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基于机器学习算法的2型糖尿病患者3个月血糖预测

覃伟 高敏 沈莹 史宇晖 吴涛 赵艾 孙昕霙

覃伟, 高敏, 沈莹, 史宇晖, 吴涛, 赵艾, 孙昕霙. 基于机器学习算法的2型糖尿病患者3个月血糖预测[J]. 中华疾病控制杂志, 2019, 23(11): 1313-1317. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.11.003
引用本文: 覃伟, 高敏, 沈莹, 史宇晖, 吴涛, 赵艾, 孙昕霙. 基于机器学习算法的2型糖尿病患者3个月血糖预测[J]. 中华疾病控制杂志, 2019, 23(11): 1313-1317. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.11.003
QIN Wei, GAO Min, SHEN Ying, SHI Yu-hui, WU Tao, ZHAO Ai, SUN Xin-ying. Prediction of 3-mouth glycemic control in type 2 diabetes mellitus based on machine learning algorithm[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2019, 23(11): 1313-1317. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.11.003
Citation: QIN Wei, GAO Min, SHEN Ying, SHI Yu-hui, WU Tao, ZHAO Ai, SUN Xin-ying. Prediction of 3-mouth glycemic control in type 2 diabetes mellitus based on machine learning algorithm[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2019, 23(11): 1313-1317. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.11.003

基于机器学习算法的2型糖尿病患者3个月血糖预测

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.11.003
基金项目: 

国家自然科学基金 71673009

详细信息
    通讯作者:

    孙昕霙, E-mail: xysun@bjmu.edu.cn

  • 中图分类号: R587.1;TP181

Prediction of 3-mouth glycemic control in type 2 diabetes mellitus based on machine learning algorithm

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 71673009

More Information
  • 摘要:   目的  评价Logistic回归算法和随机森林算法对2型糖尿病患者3个月后血糖控制情况的预测效果,并探究血糖控制的影响因素。  方法  收集顺义、通州区2型糖尿病患者的基线调查和随访信息,以患者3个月后糖化血红蛋白是否大于6.5%作为结局分类变量,使用随机森林算法和Logistic算法建立预测模型,通过受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)、灵敏度等指标比较预测效果。  结果  患者血糖控制效果的影响因素有基线空腹血糖(P < 0.001)、病程(P < 0.001)、吸烟(P=0.026)、静态活动时间(P=0.006)、体重指数(超重P=0.002,肥胖P=0.011)、手环使用(P=0.028)和糖尿病饮食(P=0.002)7个因素;Logistic回归预测模型的AUC为0.738,灵敏度为72.9%,特异度68.1%,准确率71.2%,随机森林模型的AUC为0.756,灵敏度74.5%,特异度69.5%,准确率72.8%。  结论  随机森林算法预测效果优于Logistic回归预测模型,可应用于血糖控制效果预测,辅助糖尿病患者的管理。
  • 表  1  T2DM患者基本特征

