临床大数据分析与挖掘――基于Python和机器学习的临床决策

图书标准信息

• 作者 孙丽萍 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2020-11
• ISBN 9787121400391
• 定价 59.80元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 268页

【内容简介】

本书不仅讲解了机器学习基本原理和基本方法，而且通过大量医疗领域的案例实现对医疗健康数据的处理和分析，能够在很大程度上辅助医护人员进行临床决策。通过本书学习，读者不仅能够掌握机器学习算法建模前的数据准备、筛选构造机器学习算法指标的特征工程、不同类别的机器学习算法，还能够掌握临床诊疗数据、电子病历档案数据及影像数据等多源异构数据的处理方法，以及医疗图像、文本等数据的读取、预处理、可视化等知识。同时，本书还介绍了具有开源、去编程化的TipDM 数据挖掘建模平台，通过拖曳的图形化操作就能实现数据分析的全流程。本书可以作为医学类院校数据科学与大数据技术专业的核心课程教材，以及医工专业的专业核心课程或选修课程教材。在此基础上，还可以作为临床、口腔、医技、检验、影像、公共卫生等医学类专业进阶层次的专业限选课程或拓展课程的教材。

【作者简介】

孙丽萍，上海健康医学院医疗器械学副院长、教授。中国自动化学会常务委员、中国机器人大赛医疗服务机器人项目负责人、RoboCup Junior机器人世界杯中国赛医疗服务机器人项目负责人、中国服务机器人大赛负责人。中国科技部生产力促进中心服务机器人专业委员会委员。中国卫生信息与健康医疗大数据学会医疗健康专委会副秘书长。人工智能医疗器械标准化制定组专家。

【目录】

第1 章机器学习 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1

1．1 机器学习简介???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1

1．1．1 机器学习的概念??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1

1．1．2 机器学习的应用领域????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1

1．2 机器学习通用流程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2

1．2．1 目标分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2

1．2．2 数据准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

1．2．3 特征工程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4

1．2．4 模型训练与调优??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5

1．2．5 性能度量与模型应用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

1．3 Python 机器学习工具库简介?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

1．3．1 数据准备相关工具库????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

1．3．2 数据可视化相关工具库?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7

1．3．3 模型训练与评估相关工具库???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

小结????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．10

第 2 章数据准备 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12

2．1 数据质量校验????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12

2．1．1 一致性校验?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12

2．1．2 缺失值校验?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．15

2．1．3 异常值校验?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．17

2．2 数据分布与趋势探查?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．18

2．2．1 分布分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．18

2．2．2 对比分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．22

2．2．3 描述性统计分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．25

2．2．4 周期性分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28

2．2．5 贡献度分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．29

2．2．6 相关性分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．31

VIII

2．3 数据清洗???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35

2．3．1 缺失值处理?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35

2．3．2 异常值处理?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38

2．4 数据合并???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39

2．4．1 数据堆叠????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39

2．4．2 主键合并????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．45

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．45

第 3 章特征工程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48

3．1 特征变换???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48

3．1．1 标准化???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48

3．1．2 独热编码????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．54

3．1．3 离散化???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．55

3．2 特征选择???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58

3．2．1 子集搜索与评价???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58

3．2．2 过滤式选择?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59

3．2．3 包裹式选择?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59

3．2．4 嵌入式选择与L1 范数正则化???????????????????????????????????????????????????????????????????????????．60

