VMD-LSTM模型在电子病历时序数据处理中的降噪与预测优化研究

电子病历，作为医疗信息化的重要组成部分，记录了患者的病史、检查结果、治疗过程等关键信息，对临床诊断、治疗和疾病研究都具有不可替代的价值。然而，电子病历时序数据通常带有高噪声和非平稳特性，这对于数据处理与分析带来了很大挑战。传统模型在处理此类复杂数据时往往存在局限性，无法很好地提取关键信息并进行准确预测。 为了解决这一问题，本文提出了一种名为VMD-LSTM的混合模型。该模型的核心是“分解-预测-集成”的框架。利用变分模态分解（VMD）方法，将原始病历时序数据分解成若干个相对平稳的本征模态函数（Intrinsic Mode Functions, IMFs）。这一步骤有效地减少了数据中的噪声，并使后续的预测工作变得更加可行。 接下来，针对分解后的每个IMF分量，使用长短时记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）进行时序预测。LSTM是一种特殊的循环神经网络（RNN），它拥有学习长期依赖信息的能力，非常适合处理和预测时间序列数据中的重要事件。 为了进一步提高预测精度，VMD-LSTM模型引入了参数自适应优化策略，如CPO（Constrained Parameter Optimization）算法，用于优化关键参数K和α。通过这种策略，模型能够更好地捕捉数据中的动态变化，同时适应不同患者情况下的病历数据特性。 研究的核心结果显示，VMD-LSTM模型在进行时序预测时取得了显著的性能提升。与单一使用LSTM模型（均方根误差RMSE为0.86，平均绝对误差MAE为0.62）和传统的经验模态分解与LSTM结合的EMD-LSTM模型（RMSE为0.63，MAE为0.45）相比，VMD-LSTM模型的预测精度最高，RMSE和MAE分别达到0.51和0.38。这些成果表明，VMD-LSTM模型在处理电子病历时序数据时，具有更高的预测精度和鲁棒性。 对于临床工作来说，这样的高精度时序分析工具具有重要价值。尤其是在ICU（重症监护室）环境下，医生需对患者病情进行实时监控和风险评估，准确的时序预测可以显著提高监护效率，提前识别患者病情的潜在风险，从而为患者提供更加精确及时的医疗服务。此外，该模型在疾病研究和医疗大数据分析领域也展现了广阔的前景和应用潜力，有助于提高医疗数据的使用价值和分析深度。 VMD-LSTM模型的研究，不仅为我们提供了一个处理高噪声电子病历时序数据的有效工具，更为后续相关研究提供了新的思路和方法。通过该模型的临床转化应用，有望在提高医疗服务质量、降低医疗成本等方面发挥重要作用。