一種基于概率的個性化藥物推薦方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對特定人群的個性化藥物推薦方法，屬于藥物經濟學中藥物評價技術領域。本發(fā)明通過對整體人群在藥物上的花費以及對藥物的反應求出藥物的平均有效性和成本分布；通過對每種藥物的有效性及費用建模分析求出每種藥物的有效性分布以及成本分布。在此基礎上，本發(fā)明首先計算出每種藥物的成本及有效性相對于整體人群的增量分布，然后計算出每種藥物在特定人群愿意提高費用以獲得有效性提高的前提下的概率值，最后根據概率值的大小針對特定人群給出個性化的藥物推薦結果。
【專利說明】
一種基于概率的個性化藥物推薦方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于概率的個性化藥物推薦方法，屬于藥物經濟學領域。
【背景技術】
[0002] 醫(yī)藥技術是保證人類健康的重要技術手段，研究表明隨著經濟發(fā)展和消費水平的 提高，人們消費結構中醫(yī)療支出所占比重逐漸增大。醫(yī)藥資源的合理配置成為越來越重要 的問題。藥物經濟學是人類為應對醫(yī)藥資源配置而興起的交叉學科。藥物經濟學以經濟學 理論為基礎，全面的分析醫(yī)藥技術的成本和收益，進而形成最優(yōu)的方案，使得藥物資源使用 合理化。
[0003] 文獻[1]使用馬爾可夫模型模擬疾病的發(fā)展周期過程中消耗的衛(wèi)生資源以及產生 的醫(yī)療效果，從而估算出治療方案消耗的總成本和疾病發(fā)展的結果來決策出最優(yōu)的方案。 文獻[2]使用決策樹模型將問題分類，通過計算每種分類的收益和成本期望來決策最優(yōu)的 方案。國內許多研究[3,4]通過計算成本、收益的均值來分析決策出最優(yōu)治療方案。
[0004] 以上方法并沒有考慮到不同人群經濟能力和對藥物反應的差異，以及不同人群的 特殊要求。為解決以上方法的不足，本發(fā)明從概率的角度用概率模型來描述成本以及有效 性，使得我們的方法能適用于多種藥物的分析，并且能根據人群的經濟能力以及要求做出 個性化的決策方案。
[0005] 上文中提到的文獻來源于如下的期刊：
[0006] [1].Krasnova,L.,P.Vorobiev and Μ.Holownia,Real-fforld Data on the Epidemiology and Treatment ofHER2-Advanced Breast Cancer in Postmenopausal Patients in Different Regions of Russia for Forming Markov Models of Managment of Patients.Value in Health,2014.17(7)：p.A618-.
[0007] [ 2 ] · Parienti，J · J ·，et a 1 ·，Emp i r i ca 1 therapies among adults hospitalized for community-acquired upper urinary tract infections：A decision-tree analysis of mortality,costs,and resistance.American Journal of Infection Control,2015.43(9)：p.e53-e59.
[0008] [3].王志亮與李新娥，3種磺脲類藥用于2型糖尿病初始治療的成本-效果分析.中 國藥房，2014(22):第 2019-2021 頁·
[0009] [4].姚堯，鹽酸氨溴索治療小兒支氣管炎的療效評價.臨床醫(yī)藥文獻電子雜志， 2015(13):第 2529-2532 頁.

