基于机器学习的帕金森病患者轻度认知障碍风险预测模型构建

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论文字数:56666 论文编号:sb2025111011582453662 日期:2025-11-20 来源:硕博论文网

本文是一篇护理论文,本研究对这些模型进行了Delong检验,结果这些模型的P值都大于0.05,模型间差异不明显;然后比较模型的召回率、精确率等指标后发现,模型中召回率、精确率、准确率、F1分数指标中随机森林、极度梯度提升算法、类别提升算法模型的表现更好、虽然在灵敏度指标中,类别提升算法表现最佳,但其特异度较低;而在特异度指标中,极度梯度提升算法表现最优,但其灵敏度较低。
一、引言
1.研究背景
帕金森病(Parkinson's disease,PD)是全球第二大疾病、患病人数增长最快的、以慢性神经退行性病变为主要特征的神经系统疾病[1]。PD的患病人数随着全球人口老龄化进程的加快逐年增加。有研究报道,从1990年到2025年,PD的全球患病人数已从原来的260万上升到600万,预计到2040年,PD的全球患病总人数将超过1200万[2]。伴随中国老龄化进程的加快,中国的PD患病人数也逐年增加。1990年至2021年间,中国的PD患者年龄标准化发病率上升了89.7%,而全球PD患者的年龄标准化发病率平均增幅仅为39.1%;截止2021年,中国的PD患者年龄标准化发病率为24.3/10万人,年龄标准化患病率为245.7/10万人,均显著高于全球PD平均年龄标准化发病率15.6/10万人和平均年龄标准化患病率138.6/10万人[3]。有研究报道,预计到2030年,中国的PD患者数量将达到约500万,占全球PD总人口的一半以上。但仅在2021年,粗略统计的PD患者数量已达到508万[4]。
PD的临床表现包括运动症状,肢体的静止性震颤、肌肉强直、行动迟缓等;以及非运动症状,嗅觉障碍、认知障碍、抑郁、便秘等;其中,PD的非运动症状对患者预后及生活质量有着重要影响[5];帕金森病认知障碍(Parkinson's disease-cognitive impairment,PD-CI)是PD患者最常见、致残率最高的非运动症状之一[6]。帕金森病轻度认知障碍(Parkinson's disease-mild cognitiveimpairment,PD-MCI)是患者介于PD正常认知(Parkinson's disease with normalcognitive,PD-NC)与帕金森病痴呆(Parkinson's disease dementia,PDD)中间的一种认知综合征,在PD患者中的发病率逐年上升[7]。目前报道的PD-MCI患病率约18.9-38.2%,平均患病率为26.7%,但在非痴呆患者中的患病率则超过50%[8,9]。在PD-MCI患者被确诊的1年内,24.2%-27.8%的PD-MCI患者可以转变为PD-NC患者;但在被确诊20年后,83%的PD-MCI患者会不可避免进展为PDD患者[10]。
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2.研究现状
2.1 PD-MCI的危险因素缺乏系统研究
2.1.1基本资料的危险因素
有研究曾报道,性别、文化程度、受教育年限、左旋多巴等效剂量(LevodopaEquivalent Daily Dose,LEDD)等为PD-MCI的危险因素[16-18]。但也有研究表明,男性、受教育程度低的PD患者在执行功能方面表现出了更明显的下降,执行功能的下降增加了患者PD-MCI的发生风险,而LEDD等因素并未对PD-MCI的发生产生较大影响[18];年龄是PD-MCI发生的独立危险因素。刘俊等[19]的研究发现,在45-54岁年龄组的PD患者中,平均蒙特利尔认知量表(Montreal CognitiveAssessment,MoCA)得分为28.0,认知水平较好;在75岁以上年龄组的PD患者中,MoCA量表平均得分为23.1,认知水平较差,而且这些患者在MoCA量表中延迟回忆、注意力和视觉空间等部分的得分都显著低于同龄正常人、认知水平较同龄人更差。但是,他也曾说,MoCA量表的评估分数可能会受患者居住地的影响,此研究中的PD患者均居住在一线城市、经济发展水平较高的地区,文化程度较高,可能影响了他的研究结果。因此,需要更多研究验证上述因素对PD-MCI发生的影响。
2.1.2现病史的危险因素
PD运动症状与非运动症状发病机制复杂、在PD患者中起病的先后顺序不一、不同患者的运动与非运动症状的临床表现也各不相同,导致PD患者现病史方面的危险因素一直在不断探索前进,尚未有统一定论。2020年中国PD-MCI的诊断和治疗指南提出年龄大、病程长、男性、教育程度低、伴有嗅觉减退、抑郁、快速眼动期睡眠行为障碍等与PD-MCI的发生相关[20]。2021年于果等[21]提出H-Y分期(Hoehn-Yahr分期)、运动评分、快速眼动睡眠行为障碍、幻觉、焦虑状况、直立性低血压等为PD-MCI病程进展的危险因素;2022年陈颖等[22]提出嗅觉减退是PD-MCI进展的危险因素;2023年Yi Qu[23]提出冻结步态有可能是PD-MCI进展的危险因素;2023年Hemphill[24]年提出抑郁可能是PD-MCI进展的危险因素。
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二、对象与方法
1.研究类型及对象
1.1研究类型
本研究为回顾性横断面研究。
1.2数据来源
本研究使用的数据来源于PD-MDCNC数据库中的湖北省帕金森病临床研究中心数据库,网址http://www.pd-mdcnc.com/index.html,账号:wpq;本研究在开展前已经得到湖北省帕金森病临床研究中心数据库的数据使用授权委托书,具体见附录1。
1.3研究对象
本研究将提取从2018年1月1日建库至2023年12月31日期间,数据库中共857名PD患者中被诊断为原发性PD(Idiopathic Parkinson's Disease,IPD)患者的量表评估数据,从对应的附属医院检验系统提取与数据库患者相对应的血液指标进行研究。其中,关于IPD患者的诊断标准来源于修订版的PD诊断标准。即患者包含不符合绝对PD排除标准、至少两条PD支持性标准、没有警示征象等[51];而IPD患者的诊断则来源于临床经验丰富的PD领域资深医师的评估结果,我们将根据以下纳排标准进行IPD患者评估资料的提取。
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2.研究方法
2.1确定PD-MCI危险因素
2.1.1文献回顾得到危险因素
通过文献回顾,得到PD-MCI的5个方面共36个候选危险因素。包括基本资料:性别、年龄、病程、文化程度、LEDD;既往史:高血压史、高血脂史、脑血管病史、心血管史、糖尿病史、精神疾病史等;生活史:吸烟史、饮酒史、运动频次、跌倒史、便秘史等;现病史:H-Y分期、运动状况、睡眠状况、幻觉、焦虑状况、直立性低血压、冻结步态、嗅觉减退症状、抑郁症状、冲动强迫障碍等;血液指标:TC、TG、HDL-C、LDL-C、Apo A1、Apo B、UA、HCY、CRP、IL-6等,具体见表2.1。

