基于机器学习的印度肝脏病诊断分析

简介: 基于机器学习的印度肝脏病诊断分析

项目挑战

肝脏病在早期可能没有任何症状,不容易被察觉,或者症状是模糊的。肝脏病的症状和肝脏病的类型和程度高度相关,肝脏病的一般是通过肝功能测试诊断。在常见的肝功能测试诊断中,一般主要包含三大类指标:血清酶、胆红素和血清蛋白。其中,血清酶中的医学指标主要包括丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶和碱性磷酸酶等,当肝脏细胞被破坏时,酶会被大量释放到血液中,引起指标上升。胆红素指标包括总胆红素、直接胆红素和间接胆红素等,它们反映了胆红素的代谢情况,当肝细胞变性坏死,胆红素代谢出现障碍时,胆红素指标会升高。血清蛋白指标反映了肝脏的合成功能,其包含白蛋白、球蛋白、总蛋白等,可用于检测慢性肝损伤、机体免疫等情况。早期的诊断可以提高肝脏病患者的存活率,而通过血液中酶、胆红素、血清蛋白的水平来诊断肝脏病是一个非常重要的手段。

解决方案

据来源准备

实验数据集(Indian Liver Patient Datset,,ILPD)来自美国加州大学的一个统计学习网站UCI。ILPD由三个印度教授收集自印度安得拉邦的东北部,数据集包含416位肝病患者记录和167位非肝病患者记录,包含了441位男性患者记录和142位女性患者记录,任何年龄超过89岁的患者都被列为90岁。

描述性统计分析

基于患者的生理指标和医疗检测指标来对患者的情况进行描述性分析(以下的图中1均代表患病,2均代表不患病):

图1 年龄和总蛋白的分布

从图1中可以看出患有肝脏病的人群年龄的平均水平(中位数)要比不患肝脏病的大,可能由于年龄大的人群的生活、工作压力较大,就容易患肝脏病。患有肝脏病的人群血液中的总蛋白含量与不患肝脏病的人群血液中总蛋白含量平均水平(中位数)差异并不明显,可能在判断某人是否患有心脏病时血液中总蛋白这个指标占的比重较小。

图2 白蛋白和球蛋白比率分布

从图2可以看出患有肝脏病的人群血液中白蛋白含量的平均水平(中位数)明显低于不患肝脏病的人群血液中白蛋白含量,血液中白蛋白的含量偏低可能对肝脏病的影响较大。血液中白蛋白与球蛋白的的比率表明含有肝脏病的人群的平均水平(中位数)明显低于不患肝脏病的人群,可能在判断某人是否患有肝脏病白蛋白与球蛋白这个指标比较重要。

图3 患病与性别的分布

从图3可以看出,患病人群的男性人数约为女性人数的三倍,这与现实中患有肝脏病人群的分布稍有差异,出现这种现象的原因是采集数据时男性数据占有多部分,女性采集的数据较少;其中男性中患有肝脏病与未患有肝脏病的比率约为3:7,女性中患肝病人数与未患肝病人数的比例约为4:6。性别对患病可能会有一定的影响。

图4 医疗指标的分布情况

从图4观察到患病人群的总胆红素(TBIL),直接胆红素(DBIL),碱性磷酸酶(ALP),谷丙转氨酶(ALT),天冬氨酸氨基转移酶(AST)5个特征呈现明显的右偏分布,可能是由于患有肝脏病的人群的医疗指标会高于常人。

部分实验数据

R语言建模

逻辑回归

二项逻辑回归模型(binomial logistic regression model)是一种基于逻辑斯谛分布(logistic distribution)的二分类模型,是一种有监督的机器学习方法。基本思想是比较条件概率 的大小,概率值大于0.5的属于正类,概率值小于0.5的属于负类。

随机森林

用随机的方式建立一个森林,森林由很多决策树组成,随机森林的每一棵决策树之间是没有关联的。在得到森林之后,当有一个新的输入样本进入的时候,就让森林中的每一棵决策树分别进行一下判断,看看这个样本应该属于哪一类(对于分类算法),然后看看哪一类被选择最多,就预测这个样本为那一类。

决策树

决策树(decision tree)是可以用于分类和回归的一种有监督机器学习方法,决策树的模型以树形结构分布,可以在分类过程中对实例进行特征选择实现分类。分类决策树模型描述的是对实例进行分类的树状结构模型,决策树的结构为节点(node)和有向边(directed edge),节点又可分为叶节点(leaf node)和内部节点(internal node)。叶节点表示类,内部节点表示特征。

支持向量回归(SVR)

支持向量机(support vector machines,SVM)是Vapink在1979年发现的,1995年Vapink建议用支持向量机来进行回归和分类。支持向量机是一种有监督的机器学习算法,它的目的是找到一个最优的超平面,然后将数据划分为不同的类别。