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明為解決的技術問題：
[0011] 本發(fā)明的目的是提出一種基于概率的個性化藥物推薦方法，以解決在藥物經濟學 中傳統(tǒng)方法無法根據人群的經濟能力以及自身特征做出個性化決策的問題。
[0012] 本發(fā)明為解決其技術問題采用如下技術方案：
[0013] 本發(fā)明為解決其技術問題采用如下技術方案，包括如下步驟：
[0014] A)分析單位人群和總體人群的成本數據，用概率模型表示單位人群成本分布情況 和總體人群成本分布情況；
[0015] B)分析單位人群和總體人群的治療情況，用概率模型來表示單位有效性和總體有 效性；
[0016] C)根據單位成本概率分布和總體成本概率分布計算單位群體相對于總體的成本 增量分布，根據單位有效性概率分布和總體有效性概率分布計算單位群體相對于總體有效 性增量分布；
[0017] D)利用成本增量和有效性增量計算成本有效性增量比的概率分布；
[0018] E)根據增量比概率分布計算在人群要求在整體水平上提高單位有效性愿意增加 醫(yī)療費用的情況下每種藥物能滿足要求的概率，最后根據每種藥物的概率值大小來決定哪 種藥物是最佳選擇。
[0019] 其中為成本建立概率模型，步驟A具體包括：
[0020] A1、用向量Cdld....!!!]表示使用藥物i的單元人群花費的原始成本數據，m表示 該單元總共有m個人，將原始成本數據歸一化，(V [1，2. .. .m]表示歸一化處理后的成本數 據；向量C[l，2....n]表示整體實驗人群的原始成本數據，η表示實驗人群總數為η，(/[1， 2. .. .η]表示歸一化處理后的數據，即：
[0021]
[0022]
[0023] 其中，Cjj]表示使用藥物i的編號為j的患者所花費的原始成本，(/dj]則表示對 應歸一化處理后的成本;C[j]表示總體試驗人群中編號為j的人花費成本原始數據，Clj] 則表示對應歸一化處理后的成本;MIN(C)表示整體實驗人群原始成本數據最小值，MAX(C) 表示整體實驗人群原始成本數據最大值；
[0024] A2、（計算均值、方差)根據單元成本數據集(V [1，2. . . .m]和總體成本數據集 [1，2. . . .η]計算對應均值E(C)和標準差s;計算對數正態(tài)分布的參數μ和
[0025]
[0026]
[0027] A3、用對數正態(tài)分布模型表示成本分布情況，單元人群i的成本分布為/c, (c,;Μ，A):
[0028]
[0029]其中Ci表示單元人群i的成本變量，講，~為對應對數正態(tài)分布的參數；
[0030]總體人群成本分布為fc(c;y，〇)
[0031]
[0032 ] 上式中c表示整體成本變量，μ，σ表示對應的參數。
[0033] 其中為有效性建立概率模型，步驟Β包括：
[0034] Β1、統(tǒng)計單元人群i中治愈和未治愈的人數，分別記為ai和;統(tǒng)計總體人群中治愈 和未治愈的人數，分別記為a和β;
[0035] Β2、藥物i針對單元人群的有效性，
[0036]
[0037] 其中ei為有效性變量，Β(€4，β〇表示貝塔函數，€^和&為對應參數；
[0038]所有藥物針對總體人群的有效性fE(e)，
[0039]
[0040] 其中e為變量，a和β表示對應參數。
[0041 ]進行增量分析的步驟C包括：
[0042] C1、根據聯合概率密度，求出增量Δ X的分布函數：
[0043]
[0044]
[0045] C2、對分布函數求導可得概率密度函數：
[0046]
[0047] C3、同理可得，當ΔΧ彡〇時：
[0048]
[0049] 計算成本有效性增量比的開率模型，步驟D具體包括：
[0050] 若Aei>〇且ACi>〇,計算成本有效性增量比負（A ei，ACi)
[0051]
[0052] 若Aei<〇且ACi>〇,計算成本有效性增量比f 2( Aei，ACi)
[0053]
[0054] 若Aei<〇且ACi<〇,計算成本有效性增量比f 3( Aei，ACi)
[0055] ^ .
