一种儿童生长发育数据的百分位数值计算方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种对儿童生长发育测量数据进行标准化换算的数值计算技术。更具体地，涉及一种儿童生长发育数据的百分位数值计算方法及装置，适用于体检数据处理系统中对身高、体重测量数值的百分位量化处理。

背景技术：

1、在儿童健康数据管理场景中，身高与体重的测量数值本身并不具备可比性——同一个测量数值对于不同月龄、不同性别的目标对象，在同龄群体标准分布中所处的位置差异很大。因此，体检数据处理系统在录入一次测量数值后，通常需要将该测量数值换算为百分位数值（体检业务中常称p值），即该测量数值在同月龄、同性别标准分布中所处的位置比例，以此作为量化的对照指标供后续记录与展示。例如，在儿童体检的实际业务中，需要分析目标对象的生长情况在同龄群体中的对比结果，即计算其生长发育曲线上的百分位；若所依据的参照标准表按整月阶梯跳跃取值，则无法按日连续地反映测量数值在同龄群体中所处的位置。

2、现有的百分位数值获取方式主要有三类。其一是以印制的标准百分位曲线图作人工比对读数，由操作人员目测测量数值落在哪两条百分位曲线之间并估读；其二是按整月龄档位查标准数表，先将目标对象的月龄取整到某个整月档位，再取该档位下的标准参数或标准百分位分界值作比对；其三是调用专用评估软件或运行环境所提供的统计函数库，由其中的分位数函数完成换算。

3、与本发明核心改进对位最直接的是第二类做法。该做法将标准生长发育数据按整月龄组织为离散档位表，每个档位下存放一组标准参数；计算时先由出生日期与测量日期求出月龄并取整到最近的整月档位，直接取用该档位的标准参数完成标准化换算；随后再以预置的离散标准正态分位数表反查，将标准化结果映射为百分位数值。整个流程由两次离散查表串接而成。

4、上述做法存在两方面局限。一方面，月龄取整使日尺度上的差异被整体舍弃：落在同一档位内、实际月龄相差近一个月的目标对象共用同一组参照标准，而在相邻档位的切换处参照标准整体跳变，致使百分位数值随月龄呈阶梯状不连续；同一目标对象在跨越档位边界的两次测量之间，即便实际测量数值变化甚微，也可能得到与实际生长量不相称的数值突变，量化结果的可比性因此受损。另一方面，百分位换算环节依赖预置的离散标准正态分位数表或专用统计函数库：在体检数据处理系统常用的通用脚本运行环境（即php、python等通用脚本语言的运行时环境）中，前者需要在系统内内置规模可观的数表并作二次查表插值，占用存储空间并带来查表开销，换算精度还受数表粒度的直接限制；后者则使系统对特定软件平台产生依赖，难以在系统内部以纯算术运算完成端到端计算。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：现有按整月龄档位查表的做法因月龄取整而舍弃日尺度差异，同一档位内共用同一参照标准、相邻档位切换处参照标准整体跳变，导致百分位数值随月龄呈阶梯状不连续；以及现有百分位换算依赖预置的离散标准正态分位数表或专用统计函数库，需内置大规模数表并作二次查表插值，占用存储与查表开销、换算精度受数表粒度限制，难以在通用脚本运行环境中以纯算术运算完成端到端计算。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种儿童生长发育数据的百分位数值计算方法，包括：获取目标对象的出生日期、测量日期、性别标识、测量类型与测量数值，所述测量数值为所述目标对象在所述测量类型下的生长发育指标检测值，所述测量类型为身高或体重，所述测量数值为与所述测量类型对应的实测数值；对所述出生日期与所述测量日期作日期差分解，得到年分量、月分量与日分量，按月折算求和得到带小数的精确月龄；依据所述测量类型与所述性别标识，从以月龄点为主键、以偏度参数、中位数参数与变异系数参数构成的参数三元组为键值的分类索引参数表中，按所述精确月龄相对于相邻两个月龄点的位置比例，对相邻两个月龄点对应的参数三元组逐参数线性插值，得到目标参数三元组，所述偏度参数、所述中位数参数与所述变异系数参数依次刻画标准分布在该月龄点上的偏斜程度、位置中心与离散程度；根据所述目标参数三元组中偏度参数是否为零，选择幂变换式或对数变换式，将所述测量数值转换为标准化偏离值，所述标准化偏离值为经偏斜矫正后、以标准分布的离散程度为单位度量所述测量数值相对分布中心偏离倍数的无量纲量；将所述标准化偏离值代入标准正态累积分布的多项式逼近式得到累积概率值，按所述标准化偏离值的符号对所述累积概率值作对称映射，输出所述目标对象的百分位数值。

