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🔥 内容介绍
1.1 心血管疾病预测的临床需求与现存问题
心血管疾病（CVD）是全球致死率最高的疾病之一，早期筛查与风险预测对降低死亡率至关重要。但临床预测面临三大核心痛点：① 医学特征维度高、冗余度大（如血压、胆固醇、心率等多指标交叉影响），人工诊断易遗漏关键关联信息；② 部分特征存在异常值（如测量误差导致的极端血压值）与缺失值，影响预测准确性；③ 传统诊断依赖医生经验，主观性强，基层医疗资源匮乏地区难以实现规模化筛查。
1.2 传统预测方法的局限性与技术需求
传统心血管疾病预测方法（如 Framingham 风险评分、医生主观诊断）存在明显局限：① 仅依赖少数关键特征，未充分挖掘多特征间的非线性关联；② 对数据质量敏感，异常值与缺失值处理粗糙；③ 预测精度有限（传统评分法 AUC 多在 0.75 以下），难以满足临床精准筛查需求。因此，亟需一种 “医学特征工程 + 高效二元分类模型” 的 AI 方案，实现多维度医学特征的精准建模与疾病风险的快速预测。
1.3 本文核心亮点与内容框架
本文基于 Kaggle 公开心血管疾病数据集，核心突破：① 提出针对性医学特征工程方案（异常值修正、缺失值填充、特征衍生与筛选），适配医疗数据特性；② 对比 5 类经典二元分类模型（逻辑回归、SVM、随机森林、XGBoost、LightGBM），筛选最优模型并优化超参数；③ 基于 Python 实现端到端预测流程，提供可复现的代码框架与临床适配建议。全文兼顾医疗专业性与技术实操性，助力 AI 辅助诊断落地。
2.1 Kaggle 心血管疾病数据集核心解析
选用 Kaggle 经典Cardiovascular Disease Dataset（70000 + 样本，11 个医学特征 + 1 个目标变量），数据详情如下：
特征名称（英文）
特征含义
数据类型
取值范围 / 说明
age
年龄
数值型
29-77 岁（以天为单位存储，需转换为岁）
gender
性别
分类型
1 = 男性，2 = 女性
height
身高
数值型
150-250cm
weight
体重
数值型
40-200kg
ap_hi
收缩压（高压）
数值型
90-200mmHg（含异常值如 0、300）
ap_lo
舒张压（低压）
数值型
60-120mmHg（含异常值如 0、200）
cholesterol
胆固醇水平
分类型
1 = 正常，2 = 边界值，3 = 升高
gluc
血糖水平
分类型
1 = 正常，2 = 边界值，3 = 升高
smoke
吸烟史
二分类
0 = 不吸烟，1 = 吸烟
alco
饮酒史
二分类
0 = 不饮酒，1 = 饮酒
active
运动习惯
二分类
0 = 不运动，1 = 规律运动
cardio
心血管疾病标签
目标变量
0 = 无疾病，1 = 患病（二元分类）
数据分布特点：① 样本均衡（患病占比 50.1%）；② 存在生理性异常值（如收缩压 = 0、身高 > 220cm）；③ 无明显缺失值，但需衍生关键特征（如 BMI）。
2.2 二元分类预测核心原理与评价指标
2.2.1 核心任务
基于 11 个医学特征，构建模型预测目标变量cardio（0/1），本质是 “特征→标签” 的非线性映射。
2.2.2 关键评价指标（医疗场景重点关注）
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⛳️ 运行结果
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📣 部分代码
function [w_final, errors, norms, times] = Newton(x, y, epsilon, maxIter)
[n, N] = size(x);
rng(0); % pentru reproductibilitate
w = randn(n,1) * 0.01; % Initializare
errors = zeros(1, maxIter);
norms = zeros(1, maxIter);
times = zeros(1, maxIter);
iter = 0;
tic;
while norm(Grad(w, y, x)) > epsilon && iter < maxIter
iter = iter + 1;
g = Grad(w, y, x); % Gradient
lambda = 1e-4; % regularizare mica
H = hessiana(w, y, x);
H = H + lambda * eye(size(H)); % regularizare
w = w - H \ g'; % pas Newton
errors(iter) = obj(w, y, x);
norms(iter) = norm(g);
times(iter) = toc;
end
errors = errors(1:iter);
norms = norms(1:iter);
times = times(1:iter);
w_final = w;
end
🔗 参考文献
[1]张鐦元,钱津,杜芳.监督式二元分类机器学习模型设计与实现[J].消费电子, 2025(9):248-250.
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