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摘要：本发明涉及医疗数据处理技术领域，具体为一种智能化肿瘤病程监控系统，系统包括图卷积网络分析模块、支持向量机预测模块、决策树路径规划模块、随机森林评估模块、条件生成对抗网络仿真模块、图注意力网络分析模块、同调理论拓扑分析模块、患者数据管理模块。本发明中，通过应用图卷积网络算法，提高肿瘤异质性的识别精度，支持向量机算法在多维特征空间中有效预测肿瘤发展趋势，决策树和随机森林算法为患者提供科学和个性化的治疗路径规划，条件生成对抗网络与图注意力网络的结合，增强对治疗建议和细胞相互作用的真实模拟，同调理论的运用深化对肿瘤与微环境关系的解析，患者数据管理的自动化策略保证治疗信息的及时更新和准确管理。

主权项：1.一种智能化肿瘤病程监控系统，其特征在于，所述系统包括图卷积网络分析模块、支持向量机预测模块、决策树路径规划模块、随机森林评估模块、条件生成对抗网络仿真模块、图注意力网络分析模块、同调理论拓扑分析模块、患者数据管理模块；所述图卷积网络分析模块基于肿瘤组织样本的图结构数据，采用图卷积网络算法，构建邻接矩阵表征细胞间的连接关系，通过卷积层提取节点特征并进行层次化聚合，分析细胞间的相互作用特征，识别肿瘤组织内部的异质性模式，生成细胞间相互作用特征图；所述支持向量机预测模块基于细胞间相互作用特征图，采用支持向量机算法，通过构建多维特征空间表示肿瘤特征，利用核函数将非线性可分的数据映射到多维空间，在多维空间中构建最优分割超平面，对肿瘤的发展趋势进行分析和预测，生成肿瘤发展趋势预测结果；所述决策树路径规划模块基于肿瘤发展趋势预测结果，采用决策树算法，通过计算信息增益选择分割属性，并构建树状结构模拟治疗决策过程，对决策节点进行裁剪和优化形成治疗路径，生成个性化治疗路径规划；所述随机森林评估模块基于个性化治疗路径规划，采用随机森林算法，通过集成多个决策树并在训练过程中引入随机特征选择，提升模型的泛化能力和稳定性，利用多个决策树的投票结果评估差异化治疗建议的效果，生成治疗效果评估结果；所述条件生成对抗网络仿真模块基于治疗效果评估结果，采用条件生成对抗网络，通过设置目标条件标签引导生成器产生与患者治疗反应同类的虚拟数据，训练判别器区分真实与虚拟数据，模拟差异化治疗建议的潜在效果，生成优化后的治疗建议评估数据；所述图注意力网络分析模块基于优化后的治疗建议评估数据，采用图注意力网络，通过引入注意力机制为图中的节点分配差异化的权重，捕获细胞间的动态相互作用，并对相互作用进行分析，识别促进肿瘤生长和转移的关键路径，生成细胞相互作用分析结果；所述同调理论拓扑分析模块基于细胞相互作用分析结果，采用同调理论，通过计算持续同调分析肿瘤组织样本的多维数据结构，识别拓扑特征，包括连通分量和空洞，揭示肿瘤细胞与微环境间的关系，生成拓扑分析结果；所述患者数据管理模块基于拓扑分析结果，采用数据融合技术和记录优化算法，对患者治疗信息进行整合和分析，通过查询优化技术和自动化数据维护策略，进行治疗信息的管理和实时更新，运用数据监控机制，生成综合患者治疗监控档案；所述细胞间相互作用特征图包括细胞类型、细胞状态、细胞间通信信号的图形结构表示，所述肿瘤发展趋势预测结果具体指基于机器学习分析的肿瘤生长速率、转移概率和患者对治疗的响应预测，所述个性化治疗路径规划包括定制的治疗建议选择、治疗顺序安排、潜在治疗效果的预测，所述治疗效果评估结果具体为差异化治疗建议在多个临床指标上的综合评价，所述优化后的治疗建议评估数据包括虚拟的患者治疗反应数据、预测的治疗效果、潜在的副作用，所述细胞相互作用分