机器学习和孟德尔随机化确定冠心病的关键生活方式因素:基于NHANES的研究
Yang Yang Cui1, Yonghong Zhang1, Lang Zeng1
1Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, Nanchong, 637000, China.
机器学习使用生活方式因素准确预测冠心病 (CHD) 风险. 支持矢量机 (SVM) 显示出最佳性能,识别了像BMI和吸烟这样的关键因果因素,以准确预防.
科学领域:
- 心血管疾病流行病学
- 医疗保健中的机器学习
- 遗传流行病学遗传流行病学
背景情况:
- 冠心病 (CHD) 仍然是全球死亡的主要原因.
- 对心血管疾病的预测建模往往缺乏因果推断,限制了有针对性的预防策略.
- 将生活方式数据与高级分析集成,可以改善心血管疾病风险评估.
研究的目的:
- 使用国家健康和营养检查调查 (NHANES) 数据,比较多种机器学习模型对心脏病的预测性能.
- 通过孟德尔随机化 (MR) 识别具有预测能力和对心脏病的因果影响的生活方式变量.
- 在心血管疾病研究中弥合预测建模和因果推理之间的差距.
主要方法:
- 用了NHANES数据 (2013-2018) 来分析人口统计和生活方式变量.
- 使用递归特征消除 (RFE) 进行特征选择和八个机器学习模型 (SVM,NN,NB,XGBoost,MLP,GLM,AdaBoost,DT) 进行CHD预测.
- 应用孟德尔随机化 (MR) 来验证通过全基因组关联研究 (GWAS) 仪器识别的顶级预测者的因果关联.
主要成果:
- RFE确定了年龄,性别,禁食血糖,BMI,总胆固醇 (TC) 摄入量,睡眠时间,腹压血压和吸烟作为显著的CHD预测因素.
- 支持向量机 (SVM) 实现了最高的预测准确度 (83.4%) 和AUC (0.909).
- MR证实了BMI,TC摄入量,失眠,透气血压和吸烟的因果关系.
结论:
- SVM模型提供了一个临床可操作的工具,用于使用NHANES数据高效预测CHD.
- 关键的生活方式因素,包括年龄,性别,BMI,TC摄入量,睡眠时间,透静血压和吸烟显著影响心脏病风险.
- 将预测建模与遗传证据相结合,可以提高心血管疾病的精确预防策略.
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