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三、结果 ......................... 30
1.基线分析 ............................ 30
2.单因素特征筛选 ........................... 31
四、讨论 .................................. 45
1.PD-MCI发病率及现状 ........................... 45
2.PD-MCI的危险因素研究............................. 46
五、结论 ................................... 52
1.研究主要结论 ............................ 52
2.研究不足之处及今后的研究方向 .............................. 52
四、讨论
1.PD-MCI发病率及现状
在本研究中,我们使用湖北省帕金森病临床研究中心的量表数据、与数据库患者相对应附属医院的血液数据,结合机器学习算法,开发了十个预测PD-MCI发生风险的模型。在本研究中,PD-MCI的患病率为57.55%。而在PD-MCI发病率的流行病学研究中,PD-MCI的患病率约为18.9-38.2%,但在非痴呆患者中的患病率则超过50%,目前报道的PD-MCI患者的平均患病率为26.7%[8,9],而且这个比例随着PD患者病程的延长正在逐渐增加。由于本研究对PD-MCI的诊断排除了痴呆患者,而且数据库中将近50%的PD患者的病程在5年内,年龄在65岁以上。有研究报道的,PD患者病程在5年内,年龄大于65岁时,PD-MCI的预计患病率为63%[109]。因此,本研究对PD-MCI发病率的预测完全符合PD患者认知衰退的发展趋势。
PD-MCI的发生与很多因素有关,也会造成很多的不良后果。首先,PD-MCI患者认知的减退会加剧病情复杂性,与更高的住院率和死亡率相关。研究显示,PD-MCI患者的死亡率和住院率显著高于认知正常的PD患者[14]。首先,PD-MCI患者在因非运动症状(如精神症状、感染、跌倒)住院的比例上高于其他因素住院的PD患者;然后,PD-MCI患者常因空间感知、平衡和反应能力下降而面临较高的跌倒风险,导致骨折或其他损伤,从而增加住院的可能性[110]。而且,认知本身高度的可变性可能使PD患者难以及时报告或识别自身的健康问题,PD患者常常将认知减退归因于年龄、心血管疾病或药物副作用,从而延误治疗并增加急性住院的风险[111];其次,PD-MCI患者认知的减退通常伴随其他非运动症状(如抑郁、焦虑、睡眠障碍)和运动功能障碍,这些因素会影响患者的自我照护能力,可导致患者对自身状况感到挫败和无助,进而引发抑郁或焦虑症状,使得患者更难管理其他慢性疾病(如高血压、糖尿病等),患者可能因为多重压力的困扰而产生自杀、自残等想法,从而间接增加死亡率[112]。有研究报道,PD-MCI患者的生存时间通常较短,尤其是在发展为PDD后,因此,PD患者早期认知减退的识别和针对PD-MCI实施早期的认知干预措施显得尤为重要[113]。

护理论文参考
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五、结论
1.研究主要结论
本研究选择湖北省帕金森病临床研究中心数据库中的IPD患者为研究对象,首先通过文献回顾PD-MCI的影响因素、查阅数据库中的PD患者评估条目,咨询临床医师、单因素分析筛选出PD-MCI的独立危险因素。然后基于RF、CART、XGBoost、LR、KNN、SVM等十个机器学习算法来构建预测模型、基于外部验证数据集验证模型效能,最后根据最佳预测性能模型的Shape值来对模型中的变量重要程度进行排序,解释变量在模型构建中的作用后,本研究得出以下结论:
(1)PD-MCI的患病率为57.55%,PD患者中PD-MCI发生率较高,临床医护应提高对PD患者认知减退的重视程度。
(2)PD-MCI的独立危险因素包括年龄、性别、LEDD、U3评分、文化程度、受教育年限、吸烟史。因此,临床护理人员可以通过早期筛查危险因素、为合并上述危险因素的PD患者提供个性化护理、早期认知训练来降低患者发生PD-MCI的风险,提高PD患者的生活质量,优化临床护理决策。
(3)本研究构建的RF模型在早期识别PD-MCI患者中具有良好效能,可以对PD患者发生PD-MCI的风险进行早期预测,模型具有良好的临床实用价值,值得扩大运用场景、增加患者样本来进一步推广和运用。
参考文献(略)


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