3、进一步地，所述对所述出生日期与所述测量日期作日期差分解，得到年分量、月分量与日分量，按月折算求和得到带小数的精确月龄，包括：以所述出生日期为起点、以所述测量日期为终点计算日期差，按日历进位规则将所述日期差分解为整年数、整月数与剩余天数，并将所述整年数、所述整月数与所述剩余天数分别记为所述年分量、所述月分量与所述日分量；将所述年分量、所述月分量与所述日分量分别按月折算，得到年折算月数、整月折算月数与日折算月数；将所述年折算月数、所述整月折算月数与所述日折算月数求和，得到所述带小数的精确月龄。

4、进一步地，所述将所述年分量、所述月分量与所述日分量分别按月折算，得到年折算月数、整月折算月数与日折算月数，包括：将所述年分量与每年月份数相乘，得到所述年折算月数；将所述月分量直接计为所述整月折算月数；将所述日分量与预设月均天数相除，得到所述日折算月数，所述日折算月数为小数；所述预设月均天数取值为三十，或者取值为一个日历年的实际天数与每年月份数的比值；在所述剩余天数为零时，将所述日折算月数置零，使所述带小数的精确月龄退化为整数值。

5、进一步地，所述依据所述测量类型与所述性别标识，从以月龄点为主键、以偏度参数、中位数参数与变异系数参数构成的参数三元组为键值的分类索引参数表中，按所述精确月龄相对于相邻两个月龄点的位置比例，对相邻两个月龄点对应的参数三元组逐参数线性插值，得到目标参数三元组，包括：依据所述测量类型与所述性别标识生成复合索引键，在所述分类索引参数表中定位所述复合索引键所标识的参数分表；将所述参数分表中的全部月龄点按数值升序排列，得到有序月龄键序列；在所述有序月龄键序列中，检索与所述精确月龄相邻的前一月龄点作为下界月龄点，并检索与所述精确月龄相邻的后一月龄点作为上界月龄点；在所述下界月龄点与所述上界月龄点相等时，将所述下界月龄点对应的参数三元组直接作为所述目标参数三元组；在所述下界月龄点与所述上界月龄点不相等时，将所述精确月龄与所述下界月龄点的差值除以所述上界月龄点与所述下界月龄点的差值，得到所述位置比例；按所述位置比例，对所述下界月龄点对应的参数三元组与所述上界月龄点对应的参数三元组中的偏度参数、中位数参数与变异系数参数分别作线性插值，得到所述目标参数三元组。

6、进一步地，所述根据所述目标参数三元组中偏度参数是否为零，选择幂变换式或对数变换式，将所述测量数值转换为标准化偏离值，包括：计算所述测量数值与所述目标参数三元组中中位数参数的比值，得到归一化测量比值；在所述目标参数三元组中偏度参数不为零时，选择所述幂变换式，以所述偏度参数为指数对所述归一化测量比值作幂运算，将幂运算结果减一后与所述偏度参数和所述变异系数参数的乘积相除，得到所述标准化偏离值；在所述目标参数三元组中偏度参数为零时，选择所述对数变换式，将所述归一化测量比值的自然对数与所述目标参数三元组中变异系数参数相除，得到所述标准化偏离值。

7、进一步地，所述在所述目标参数三元组中偏度参数不为零时，选择所述幂变换式，以所述偏度参数为指数对所述归一化测量比值作幂运算，将幂运算结果减一后与所述偏度参数和所述变异系数参数的乘积相除，得到所述标准化偏离值，包括：以所述目标参数三元组中偏度参数为指数，对所述归一化测量比值作幂运算，得到幂变换值；将所述幂变换值减去一，得到幂变换偏移量；将所述目标参数三元组中偏度参数与所述目标参数三元组中变异系数参数相乘，得到偏离尺度因子；将所述幂变换偏移量与所述偏离尺度因子相除，得到所述标准化偏离值；在所述偏离尺度因子的绝对值不超过预设下溢阈值时，改由所述对数变换式计算所述标准化偏离值，所述预设下溢阈值依据运行环境的浮点表示精度设定。