~
[0056] 若Aei<〇且ACi<〇,計算成本有效性增量比f 4( Aei，ACi)
[0057]
[0058] 根據增量比的概率密度以及對于每個象限的權值，計算每種藥物在符合人群要求 的閾值icer(人群要求在整體水平上提高單位有效性愿意增加醫(yī)療費用）的概率值：
[0059] 若 icer彡 1，
[0060]
[0061]
[0062]
[0063] 其中Wl，W2，W3，W4為根據成本有效性增量比的意義而賦予的權值；
[0064] 本發(fā)明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：
[0065] (1)本發(fā)明從概率的角度分析藥物的成本以及有效性，使得該方法更具有普遍性， 更加適用于多種藥物的分析。
[0066] (2)本發(fā)明基于概率，考慮不同人群的需求以及特性，使得該方法能針對特定人群 推薦個性化治療方案。
【附圖說明】
[0067] 圖1是本發(fā)明的體系結構圖。整個模型分為單元分析、總體分析、增量分析、增量比 分析四個部分如圖1所示。單元分析是針對使用同種藥物的人群的治愈情況和成本的觀測 值求出用該種藥的有效性以及成本分布情況。由于該模型后面用到增量，故需要一個比較 的基準。考慮到人群對藥物反應的差異性，將整個試驗人群的有效性以及成本作為比較的 基準。故總體分析是分析整個人群的有效性以及成本分布。增量分析主要包括成本增量以 及有效性增量，是對某種藥物與總體成本以及有效性的差異量化表示。增量比分析，在增量 分析的基礎上從概率的角度考慮藥物有效性增量隨成本增量變化的關系。最后從概率的角 度來分析針對特定人群提出最優(yōu)的治療藥物。
[0068]圖2是增量分析示意圖。計算增量的概率密度，其中a，b分別表示X，Xi的上限，陰影 部分表示積分區(qū)間。
[0069] 圖3是成本有效性增量比分析示意圖。fi( Δ ei，Δ ci)，f2( Δ ei，Δ ci)，f3( Δ ei，Δ Cl)，f4( Δ ei，Δ Cl)，表示Δ Q與Δ Ei在四個象限的聯合概率密度，四條虛線圍成的矩形是Δ CjPAEi的取值區(qū)間。過原點的斜線反應閾值(愿意為提高單位有效性所增加相應的費用）， 陰影部分表示積分區(qū)間。
【具體實施方式】
[0070] 下面結對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細說明。
[0071] 在藥物經濟學研究中，藥物評價是一門關鍵的技術。對于多種藥物的經濟性比較 中，如何選取一個一個比較對象是至關重要的。傳統(tǒng)方法采用成本最低的方案(或藥物)作 為比較對象或者設置標準的對照組。前者無法反應整個人群的經濟水平以及整體藥物的有 效性，而后者在操作上有較大的難度;對于成本以及有效性，傳統(tǒng)方法僅僅從統(tǒng)計學角度計 算均值和方差，忽略了不同人群的經濟水平以及對藥物反應的差異性。本發(fā)明從概率模型 的角度考慮，用對數正態(tài)分布來描述人群對于每種藥物以及總體人群的成本分布情況，用 貝塔分布來描述藥物的有效性情況，利用聯合概率求出每種藥物的有效性、成本情況相對 于總體的有效性、成本增量。最后根據人群的特定需求(愿意為提高單位有效性所增加相應 的費用)來計算每種藥物的概率值，根據概率值大小來決策出最優(yōu)的方案。
[0072]下面通過說明書附圖以及實施例對本發(fā)明進行說明。
[0073] 1)實施例一
[0074] 本發(fā)明的實施例一介紹了一種基于概率的增量分析方法，如圖2所示，展示了增量 大于〇時的積分區(qū)域，計算增量概率模型的具體步驟如下所示：
[0075] 根據聯合概率密度，求出增量ΔΧ的分布函數：
[0077] ====." … ........
[0076]
[0078] 對分布函數求導可得概率密度函數：
[0079]
[0080] 同理可得，當ΔΧ彡〇時：
[0081]
[0082] 2)實施例二
[0083] 本發(fā)明的實施例二介紹介紹了基于概率的成效比增量分析方法，如圖3所示展示 了閾值小于1時的積分區(qū)域，對每種藥物的成本有效性增量比分析具體步驟如下所示：
[0084] 根據成本增量的概率密度和有效性增量的概率密度計算成本有效性增量比的概 率密度：
[0085] 若Aei>〇且ACi>〇,計算成本有效性增量比負（Aei，A Ci)
[0095]
[0096] 同理可計算當icer>l時，
[0097]
[0098] 其中W1，W2，W3，W4為根據成本有效性增量比的意義而賦予的權值；
[0099] C、根據藥物的概率值大小來決策出最優(yōu)的治療藥物。
【主權項】
