基于XGBoost和SHAP的急性肾损伤可解释预测模型

来源 :电子与信息学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzxkong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
重症监护病房(ICU)住院期间发生的急性肾损伤(AKI)与患者发病率和死亡率的增加有关.该研究的目的是提出一个基于机器学习的框架,用于危重病患者的可解释AKI预测,该框架能够同时实现良好的预测和解释能力.该文从重症监护医学信息数据库Ⅲ(MIMIC-III)中提取的数据包括患者的年龄、性别、生命体征和ICU入院第1天及随后的化验值.在该研究中,通过将XGBoost模型与其他4种机器学习模型进行比较,证明了XGBoost模型的预测性能.此外,SHAP(SHapley Additive exPlanation)模型可解释器用于提供个性化评估和解释,以实现个性化的临床决策支持.结果表明,XGBoost能较好地预测AKI,与以往的预测模型相比,此模型更为简单有效,仅用21个特征变量即得到了更稳定的预测结果,预测精度高,模型准确率和受试者工作特征曲线下面积(AUC)分别为0.824和0.840,均高于既往研究结果.此外,该文对两组指标进行了特征依赖分析,发现24h尿量减少和血尿素氮升高可增加AKI风险.综上所述,该可解释预测模型可能有助于临床医生更准确快速地识别重症监护中存在AKI风险的患者,为患者提供更好的治疗.此外,可解释性框架的使用增加了模型透明度,便于临床医生分析预测模型的可靠性.
其他文献
针对传统时序数据预测方法难以准确预测电力负荷数据的问题,文中设计了一种基于改进灰色模型的电力负荷可靠性预测系统.在历史数据样本容量小的条件下,将灰色模型选为负荷预测的基础模型,在考虑气象因素的基础上,采用残差修正法与马尔科夫法改进灰色模型,修正电力负荷的预测值并通过Matlab实现预测算法.同时利用MySQL作为数据库管理软件,设计得到相应的电力负荷可靠性预测系统.基于该预测系统展开电力负荷预测实验,结果表明,文中所设计预测系统的平均精度可达99%,能够有效预测电力负荷,验证系统的正确性与实用性.
为了能够满足全天候无人监控自动检测,一旦有人闯入虚拟检修区域,探测器就会检测到异常情况,从而自动发起异常误触语音报警.文中引入了坐标转换算法,将该算法应用于虚拟检修区域误触报警系统中,总结虚拟检修区域误触报警的功能需求,提出了区域空间算法,能够有效提高区域坐标转换参数,实现测量精度的有效提升.将该优化改进算法运用于本次警报系统中,并对系统的总体方案、检测电路、定时模块以及频率控制模块展开详细分析.结果证实该系统能够在优化算法下,实现一旦有人进入检修区域便会立刻发出警报的功能,最大程度减少事故发生的概率和损
针对我国自主可控处理器的设计需求,文中采用开源RISC-V指令集架构设计了一种适用于可信计算的处理器.处理器内核中指令运算阶段使用5级流水线技术,并采用定向前推技术解决了数据相关问题.仿真阶段使用Modelsim仿真软件对整数指令集进行测试,经验证指令功能正确.借助FPGA开发板,以国产操作系统深度为平台,在50 MHz的时钟频率下处理器能正确运行SM3密码杂凑算法,输出256 bit的杂凑值,并与预存杂凑值进行比对,根据比对结果输出IO控制信号,完成对外部设备的主动控制及度量,达到预期目标.
传统电力服务快速响应建模方法存在客户诉求响应时间长、客户满意度低的问题,面对该问题,构建了基于多维大数据的长三角电力服务快速响应模型.在长三角电力服务需求数据采集网络构架的支持下,采集长三角电力客户基础档案数据、生产运行数据、关键设备智能化监测数据等,以采集到的电力多维大数据为基础,对电力需求信息进行分区定位,并采用决策树对电力客户特征进行分级,根据定位与分级结果构建电力服务响应模型.实验结果表明,该模型最短电力服务快速响应时间为2 s,最高评价分数为7分,实际应用效果更好.
