机器学习模型-BUPA liver disorders-探索饮酒与肝炎关系(论文,科研,医疗信息化诊断系统用)

肝炎是由细菌、病毒、寄生虫、酒精、药物、化学物质、自身免疫等多种致病因素引起的肝脏炎症的统称。儿童及成年人均可患病，病毒感染导致的病毒性肝炎较为常见。

过渡饮酒是肝炎重要因素

过渡饮酒会引发下述血检指标异常，暗示肝炎发生。

酒精相关性肝病（ARLD）是指因过量饮酒引起的肝损伤。当酒精进入您的肝脏时，一些肝细胞就会死亡。肝脏可以产生新细胞，但  多年长期滥用酒精（饮酒过多）会降低其再生能力。这可能会对您的肝脏造成严重和永久性的损害。在过去几十年中，由于酒精滥用程度的增加，患有这种疾病的人数一直在增加。

第一阶段：酒精性脂肪肝

大量饮酒，即使只是几天，也会导致肝脏脂肪堆积。这称为酒精性脂肪肝，是 ARLD 的第一阶段。

脂肪肝很少引起任何症状，但这是一个重要的警告信号，表明您的饮酒量已达到有害水平。

脂肪肝是可逆的。如果您停止饮酒 2 周，您的肝脏应该会恢复正常。

第二阶段：酒精性肝炎

酒精性肝炎与传染性肝炎无关，是一种潜在的严重疾病，可由长期滥用酒精引起。当这种情况发生时，这可能是一个人第一次意识到他们正在通过酒精损害他们的肝脏。

不太常见的情况是，如果您在短时间内大量饮酒（酗酒），就会发生酒精性肝炎。

如果您永久停止饮酒，与轻度酒精性肝炎相关的肝损伤通常是可逆的。

然而，严重的酒精性肝炎是一种严重且危及生命的疾病。全球每年都有很多人死于这种疾病，有些人直到病情发展到这个阶段才发现自己有肝损伤。

第三阶段：肝硬化

肝硬化 是 ARLD 的一个阶段，其中肝脏已明显结疤。即使在这个阶段，也可能没有任何明显的症状。

它通常是不可逆的，但立即停止饮酒可以防止进一步的损害并显着延长您的预期寿命。

患有酒精相关性肝硬化并且不停饮酒的人至少能再活 5 年的机会不到 50%。

模型实验

我们是否可以建立机器学习模型实验，证明酒精与肝损伤关系？

模型实验数据集来源于BUPA Medical Research Ltd

模型变量中英文释义如下：

gamma-glutamyl transpeptidase   γ-谷氨酰转肽酶

alamine aminotransferase 丙氨酸氨基转移酶

aspartate aminotransferase 天冬氨酸转氨酶

alkaline phosphotase碱性磷酸酶

mean corpuscular volume平均红细胞体积

5 个变量都是血液测试，它们被认为对过度饮酒可能引起的肝脏疾病敏感。

初步实验模型性能优秀，通过处理后，模型性能还有提升空间。

model accuracy is: 0.8461538461538461

AUC: 0.7597523219814241

good classifier

模型AUC=0.76，区分肝炎患者效果良好

模型KS=0.47，区分肝炎患者效果良好

变量重要性排名如下：

我们发现mean corpuscular volume平均红细胞体积是最重要参考指标。

变量趋势分析如下：

mean corpuscular volume平均红细胞体积为例，当值越高时，肝炎概率越高。

模型用途-基于计算机的医疗诊断系统

医生可以检测到 肝炎危险因素，以防止在不久的将来发生肝炎。

本研究可以设计一个基于计算机的肝炎诊断系统，具有临床可解释的规则。

医学诊断是一项艰巨而复杂的任务，计算机辅助诊断系统是旨在减少观察监督的技术。

由于计算机可以存储大量数据，因此计算机辅助诊断对于执行分类和决策程序是可取的在以非常高的速度执行复杂的逻辑和数学运算的同时长时间不失真。

基于计算机的医疗诊断系统因其提高医疗保健质量的潜力而得到推广，包括它们在支持和治疗方面的应用改进临床决策。

计算机辅助医学诊断通常通过分类进行，也称为“监督学习”。在机器学习中，“分类”是根据包含类别成员已知（黄金标准）的观察（特征）的训练集来识别新观察属于哪个类别（类）的问题。

