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吉林大学学报(医学版)2024年第04期:基于心脑血管疾病发病风险预测的CatBoost算法和贝叶斯网络模型分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王爱民;王凤琳;黄一铭;徐雅琪;张文婧;丛显铸;苏维强;王素珍;高梦瑶;李爽;孔雨佳;石福艳;陶恩学;

单位:山东第二医科大学公共卫生学院卫生统计学教研室;山东第二医科大学基础医学院;

摘要:目的:筛选影响心脑血管疾病发病的主要特征变量,基于排序前10位的特征变量构建心脑血管疾病发病风险贝叶斯网络模型,为心脑血管疾病发病风险预测提供参考。方法:从英国生物样本(UK Biobank)数据库中纳入315 896例参与者和相关变量,通过类别型特征提升(CatBoost)算法进行特征选择,将所有参与者按7∶3比例随机分为训练集和测试集,并基于最大最小爬山(MMHC)算法构建贝叶斯网络模型。结果:本研究中人群心脑血管疾病患病率为28.8%。CatBoost算法筛选的排名前10位变量分别为年龄、体质量指数(BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯-葡萄糖(TyG)指数、家族史、载脂蛋白A/B比值、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、吸烟状态和性别。CatBoost训练集模型受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)为0.770,模型准确性为0.764;验证集模型AUC为0.759,模型准确性为0.763。临床效能分析,训练集阈值范围为0.06~0.85,验证集阈值范围为0.09~0.81。心脑血管疾病发病风险贝叶斯网络模型分析,年龄、性别、吸烟状态、家族史、BMI和载脂蛋白A/B比值与心脑血管疾病直接相关,是心脑血管疾病发生的重要风险因素,TyG指数、HDL-C、LDL-C和TC通过影响BMI和载脂蛋白A/B比值间接影响心脑血管疾病的发生风险。结论:控制BMI、载脂蛋白A/B比值和吸烟行为,可以降低心脑血管疾病的发病风险。贝叶斯网络模型可用于预测心脑血管疾病发病风险。

关键词:心脑血管疾病;;CatBoost算法;;贝叶斯网络;;风险推理

基金资助:国家自然科学基金项目(81803337,81872719,82003560);; 国家统计局科研项目(2018LY79);; 山东省科技厅自然科学基金项目(ZR2019MH034,ZR2020MH340,ZR2023MH313);; 山东省教育厅高等学校青创人才引育计划项目(2019-6-156);; 潍坊医学院博士启动基金项目(2017BSQD51)