析结果具体指细胞群体间相互作用的强度和模式、关键信号通路的活跃程度、相互作用对肿瘤生长和转移的影响，所述拓扑分析结果具体为肿瘤组织的多维数据结构的拓扑特征，所述综合患者治疗监控档案包括患者的个人信息、历史治疗记录、治疗效果评估、后续治疗计划；所述图卷积网络分析模块包括细胞网络构建子模块、节点嵌入学习子模块、异质性模式识别子模块；所述细胞网络构建子模块基于肿瘤组织样本的图结构数据，进行图结构构建，采用Python中的NetworkX库创建图结构，通过识别细胞特征和物理连接，使用add_node和add_edge方法添加节点和边，设置节点的属性包括细胞类型，构建邻接矩阵绘制细胞间的连接关系，参数设置为默认，生成细胞连接结构图；所述节点嵌入学习子模块基于细胞连接结构图，执行节点特征提取，采用PyTorch中的Geometric库进行图卷积网络的构建，定义GCNConv层进行图卷积，参数设置为输入特征数与输出特征数分别为细胞特征数量和隐藏单元数64，使用ReLU激活函数，增强模型的非线性表达能力，生成细胞特征嵌入数据；所述异质性模式识别子模块基于细胞特征嵌入数据，执行异质性模式分析，采用scikit-learn库中的KMeans算法进行聚类，设置n_clusters参数为5，识别差异化的细胞群体和相互作用特性，分析肿瘤组织内部的异质性，生成细胞间相互作用特征图；所述支持向量机预测模块包括关键特征筛选子模块、SVM训练子模块、预测结果分析子模块；所述关键特征筛选子模块基于细胞间相互作用特征图，执行关键特征筛选，使用scikit-learn库的PCA方法进行特征降维，设置n_components参数为0.95，保留95%的主成分，筛选对肿瘤发展趋势预测关键的特征，生成筛选后的特征集；所述SVM训练子模块基于筛选后的特征集，执行SVM模型训练，采用scikit-learn库中的SVC方法，设置核函数为径向基函数，参数C设为1.0，gamma设为scale，分类边际并优化模型泛化能力，生成优化后的SVM模型；所述预测结果分析子模块基于优化后的SVM模型，执行肿瘤发展趋势预测，采用交叉验证，使用scikit-learn库的cross_val_score方法，设置cv参数为5，进行模型性能评估，预测肿瘤的生长速度和转移概率，生成肿瘤发展趋势预测结果；所述决策树路径规划模块包括决策树构建子模块、治疗路径选择子模块、模型更新反馈子模块；所述决策树构建子模块基于肿瘤发展趋势预测结果，采用决策树算法进行模型构建，在Python的scikit-learn库中，使用决策树分类器类进行模型搭建，设置信息熵为节点分割标准，树的深度限制为10，生成决策树模型；所述治疗路径选择子模块基于决策树模型，选择治疗路径，利用scikit-learn库的树形结构可视化方法将决策树呈现出来，根据节点的信息增益进行路径选择，形成针对性的治疗策略，生成治疗路径决策图；所述模型更新反馈子模块基于治疗路径决策图，根据治疗效果和临床数据，对决策树模型进行更新和调整，使用决策树分类器的再训练方法，通过模型反映治疗策略和指南，生成个性化治疗路径规划；所述随机森林评估模块包括特征工程子模块、随机森林建模子模块、治疗建议效果评估子模块；所述特征工程子模块基于个性化治疗路径规划，进行特征工程，使用scikit-learn库中的随机森林分类器分析特征关键性，设置树的数量为100，根据特征的关键性进行筛选，筛选治疗关键特征，生成关键特征数据集；所述随机森林建模子模块基于关键特征数据集，构建随机森林模型，采用scikit-learn库中的随机森林分类器，设置自动选择最优特征的参数，通过训练方法训练模型，生成