通过可解释的人工智能对血液学指标的分析,用于诊断急性心力衰竭:一项回顾性研究
Rustem Yilmaz1, Fatma Hilal Yagin2, Cemil Colak2
1Department of Cardiology, Samsun Training and Research Hospital, Samsun University Faculty of Medicine, Samsun, Türkiye.
Frontiers in medicine
|April 18, 2024
概括
这项研究使用可解释的人工智能 (XAI) 和机器学习来使用血液学指标诊断急性心力衰竭 (AHF). 确定的主要预测因素包括血小板分布宽度 (PDW),年龄,红细胞分布宽度标准偏差 (RDW-SD) 和血小板计数.
科学领域:
- 医疗信息学 医疗信息学
- 人工智能在医学中的应用
- 血液学 血液学 血液学
背景情况:
- 急性心力衰竭 (AHF) 是一种严重的疾病,需要及时诊断和治疗,通常在急诊室进行.
- 目前对AHF的实验室测试缺乏足够的速度和准确性,强调需要改进诊断工具.
- 血液学指标具有潜力,但需要复杂的分析才能有效诊断AHF.
研究的目的:
- 应用可解释的人工智能 (XAI) 原则来分析血液学指标来诊断AHF.
- 开发和验证一个机器学习模型,以快速准确地检测AHF.
主要方法:
- 来自425名AHF患者和430名健康对照者的人口和血液学数据的回顾性分析.
- 使用最小绝对收缩和选择运算符 (LASSO) 进行特征选择和极端梯度提升 (XGBoost) 进行模型开发.
- 使用十倍交叉验证评估模型性能,计算AUC,F1得分,Brier得分,PPV和NPV等指标. 雇员SHAP用于风险因素分析.
主要成果:
- 在AHF患者和健康个体之间观察到各种血液学参数 (WBC,单细胞,中性粒细胞,NLR,RDW-SD,RDW-CV,PDW,红细胞,血红蛋白,基细胞,淋巴细胞,MPV,血小板,血红素,MCH,PCT) 的显著差异 (p <0.05).
- 在XGBoost-LASSO模型中,AUC达到87.9%,F1得分为87.4%.
- 确定AHF诊断的关键预测因素是血小板分布宽度 (PDW),年龄,红细胞分布宽度标准偏差 (RDW-SD) 和血小板计数 (PLT).
结论:
- 可解释的人工智能与机器学习相结合,有效地使用血液学数据诊断急性心力衰竭.
- 晚年,低血小板计数,高RDW-SD和升高的PDW是诊断AHF的关键血液学参数.
- 这种方法为临床环境中更快,更准确的AHF诊断提供了一个有希望的途径.
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