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基于可解释性机器学习构建ADHD的潜在风险预测模型
Authors Zhang X, Xiao X, Luo Y, Xiao W, Cao Y, Chang Y, Wu D, Xu H, Zhao J, Deng X, Jiang Y, Xie R, Liu Y
Received 25 January 2025
Accepted for publication 7 May 2025
Published 21 May 2025 Volume 2025:21 Pages 1075—1090
DOI http://doi.org/10.2147/NDT.S519492
Checked for plagiarism Yes
Review by Single anonymous peer review
Peer reviewer comments 2
Editor who approved publication: Dr Yu-Ping Ning
江南大学附属医院儿科刘月影教授团队等在Ebpay生命医药出版社旗下的期刊Neuropsychiatric Disease and Treatment《神经精神疾病与治疗》发表了题为“基于可解释性机器学习构建ADHD的潜在风险预测模型”的论文,下面是内容摘要:
背景:注意力缺陷多动障碍(ADHD)是儿童中最常见的神经发育障碍之一,主要表现为持续的注意力不集中和/或多动冲动。这些症状会在儿童的学习、生活及社会交往等多个方面造成显著影响。现在,ADHD的临床诊断主要依赖于专业医生的经验判断,缺乏客观、可靠的实验室检测手段作为辅助,容易导致漏诊或误诊。针对这一临床难题,本研究旨在运用机器学习算法,构建ADHD风险预测模型,为临床诊断给予科学、有效的辅助工具。
方法:本研究以江南大学附属医院儿科2022年至2024年门诊就诊的ADHD患儿的血液检测指标为基础,第一时间采用单因素和多因素逻辑回归分析,筛选与ADHD相关的风险因子。随后,结合9种不同的机器学习算法,对筛选出的风险因子进行分析,并构建ADHD潜在风险预测模型,同时运用SHAP方法对模型进行可解释性分析,并开发了基于该模型的Web工具。除此之外,我们还进一步采用双向孟德尔随机化方法,探究所筛选的风险因子与ADHD发病之间的潜在关联。
结果:在9种机器学习算法中,Gradient Boosting模型表现最佳。顺利获得递归特征消除分析,确定以8个变量作为模型的最佳特征组合。双向孟德尔随机化分析结果显示,在这8个变量中,血液维生素D含量可能与ADHD症状存在关联。
结论: 本研究成功构建了基于Gradient Boosting算法的ADHD风险预测模型。需要强调的是,该模型现在仅可用于辅助诊断,且其准确性仍需顺利获得更多外部临床队列的验证。
关键词:注意力缺陷多动障碍;机器学习;生物标识物;SHAP