开发两步整合机器学习框架,整合4个分子域(血浆代谢物、血浆miRNA、滑膜液miRNA、尿液miRNA)和临床域(年龄、性别、BMI、焦虑抑郁类别、神经性疼痛类别)。
各聚类内术后1年疼痛和功能评分及反应率相似,但通过差异分析筛选特征后进行反应分类:
①疼痛反应分类:Cluster 1整合AUC达0.841(单模态最佳:血浆miRNA AUC=0.735);Cluster 2整合AUC=0.816(单模态最佳:临床域AUC=0.740);Cluster 3整合AUC=0.879(单模态最佳:尿液miRNA AUC=0.786)。
②功能反应分类:Cluster 1-3整合AUC分别为0.786、0.808、0.738,均优于单模态模型。
整合模型持续优于单模态模型,证明多域数据融合的价值。
识别多模态ML框架中的关键反应分类特征
通过平均Gini不纯度分析特征重要性,发现:各聚类疼痛和功能反应的前20个重要特征均来自4个分子域,临床特征未进入前20,但所有特征都对分类有贡献。不同聚类间、同一聚类内疼痛与功能反应的重要特征高度独特,重叠极少。
仅3个miRNA在Cluster 2和3的疼痛反应前20特征中重叠(滑膜液hsa-miR-1265、hsa-mir-642a-3p,血浆hsa-3942-5p)。
仅谷氨酰胺代谢物在Cluster 2和3的功能反应前20特征中重叠。同一聚类内疼痛与功能反应的前20特征也主要不同,仅个别miRNA重叠。
结论:分子特征而非临床特征主要驱动分类性能,且各聚类、各结局的预测特征具有高度特异性。