機器學習建模-糖尿病腎病預測模型

2023-04-06 20:56 作者:python_biology 0人讀過 | 我要投稿

作者Toby老師，來源公眾號(python生物信息學)，機器學習建模-糖尿病腎病預測模型

糖尿病腎病概述

糖尿病腎病是 1 型和 2 型糖尿病的嚴重并發(fā)癥，又叫做糖尿病腎臟病。在美國，大約三分之一的糖尿病患者存在糖尿病腎病。

糖尿病腎病影響腎臟的日常運作，無法將廢物和多余液體排出體外。保持健康的生活方式，適當管理糖尿病和高血壓是預防和延遲糖尿病腎病發(fā)作的最佳方法。

長年累月之下，糖尿病腎病會逐漸損害精密的腎臟過濾系統(tǒng)。早期治療可預防或延遲疾病進展，降低并發(fā)癥的幾率。

腎臟疾病可發(fā)展為腎臟衰竭，也叫做終末期腎病。腎臟衰竭可危及生命。如發(fā)生腎臟衰竭，可以選擇透析或腎移植治療方案。

糖尿病腎病診斷
糖尿病腎病通常在屬于糖尿病管理的常規(guī)檢查中被診斷出來。如果您患有 1 型糖尿病，建議在診斷后五年開始篩查糖尿病腎病。如果您被診斷出患有 2 型糖尿病，篩查將在診斷時開始。

常規(guī)篩查可能包括：

尿液白蛋白檢查。此項檢查可以檢測尿液中的血液蛋白質(zhì)（白蛋白）。通常，腎臟不會將血液中的白蛋白過濾出來。尿液中蛋白質(zhì)過多可能表明腎功能不佳。
尿白蛋白肌酐比。肌酐是另一種廢物，健康的腎臟可將其從血液中濾出。尿白蛋白肌酐比衡量了尿液樣本中白蛋白相對于肌酐的量，是腎功能的另一指標。
腎小球濾過率（GFR）。對血中肌酐的測量可用于估算腎臟過濾血液的速度（腎小球濾過率）。濾過率較低則表明腎功能不佳。

其他診斷性檢測可能包括：

影像學檢查。醫(yī)生可能會使用 X 線和超聲波檢查來評估腎臟的結構和大小。您還可能需要接受電子計算機斷層掃描和磁共振成像檢查，以確定腎臟內(nèi)的血液循環(huán)狀況。某些病例中還可能運用其他影像學檢查方法。糖尿病腎通常比正常腎要大。
腎活檢。醫(yī)生可能會建議進行腎臟活檢，取出腎臟組織樣本。醫(yī)生會給您麻醉藥物（局部麻醉）。然后，醫(yī)生會用細針取出小塊腎臟組織，在顯微鏡下檢查。活檢目前是確認糖尿病腎病的金標準。

醫(yī)生在進行腎臟活檢期間，會用針頭取出一小塊腎臟組織樣本進行實驗室檢測?；顧z針會經(jīng)由皮膚插入，并且通常會使用超聲波等成像設備進行引導。

治療

治療糖尿病腎病的第一步是治療并控制糖尿病以及治療高血壓。這包括飲食、生活方式的改變、運動和處方藥物治療?？刂坪醚呛透哐獕嚎梢灶A防或延緩腎功能障礙和其他并發(fā)癥。

藥物

在糖尿病腎病的早期階段，治療計劃可能包括用于控制以下癥狀的藥物：

血壓高。被稱為血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）抑制劑和血管緊張素 2 受體阻滯藥（ARB）的藥物可用于治療高血壓。
血糖高。藥物可能有助于控制糖尿病腎病患者的高血糖。二甲雙胍（Fortamet、Glumetza 等）可提高胰島素敏感性，并減少肝臟中的葡萄糖生成。胰高血糖素樣肽 1（GLP-1）受體激動劑可通過減緩消化速度和刺激胰島素分泌來應對葡萄糖水平升高，幫助降低血糖水平。鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白 2（SGLT2）抑制劑可限制葡萄糖返回血流中，從而增加尿液中的葡萄糖排泄。
高膽固醇。他汀類降膽固醇藥物可用于治療高膽固醇并減少尿液中的蛋白質(zhì)。
腎瘢痕形成。非奈利酮（Kerendia）可干擾被認為會導致糖尿病腎病發(fā)炎和組織瘢痕形成的分子活動。研究表明，該藥物可降低 2 型糖尿病相關慢性腎病成人患者發(fā)生腎功能下降、腎衰竭、心源性死亡、非致命心臟病發(fā)作和因心力衰竭住院的風險。

