使用机器学习在接种疫苗的人群中检测COVID-19突破性感染的最关键临床变量
Olawande Daramola1, Tatenda Duncan Kavu1, Maritha J Kotze2,3
1Department of Information Technology, Faculty of Informatics and Design, Cape Peninsula University of Technology, Cape Town, South Africa.
机器学习确定了SARS-CoV-2突破性感染的关键因素. 像体温,胆固醇和BMI这样的变量显著增加了接种疫苗的人的感染风险.
科学领域:
- 生物医学信息学 生物医学信息学
- 医疗保健中的机器学习
- 传染病流行病学 传染病流行病学
背景情况:
- COVID-19疫苗并不能完全保护人们免受SARS-CoV-2的感染.
- 患有先前疾病的人可能面临突破性感染或再感染的更高风险.
- 识别突破性感染的风险因素对于公共卫生战略至关重要.
研究的目的:
- 为了确定与SARS-CoV-2突破性感染的更高概率相关的关键变量.
- 应用机器学习技术来预测突破性感染风险.
- 分析各种健康指标对疫苗有效性的影响.
主要方法:
- 使用了257人 (203名接种疫苗,54名未接种疫苗) 的数据集,包括症状和反.
- 训练了三个机器学习算法:深度多层感知器 (深度MLP),XGBoost和物流回归.
- 采用数据平衡技术 (ROT,SMOTE),并使用相关和所有特征比较模型性能.
主要成果:
- 使用随机过量采样和关键功能实现 XGBoost 的最高性能 (F1=0.96,精度=0.96,AUC=0.98).
- 突破性感染风险的关键变量包括体温,胆固醇,葡萄糖,血压,腰围,体重,BMI,血红蛋白和体育活动.
- 沙普利添加式解释 (SHAP) 证实了可解释性,并确定了关键的预测特征.
结论:
- 该研究使用机器学习成功确定了SARS-CoV-2突破性感染的显著预测因素.
- 从具有心血管风险因素的看似健康的志愿者身上发现的结果与现有文献一致.
- 这项研究可以为公共卫生指南和临床实践提供信息,以减轻突破性感染风险.
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