摘要研究背景:<br> 早产儿视网膜病变(retinopathyofprematurity,ROP)是发生于早产及低出生体重儿的视网膜血管增生性疾病,是婴幼儿最常见的致盲和致低视力眼病。及时的筛查和治疗有利于降低ROP的致盲率及视力损伤。目前国内外的ROP筛查标准主要根据胎龄和出生体质量而制定,标准比较宽松,筛查效率偏低。同时,眼底检查设备昂贵,对医护工作经验要求较高,且有一定侵入性,过多的检查不仅给医疗系统和社会家庭带来了巨大压力,对于早产儿来说未必是有益的。面对早产儿存活数量的日益增长、眼科专业设备和医师的缺乏,怎样合理评估ROP发生的可能,在不漏诊患儿的前提下尽量减少筛查量,是目前迫切需要解决的问题。机器学习法是医学领域的热点,目前在眼科领域也得到了广泛应用,我们希望能够将机器学习应用到ROP预测中,寻找一种新的ROP发病预测体系。<br> 研究目的:<br> 1、对ROP潜在危险因素进行分析,寻找最佳的指标组合预测ROP发生。<br> 2、基于机器学习法构建模型预测早产儿的ROP发生,并期望此模型能广泛应用于临床。<br> 方法:<br> 检索了我院临床科研数据库中的早产儿数据,并提取了642例早产儿(ROP发病患儿126例和未发生ROP的早产儿516例)的临床数据,按照4:1的比例将其分为训练集和验证集,通过运用基于机器学习的极端梯度提升树(XGBoost)、随机森林(RF)、轻量级梯度提升机(LightGBM)、自适应增强(AdaBoost)、补朴素贝叶斯分类算法(CNB)、支持向量机(SVM)算法对ROP发病风险分别构建预测模型,应用受试者操作特征曲线下面积(AUC)比较以上6种算法构建的模型对ROP发病风险的预判价值,筛选出具有最佳预测效能的模型,并通过SHAP方法可视化解释机器学习模型的预测结果。<br> 结果:<br> 1、6种机器学习算法构建的模型中,极端梯度提升树(XGBoost)构建的模型的AUC无论是在训练集(0.96)还是在验证集中均表现最好(0.949),预测效能最佳。<br> 2、重度子痫前期史、出生评分(Apgar)1min、出生胎龄、极低体重儿史、输血史、新生儿高血糖症史为构建XGBoost模型的候选预测因子。<br> 3、SHAP概要图分析表明,出生评分(Apgar)1min、出生胎龄、极低体重儿史、输血史、新生儿高血糖症史是ROP发病的危险因素,孕母重度子痫前期史对ROP发生有积极影响。<br> 结论:<br> 基于机器学习法构建的以重度子痫前期史、出生评分1min、出生胎龄、极低体重儿、输血史、新生儿高血糖症史为预测特征的XGBoost模型对早产儿视网膜病变有较好的预测价值,或可将此模型应用于早产儿视网膜病变高风险人群的临床筛查。
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