3．2．5 稀疏表示与字典学习?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．61

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．63

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．63

第 4 章有监督学习 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66

4．1 有监督学习简介????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66

4．2 性能度量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66

4．2．1 分类任务性能度量????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66

4．2．2 回归任务性能度量????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．68

4．3 线性模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．69

4．3．1 线性模型简介??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．69

4．3．2 线性回归????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．69

4．3．3 逻辑回归????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．72

4．4 k 近邻分类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．75

4．5 决策树??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78

4．5．1 决策树简介?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78

4．5．2 ID3 算法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．79

4．5．3 C4．5 算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．81

4．5．4 CART 算法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．83

4．6 支持向量机???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．86

4．6．1 支持向量机简介???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．86

4．6．2 线性支持向量机???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．87

4．6．3 非线性支持向量机????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．91

4．7 朴素贝叶斯???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．94

4．8 神经网络???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．98

4．8．1 神经网络介绍??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．98

4．8．2 BP 神经网络????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．99

4．9 集成学习???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????104

4．9．1 Bagging ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????104

4．9．2 Boosting ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????106

4．9．3 Stacking ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????115

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????116

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????116

第 5 章无监督学习 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118

5．1 无监督学习简介????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118

5．2 降维??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118

5．2．1 PCA ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118

5．2．2 核化线性降维??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????121

5．3 聚类任务???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123

5．3．1 聚类性能度量指标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????124

5．3．2 距离计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125

5．3．3 原型聚类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????126

5．3．4 密度聚类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????137

5．3．5 层次聚类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????139

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142

第 6 章智能推荐 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144

6．1 智能推荐简介????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144

6．1．1 推荐系统????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144

6．1．2 智能推荐的应用???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144

6．2 推荐系统性能度量?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146

6．2．1 离线实验评价指标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146

6．2．2 用户调查评价指标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????148

6．2．3 在线实验评价指标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????149

6．3 基于关联规则的推荐技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????149

6．3．1 关联规则和频繁项集?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????150

6．3．2 Apriori 算法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????150

6．3．3 FP-Growth 算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????154

6．4 基于协同过滤的推荐技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????159

6．4．1 基于用户的协同过滤?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????159

6．4．2 基于物品的协同过滤?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????166

课后习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????167

第 7 章医疗保险的欺诈发现 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????169

7．1 目标分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????169

7．1．1 背景??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????169

7．1．2 数据说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????170

7．1．3 分析目标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????171

7．2 数据准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172

7．2．1 描述性统计分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172

7．2．2 数据清洗????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172

7．2．3 分析投保人和医疗机构的信息?????????????????????????????????????????????????????????????????????????173

7．3 特征工程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????177

7．3．1 特征选择????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????177

7．3．2 特征变换????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????178

7．4 模型训练???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????182

7．5 性能度量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184

7．5．1 结果分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184

7．5．2 聚类性能度量??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????188

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????190

第 8 章中医证型关联规则分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????191

8．1 目标分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????191

8．1．1 背景??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????191

8．1．2 数据说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????191

8．1．3 分析目标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192

8．2 数据准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193

8．2．1 数据获取????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193

8．2．2 数据清洗????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????195

8．3 特征工程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????196

8．3．1 特征选择????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????196

8．3．2 特征变换????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????197

8．4 模型训练???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????201

8．5 性能度量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????202

8．5．1 结果分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????203

8．5．2 模型应用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????204

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????204

第 9 章糖尿病遗传风险预测 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205

9．1 目标分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205

9．1．1 背景??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205

9．1．2 数据说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????206

9．1．3 分析目标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????207

9．2 数据准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????207

9．2．1 数据探索????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????207

9．2．2 数据清洗????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????209

9．3 特征工程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????209

9．4 模型构建???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????211

9．4．1 交叉验证????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????211

9．4．2 模型训练????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213

9．5 性能度量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214

9．5．1 结果分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214

9．5．2 模型评价????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????216

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????216

第 10 章基于深度残差神经网络的皮肤癌检测????????????????????????????????????????????????????????????????217

10．1 目标分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????217

10．1．1 背景?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????217

10．1．2 图像数据说明?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218

10．1．3 分析方法与过程??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????219

10．2 图像数据预处理??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????219

10．2．1 图像预处理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????219

10．2．2 查看处理后的图像???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????222

10．3 模型构建?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223

10．3．1 卷积神经网络（CNN） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223

10．3．2 残差网络（Residual Network） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????226

10．3．3 ImageDataGenerator 参数说明?????????????????????????????????????????????????????????????????????????228

10．3．4 训练深度残差神经网络模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????229

10．4 性能度量?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????231

10．4．1 性能分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????231

10．4．2 结果分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????232

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????234

第 11 章基于 TipDM 数据挖掘建模平台实现医疗保险的欺诈发现??????????????????????????????????236

11．1 TipDM 数据挖掘建模平台????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????236

11．1．1 首页?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????237

11．1．2 数据源??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????238

11．1．3 工程?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????239

11．1．4 系统组件???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????240

11．1．5 TipDM 数据挖掘建模平台的本地化部署???????????????????????????????????????????????????????????241

11．2 快速构建医疗保险的欺诈发现工程??????????????????????????????????????????????????????????????????243

11．2．1 获取数据???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244

11．2．2 数据准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????247

11．2．3 特征工程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????250

11．2．4 模型训练???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????253

小结?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255

参考文献 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????256