交叉双腿的膝盖,在英国石油公司(BP)测量,是一些生理的刺激,大大影响英国石油(BP)测量的准确性。因此,它是至关重要的制定一个适当的预测模型对口译的影响对英国石油(BP)夹紧双腿。本研究描述了使用的主成分分析(PCA)融合提出了逐步回归(FSWR),人工神经网络(ANN),自适应神经模糊推理系统(简称ANFIS)和最小二乘支持向量机(二)模型预测的BP反应正常血压和高血压参与者之间的夹紧双腿。提出了预测模型的性能的评估使用适当的统计指数表明,PCA-based二(PCA-LS-SVM)模型的预测精度最高,确定系数(<我t一个lic> R2)= 93.16%,均方根误差(RMSE) = 0.27,和平均绝对百分比误差(日军)= 5.71 SBP预测血压正常的科目。此外,<我t一个lic> R2RMSE = 0.19 = 96.46%,日军对SBP预测和= 1.76<我t一个lic> R2RMSE = 0.21 = 95.44%,日军= 2.78高血压预测类似的主题使用PCA-LSSVM模型。这个评估提出了混合计算模型构成的重要性和优势在生物医学研究的预测变量。
精确测量的血压(BP)是必不可少的诊断高血压的早期阶段。高血压作为最高风险因素出现危及生命的条件,如冠状动脉疾病,中风和肾功能衰竭(
推荐几个国际组织包括美国心脏协会(
正确的主题定位的腿在BP测量往往是被忽视的。似乎是一个舒适的位置,受试者自发交叉双腿的膝盖。几个临床和研究已经证明,交叉双腿膝盖水平在英国石油公司(BP)测量潜在影响测量的准确性。Foster-Fitzpatrick等人表现出显著增加BP用膝盖水平高血压的双腿交叉学科(
尽管研究证实腿立场BP测量的重要性,很可能腿位置存在明显差异在临床实践中,也在已发表的研究
此外,有越来越多的证据表明,人体测量指数是英国石油公司的主要决定因素。过去一些研究已经进行了识别人体测量特征可以作为标记的英国石油公司(
预测的各种方法利用生物变量范围从传统的基于统计模型的复杂的人工智能模型(
Hsin-Hsiuang等人逻辑回归相比,支持向量机,permanental分类方法在预测高血压通过使用基因型信息。他们使用逻辑回归分析的第一步检测重要的单核苷酸多态性(snp)。在第二步中,他们使用逻辑回归的显著的单核苷酸多态性,SVM和permanental分类方法用于预测。结果表明,支持向量机和permanental分类表现逻辑回归(
进行更好的训练过程,提高预测的准确性,混合计算模型在医学诊断正在开发支持关于临床住院医师在成功的决策,早期预防、早期临床诊断、临床治疗和应用程序,允许计算疾病的可能性根据已知的主题特征和临床测试结果(
目前的研究是一个延续我们的先前的研究[
总共30 40血压正常的高血压科目在学生中,员工,和教师的桑特Longowal工程技术研究所认为大学Longowal Distt。Sangrur、旁遮普、印度,包括在这项研究中。参与者年龄超过18年。排除标准怀孕主题,心律不齐的主题,和那些有任何条件,会干扰定位下肢的科目。机构研究委员会批准了研究协议和所有参与者参与之前给书面知情同意。
标准的问卷是人体测量数据的收集管理包括年龄、身高、体重、BMI, (MUAC)和中上臂围的参与者。平均值和标准偏差(SD)收集到的人体测量数据表
描述性统计的人体测量特征研究的样本。
| 人体测量特征 | Normotensives | 高血压药物 | ||
|---|---|---|---|---|
| 的意思是 | SD | 的意思是 | SD | |
| 年龄(年) | 23.1 | 1.24 | 42.83 | 6.665 |
| 身高(厘米) | 1.61 | 0.03 | 1.583 | 0.035 |
| 体重(公斤) | 55.96 | 7.29 | 62.48 | 10.89 |
| BMI(公斤/米2) | 21.55 | 2.504 | 23.57 | 3.497 |
| MUAC (cm) | 26.56 | 2.45 | 26.72 | 2。4 |
一个特别分开房间被用来进行这项研究。这房间内确保最小的干扰而测试被执行。观察者参与这项研究被训练使用黑洞的英国石油(BP)测量培训材料(
消除观察者偏见,英国石油(BP)测量使用验证,新买的,完全自动血压计欧姆龙哼哼- 7203(欧姆龙医疗有限公司,日本京都)使用示波的测量方法。BP监控可用小袖口(17-22厘米),中袖(22-32厘米),和大袖口(32-42厘米)。英国石油(BP)测量之前是选择适当的大小根据MUAC袖口的科目。
