論文の概要: Machine Learning-Based Model for Postoperative Stroke Prediction in Coronary Artery Disease

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11973v1
• Date: Sat, 15 Mar 2025 02:50:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 14:56:57.644214
• Title: Machine Learning-Based Model for Postoperative Stroke Prediction in Coronary Artery Disease
• Title（参考訳）: 冠動脈疾患における術後ストローク予測のための機械学習モデル
• Authors: Haonan Pan, Shuheng Chen, Elham Pishgar, Kamiar Alaei, Greg Placencia, Maryam Pishgar,
• Abstract要約: 本研究では,術後脳卒中リスクを評価するための高度な機械学習予測モデルを開発し,評価することを目的とする。 データセットには70%のトレーニングと30%のテストがあり、数値は正規化され、カテゴリ変数は1ホットエンコードされた。 ロジスティック回帰、XGBoost、SVM、CatBoostは予測モデルに使われ、SHAP分析は各変数のストロークリスクを評価した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Coronary artery disease remains one of the leading causes of mortality globally. Despite advances in revascularization treatments like PCI and CABG, postoperative stroke is inevitable. This study aims to develop and evaluate a sophisticated machine learning prediction model to assess postoperative stroke risk in coronary revascularization patients.This research employed data from the MIMIC-IV database, consisting of a cohort of 7023 individuals. Study data included clinical, laboratory, and comorbidity variables. To reduce multicollinearity, variables with over 30% missing values and features with a correlation coefficient larger than 0.9 were deleted. The dataset has 70% training and 30% test. The Random Forest technique interpolated residual dataset missing values. Numerical values were normalized, whereas categorical variables were one-hot encoded. LASSO regularization selected features, and grid search found model hyperparameters. Finally, Logistic Regression, XGBoost, SVM, and CatBoost were employed for predictive modeling, and SHAP analysis assessed stroke risk for each variable. AUC of 0.855 (0.829-0.878) showed that SVM model outperformed logistic regression and CatBoost models in prior research. SHAP research showed that the Charlson Comorbidity Index (CCI), diabetes, chronic kidney disease, and heart failure are significant prognostic factors for postoperative stroke. This study shows that improved machine learning reduces overfitting and improves model predictive accuracy. Models using the CCI alone cannot predict postoperative stroke risk as accurately as those using independent comorbidity variables. The suggested technique provides a more thorough and individualized risk assessment by encompassing a wider range of clinically relevant characteristics, making it a better reference for preoperative risk assessments and targeted intervention.
• Abstract（参考訳）: 冠状動脈疾患はいまだに世界的死亡の原因の1つだ。 PCIやCABGのような再血管柄付き治療の進歩にもかかわらず、術後の脳卒中は避けられない。 本研究は, 冠動脈再血行再建患者の術後脳卒中リスクを評価するための高度な機械学習予測モデルの開発と評価を目的として, 7023人のコホートからなるMIMIC-IVデータベースのデータを用いた。 研究データには臨床、実験室、共生変数が含まれていた。 多重線形性を低減するために、30%以上の欠落値と0.9以上の相関係数を持つ特徴を持つ変数が削除された。 データセットには70%のトレーニングと30%のテストがある。 ランダムフォレスト法は残留データセットの欠落を補間した。 数値は正規化され、分類変数は1ホットエンコードされた。 LASSO正則化が選択され、グリッドサーチによりモデルハイパーパラメータが発見された。 最後に、予測モデルにロジスティック回帰、XGBoost、SVM、CatBoostを用い、SHAP分析により各変数のストロークリスクを評価した。 AUC of 0.855 (0.829-0.878) は、SVMモデルが以前の研究でロジスティック回帰とCatBoostモデルより優れていたことを示した。 SHAPによる研究によると、Charlson Comorbidity Index(CCI)、糖尿病、慢性腎臓病、心不全が術後脳卒中の重要な予後因子であることがわかった。 本研究は、機械学習の改善が過度な適合を減らし、モデル予測精度を向上させることを示す。 CCIのみを用いたモデルでは, 術後の脳卒中リスクは, 独立したコンコビディティ変数を用いたモデルほど正確には予測できない。 提案手法は,より広範な臨床関連特性を包含することにより,より徹底した個別化されたリスク評価を提供する。

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