用eXtreme渐变增强算法和SHapley添加式扩张来预测糖尿病足的预测模型和风险分析
Lei Gao1, Zi-Xuan Liu2, Jiang-Ning Wang3
1Department of Orthopedics Surgery, Beijing Shijitan Hospital Affiliated to Capital Medical University, Beijing 100038, China.
World journal of diabetes
|July 23, 2025
概括
使用XGBoost的可解释的人工智能模型有效预测糖尿病足截肢风险. 关键因素如瓦格纳4/5级,骨髓炎和高C反应蛋白被确定用于个性化治疗.
科学领域:
- 人工智能在医学中的应用
- 糖尿病并发症 研究 研究 研究
- 在医疗保健中的预测建模.
背景情况:
- 糖尿病足 (DFU) 是一种严重的糖尿病并发症,截肢率高,对社会产生重大影响.
- 早期识别风险因素和及时干预对于减少DFU相关的截肢至关重要.
- 人工智能的进步为开发高效,可解释的预测模型提供了潜力,以提高DFU护理.
研究的目的:
- 开发和验证一种可解释的预测模型,用于糖尿病足患者的截肢风险.
- 为了利用人工智能,改善DFU管理中的临床决策.
- 通过数据驱动的方法识别与DFU截肢相关的关键风险因素.
主要方法:
- 一项回顾性研究,涉及599名来自北京石家庄医院的DFU患者 (2015年1月 - 2024年6月).
- 数据随机分为训练和测试集,并进行五次交叉验证.
- 使用 eXtreme渐变增强 (XGBoost) 算法构建的三种二进制变量模型,具有超参数优化和SHapley添加式扩展 (SHAP) 的解释性.
主要成果:
- 在599名患者中,157名 (26.2%) 患有轻度截肢,50名 (8.3%) 患有重大截肢.
- 所有XGBoost模型都显示出良好的区分能力 (AUC>0.7).
- 主要截肢预测模型获得了最高的性能 (AUC = 0.977),其次是次要 (AUC = 0.800) 和非截肢 (AUC = 0.772) 模型. 重要的预测因素包括瓦格纳4/5级,骨髓炎和高C反应蛋白.
结论:
- XGBoost模型在预测糖尿病脚截肢风险方面表现出有效性.
- 该模型提供可解释的见解,支持DFU患者的个性化治疗策略.
- 由人工智能驱动的预测模型可以显著帮助管理DFU并发症并减少截肢率.
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