受试者建议避免饮酒、吸烟、咖啡/茶摄入量,和锻炼至少30分钟前英国石油(BP)测量。他们要求空膀胱前测量。受试者还指示与支持在椅子上坐直,脚平放在地板上,上臂(测量)在心脏水平,因为它们是潜在的混杂因素。此外,他们被要求不说话和移动测量(
休息5分钟后(
PCA是抵消多重共线性的第一步。这是一种降维技术,不考虑输入变量之间的相关性。因此,主成分分析是一种无监督降维方法(
FSWR是传统的统计建模技术用于开发一个最好最优预测模型通过提取出人体测量特征或预测变量根据其统计学意义或概率(<我nline-formula>
安达到最好的建筑,各种结构的前馈安与不同的隐藏层个数和每个隐层神经元。最后,根据性能指标从调查,获得一个ANN结构有两个隐藏层和六个每个隐层节点被选中进行进一步分析。此外,安的体系结构也由一个输入层有四个输入节点(代表四个人电脑)和一个输出层和一个输出节点(表示BP反应交叉腿)。选择双曲正切乙状结肠激活函数为隐层和线性激活函数为输出层训练较少的网络时代也与更好的性能标准和取得最好的结果的预测。反向传播学习算法基于Levenberg-Marquardt技术被用来发现误差函数的局部最小值。它融合了最速下降法和高斯牛顿算法和继承了高斯牛顿算法的速度优势和最速下降法的稳定性。它更强大,比传统的梯度下降法(
Sugeno-type FIS模型被开发使用“genfis1”网格分区数据预测的BP反应夹紧双腿。不同的隶属度函数简称ANFIS参数包括数字(MFs)和类型的输入和输出测试达到完美的曼氏金融培训和最大的预测精度。输入隶属函数“psigmf”和输出隶属函数“线性”是用于开发的预测模型
简称ANFIS训练模型的其他参数如下:MFs的数量= 16日的节点数量= 55 = 80数量的线性参数,非线性参数的数量= 32,参数= 112,总数和模糊规则的数量= 16。
最重要的步骤开发为生物模型如下:选择一个内核及其参数。经过多次实验观察,径向基函数(RBF)内核和网格搜索优化算法(2倍交叉验证)选择获取正则化参数的最佳组合(<我t一个lic>
γ)和方带宽(<我t一个lic>
σ2)[
配对的结果<我t一个lic>
t以及体现出统计上显著的更高的SBP和夹紧双腿(平均差±SD = 5.838±2.5919,<我nline-formula>
目视检查的皮尔森相关系数显示多重共线性的存在,如相关系数> 0.6 (
每一对之间的皮尔逊相关系数的人体正常血压和高血压的特征。
| 人体测量特征 | 高度 | 重量 | 身体质量指数 | MUAC |
|---|---|---|---|---|
| 年龄(年) | 0.535 |
0.784<我nline-formula>
|
0.701<我nline-formula>
|
0.668<我nline-formula>
|
| 身高(厘米) | 0.543 |
0.237 |
0.619<我nline-formula>
|
|
| 体重(公斤) | 0.934<我nline-formula>
|
0.743<我nline-formula>
|
||
| BMI(公斤/米2) | 0.617<我nline-formula>
|
在下一步中,PCA用于省略对人体测量特征之间的多重共线性和简化它们之间的关系的复杂性
核实PCA的适用性,巴特利特球形的测试应用(
5个人电脑,只有第一个四个人电脑(PC1-PC4),解释了超过5%的变化,保留了进一步分析。在血压正常的受试者,所选电脑解释总变异的99.8%。方差比例解释PC1 PC2,生物,和PC4被发现为71.84%,16.58%,6.34%,和5.04%,分别。在高血压的主题,选择电脑解释总变异的98.04%。方差比例占PC1 PC2,生物,和PC4估计为61.10%,22.5%,8.78%,和5.66%,分别。荷量方差极大旋转后的人体测量特征给原变量的程度是影响形成新的变量。对正常血压和高血压、体重和体重指数特征与其PC1最高和高度与PC2相关性最高。
此外,皮尔森的相关性对电脑,如表所示
每一对之间的皮尔逊相关系数的电脑在正常血压和高血压科目。
| 个人电脑 | PC2 | 生物 | PC4 |
|---|---|---|---|
|
|
−0.00000225 |
0.0000000798 |
−0.0000167 |
|
|
−7.237<我t一个lic>
e−016 |
5.808<我t一个lic>
e−016 |
|
|
|
−7.557<我t一个lic>
e−017 |
大胆的值显示在人体相关高血压研究对象的特征。
开发PCA-based预测模型,主要得分值从原理获得得分系数被用作独立变量和BP反应作为因变量。此外,80%的数据被用于训练,同时整个数据集是用于测试。数据规范化培训之前达到更准确的预测。MATLAB(版本7.5)被用来开发预测模型。