    Table  1.   Basic characteristics of T2DM patients

    变量 血糖控制达标[n(%)] 血糖控制未达标[n (%)] χ2 P
    年龄(岁) 0.717 0.397
      ≤60 97(42.4) 187(45.8)
      >60 132(57.6) 221(54.2)
    性别 0.490 0.484
      男 111(48.5) 186(54.4)
      女 118(51.5) 222(45.6)
    病程(年) 16.986 < 0.001
      ≤5 145(63.3) 189(46.3)
      >5 84(36.7) 219(53.7)
    文化程度 6.972 0.031
      初中及以下 124(54.1) 231(56.6)
      高中及中专 52(22.7) 115(28.2)
      大学及以上 53(23.1) 62(15.2)
    家庭人均月收入(元) 1.534 0.216
      ≤3000 59(25.8) 124(30.4)
      > 3000 170(74.2) 284(69.6)
    吸烟情况 48.904 < 0.001
      吸烟 37(16.2) 47(27.5)
      戒烟 112(20.5) 49(12.0)
      从不吸烟 145(63.3) 247(60.5)
    饮酒情况 2.784 0.249
      饮酒 63(27.5) 117(28.7)
      戒酒 23(10.0) 26(6.4)
      从不饮酒 143(62.5) 265(64.9)
    BMI(kg/m2) 7.126 0.028
      ≤23.9 68(29.7) 84(20.6)
      >24.0 100(43.7) 191(46.8)
      >28 61(26.6) 133(32.6)
    中心性肥胖 1.566 0.211
      否 138(60.3) 225(55.1)
      是 91(39.7) 183(44.9)
    糖尿病饮食 5.927 0.015
      否 191(57.2) 217(46.8)
      是 131(42.8) 98(53.2)
    自我血糖监测 2.598 0.107
      无 86(37.6) 180(44.1)
      有 143(62.4) 228(55.9)
    坚持使用手环 5.582 0.018
      否 161(70.3) 321(78.7)
      是 68(29.7) 87(21.3)
    每日静态时间(h) 5.210 0.022
       < 8 185(80.8) 357(87.5)
      ≥8 44(19.2) 51(12.5)
    糖尿病家族史 0.577 0.447
      无 111(48.5) 185(45.3)
      有 118(51.5) 223(54.7)
    运动情况 0.152 0.697
      否 156(68.1) 284(69.6)
      是 73(31.9) 124(30.4)
    并发症数目(个) 1.884 0.597
      0 84(36.7) 159(39.0)
      1 74(32.3) 131(32.1)
      2 37(16.2) 72(17.6)
      ≥3 34(14.8) 46(11.3)
    高血压 7.363 0.007
      否 39(17.0) 108(26.5)
      是 190(83.0) 300(73.5)
    药物治疗 3.825 0.051
      否 35(15.3) 41(10.0)
      是 194(84.7) 367(90.0)
    胰岛素治疗 7.202 0.007
      否 214(93.4) 353(86.5)
      是 15(6.6) 55(13.5)
    基线空腹血糖(mmol/L) 57.180 < 0.001
      ≤6.1 60(26.2) 35(8.6)
      6.2~ 117(51.1) 185(45.3)
      7.0~ 41(17.9) 114(27.9)
      >8.4 11(4.8) 74(18.1)
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    表  2  糖尿病患者血糖控制效果多因素分析

    Table  2.   Logistic regression analysis of the effect of blood glucose control in diabetic patients

    变量 β Wald χ2 P OR(95% CI)值
    基线空腹血糖(mmol/L) 0.691 9.940 < 0.001 2.00(1.53~2.61)
    病程(年) 0.113 93.731 < 0.001 1.12(1.05~1.20)
    戒烟/吸烟 -0.794 6.273 0.026 0.45(0.23~0.91)
    静态活动时间(h) 0.827 9.058 0.006 2.29(1.26~4.13)
    糖尿病饮食 -0.685 13.777 0.002 0.50(0.33~0.78)
    超重(kg/m2) 0.855 11.746 0.002 2.35(1.39~3.99)
    肥胖(kg/m2) 0.752 8.646 0.011 2.12(1.19~3.78)
    坚持使用手环 -0.546 8.818 0.028 0.58(0.36~0.94)
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    表  3  Logistic回归预测模型在测试集上分类结果

    Table  3.   Classification results of Logistic regression prediction model on test set

    预测结果 实际情况 合计
    血糖控制未达标 血糖控制达标
    血糖控制未达标 89 22 111
    血糖控制达标 33 47 80
    合计 122 69 191
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    表  4  随机森林预测模型在测试集上分类结果

    Table  4.   Classification results of random forest prediction model on test sets

    预测结果 实际情况 合计
    血糖控制未达标 血糖控制达标
    血糖控制未达标 91 21 112
    血糖控制达标 31 48 79
    合计 122 69 191
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-17
  • 修回日期:  2019-08-08
  • 刊出日期:  2019-11-10

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