機(jī)器學(xué)習(xí)肝炎預(yù)測模型machine learning for hepatitis prediction model


肝炎是由細(xì)菌、病毒、寄生蟲、酒精、藥物、化學(xué)物質(zhì)、自身免疫等多種致病因素引起的肝臟炎癥的統(tǒng)稱。兒童及成年人均可患病,病毒感染導(dǎo)致的病毒性肝炎較為常見。
由于過度飲酒、吸入有害氣體、攝入受污染的食物、泡菜和藥物,肝病患者不斷增加。
我們可以用機(jī)器學(xué)習(xí)建模,自動化預(yù)測肝病概率,以減輕醫(yī)生的負(fù)擔(dān)。

肝炎發(fā)展分為下圖三個等級

肝炎風(fēng)險因子
如果您有以下情況,您患肝炎的風(fēng)險更高:
過渡引用酒精
肝炎病毒感染
凝血因子紊亂病史
最近被診斷出患有性傳播疾病
患有糖尿病
被診斷患有艾滋病毒/艾滋病
以前注射過或目前正在注射藥物
肝炎癥狀
患有肝炎的人可能會在很長一段時間內(nèi)沒有任何癥狀。對于其他人,肝炎可能會導(dǎo)致:
食欲不振
惡心和嘔吐
腹瀉
深色尿液
腹痛
黃疸

病毒是引起肝炎的重要因素
肝臟是人體最大的器官,在促進(jìn)食物消化、儲存能量和排除毒素方面起著至關(guān)重要的作用。肝炎是一種以肝臟炎癥為特征的疾病。肝炎有不同的類型,每一種都以引起它的病毒命名。五種主要類型的病毒會引起肝炎——A、B、C、D 和 E 型。

乙肝病毒通過cccdna長期潛伏在肝臟里,藥物難以徹底清除,患者可幾十年攜帶病毒.中國是乙肝大國,也是乙肝藥物最大市場.

過渡飲酒是肝炎重要因素
過渡飲酒會引發(fā)下述血檢指標(biāo)異常,暗示肝炎發(fā)生。

藥物性肝炎
濫用藥物可能導(dǎo)致肝損傷.例如這次新冠病毒大規(guī)模在國內(nèi)傳播后,某些居民同時服用多種感冒藥,導(dǎo)致肝腎中毒和損傷.這就是藥物性肝炎.

肝炎患病率
全世界有超過 10 億人患有乙型、丙型和丁型肝炎,每年導(dǎo)致超過 100 萬人死亡。某些形式的肝炎可能很輕微,而另一些可能很嚴(yán)重。有時,肝炎可以自行消失,無需醫(yī)療干預(yù)。但是,如果沒有發(fā)生這種情況,可以繼續(xù)進(jìn)行藥物治療。在某些情況下,肝炎會持續(xù)一生。對于某些病毒性肝炎,接種疫苗可能是一種有效的預(yù)防措施。由肝炎引起的慢性感染還可能隨后導(dǎo)致肝硬化、終末期肝病和肝癌。
中國是乙肝大國
數(shù)據(jù)顯示,我國乙肝、丙肝患者數(shù)仍排在全球首位,乙肝病毒攜帶者近9000萬人,其中約2800萬為乙肝患者;丙肝感染者約760萬人,其中丙肝患者約456萬人。
肝炎已經(jīng)對我國財政造成巨大負(fù)擔(dān)。
好消息:乙肝可以通過疫苗預(yù)防,我們通過教育可以大幅降低未來肝炎患病率。

模型實驗
我們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)建立模型,根據(jù)血檢結(jié)果等變量,自動化預(yù)測居民肝病概率,可減輕醫(yī)生和居民的負(fù)擔(dān)。
該數(shù)據(jù)集包含從印度安得拉邦東北部收集的416份肝臟患者記錄和167份非肝臟患者記錄。
“數(shù)據(jù)集”列是一個類標(biāo)簽,用于將組分為肝病患者(肝?。┗蚍歉尾』颊撸o疾病)。
該數(shù)據(jù)集包含441份男性患者記錄和142份女性患者記錄。
年齡超過89歲的患者被列為“90歲”。
建模數(shù)據(jù)集來自美國加州大學(xué)信息和計算機(jī)科學(xué)學(xué)院.
我們收集如下變量,我們是否可以通過這些變量預(yù)測居民肝炎概率?
Age of the patient 年齡
Gender of the patient 性別
Total Bilirubin 總膽紅素
Direct Bilirubin膽紅素;
Alkaline Phosphotase 堿性磷酸酶
Alamine Amino transferase 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶
Aspartate Aminotransferase 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶
Total Protiens 總蛋白質(zhì)
Albumin 白蛋白
Albumin and Globulin Ratio 白蛋白和球蛋白比率
模型綜合指標(biāo)良好

模型ks=0.5155,區(qū)分肝炎患者效果良好

模型AUC=0.78,區(qū)分肝炎患者效果良好

變量趨勢分析如下,例如Aspartate Aminotransferase 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶為最重要變量,該值越大,肝炎風(fēng)險越大.

變量分析部分展示
aspartate aminotransferase 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶
AST 是您的肝臟產(chǎn)生的一種酶。其他器官,如您的心臟、腎臟、大腦和肌肉,也產(chǎn)生較少的量。
通常,血液中的 AST 水平很低。當(dāng)您的肝臟受損時,它會將更多 AST 放入您的血液中,您的水平就會升高。

年齡
衰老已被證明不僅會增加對急性肝損傷的脆弱性,還會增加纖維化反應(yīng)的易感性。
衰老與各種肝病的嚴(yán)重程度和預(yù)后不良有關(guān),包括非酒精性脂肪肝、酒精性肝病、丙型肝炎和肝移植。
老年肝病患者的治療可能需要不同或更長的干預(yù)措施。

alkaline phosphotase堿性磷酸酶
堿性磷酸酶測試通常用于篩查或幫助診斷肝臟或骨骼疾病。該測試還可以幫助診斷或監(jiān)測其他健康狀況。
堿性磷酸酶高表示您的肝臟可能出現(xiàn)問題:
膽管阻塞
肝硬化
肝炎
單核細(xì)胞增多癥,有時會導(dǎo)致肝臟腫脹

許多事情都會影響 堿性磷酸酶水平。懷孕會導(dǎo)致高于正常的堿性磷酸酶水平。兒童和青少年的堿性磷酸酶水平可能較高,因為他們的骨骼正在生長。避孕藥和某些藥物可能會降低堿性磷酸酶水平,而其他藥物會導(dǎo)致 堿性磷酸酶 水平升高。即使在堿性磷酸酶測試前進(jìn)食脂肪餐也可能導(dǎo)致堿性磷酸酶略微升高。
alamine aminotransferase 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶
這種酶主要存在于您的肝臟中。少量的 ALT 也存在于您的腎臟和其他器官中。
您的身體使用 ALT 將食物分解成能量。通常,血液中的 ALT 水平較低。如果您的肝臟受損,它會向您的血液中釋放更多的 ALT,并且水平會升高。

您應(yīng)該會在大約一天內(nèi)得到結(jié)果。正常的 ALT 測試結(jié)果范圍為每升 7 至 55 個單位 (U/L)。男性的水平通常更高。



總結(jié)
此肝炎建模實驗意義重大
肝炎可防可控,通過教育和疫苗,我們可以降低肝炎患者數(shù)量。

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