心-腎-代謝症候群冠動脈狭窄の中西医診断モデル構築・検証および応用

ZHU Shidian ,  

LIU Yanlin ,  

LIU Fuming ,  

摘要

目的:心-腎-代謝症候群(CKM)の視点に基づき、CKM患者の冠動脈重度狭窄に対する中西医診断機械学習モデルを構築・検証し、境界病変患者への臨床意思決定支援を提供する。方法:後ろ向き研究デザインに基づき、江蘇省中医院本部(2024年1月~8月)および紫東(2024年9月~12月)の2つの独立病院から合計535例の入院患者を選出。本部病院データは4対1の割合で訓練セット(376例)と内部検証セット(95例)にランダムに分割し、紫東病院データは外部検証セット(64例)として用いた。文献レビュー法、専門家へのインタビュー、および最小絶対収縮および選択アルゴリズム(LASSO)を用いて危険因子を選択し、9種類の機械学習技術で診断モデルを構築。一般的な評価指標、キャリブレーションカーブ、意思決定カーブを比較し、内部および外部検証によりモデルのスクリーニングを行った。シャプリ加法的説明法(SHAP)と2例のケースを用いて最良モデルの動作ロジックを理解支援。最終的に最良モデルを境界病変患者に適用し、診断性能を算出。結果:LASSO回帰により9つの危険因子が選出された:痰、瘀、滞、虚、高血圧病程、性別、動脈硬化指数(ASI)、尿酸と高密度リポ蛋白コレステロール比(UHR)、糖化ヘモグロビン(HbA1c)。多角的比較の結果、ライトウェイト勾配ブースティングマシン(LightGBM)が最良モデルであり、訓練セットにおけるROC曲線下面積(AUC)は0.918[95%信頼区間(CI)0.890~0.945]、内部検証セットは0.885(95%CI 0.820~0.951)、外部検証セットは0.897(95%CI 0.818~0.975)であった。キャリブレーションカーブは予測確率の一貫性を示し、意思決定カーブは閾値確率<90%で臨床的利益があることを示した。SHAPの重要度ランキングは滞、虚、瘀、HbA1c、性別、痰、高血圧病程、ASI、UHRの順であった。診断モデルを境界病変患者に適用するとAUCは0.783(95%CI 0.637~0.930)であり、実際の重度狭窄患者の73%が利益を得た。結論:臨床的価値を重視し、本研究で構築した中西医診断モデルは優れた性能を有し、CKM患者の臨床診療および意思決定の根拠となり得る。

关键词

心-腎-代謝症候群;冠動脈狭窄;境界病変;診断モデル;機械学習

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