概率考虑时,标准化的SBP反应的回归PC1(由重量和BMI)被发现血压正常的受试者达到统计上的显著水平。然而,生物组成的(年龄)被发现显著的SBP和反应类似高血压。数据
观测值和预测值之间的散点图使用PCA-FSWR BP反应模型。
SBP的血压正常的人
SBP为高血压
为高血压菲律宾
最终的模型方程预测BP在血压正常的反应性和高血压科目如下:
模型方程获得预测SBP血压正常的受试者的反应:
模型方程获得预测高血压SBP反应的主题:
模型方程获得预测高血压反应类似的主题:
观测值和预测值之间的散点图PCA-ANN BP反应的模型,如图
观测值和预测值之间的散点图使用PCA-ANN BP反应模型。
SBP的血压正常的人
SBP为高血压
为高血压菲律宾
如数据所示
观测值和预测值之间的散点图使用PCA-ANFIS BP反应模型。
SBP的血压正常的人
SBP为高血压
为高血压菲律宾
正则化参数的最优值(<我t一个lic>
γ)和方带宽(<我t一个lic>
σ2)获得来自发达PCA-LS-SVM模型如下:
观测值和预测值之间的散点图PCA-LS-SVM如图的英国石油(BP)反应
观测值和预测值之间的散点图使用PCA-LS-SVM BP反应模型。
SBP的血压正常的人
SBP为高血压
为高血压菲律宾
模型的统计指数的比较,如表所示
统计指数提出的模型。
| 模型 | 血压正常的话题 | 高血压科目 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SBP | SBP | 菲律宾 | |||||||
|
|
RMSE | 日军(%) |
|
RMSE | 日军(%) |
|
RMSE | 日军(%) | |
| PCA-FSWR | 29.05 | 2.21 | 40.33 | 38.35 | 3.66 | 48.35 | 37.21 | 1.49 | 22.72 |
| PCA-ANN | 55.67 | 0.67 | 26.25 | 60.11 | 0.74 | 30.39 | 67.91 | 0.57 | 14.63 |
| PCA-ANFIS | 75.42 | 0.67 | 17.39 | 84.81 | 0.44 | 6.74 | 84.26 | 0.44 | 5.06 |
| PCA-LS-SVM | 93.16 | 0.27 | 5.71 | 96.46 | 0.19 | 1.76 | 95.44 | 0.21 | 2.78 |
准确预测BP公司积分成功的决策,导致更好的病人护理。过高的英国石油(BP)会增加高血压患者的数量。他们会对药物的副作用,增加保险和治疗费用。此外,不准确的标签增加了疾病的看法和旷工
标志着英国石油公司与海拔高度交叉腿位置可能是由于等距腿部肌肉的活动。等距活动增加血管阻力和总外周阻力(TPR)和英国石油公司(
显然,这项工作表明,交叉腿坐姿SBP显著升高的血压正常的主题和SBP和高血压类似科目。类似的结论是由以前的研究发现(
此外,PCA-based混合计算模型提出了预测的BP反应夹紧双腿。我们所知,这是第一个研究,特别关注预测BP反应使用PCA-FSWR夹紧双腿,PCA-ANN PCA-ANFIS, PCA-LS-SVM模型。因此,与间接相关的预测结果进行了比较研究,如表所示
与其他研究的结果比较。
| Ref。 | 模型 | 预测参数 | 结果 |
|---|---|---|---|
| ( |
岭线性回归,安、支持向量机和随机森林 | BGL,英国石油公司 | 随机森林方法优于岭线性回归,安,和支持向量机。<我t一个lic> R2= 0.91% (SBP),<我t一个lic> R2(菲律宾)= 0.89%,<我t一个lic> R2= 0.90% (BGL) |
| ( |
安(原始输入),安(特性),MAA,简称ANFIS(基于功能) | SBP菲律宾 | 安(基于特征)实现最佳的性能比其他模型。SDE SBP的预测:美= 6.28,= 8.58。SDE预测类似:美= 5.73,= 7.33 |
| ( |
安 | SBP菲律宾 | 实验结果证实了安的正确性与线性回归模型相比。均值±<我t一个lic> σSBP: 3.80±3.46, 2.21±2.09:类似。相对误差:SBP: 3.48±3.19。菲律宾:3.90±3.51 |
| ( |
