Возможности методов машинного обучения в стратификации операционного риска у больных ишемической болезнью сердца, направляемых на коронарное шунтирование

Аннотация:

Цель. Разработка и оценка эффективности моделей прогнозирования летального исхода после операции коронарного шунтирования, полученных с помощью методов машинного обучения на основании предоперационных данных. Материал и методы. В рамках когортного исследования проводилось ретроспективное прогнозирование вероятности госпитальной летальности после коронарного шунтирования (КШ) у 2182 больных со стабильной ишемической болезнью сердца. Пациенты были разделены на 2 выборки: обучающую (80%, п=1745) и тренировочную (20%, п=437). Исходное соотношение выживших (п=2153) и умерших (п=29) пациентов в общей выборке свидетельствовало о выраженном дисбалансе классов, для преодоления которого в тренировочной выборке был использован метод передискретизации. Для построения прогностических моделей риска использовали пять алгоритмов машинного обучения (МО): логистическая регрессия (Logistic regression), случайный лес (Random Forrest), CatBoost, LightGBM, XGBoost. Для каждого из данных алгоритмов на тренировочной выборке проводили кросс-валидацию и поиск гиперпараметров. В результате получили пять прогностических моделей с наилучшими параметрами. Полученные прогностические модели были применены к обучающей выборке, после чего сравнивалась их производительность с целью определения наиболее эффективной модели. Результаты. Прогностические модели, реализованные на ансамблевых классификаторах (CatBoost, LightGBM, XGBoost), демонстрировали лучшие результаты, в сравнении с моделями на основе логистической регрессии и случайного леса. Наилучшие метрики качества были получены для моделей на основе CatBoost и LightGBM (Precision — 0,667, Recall — 0,333, Fl-мера — 0,444, ROC AUC — 0,666 для обеих моделей). Общими высокоранговыми параметрами для принятия решения об исходе для обеих моделей являлись: уровни креатинина и глюкозы крови, фракция выброса левого желудочка, возраст, критическое поражение (>70%) каротидных артерий и магистральных артерий нижних конечностей. Заключение. Ансамблевые методы МО демонстрируют более высокие возможности прогнозирования исходов в сравнении с традиционными методами МО, например, логистической регрессией. Полученные в исследовании прогностические модели для дооперационного прогнозирования госпитальной летальности у больных, направляемых на КШ, могут служить основой для разработки систем поддержки принятия врачебных решений у больных ишемической болезнью сердца.

Авторы:

Издание: Российский кардиологический журнал
Год издания: 2023
Объем: 8с.
Дополнительная информация: 2023.-N 2.-С.102-109. Библ. 14 назв.
Просмотров: 14