胰岛素负荷量和输注率的计算

Question

我写了一个业余爱好程序来简化护士的工作，根据测得的血糖计算胰岛素药丸的剂量和输注率。

这里有几个协议。几乎所有的医院都制定自己的协议或修改现有的协议，以满足他们对手头病人的特殊关切。

这是科学文章的一个例子：

<table cellpadding="2">
<tr><td>Blood Glucose</td><td>Regular Insulin, Bolus</td><td>Regular lnsulin, Infusion</td></tr>
<tr><td>151-200</td><td>No bolus</td><td>2 units/h intravenously</td></tr>
<tr><td>201-250</td><td>3 units intravenously</td><td>2 units/h intravenously</td></tr>
<tr><td>251-300</td><td>6 units intravenously</td><td>3 units/h intravenously</td></tr>
<tr><td>301-350</td><td>9 units intravenously</td><td>3 units/h intravenously</td></tr>
<tr><td>350</td><td>10 units intravenously</td><td>4 units/h intravenously</td></tr>
</table>

这是我最初写的函数之一：

(defun calculate-insulin-dose (blood-glucose)
  "Returns a cons as: ("bolus dose" . "infusion rate")
  (cond ((and (> kan-sekeri 116) (<= kan-sekeri 143)) (cons 0 1))
        ((and (> kan-sekeri 143) (<= kan-sekeri 179)) (cons 5 1))
        ((and (> kan-sekeri 179) (<= kan-sekeri 233)) (cons 7 2))
        ((and (> kan-sekeri 233) (<= kan-sekeri 287)) (cons 10 3))
        ((and (> kan-sekeri 287) (<= kan-sekeri 360)) (cons 13 4))
        ((> kan-sekeri 360) (cons 15 5))))

在阅读彼得·诺维格( Peter Norvig )的著作“人工智能编程范例:公共Lisp案例研究”(第2章:英语子集的语法)时，我决定尝试一种基于规则、数据驱动的方法，并将上述代码转换为：

(defparameter *INFUSION-TABLE*
  '((117 - 143            0           1              )
    (144 - 179            5           1              )
    (180 - 233            7           2              )
    (234 - 287            10          3              )
    (288 - 359            13          4              )
    (360 - 999            15          5              ))
    "Blood glucose range  Bolus dose  Infusion rate"  )

(defun check-protocol (blood-glucose row)
  (when (and (> blood-glucose (first row))
         (<= blood-glucose (third row)))
    (list* (fourth row) (fifth row))))

(defun calculate-insulin-dose (blood-glucose)
  (mapcan #'(lambda (x)
          (check blood-glucose (nth x *INFUSION-TABLE*)))
      '(0 1 2 3 4 5)))

我并不是说这就是彼得·诺维格的意思，但要检查简单的范围误差，比如检查144-179和179-233之间的血糖范围，肯定会更容易。

胰岛素输注一旦启动，就会根据一系列测量结果进行调节。同一项研究的一个例子如下：

<table cellpadding="2">
<tr><td></td>
    <td colspan="3" align="center">Current Insulin Infusion Rates</td></tr>
<tr><td>Current Blood Glucose</td>
    <td>1-5 units/h</td>
    <td>6-10 units/h</td>
    <td>11-15 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">151-200</td><td>No bolus<p>↑ by 1 unit/h</td>
    <td>No bolus<p>↑ by 2 units/h</td>
    <td>No bolus<p>↑ by 2 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">201-250</td><td>3 units<p>↑ by 1 unit/h</td>
    <td>5 units<p>↑ by 2 units/h</td>
    <td>5 units<p>↑ by 2 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">201-250</td><td>3 units<p>↑ by 1 unit/h</td>
    <td>5 units<p>↑ by 2 units/h</td>
    <td>5 units<p>↑ by 2 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">251-300</td><td>8 units<p>↑ by 1 unit/h</td>
    <td>8 units<p>↑ by 2 units/h</td>
    <td>8 units<p>↑ by 2 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">301-350</td><td>10 units<p>↑ by 1 unit/h</td>
    <td>10 units<p>↑ by 2 units/h</td>
    <td>10 units<p>↑ by 2 units/h</td></tr>
<tr><td valign="top">>350</td><td>10 units<p>↑ by 2 unit/h</td>
    <td>10 units<p>↑ by 3 units/h</td>
    <td>10 units<p>↑ by 3 units/h</td></tr>
</table>