支持向量机与RBF和多项式的内核 | SBP菲律宾 | 内核支持向量机(RBF)优于SVM(多项式内核)。相关系数(<我t一个lic> R)= 0.97 (SBP), 0.96(菲律宾)。RMSE = 6.94 (SBP)和5.78(菲律宾)。分散指数(SI) = 22.34 (SBP), 22.79(菲律宾) |
| ( |
PCA-ANN、PCA-ANFIS PCA-LS-SVM | SBP菲律宾 | PCA-LS-SVM优于PCA-ANN PCA-ANFIS。 |
| ( |
PCA-SWR、PCA-ANN PCA-ANFIS, PCA-LS-SVM | 菲律宾 | PCA-LS-SVM优于PCA-FSWR、PCA-ANN PCA-ANFIS。血压正常的科目:<我t一个lic> R2RMSE = 0.1243 = 98.49%,日军= 3.01%。高血压的主题:<我t一个lic> R2RMSE = 0.2013 = 95.95%,日军= 2.9% |
| ( |
安,简称ANFIS和支持向量机 | 半干旱山区河流流 | 安相比较的结果,简称ANFIS,和支持向量机模型,发现的值<我t一个lic> R、均方根误差、平均绝对相对误差(母),和Nash-Sutcliffe (NS)的SVM模型比安和简称ANFIS的输入数据的组合 |
| ( |
安,简称ANFIS | 预测depths-to-water表提前一个月,在三个井位于不同距离 | 两种模型可以用于高水平的精度对模型水位没有显著影响的距离从河里,模型精度表示通过RMSE是大致相同的在所有三个案例(0.14154 - -0.15248)。<我t一个lic> R变化从0.91973到0.9623,效率系数从0.84588到0.92586 (COE) |
| ( |
安,简称ANFIS和支持向量机 | 纵向弥散系数(LDC) | 支持向量机模型被发现比(<我t一个lic> R2= 90%)在预测LDC由于低不确定性与安(<我t一个lic> R2= 82%),简称ANFIS (<我t一个lic> R2= 83%)模型,简称ANFIS模型表现得比安模型 |
| ( |
多层感知器(MLP)、安、模糊遗传(FG),二、多元自适应回归样条(火星),简称ANFIS,多元线性回归(高)和史蒂芬斯和斯图尔特模型(SS) | 蒸发在不同气候条件下 | 应用模型的精度等级为:延时,GRNN, LSSVM, FG, ANFIS-GP,火星,高钙 |
| 本研究 | PCA-FSWR、PCA-ANN PCA-ANFIS, PCA-LS-SVM | 英国石油(BP)反应性夹紧双腿 | PCA-LS-SVM优于PCA-FSWR、PCA-ANN PCA-ANFIS。血压正常的主题:SBP:<我t一个lic> R2RMSE = 0.27 = 93.16%,日军= 5.71%。对高血压的主题:SBP:<我t一个lic> R2RMSE = 0.19 = 96.46%,日军= 1.76%。菲律宾:<我t一个lic> R2RMSE = 0.21 = 95.44%,日军= 2.78% |
在所有的研究中,软的更高的性能计算模型是来自更大程度比传统模型的鲁棒性和容错性。目前的研究工作的结果表明PCA-LS-SVM混合模型获得最佳回归模型的预测结果,因为坚定地基于统计学习理论;因此,它可以获得全局最优解,具有良好的泛化能力和低依赖样本数据。
本研究有很多的优点。我们使用小型、中型和大型袖口覆盖整个MUAC范围要求的参与者。不恰当的袖口大小导致低估或高估的基点。此外,加强测量的准确性,我们把三个读数的平均值每七天腿的位置(
然而,任何单一的比较可靠地预测模型可能不代表真正的最终结果。至关重要的是评估的性能预测模型在外部验证研究使用更大的数据库。
本文详细的混合计算模型,以预测BP反应交叉腿使用人体测量指标变量。通过消除多重共线性问题,主成分分析提供了更客观的解释人体测量指标变量用于预测。然后,PCA-FSWR PCA-ANN、PCA-ANFIS PCA-LS-SVM模型检测的BP预测个人电脑。发现PCA-LS-SVM模型实现的重大改进<我t一个lic> R2、RMSE和日军与其他模型相比。本研究工作为研究人员和工程师可能提供有价值的参考应用生物变量混合建模的计算方法。结果也可能有助于医生做出更准确的诊断高血压在临床实践中。我们未来的研究目标是研究一个方法通过结合不同的混合动力技术的输出更多的预测变量。此外,未来的研究工作将地址使用一个方法通过结合不同的混合模型的输出与更多的预测变量。
随后的过程都是按照道德标准的负责任的人体试验委员会(机构和国家)和1975年的赫尔辛基宣言,2008年修订的(5)。
知情同意是获得所有的参与者包括在这项研究中。
作者宣称没有利益冲突有关的出版。