为了提高三相配电线路故障诊断的精准度和故障诊断效率,设计了一种新的三相配电线路故障诊断系统.根据三相配电线路故障的奇异性、不确定性、串联性以及能量特征,完成电路故障的多特征融合,提高配电线路故障诊断的响应速度.硬件区域重点对处理器、电路控制器以及电子互感器的功能和结构进行设计.在系统软件区域采用多特征融合方式,将三相配电线路的基本故障特征进行融合,完成三相配电线路故障特征的提取和诊断.实验结果表明,基于多特征融合的三相配电线路故障诊断系统能够有效提高诊断精度,提升诊断效率.
目前设计的电力监控数据访问控制系统控制耗时过长,导致控制过程十分复杂.为了解决上述问题,基于CP-ABE算法设计了一种新的电力监控数据访问控制系统.系统硬件主要由高速缓冲存储器、MicroBlaze软核处理器、以太网媒体访问控制器、中断控制器4部分组成.利用CP-ABE算法设计了数据存储程序和数据访问程序.实验结果表明,基于CP-ABE算法的电力监控数据访问控制系统能够有效缩短控制时间,占有的存储空间小于传统系统.
基于实现一类参数未知三维分数阶混沌系统有限时间追踪控制的目的,采用分数阶系统稳定性地理对分数阶Zhang混沌系统进行了动力学性质分析,采用有限时间控制法设计了一个自适应有限时间追踪控制器,通过理论计算和MATLAB数值仿真,验证了该控制器的有效性,实现了参数未知分数阶混沌系统的自适应有限时间追踪控制;在保持系统各个参数不变的情况下加入外部随机扰动,通过MATLAB数值仿真可知,该控制器具有抗干扰性.
结肠息肉的精确分割对结直肠癌的诊断和治疗具有重要意义,目前的分割方法普遍存在有伪影、分割精度低等问题.该文提出一种基于阶梯结构的U-Net结肠息肉分割算法(SU-Net),使用U-Net的U型结构,利用Kronecker乘积来扩展标准空洞卷积核,构成Kronecker空洞卷积下采样有效扩大感受野,弥补传统空洞卷积容易丢失的细节特征;应用具有阶梯结构的融合模块,遵循扩展和堆叠原则形成阶梯状的分层结构,有效捕获上下文信息并从多个尺度聚合特征;在解码器引入卷积重构上采样模块生成密集的像素级预测图,捕获双线性插值
为了能够实现空间可视化监测,更好地开展安全监管管理工作,提出一种引入GIS技术运用于UWB基站的可视化模式智能安全监管设计方案.该设计方案实现了信息的高效集成,并且能够建立空间分析模型,实现真正意义上建立一套完整的可视化电厂平台,实现对佩戴定位标签人员的精确定位和作业风险管控.通过设计三层系统架构,采用可视化编程Java高级语言程序,智能化分析、判断并控制整个作业风险管控过程.首先将GIS技术引入UWB基站中实现安全监管区域地理位置坐标数据初始化,之后构建设备和计算机终端之间的有效通信,便可以经计算机终端
自2019年末新型冠状病毒(Covid-19)疫情在全球爆发以来,世界各国都处于疫情的危害之下.新冠病毒通过入侵人体的呼吸系统,造成肺部感染,甚至死亡.CT(Computed Tomography)图是医生对肺炎患者进行诊断的常规方法.为了提高医生对新冠感染者进行诊断的效率,该文提出一种基于低秩张量自注意力重构的语义分割网络LRSAR-Net,其中低秩张量自注意力重构模块用来获取长范围的信息.低秩张量自注意力重构模块主要包括:低秩张量生成子模块、低秩自注意力子模块、高秩张量重构子模块3个部分.低秩张量自注