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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本申请公开一种基于AI的尿路功能状态智能分析系统及方法，涉及智能化健康数据分析领域。其通过由传感器采集尿流量的时间序列和尿道压力的时间序列，并采用基于AI的数据分析和处理算法来对所述尿流量和所述尿道压力进行局部时序关联特征提取和全时域聚合，以此根据所述尿流量和所述尿道压力在全时域上的聚合表示特征之间的响应性交互特征来智能地判断尿路功能状态是否正常。这样，可以利用AI对尿流量和尿道压力的时间序列进行实时监测和分析，及时捕捉尿路功能状态的时序动态细微变化，从而显著提升尿路功能状态分析的智能化水平。

主权项：1.一种基于AI的尿路功能状态智能分析系统，其特征在于，包括：尿流量和尿道压力时序数据采集模块，用于获取由传感器采集的尿流量的时间序列和尿道压力的时间序列；尿流量尿道压力局部时序关联模块，用于将所述尿流量的时间序列和所述尿道压力的时间序列分别输入序列编码器以得到尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列和尿道压力局部时序关联隐含特征向量的序列；尿流量尿道压力时序聚合模块，用于将所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列和所述尿道压力局部时序关联隐含特征向量的序列分别输入基于能量时序衰减的节点特征动态聚合网络以得到尿流量时序聚合表示向量和尿道压力时序聚合表示向量；尿流量尿道压力时序聚合特征交互模块，用于将所述尿流量时序聚合表示向量和所述尿道压力时序聚合表示向量输入特征交互自适应响应模块以得到尿流量-尿道压力时序交互响应表示向量作为尿流量-尿道压力时序交互响应表示特征；尿路功能状态异常判断模块，用于基于所述尿流量-尿道压力时序交互响应表示特征，得到分析结果，所述分析结果用于表示尿路功能状态是否正常；其中，所述尿流量尿道压力时序聚合特征交互模块，包括：逐位置响应计算单元，用于计算所述尿流量时序聚合表示向量和所述尿道压力时序聚合表示向量之间的逐位置响应以得到尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量；归一化处理单元，用于使用Softmax函数对所述尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量进行归一化处理以得到归一化尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量；尿流量-尿道压力时序聚合掩码计算单元，用于将所述归一化尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量输入可学习的门控函数以得到尿流量-尿道压力时序聚合响应筛选权重掩码向量；聚合逐位置响应单元，用于计算所述尿流量-尿道压力时序聚合响应筛选权重掩码向量与所述归一化尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量之间的按位置点乘以得到尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应可区分权重掩码向量；交互响应单元，用于计算所述尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应可区分权重掩码向量与所述尿流量-尿道压力时序聚合逐位置响应特征向量之间的按位置点乘以得到所述尿流量-尿道压力时序交互响应表示向量；其中，所述尿流量尿道压力时序聚合模块，包括：尿流量局部时序关联隐含特征能量统计范式值计算单元，用于基于所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列中的各个尿流量局部时序关联隐含特征向量的最大值、平均值和方差，来计算所述各个尿流量局部时序关联隐含特征向量的能量统计范式值以得到尿流量局部时序关联能量统计范式值的序列，其中，将所述尿流量局部时序关联能量统计范式值的序列中当前的尿流量局部时序关联隐含特征向量对应的能量统计范式值作为当前节点能量统计范式值且将其他能量统计范式值作为历史节点能量统计范式值以得到当前尿流量局部时序关联能量统计范式值和历史尿流量局部时序关联能量统计范式值的序列；节点传播空间跨度值统计单元，用于统计所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列中的各个其他尿流量局部时序关联隐含特征向量与当前尿流量局部时序关联隐含特征向量之间的节点传播空间跨度值以得到尿流量局部时序关联传播空间跨度值的序列；尿流量局部时序能量传播衰减系数值计算单元，用于基于所述尿流量局部时序关联传播空间跨度值的序列和所述历史尿流量局部时序关联能量统计范式值的序列，确定所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列中的其他各个尿流量局部时序关联隐含特征向量的能量传播衰减系数值以得到尿流量局部时序关联能量传播衰减系数值的序列，其中，所述尿流量局部时序关联能量传播衰减系数值与所述历史尿流量局部时序关联能量统计范式值成反相关关系；加权和单元，用于以所述尿流量局部时序关联能量传播衰减系数值的序列作为权重序列，计算所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的序列中的其他所有尿流量局部时序关联隐含特征向量之间的加权和以得到历史尿流量局部时序关联能量衰减时序聚合特征向量；聚合单元，用于融合所述当前尿流量局部时序关联能量统计范式值来计算所述历史尿流量局部时序关联能量衰减时序聚合特征向量和所述当前尿流量局部时序关联隐含特征向量的加权和以得到所述尿流量时序聚合表示向量；其中，所述尿流量局部时序关联隐含特征能量统计范式值计算单元，用于：提取所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的最大值以得到尿流量局部时序关联隐含特征最大值；分别计算所述尿流量局部时序关联隐含特征向量的平均值和方差以得到尿流量局部时序关联隐含特征平均值和尿流量局部时序关联隐含特征方差；将所述尿流量局部时序关联隐含特征方差和预设超参数进行相加后得到的数值乘以四以得到尿流量局部时序关联隐含特征第一能量统计范式值；计算所述尿流量局部时序关联隐含特征最大值与所述尿流量局部时序关联隐含特征平均值的差值的平方以得到尿流量局部时序关联隐含特征差异值；将所述尿流量局部时序关联隐含特征方差乘以二得到的调制尿流量局部时序关联隐含特征方差与所述预设超参数乘以二得到的数值和所述尿流量局部时序关联隐含特征差异值进行相加以得到尿流量局部时序关联隐含特征第二能量统计范式值；将所述尿流量局部时序关联隐含特征第一能量统计范式值除以所述尿流量局部时序关联隐含特征第二能量统计范式值以得到所述尿流量局部时序关联能量统计范式值；其中，所述尿流量局部时序能量传播衰减系数值计算单元，用于：将所述尿流量局部时序关联传播空间跨度值的序列中各个尿流量局部时序关联传播空间跨度值与第一权重超参数相乘以得到尿流量局部时序关联第一加权传播空间跨度值的序列；以所述尿流量局部时序关联传播空间跨度值的序列中各个尿流量局部时序关联传播空间跨度值作为自然常数的指数以计算按位置的以e为底的指数函数值以得到尿流量局部时序关联传播类支持空间跨度值的序列；将所述尿流量局部时序关联传播类支持空间跨度值的序列中的每个尿流量局部时序关联传播类支持空间跨度值与第二权重超参数相乘以得到尿流量局部时序关联第二加权传播空间跨度值的序列；计算所述尿流量局部时序关联第一加权传播空间跨度值的序列和所述尿流量局部时序关联第二加权传播空间跨度值的序列的按位置加和以得到尿流量局部时序关联加权总和传播空间跨度值的序列；将所述历史尿流量局部时序关联能量统计范式值的序列与所述尿流量局部时序关联加权总和传播空间跨度值的序列中每组对应的历史尿流量局部时序关联能量统计范式值与尿流量局部时序关联加权总和传播空间跨度值进行相除以得到所述尿流量局部时序关联能量传播衰减系数值的序列。

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