醫(yī)生可能會建議定期復診檢查，以確定您的腎病病情持續(xù)穩(wěn)定還是發(fā)生進展。

晚期糖尿病腎病的治療打開彈出式對話框

如果您的疾病進展為腎衰竭（終末期腎病），醫(yī)生將可能討論專注于替代腎功能或使您更舒適的護理方案。治療選擇包括：

腎透析。這種治療將清除血液中的廢物和多余液體。透析的兩種主要類型是血液透析和腹膜透析。在第一種更常見的方法中，您可能需要到透析中心就診，并每周使用人工透析機約 3 次，或者您可能在家中由訓練有素的照料者完成透析。每次透析需要 3 到 5 小時的時間。第二種方法也可以在家中進行。
移植。在某些情況下，最好的選擇是腎移植或腎胰移植。如果您和您的醫(yī)生決定進行移植，醫(yī)生將對您進行評估，以確定您是否可以進行移植手術。
癥狀管理。如果您選擇不接受透析或腎移植，您的預期壽命通常只有幾個月。您可能會接受治療，以幫助您保持舒適。

腎移植需要尋找和匹配適合自己的腎器官?；颊呖梢栽谥袊梭w器官分配與共享計算機系統(tǒng)China Organ Transplant Response System官網(wǎng)上申請。

在腎移植手術中，供體腎臟被放入下腹部。新腎臟的血管與下腹部（位于患者其中一條腿的正上方）的血管相連。新腎的輸尿管連接至膀胱。除非患者自身的腎臟導致并發(fā)癥，否則便會被留在原位。腎移植手術通常持續(xù)約 3 到 4 小時。

腎移植后需要長期服用免疫抑制劑，減輕免疫排斥反應。服用免疫抑制劑最大危害是身體容易感染，特別是肺炎。

未來的可能治療方法

在未來，糖尿病腎病患者可以從利用再生醫(yī)學開發(fā)的治療中獲益。這些技術可以幫助逆轉(zhuǎn)或減慢疾病引起的腎損傷。例如，一些研究者認為，如果某種未來的治療方法（如胰島細胞移植或干細胞治療）可以治愈患者的糖尿病，其腎功能也可能改善。這些療法以及新的藥物仍在研究中。

生活方式與家庭療法

飲食、鍛煉和自我管理對于控制血糖水平和高血壓至關重要。糖尿病護理團隊將幫助您實現(xiàn)以下目標：

監(jiān)測血糖水平。醫(yī)務人員會給出血糖水平檢查頻率建議，確保您的血糖水平維持在目標范圍內(nèi)。例如，您可能需要每天檢查一次以及在運動前后各檢查一次。如果您使用胰島素，可能需要一天檢查多次。
一周中的大部分時間都要保持活力。爭取在大多數(shù)日子里進行至少 30 分鐘或以上的中度至劇烈有氧運動，如快步走、游泳、騎自行車或跑步，一周總共運動至少 150 分鐘。
健康飲食。遵循高纖維飲食，多吃水果、非淀粉類蔬菜、全谷物和豆類。限制飽和脂肪、加工肉類、糖果和鈉的攝入量。
戒煙。如果您吸煙，請咨詢醫(yī)生戒煙策略。
保持健康的體重。如果需要減肥，請向醫(yī)生咨詢減肥策略。對于某些患者，減肥手術也是一種可選方案。
每天服用阿司匹林。向醫(yī)生咨詢是否可以日常服用低劑量的阿司匹林來降低心血管疾病的風險。Toby老師提醒一下，長期服用阿司匹林會帶來身體其他問題。
時刻警醒。提醒不熟悉您病史的醫(yī)生您患有糖尿病腎病。醫(yī)生會采取措施來保護您的腎臟免受進一步損害，包括避免讓您接受使用造影劑的醫(yī)學檢查，例如血管造影和計算機斷層成像。

糖尿病預測模型價值和意義

我們通過建立的人工智能機器學習預測模型，可實現(xiàn)以下一些研究問題：
1.模型能準確預測個人血糖值高低。
2.模型能挖掘哪些風險因素最能預測糖尿病風險。
3.我們能使用風險因素的一個子集來準確預測一個人血糖值高低。
4.我們可以使用篩選幾個重要糖尿病致病特征，然后組合創(chuàng)建為一個簡短的問題，以準確預測某人是否可能患有糖尿病或是否有糖尿病的高風險。