1. 一種基于概率的個性化藥物推薦方法，包括成本測量、健康產出測量和模型分析其 特征在于包括如下步驟： A. 分析單位人群和總體人群的成本數據，用概率模型表示單位人群成本分布情況和總 體人群成本分布情況； B. 分析單位人群和總體人群的治療情況，用概率模型來表示單位有效性和總體有效 性； C. 根據單位成本概率分布和總體成本概率分布計算單位群體相對于總體的成本增量 分布，根據單位有效性概率分布和總體有效性概率分布計算單位群體相對于總體有效性增 量分布； D. 利用成本增量和有效性增量計算成本有效性增量比的概率分布； E. 根據增量比概率分布計算在人群要求在整體水平上提高單位有效性愿意增加醫(yī)療 費用的情況下每種藥物能滿足要求的概率，最后根據每種藥物的概率值大小來決定哪種藥 物是最佳選擇。2. 根據權利1所述的一種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，所述步驟A具 體包括： A1.用向量Ci[l，2....m]表示使用藥物i的單元人群花費的原始成本數據，m表示該單元 總共有m個人，將原始成本數據歸一化，(V [1,2. .. .m]表示歸一化處理后的成本數據；向量 C[l，2. . . .η]表示整體實驗人群的原始成本數據，η表示實驗人群總數為n，C'[l，2...川表示 歸一化處理后的數據，即：其中，Ci[j]表示使用藥物i的編號為j的患者所花費的原始成本，C^iU]則表示對應歸 一化處理后的成本;C[j]表示總體試驗人群中編號為j的人花費成本原始數據，C'f/1則表 示對應歸一化處理后的成本;MIN(C)表示整體實驗人群原始成本數據最小值，MAX(C)表示 整體實驗人群原始成本數據最大值； A2.根據單元成本數據集(V [1,2. . . .m]和總體成本數據集計算對應均值E (C)和標準差S;計算對數正態(tài)分布的參數μ和σ;A3.用對數正態(tài)分布模型表示成本分布情況，單元人群i的成本分布為/c·, (C,; //,，σ,.)=其中Cl表示單元人群i的成本變量，μι，σι為對應對數正態(tài)分布的參數； 總體人群成本分布為&^;4,〇)其中C表示整體成本變量，μ，σ表示對應的參數。 3 .根據權利1所述的一種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，所述步驟Β具 體包括： Β1.統(tǒng)計單元人群i中治愈和未治愈的人數，分別記為αι和βι;統(tǒng)計總體人群中治愈和未 治愈的人數，分別記為α和β; Β2.藥物i針對單元人群的有效性Λ, (e,)，其中ei為有效性變量，Β(αι，β〇表示貝塔函數，Qi和Pi為對應參數； 所有藥物針對總體人群的有效性托(e)，其中e為變量，α和β表不對應參數。4. 根據權利1所述的一種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，所述步驟C具 體包括： C1.計算單元成本相對于整體成本的增量概率密度，C2.計算單元有效性相對于整體有效性的增量的概率密度又6心6,)5. 根據權利1所述的一種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，所述步驟D具 體包括： 根據有效性增量和成本增量概率模型 若Δ ei>0且Δ ci>0,計算成本有效性增量比fi( Δ 61，A Cl)若Δ ei<0且Δ ci>0,計算成本有效性增量比f2( Δ ei，A Cl)若Δ ei<0且Δ ci<0,計算成本有效性增量比f3( Δ ei，A Cl)若Δ ei<0且Δ ci<0,計算成本有效性增量比f4( A ei，Δ ci)6. 根據權利1所述的一種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，所述步驟E具 體包括： E1.根據成本有效性增量比ICERi計算每種藥物在符合人群要求的闊值icer(人群要求 在整體水平上提高單位有效性愿意增加醫(yī)療費用）的概率值 若icer《l，其中*1，*2，*3，*4為根據成本有效性增量比的意義而賦予的權值； E2.根據概率值大小對每種藥物排序。7. -種基于概率的個性化藥物推薦方法，其特征在于，包括W下步驟： 本發(fā)明從概率模型的角度考慮，用對數正態(tài)分布來描述人群對于每種藥物W及總體人 群的成本分布情況，用貝塔分布來描述藥物的有效性情況，利用聯合概率求出每種藥物的 有效性、成本情況相對于總體的有效性、成本增量。最后根據人群的特定需求(愿意為提高 單位有效性所增加相應的費用）來計算每種藥物的概率值，根據概率值大小來決策出最優(yōu) 的方案。
【文檔編號】G06F19/00GK105975790SQ201610333846
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】袁偉偉, 何康亞, 王絢, 關東海, 周麗
【申請人】南京航空航天大學