Research on Diagnosis and Prescription System of Coronary Heart Disease with Syndrome Elements Based on Improved Transformer Algorithm

LI Hongzheng; WANG Jie; GUO Yuchen; ZHANG Zhenpeng; LI Jiannan; LI Qianyi; DONG Yan; DU Qiang

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221347

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Research on Diagnosis and Prescription System of Coronary Heart Disease with Syndrome Elements Based on Improved Transformer Algorithm

更新时间：2022-12-08

- Research on Diagnosis and Prescription System of Coronary Heart Disease with Syndrome Elements Based on Improved Transformer Algorithm
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 29, Issue 1, Pages: 148-154(2023)
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院广安门医院，北京 100053
  2.清华大学信息科学技术学院，北京 100084
  3.清华大学深圳国际研究生院，广东深圳 518055
  4.帝国理工学院，伦敦 SW7 2AZ
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221347
  CLC： R22;R28;R857.3;R24
- Received：09 September 2022，
  
  Published Online：08 November 2022，
  
  Published：05 January 2023
- 稿件说明：
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李洪峥,王阶,郭雨晨等.基于改良Transformer算法的冠心病证候要素诊断处方模型分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(01):148-154.

LI Hongzheng,WANG Jie,GUO Yuchen,et al.Research on Diagnosis and Prescription System of Coronary Heart Disease with Syndrome Elements Based on Improved Transformer Algorithm[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(01):148-154.
李洪峥,王阶,郭雨晨等.基于改良Transformer算法的冠心病证候要素诊断处方模型分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(01):148-154. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221347.

LI Hongzheng,WANG Jie,GUO Yuchen,et al.Research on Diagnosis and Prescription System of Coronary Heart Disease with Syndrome Elements Based on Improved Transformer Algorithm[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(01):148-154. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221347.

摘要

目的

利用改良Transformer算法构建冠心病中医证候诊断、方药推荐模型。

方法

以冠心病证候要素为关键环节，基于临证诊疗思路“症状-证候要素-证候-治法-方剂-药物（剂量）”搭建基本逻辑，综合运用多头注意力机制、复合词向量、随机失活形成改良Transformer算法，模拟临床医师临证思路，形成具备冠心病中医证候要素判断、证候诊断、方药推荐、可更新迭代功能的智能化模型。模型建立后，选择8 030例临床病例诊疗数据作为训练集进行模型训练，随机筛选100例基于真实临床病例的中医开方数据进行测试，比较模型输出方药与临床医师方药，对模型进行定性评价。

结果

加入多头注意力机制的改良Transformer算法使模型准确率有更大的提升，模型在主要证候的判断、主要方剂的选择上与临床医师一致，在药物加减上有一定提升空间。

结论

改良Transformer模型可提高冠心病证候要素、主要证候、处方、用药的准确率，较为准确、稳定地输出主要证候和方药建议，是中医智能化发展的体现。

Abstract

Objective

To construct a traditional Chinese medicine （TCM） syndrome diagnosis and prescription model for coronary heart disease with the improved Transformer algorithm.

Method

Taking the syndrome elements of coronary heart disease as key links， the model was constructed based on the clinical diagnosis and treatment principle of "symptoms-syndrome elements-syndrome-treatment method-prescription-medicine （dose）". The basic logic of improved Transformer algorithm was constructed with multi-head attention mechanism， compound term vector and dropout， in order to form the model with functions of TCM syndrome elements judgment， syndrome diagnosis， prescription recommendation. After the model was constructed， it was trained by 8 030 cases. And 100 cases with TCM prescriptions were randomly selected for testing， and the model output prescriptions were compared with those of clinicians for qualitative evaluation of the model.

Result

The improved Transformer with multi-head attention improved the accuracy of the model. The model was consistent with clinicians in the judgment of main syndromes and the selection of prescriptions. Whereas there was a certain room for improvement in the addition and subtraction of medicines.

Conclusion

The improved Transformer model can improve the accuracy and stability of output， which is an embodiment of the intelligent development of TCM.

关键词

Keywords

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