跨平台内核数据实时可信 采集方法,探索基于去噪和去冗技术的高效数据解析、基于 语义恢复技术的关键字段填充;研究多源异构内核数据的重 构方法;研究保持全局依赖的数据压缩方法,实现实时、高 效、普适的数据压缩;研究面向APT网络攻击全链条的智能 检测框架,实现对攻击的全链条高效检测;研究APT网络攻 击的演化模式,实现APT网络攻击的可解释溯源分析。
浙江工业大学 2021-05-06
新型冠状病毒核酸检测试剂盒
沈阳化工大学特聘教授尹秀山团队成功研制出“新型冠状病毒核酸检测试剂盒”,已投入科研使用。本次研发为沈阳市科技局会同辽宁省科技厅联合启动的首批冠状病毒感染的肺炎疫情应急科研攻关项目,包括新型冠状病毒的快速检测试剂盒、家用试剂盒及配套产品等,用于疑似病例早期初步筛查。
沈阳化工大学 2021-04-10
公路桥梁检测新技术研发与应用
由重庆交通大学牵头,交通运输部公路科学研究所、北京航空航天大学等七家单位共同完成的“公路桥梁检测新技术研发与应用”,项目围绕公路桥梁内在病害感知难题,首创了基于自发磁场变异特性的桥梁钢筋锈蚀和拉吊索腐蚀断丝无损量化检测技术与装置,研发了桥梁钢绞线钢束和精轧螺纹钢筋有效预应力现场检测新技术与装置,研制了桥梁索塔裂缝自动巡检与精准感知量测技术与装置,实现了我国桥梁内在病害精准、量化、无损检测的技术引领,带动了科技革新和行业进步,成果总体达到国际领先水平。
重庆交通大学 2021-04-10
新冠病毒检测试纸和试剂盒
病毒的快速、灵敏检测可以缩短疑似病例数量和病人隔离期,更短时间内筛查更多疑似病例,具有重要临床和公共卫生价值。核酸检测试剂盒检测耗时长、病毒RNA容易降解、难以检测小于100bp病毒片段,导致目前新冠病毒检测假阴性案例很多。深圳国际研究生院助理教授秦培武团队将通过CRISPR反应、高灵敏光谱、单分子成像解决当前新冠检测面临的难题。 在以往工作的基础上,秦培武与罗彻斯特理工杜可教授合作开发基于Cas12a反应的DNA病毒检测方法,不扩增的条件下可以检测皮摩尔浓度非洲猪瘟病毒,成果已经被Biosensors and Bioelectronics接收。 针对新型冠状病毒检测,灵敏度、速度、高通量将是检测装置的主要设计指标。为此将整合光学灵敏度最高的单分子成像与信号放大最好的CRISPR酶反应,达到高灵敏、高通量、高特异新冠病毒检测,将CRISPR反应体系封装到载玻片作为检测试剂盒使用,加入病毒后产生的荧光信号可通过单分子显微镜采集。多个检测位点可以累计提高信噪比,crRNA阵列覆盖新冠病毒所有保守区将最大限度检测病毒提供的天然检测靶点。 本项目还将开发病毒检测试纸,将CRISPR反应系统溶解风干到试纸上。新冠病人咽拭子样品经核酸提取后先用试剂检测,信号可以目测或者利用高灵敏光谱检测,如果是阴性再进行试剂盒单分子检测,实现二级精准新冠病毒核酸检测。
清华大学 2021-04-10
新型冠状病毒等病毒的核酸检测方法
2020年1月15日,复旦大学姜世勃等人在Journal of Medical Virology 在线发表题为“Recent advances in the detection of respiratory virus infection in humans”的综述研究,该综述总结了用于检测常见呼吸道病毒【例如流感病毒,人呼吸道合胞病毒(RSV),冠状病毒,人腺病毒(hAdV)和人鼻病毒(hRV)】的当前可用和新颖的诊断方法。 
复旦大学 2021-04-10
表面等离子共振(SPR)生物医学检测系统
项目简介: 表面等离子共振(SPR)生物传感技术是近年来迅速发展起来的 用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比 较,具有样品不需要纯化、标记,并且可以实时、动态、高灵敏检测 等优点,因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景,如疫苗 研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件 侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制 一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究,2004 年底研制完成了 第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中,我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足,课题组在天津 市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支 持下,研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。 这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势,而且符合 SPR 传感系 统小型化、仪器化的发展趋势,为系统最终产品化奠定了基础。目前 已经完成仪器化,结构设计及操作便利方面还需进一步完善,以便使 非专业人员能够完成操作;数据分析算法及软件需要进一步开发,以 达到实用化。 技术水平及应用前景 所开发的试验系统已经达到了国际先进水平,申请专利两项。产 品化后,可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物 开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等, 具有很好的应用及市场前景。 首先,一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成 本预计为 10 万元人民币左右,而国际上同类产品(瑞典 BIAcore 公 司生产)的最低售价为 10 万美元左右。可见,SPR 生物医学检测分 析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次,SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成 本很高,目前还是一种半消耗品,即每完成一次测试后需作再生处理, 这样可重复使用几次,然后予以更换;即使这样,单次检测成本也在 200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生 产的传感芯片,可大幅降低成本。再生技术的研究成功,可以进一步 降低使用成本;若能大批量生产,在成本很低的情况下,也可实现一 次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币,售价如 果为 100 元人民币,单次检测的成本将大幅降低。这样,一方面便于系统的推广应用,另一方面传感芯片作为一次性消耗品,需求量极大, 由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外,我们还可以在此项研究的基础上,进一步开发适合于药物 靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检 测等其它众多领域进行检测分析的系列产品,其巨大的经济效益和社 会效益是不言而喻的。 
南开大学 2021-04-11
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