目前，测量值、胰岛素剂量和输注率都存储在postgresql数据库中，以及有关相应患者的几个人口统计学信息；我偶尔会进行一些统计分析，以确定某一比例的患者是否做得足够好。要做到这一点，我检查不良事件，如低血糖或持续高血糖。我还检查某些病人群体(如创伤病人等)是否受益于目前的输液方案。

我经常通过R连接到数据库，并运行一些测试。然而，最常见的情况是，我运行奇怪的函数来计算两个血糖测量值之间差异的方差，因为统计编程语言并不仅仅是用来计算方差的。

我没有把这些功能包括在这个问题中，因为它们非常复杂，质量也很差。更重要的是，我经常根据统计分析的结果来改变它们。

然而，在每次分析之后，我经常用手修改血糖范围或相应的剂量。因此，我想扩展以上的数据结构，以容纳一些变量，如病人年龄，或糖尿病病史。

到目前为止，我想出了一个类似矩阵的结构，例如：

'(old-person fragile undernourished diabetic) x '(144 - 179 3 1)

或

'(young-person fit obese non-diabetic) x '(144 - 179 6 2)

当然，真正的表现是：

#2A((YOUNG-PERSON FIT OBESE NON-DIABETIC) (144 179 6 2))

我的灵感来自于在机器学习(如郁郁葱葱 )中大量使用矩阵操作，同时试图理解这一主题。虽然矩阵非常适合R和其他几个软件，但在我看来，它们就像sql表的另一种表示形式。我寻找一个更自然的数据表示。

问题：

1. 我无法想象数据驱动的方法会如何简化我的工作(修改范围和剂量)，因为我将所有内容都存储在sql数据库中。(我不感兴趣，比方说，面向对象或XXX的方法会有什么用。)效率不是我最关心的问题，因为系统每小时接收大约20个输入(我使用hunchentoot作为用户界面)。但是，我打算在将来通过构造一个闭环来自动化analysis -> modify ranges/doses的过程。由于对病人安全的担忧，这将不可避免地涉及大规模的实时检查，以检查各种可能的错误。
2. 是否有修改上述数据结构的提示，以便从可扩展的数据结构开始？**

在建议使用任何其他方法之前，请记住，我还考虑过通过持续分析数据，并借助CL-普及率或AllegroGraph三倍的对象持久性来进行实时优化。我还没有试过其中的任何一种，因为我还没有准备好接受实时监控和与之相关的潜在风险。我只需要一个简单的、可扩展的入门，这显然是设计过程中最重要的部分之一。

Answer 1

一些编码风格反馈：

函数

• <=允许检查变量是否在边界之间。
• values返回多个对象

示例：

(defun calculate-insulin-dose (blood-glucose)
  "Returns bolus dose and infusion rate"
  (cond ((<= 117 blood-glucose 143)  (values  0 1))
        ((<= 144 blood-glucose 179)  (values  5 1))
        ((<= 180 blood-glucose 233)  (values  7 2))
        ((<= 234 blood-glucose 287)  (values 10 3))
        ((<= 288 blood-glucose 360)  (values 13 4))
        ((<= 361 blood-glucose    )  (values 15 5))))

表

(defparameter *INFUSION-TABLE*
  '((117 - 143            0           1              )
    (144 - 179            5           1              )
    (180 - 233            7           2              )
    (234 - 287            10          3              )
    (288 - 359            13          4              )
    (360 - 999            15          5              ))
    "Blood glucose range  Bolus dose  Infusion rate"  )

• 直接迭代列表，不要使用nth
• LOOP可以分解列表

示例：

(defun calculate-insulin-dose (blood-glucose)
  (loop for (a nil b dose rate) in *INFUSION-TABLE*
        when (<= a blood-glucose b)
        do (return (values dose rate))))