吉林大学学报(医学版) 2022, 48(2) 426-435 DOI: 10.13481/j.1671-587X.20220220    ISSN: 1671-587X CN: 22-1342/R

本期目录 | 下期目录 | 过刊浏览 | 高级检索                                                            [打印本页]    [关闭]                  上一篇 | 下一篇
临床研究
基于随机森林算法的胰腺癌术后预测模型构建
李承圣1,包绮晗1,郝晓燕2,潘庆忠3,王素珍1(),石福艳1
1.潍坊医学院公共卫生学院卫生统计学教研室,山东 潍坊 261053
2.潍坊医学院护理学院内外科 教研室,山东 潍坊 261053
3.潍坊医学院公共卫生学院数学教研室,山东 潍坊 261053
摘要目的

通过随机森林算法构建胰腺癌患者术后5年生存情况预测模型,为胰腺癌患者术后预后评估提供指导。

方法

利用美国国立癌症研究所监测、流行病学和结果数据库(SEER)收集符合本研究要求的42 618条胰腺癌患者及其预后数据,经过数据筛选最终纳入4 020条患者信息。将研究对象随机分为训练集和测试集,采用χ检验、多因素Logistic回归分析和随机森林变量重要性排名进行特征变量选择;利用合成少数样本过采样技术(SMOTE)将训练集调整为平衡数据集;基于平衡后数据集利用随机森林算法构建预测模型;利用测试集,基于G-mean指数、灵敏度、特异度和受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)4个评价指标,分别与Logistic回归分析、支持向量机、决策树和人工神经网络算法进行比较,对预测模型做出评价。

结果

原始训练集中包含2 814个样本,其中生存时间≥5年的患者有196例,占比约1/13,是不平衡数据集,经过SMOTE方法调整后获得平衡数据集,二分类样本数量基本达到平衡。最终纳入模型的变量有年龄、种族、肿瘤原发部位、肿瘤分化程度、是否放疗、T分期、N分期、婚姻状况、肿瘤大小和淋巴结阳性比率。基于随机森林算法构建的胰腺癌患者术后预测模型G-mean指数为0.830,AUC为0.833[P<0.05,95%置信区间(CI)(0.784,0.876)],优于Logistic回归分析、支持向量机、决策树和人工神经网络。

结论

基于随机森林算法构建的胰腺癌术后预测模型对胰腺癌患者术后5年生存情况的预测性能优于其他常见机器学习方法,能够为临床医生改善胰腺癌患者的预后和生存状况提供依据。

关键词: 胰腺肿瘤 随机森林算法 预测模型 预后 模型比较
收稿日期  2021-07-21   修回日期    网络版发布日期  2022-05-10  
DOI: 10.13481/j.1671-587X.20220220
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(81872719);国家自然科学基金青年科学基金项目(81803337)
通讯作者: 王素珍
作者简介: 李承圣(1998-),男,山东省日照市人,在读硕士研究生,主要从事卫生统计学方面的研究。

Copyright © 2008 by 吉林大学学报(医学版)