8、进一步地，所述将所述标准化偏离值代入标准正态累积分布的多项式逼近式得到累积概率值，按所述标准化偏离值的符号对所述累积概率值作对称映射，输出所述目标对象的百分位数值，包括：将所述标准化偏离值的绝对值与预设尺度系数相乘，将相乘结果与一相加后取倒数，得到中间变量；计算所述中间变量的一次幂至五次幂，将所述中间变量的一次幂至五次幂分别与预设的第一多项式系数至第五多项式系数对应相乘并求和，得到多项式加权和；计算以自然常数为底、以所述标准化偏离值的平方的负二分之一为指数的指数因子；将预设归一化常数、所述指数因子与所述多项式加权和相乘，并以一减去相乘结果，得到所述累积概率值；在所述标准化偏离值为正数时，将所述累积概率值乘以一百，得到所述百分位数值；在所述标准化偏离值不为正数时，将一与所述累积概率值的差值乘以一百，得到所述百分位数值。

9、进一步地，所述以月龄点为主键、以偏度参数、中位数参数与变异系数参数构成的参数三元组为键值的分类索引参数表，由标准生长发育数据按下述方式构建得到：将标准生长发育数据按测量类型与性别标识的组合划分为多个参数分表，每一所述参数分表由所述测量类型的取值与所述性别标识的取值拼接而成的复合索引键标识；在每一所述参数分表中，以标准生长发育数据给出的各离散月龄取值为月龄点，并按数值升序排列形成有序月龄键序列；将每一所述月龄点对应的偏度参数、中位数参数与变异系数参数按固定次序封装为所述参数三元组，并以所述月龄点为主键存储；将各所述参数分表的复合索引键组织为哈希索引，以支持按所述测量类型与所述性别标识的组合直接定位所述参数分表；将每一所述参数分表的有序月龄键序列的首月龄点与末月龄点记为所述参数分表的有效月龄区间端点；在所述精确月龄未落入所述有效月龄区间端点所限定的范围内时，将所述有效月龄区间端点中与精确月龄距离最短的月龄点对应的参数三元组作为所述目标参数三元组。

10、进一步地，所述方法还包括：将所述精确月龄、所述目标参数三元组、所述标准化偏离值与所述百分位数值封装为结构化计算结果记录；将所述结构化计算结果记录与所述目标对象的对象标识关联存储至生长发育评估记录表；在接收到同一所述对象标识的多次计算请求时，按测量日期升序读取所述生长发育评估记录表中的多条所述结构化计算结果记录，提取各条所述结构化计算结果记录中的百分位数值，生成所述目标对象的百分位数值时序序列。

11、本发明还提供一种儿童生长发育数据的百分位数值计算装置，包括：

12、测量数据获取模块，用于获取目标对象的出生日期、测量日期、性别标识、测量类型与测量数值，所述测量数值为所述目标对象在所述测量类型下的生长发育指标检测值，所述测量类型为身高或体重，所述测量数值为与所述测量类型对应的实测数值；

13、精确月龄计算模块，用于对所述出生日期与所述测量日期作日期差分解，得到年分量、月分量与日分量，按月折算求和得到带小数的精确月龄；

14、参数插值模块，用于依据所述测量类型与所述性别标识，从以月龄点为主键、以偏度参数、中位数参数与变异系数参数构成的参数三元组为键值的分类索引参数表中，按所述精确月龄相对于相邻两个月龄点的位置比例，对相邻两个月龄点对应的参数三元组逐参数线性插值，得到目标参数三元组，所述偏度参数、所述中位数参数与所述变异系数参数依次刻画标准分布在该月龄点上的偏斜程度、位置中心与离散程度；

15、偏离值转换模块，用于根据所述目标参数三元组中偏度参数是否为零，选择幂变换式或对数变换式，将所述测量数值转换为标准化偏离值，所述标准化偏离值为经偏斜矫正后、以标准分布的离散程度为单位度量所述测量数值相对分布中心偏离倍数的无量纲量；

16、百分位数值输出模块，用于将所述标准化偏离值代入标准正态累积分布的多项式逼近式得到累积概率值，按所述标准化偏离值的符号对所述累积概率值作对称映射，输出所述目标对象的百分位数值。