随机森林模型；所述治疗建议效果评估子模块基于随机森林模型，评估差异化治疗建议的效果，利用预测概率方法计算建议的成功率，通过决策树的投票机制综合评估治疗效果，生成治疗效果评估结果；所述条件生成对抗网络仿真模块包括数据生成子模块、仿真评估子模块、治疗建议优化子模块；所述数据生成子模块基于治疗效果评估结果，使用条件生成对抗网络进行数据生成，在TensorFlow框架和Keras库中构建生成器网络，生成器网络使用多层全连接网络，输入层接收随机噪声与指定的条件标签，中间层采用LeakyReLU激活函数，输出层模拟患者的治疗数据，生成模拟治疗反应数据；所述仿真评估子模块基于模拟治疗反应数据，进行仿真评估，通过Keras库中的模型评估方法评估生成器输出数据的质量，确定对实时治疗反应的仿真效果，生成仿真治疗效果数据；所述治疗建议优化子模块基于仿真治疗效果数据，分析并优化治疗建议，调整生成器网络的参数优化数据生成过程，提升仿真数据的准确性和可靠性，增强模型的预测和模拟能力，生成优化后的治疗建议评估数据；所述图注意力网络分析模块包括图结构建立子模块、注意力机制应用子模块、相互作用分析子模块；所述图结构建立子模块基于优化后的治疗建议评估数据，构建图结构，使用PyTorchGeometric库，将细胞间的相互作用关系表现为图结构，细胞作为图的一个节点，细胞间的相互作用为边，生成细胞间相互作用图结构；所述注意力机制应用子模块基于细胞间相互作用图结构，应用图注意力网络，使用PyTorchGeometric中的图注意力层，为图中的节点根据其邻近节点分配差异化的权重，突出关键节点的影响，生成加权细胞间相互作用图；所述相互作用分析子模块基于加权细胞间相互作用图，分析细胞间的相互作用模式，识别促进肿瘤生长和转移的关键路径，为后续的治疗策略提供参考，生成细胞相互作用分析结果；所述同调理论拓扑分析模块包括数据处理子模块、拓扑空间构建子模块、拓扑特征分析子模块；所述数据处理子模块基于细胞相互作用分析结果，采用数据处理方法，在Python环境下使用Pandas库进行数据处理操作，包括执行数据清洗去除不一致和缺失的值，识别并去除异常值增强数据集的可靠性，进行数据格式转换，生成规范化的数据集；所述拓扑空间构建子模块基于规范化的数据集，利用GUDHI库进行拓扑空间构建，包括Vietoris-Rips复杂体的生成，设置过滤参数，包括匹配度阈值，计算数据集的拓扑结构，揭示数据中的拓扑特征包括连通分量和空洞，生成拓扑结构描述；所述拓扑特征分析子模块基于拓扑结构描述，使用GUDHI库进行Betti数的计算，分析数据集中的关键拓扑特征，分析和揭示肿瘤细胞与微环境间的关系，生成拓扑分析结果；所述患者数据管理模块包括数据整合子模块、治疗记录管理子模块、数据更新与维护子模块；所述数据整合子模块基于拓扑分析结果，采用SQL数据库技术和数据融合方法，对患者治疗信息进行整合，统一差异化来源和格式的数据，包括数据映射和转换操作，为治疗记录管理提供标准化的数据基础，生成综合患者数据；所述治疗记录管理子模块基于综合患者数据，采用SQLAlchemy进行数据库管理，执行查询性能优化、索引创建和数据备份操作，通过定期审核和更新数据，进行治疗记录的管理和访问，生成优化后的治疗记录管理建议；所述数据更新与维护子模块基于优化后的治疗记录管理建议，采用数据更新与维护策略，在Python环境中使用自动化脚本进行操作，包括执行数据校验，进行数据修正匹配治疗进展，定期更新数据反映治疗信息，生成综合患者治疗监控档案。

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