بناء نموذج تنبؤي لانخفاض كتلة العظام لدى الرجال الشباب والمتوسطين اعتمادًا على التعلم الآلي القابل للتفسير

Li Kai-Yuan ,  

Song Ze-Hui ,  

Yu Miao ,  

Yang Zhen-Wei ,  

Hou Li-Xue ,  

摘要

الهدف هو دراسة عوامل الخطر المتعلقة بانخفاض كتلة العظام عند الرجال الشباب والمتوسطين بناءً على مجموعة بيانات الفحص الطبي، وبناء نموذج تنبؤي وتقييم فعاليته. الطريقة تم اختيار 989 رجلاً شابًا ومتوسط العمر الذين أجروا فحصًا طبيًا في مستشفى 961 لقوات الدعم اللوجستي من مايو 2022 إلى مايو 2024 لإجراء دراسة استعادية للبيانات، وقُسمت مجموعة البيانات عشوائيًا بنسبة 7:3 إلى مجموعة تدريب (n=692) ومجموعة تحقق (n=297)، مع اعتبار حدوث انخفاض كتلة العظام كالنهاية الأساسية للدراسة. تم استخدام الانحدار LASSO لاختيار عوامل التنبؤ المستقلة، و6 نماذج تعلم آلي وهي تعزيز التدرج الأقصى، آلة الدعم الناقلة، الانحدار اللوجستي متعدد العوامل، خوارزمية أقرب الجيران-K، تعزيز التدرج الخفيف، والغابة العشوائية للتنبؤ بحالة انخفاض كتلة العظام. تم اختيار النموذج الأمثل باستخدام مؤشر مساحة تحت منحنى التشغيل المستلم (AUC)، الحساسية، النوعية، ونقاط بريير. تم تحديد عتبة احتمالية الخطر العالية باستخدام مبدأ تعظيم مؤشر يودن. تم تقييم معايرة النموذج الأفضل وأداءه السريري من خلال منحنى المعايرة ومنحنى القرار السريري. وأخيرًا تم تفسير نتائج النموذج الأفضل باستخدام طريقة SHAP. النتائج حددت الدراسة 8 عوامل مستقلة مؤثرة على انخفاض كتلة العظام لدى الرجال الشباب والمتوسطين وهي: التدخين، كوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة، ثلاثي الغليسريد، تعداد كريات الدم الحمراء، النشاط الرياضي المنتظم، الألبومين المصل، الهيموغلوبين، وحمض اليوريك. من بين النماذج الستة التي تم بناؤها باستخدام طرق مختلفة، كان نموذج الغابة العشوائية هو الأفضل في الأداء التنبؤي، حيث بلغت قيمة AUC في مجموعة التحقق (0.706، 95% فاصل ثقة 0.644~0.769)، النوعية (0.884)، predictive القيمة الإيجابية (0.704)، predictive القيمة السلبية (0.708)، الدقة (0.704) وكانت الأفضل بين كافة النماذج، وكان أقل تقييم بريير للنموذج 0.0301 (0.0283~0.0322). وكانت قيمة مؤشر يودن القصوى 0.384 مع حساسية 0.579 ونوعية 0.805. منحنى معايرة مجموعة التحقق كان أدنى انحراف في مجال الاحتمالية (0.20~0.65). منحنى القرار السريري لمجموعة التحقق أظهر مكاسب صافية إيجابية في عتبة الخطر من 0.12 إلى 0.65، مما يدعم استخدامه في اتخاذ القرارات السريرية. الخلاصة التدخين، كوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة، ثلاثي الغليسريد، تعداد كريات الدم الحمراء، النشاط الرياضي المنتظم، الألبومين المصل، الهيموغلوبين، وحمض اليوريك هي عوامل مستقلة تؤثر على انخفاض كتلة العظام لدى الرجال الشباب والمتوسطين. والنموذج التنبؤي المبني على هذه العوامل يمتلك فعالية جيدة ويمكن أن يوفر دعماً لاتخاذ قرارات طبية مبنية على الأدلة.

关键词

انخفاض كتلة العظام; التعلم الآلي; طريقة SHAP; دعم اتخاذ القرار المساعد

阅读全文