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机器学习 + 联合指标锁定重症 ASCVD 死亡风险!SHR 与 GV 的协同预测价值,不同糖代谢状态患者都适用!

生信Othopadics • 4 月前 • 233 次点击  

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文献解读

本研究为基于 MIMIC-IV 数据库的观察性队列研究,纳入 2807 例重症动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)患者,按糖代谢状态分为正常糖调节(NGR)、糖尿病前期(Pre-DM)和糖尿病(DM)组。通过 Kaplan-Meier 曲线、Cox 比例风险模型、ROC 曲线及机器学习等方法,探讨应激高血糖比率(SHR)与血糖变异性(GV)单独及联合评估对患者 28 天和 90 天全因死亡率的预测价值,旨在为不同糖代谢表型 ASCVD 患者提供个性化血糖管理的循证依据。

中文标题应激高血糖比率与血糖变异性联合评估预测不同糖代谢状态重症动脉粥样硬化性心血管疾病患者全因死亡率:一项结合机器学习的观察性队列研究

发表年份:2025

发表期刊Cardiovasc Diabetol

影响因子:10.6

研究背景

心血管疾病是全球首要死因,ASCVD 占心血管疾病死亡的 61%。SHR 反映急性高血糖程度,GV 体现血糖波动,二者均与 ASCVD 不良结局相关,但联合评估的预后意义尚不明确。不同糖代谢状态患者对血糖不稳定的耐受阈值存在差异,亟需明确联合指标在不同亚组中的预测价值,以优化重症 ASCVD 患者的风险分层与血糖管理策略。

研究方法

  • 数据来源:回顾性分析 MIMIC-IV 数据库 2008-2019 年 12 年间的临床数据,纳入首次入住 ICU 的 ASCVD 患者。

  • 研究对象筛选:排除年龄 < 18 岁、ICU 停留 < 24 小时、血糖测量 < 3 次或糖化血红蛋白(HbA1c)数据缺失者,最终纳入 2807 例患者并按糖代谢状态分层。

  • 暴露指标定义:SHR = 入院血糖 /(28.7×HbA1c%-46.7);GV 以变异系数(CV = 标准差 / 均值 ×100%)表示,二者均按三分位数分为高、低组。

  • 结局指标:主要终点为 28 天全因死亡率,次要终点为 90 天全因死亡率。

  • 统计分析:采用 Kaplan-Meier 曲线、Cox 比例风险模型(分 3 个调整模型)、限制性立方样条(RCS)、ROC 曲线、 landmark 分析及亚组分析;运用 5 种机器学习算法(LR、DT、RF、XGBoost、LightGBM)构建预测模型,结合 SHAP 解释关键预测因子。

  • 敏感性分析:排除低血糖发作患者及缺失协变量数据者,验证结果稳健性。

研究结果

  • 基线特征:纳入患者中位年龄 71 岁,男性占 58.78%;28 天死亡率 23.14%,90 天死亡率 29.13%;非幸存者合并症更多、APACHE II 评分更高,SHR 和 GV 水平显著升高。

  • SHR 与死亡率关联:SHR 最高三分位数患者 28 天(HR=1.24)和 90 天(HR=1.15)死亡率显著升高;NGR 组呈非线性关联(P=0.023),Pre-DM 组呈线性关联(P=0.36),DM 组无显著关联。


  • GV 与死亡率关联:单因素和多因素分析中,GV 单独评估与各亚组 28 天、90 天死亡率均无显著关联,仅在合并高血压的 ASCVD 患者中与 28 天死亡率相关(P=0.032)。


  • SHR-GV 联合评估价值:NGR 组高 SHR + 高 GV 患者 28 天(HR=2.07)和 90 天(HR=2.78)死亡率最高;Pre-DM 组低 SHR + 高 GV 患者 28 天死亡率最高(HR=2.08),高 SHR + 高 GV 患者 90 天死亡率最高(HR=1.75);DM 组联合评估无显著预后价值。


  • ROC 曲线分析:NGR 和 Pre-DM 组联合模型预测 28 天死亡率的 AUC 显著高于单独 SHR 和 GV(NGR:0.688 vs 0.623/0.578;Pre-DM:0.712 vs 0.639/0.593);DM 组仅 90 天死亡率预测优于单独 SHR(AUC=0.578 vs 0.560,P=0.027)。


  • Landmark 分析:Pre-DM 组患者 ICU 入院 4 天后,联合指标的死亡率预测才具有统计学意义(P<0.001),4 天内无显著差异(P=0.061)。


  • 机器学习结果:NGR 组 RF 模型预测效果最佳(AUC=0.804),Pre-DM 和 DM 组 LR 模型最优(AUC 分别为 0.757、0.794);SHAP 分析显示 GV 在 NGR 和 Pre-DM 组中为次要预测因子,DM 组中 SHR 和 GV 贡献均较小。


  • 敏感性分析:排除低血糖患者或缺失数据者后,核心结果无显著变化,验证了结论稳健性。

文章小结

本研究首次明确 SHR 与 GV 联合评估对不同糖代谢状态重症 ASCVD 患者死亡率的预测价值,尤其在 NGR 和 Pre-DM 亚组中表现突出。该发现突破了单一血糖指标的局限,为临床提供更精准的风险分层工具,助力制定个体化血糖管理策略。同时,机器学习与 SHAP 的结合为解读血糖指标的预后作用提供了新视角,为后续精准医疗在心血管重症领域的应用奠定基础。


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