项目结果

从模型结果可以看到,全模型似然比为0.4928,很多指标并不显著,所以考虑利用AIC和BIC做子集选择,使得到的模型更加准确,更有说服力。




相关文章
|
2月前
|
机器学习/深度学习 数据可视化 搜索推荐
Python在社交媒体分析中扮演关键角色,借助Pandas、NumPy、Matplotlib等工具处理、可视化数据及进行机器学习。
【7月更文挑战第5天】Python在社交媒体分析中扮演关键角色,借助Pandas、NumPy、Matplotlib等工具处理、可视化数据及进行机器学习。流程包括数据获取、预处理、探索、模型选择、评估与优化,以及结果可视化。示例展示了用户行为、话题趋势和用户画像分析。Python的丰富生态使得社交媒体洞察变得高效。通过学习和实践,可以提升社交媒体分析能力。
61 1
|
1月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 数据处理
【人工智能】项目实践与案例分析:利用机器学习探测外太空中的系外行星
探测外太空中的系外行星是天文学和天体物理学的重要研究领域。随着望远镜观测技术的进步和大数据的积累,科学家们已经能够观测到大量恒星的光度变化,并尝试从中识别出由行星凌日(行星经过恒星前方时遮挡部分光线)引起的微小亮度变化。然而,由于数据量巨大且信号微弱,传统方法难以高效准确地识别所有行星信号。因此,本项目旨在利用机器学习技术,特别是深度学习,从海量的天文观测数据中自动识别和分类系外行星的信号。这要求设计一套高效的数据处理流程、构建适合的机器学习模型,并实现自动化的预测和验证系统。
31 1
【人工智能】项目实践与案例分析:利用机器学习探测外太空中的系外行星
|
16天前
|
机器学习/深度学习 存储 数据挖掘
Hologres 与机器学习的融合:为实时分析添加预测性分析功能
【9月更文第1天】随着数据科学的发展,企业越来越依赖于从数据中获取洞察力来指导决策。传统的数据仓库主要用于存储和查询历史数据,而现代的数据仓库如 Hologres 不仅提供了高性能的查询能力,还能够支持实时数据分析。将 Hologres 与机器学习技术相结合,可以在实时数据流中引入预测性分析,为企业提供更深入的数据洞见。本文将探讨如何将 Hologres 与机器学习集成,以便实现实时的预测性分析。
41 4
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据中心
【机器学习】面试问答:PCA算法介绍?PCA算法过程?PCA为什么要中心化处理?PCA为什么要做正交变化?PCA与线性判别分析LDA降维的区别?
本文介绍了主成分分析(PCA)算法,包括PCA的基本概念、算法过程、中心化处理的必要性、正交变换的目的,以及PCA与线性判别分析(LDA)在降维上的区别。
43 4
|
1月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 人工智能
机器学习在医疗诊断中的应用:开启智慧医疗新时代
【8月更文挑战第5天】机器学习革新医疗诊断,提升精准度与效率。通过分析医学影像和基因数据,实现疾病早期检测与个性化治疗。在药物研发中,加速候选药物筛选与优化过程。智能化患者管理及智能辅助决策系统进一步增强医疗服务质量。面对数据质量和隐私保护挑战,持续技术创新推动智慧医疗发展。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法 搜索推荐
基于机器学习的用户行为分析:深入洞察与精准决策
【8月更文挑战第3天】基于机器学习的用户行为分析为企业提供了深入了解用户需求、优化产品设计和制定精准营销策略的有力工具。随着人工智能和大数据技术的不断发展,用户行为分析将更加智能化和个性化。未来,我们可以期待更加高效、精准的机器学习算法和模型的出现,以及更多创新性的应用场景的拓展。同时,也需要关注数据隐私和安全性问题,确保用户数据的安全和合规使用。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 人工智能
探索机器学习在医疗诊断中的应用
【7月更文挑战第23天】随着人工智能技术的飞速发展,机器学习已经成为推动现代医学革新的关键力量。本文将深入探讨机器学习如何在医疗诊断领域发挥作用,包括疾病预测、影像分析以及个性化治疗等方面。通过具体案例,我们将展示机器学习技术如何提高诊断的准确性和效率,同时讨论其在实际应用中面临的挑战与限制。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据可视化
Fisher模型在统计学和机器学习领域通常指的是Fisher线性判别分析(Fisher's Linear Discriminant Analysis,简称LDA)
Fisher模型在统计学和机器学习领域通常指的是Fisher线性判别分析(Fisher's Linear Discriminant Analysis,简称LDA)
|
2月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 算法
探索机器学习在医疗诊断中的应用
【7月更文挑战第15天】在现代医学领域,机器学习技术正逐步展现出其巨大的潜力。本文将深入探讨机器学习如何助力医疗诊断,特别是在影像学和基因组学中的应用。我们将分析机器学习模型如何通过处理大量数据来辅助医生进行更准确的诊断决策,并讨论这一过程中遇到的挑战与可能的解决方案。