我们可以用机器学习建模，自动化预测肝炎概率，以减轻医生的负担。

例如张三在血检之后得到下述结果

mean corpuscular volume 85

alkaline phosphotase 92

alamine aminotransferase 45

aspartate aminotransferase 27

gamma-glutamyl transpeptidase 31

模型输入这5个参数后，自动计算肝炎概率为：0.37,这表明张三肝炎概率并不高.提醒一下,计算机模型输出仅供临床医生参考,其结果需要经验丰富医生交叉验证.

王麻子在血检之后得到下述结果

mean corpuscular volume 100

alkaline phosphotase 60

alamine aminotransferase 29

aspartate aminotransferase 23

gamma-glutamyl transpeptidase 76

模型输入这5个参数后，自动计算肝炎概率为：0.8,表明肝炎概率较高,需要注意酒精摄入量.

变量分析部分展示

mean corpuscular volume平均红细胞体积

gamma-glutamyl transpeptidase γ-谷氨酰转肽酶

GGT 是一种遍布全身的酶，但主要存在于肝脏中。当肝脏受损时，GGT 可能会泄漏到血液中。血液中高水平的 GGT 可能是肝病或胆管受损的征兆。胆管是携带胆汁进出肝脏的管道。胆汁是由肝脏产生的液体。这对消化很重要。

GGT 测试无法诊断肝病的具体原因。因此，它通常与其他肝功能测试一起或在其他肝功能测试之后进行，最常见的是碱性磷酸酶 (ALP) 测试。ALP 是另一种肝酶。它通常用于帮助诊断骨骼疾病和肝脏疾病。

如果您有肝病症状，您可能需要进行 GGT 检

症状包括：

疲劳

弱点

黄疸，一种导致皮肤和眼睛变黄的病症

食欲不振

腹痛或肿胀

恶心和呕吐

GGT结果意味着什么？

如果您的结果显示 GGT 高于正常水平，则可能是肝损伤的迹象。损坏可能是由于以下情况之一造成的：

肝炎

肝硬化

酒精使用障碍

胰腺炎

糖尿病

充血性心力衰竭

药物的副作用。某些药物会对某些人造成肝损伤。

aspartate aminotransferase 天冬氨酸转氨酶

AST 是您的肝脏产生的一种酶。其他器官，如您的心脏、肾脏、大脑和肌肉，也产生较少的量。

通常，血液中的 AST 水平很低。当您的肝脏受损时，它会将更多 AST 放入您的血液中，您的水平就会升高。

alamine aminotransferase 丙氨酸氨基转移酶

这种酶主要存在于您的肝脏中。少量的 ALT 也存在于您的肾脏和其他器官中。

您的身体使用 ALT 将食物分解成能量。通常，血液中的 ALT 水平较低。如果您的肝脏受损，它会向您的血液中释放更多的 ALT，并且水平会升高。

您应该会在大约一天内得到结果。正常的 ALT 测试结果范围为每升 7 至 55 个单位 (U/L)。男性的水平通常更高。

alkaline phosphotase碱性磷酸酶

碱性磷酸酶测试通常用于筛查或帮助诊断肝脏或骨骼疾病。该测试还可以帮助诊断或监测其他健康状况。

碱性磷酸酶高表示您的肝脏可能出现问题：

胆管阻塞

肝硬化

肝炎

单核细胞增多症，有时会导致肝脏肿胀

许多事情都会影响 碱性磷酸酶水平。怀孕会导致高于正常的碱性磷酸酶水平。儿童和青少年的碱性磷酸酶水平可能较高，因为他们的骨骼正在生长。避孕药和某些药物可能会降低碱性磷酸酶水平，而其他药物会导致 碱性磷酸酶 水平升高。即使在碱性磷酸酶测试前进食脂肪餐也可能导致碱性磷酸酶略微升高。

总结

此酒精预测肝炎模型实验意义重大

酒精性肝炎可防可控，通过教育减少酒精摄入量或戒酒，我们可以显著降低肝炎患者数量。

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