机器学习建模-糖尿病肾病预测模型

糖尿病肾病概述

糖尿病肾病是 1 型和 2 型糖尿病的严重并发症，又叫做糖尿病肾脏病。在美国，大约三分之一的糖尿病患者存在糖尿病肾病。

糖尿病肾病影响肾脏的日常运作，无法将废物和多余液体排出体外。保持健康的生活方式，适当管理糖尿病和高血压是预防和延迟糖尿病肾病发作的最佳方法。

长年累月之下，糖尿病肾病会逐渐损害精密的肾脏过滤系统。早期治疗可预防或延迟疾病进展，降低并发症的几率。

肾脏疾病可发展为肾脏衰竭，也叫做终末期肾病。肾脏衰竭可危及生命。如发生肾脏衰竭，可以选择透析或肾移植治疗方案。

糖尿病肾病诊断
糖尿病肾病通常在属于糖尿病管理的常规检查中被诊断出来。如果您患有 1 型糖尿病，建议在诊断后五年开始筛查糖尿病肾病。如果您被诊断出患有 2 型糖尿病，筛查将在诊断时开始。

常规筛查可能包括：

尿液白蛋白检查。此项检查可以检测尿液中的血液蛋白质（白蛋白）。通常，肾脏不会将血液中的白蛋白过滤出来。尿液中蛋白质过多可能表明肾功能不佳。
尿白蛋白肌酐比。肌酐是另一种废物，健康的肾脏可将其从血液中滤出。尿白蛋白肌酐比衡量了尿液样本中白蛋白相对于肌酐的量，是肾功能的另一指标。
肾小球滤过率（GFR）。对血中肌酐的测量可用于估算肾脏过滤血液的速度（肾小球滤过率）。滤过率较低则表明肾功能不佳。

其他诊断性检测可能包括：

影像学检查。医生可能会使用 X 线和超声波检查来评估肾脏的结构和大小。您还可能需要接受电子计算机断层扫描和磁共振成像检查，以确定肾脏内的血液循环状况。某些病例中还可能运用其他影像学检查方法。糖尿病肾通常比正常肾要大。
肾活检。医生可能会建议进行肾脏活检，取出肾脏组织样本。医生会给您麻醉药物（局部麻醉）。然后，医生会用细针取出小块肾脏组织，在显微镜下检查。活检目前是确认糖尿病肾病的金标准。

医生在进行肾脏活检期间，会用针头取出一小块肾脏组织样本进行实验室检测。活检针会经由皮肤插入，并且通常会使用超声波等成像设备进行引导。

治疗

治疗糖尿病肾病的第一步是治疗并控制糖尿病以及治疗高血压。这包括饮食、生活方式的改变、运动和处方药物治疗。控制好血糖和高血压可以预防或延缓肾功能障碍和其他并发症。

药物

在糖尿病肾病的早期阶段，治疗计划可能包括用于控制以下症状的药物：

血压高。被称为血管紧张素转换酶（ACE）抑制剂和血管紧张素 2 受体阻滞药（ARB）的药物可用于治疗高血压。
血糖高。药物可能有助于控制糖尿病肾病患者的高血糖。二甲双胍（Fortamet、Glumetza 等）可提高胰岛素敏感性，并减少肝脏中的葡萄糖生成。胰高血糖素样肽 1（GLP-1）受体激动剂可通过减缓消化速度和刺激胰岛素分泌来应对葡萄糖水平升高，帮助降低血糖水平。钠-葡萄糖协同转运蛋白 2（SGLT2）抑制剂可限制葡萄糖返回血流中，从而增加尿液中的葡萄糖排泄。
高胆固醇。他汀类降胆固醇药物可用于治疗高胆固醇并减少尿液中的蛋白质。
肾瘢痕形成。非奈利酮（Kerendia）可干扰被认为会导致糖尿病肾病发炎和组织瘢痕形成的分子活动。研究表明，该药物可降低 2 型糖尿病相关慢性肾病成人患者发生肾功能下降、肾衰竭、心源性死亡、非致命心脏病发作和因心力衰竭住院的风险。

医生可能会建议定期复诊检查，以确定您的肾病病情持续稳定还是发生进展。

晚期糖尿病肾病的治疗打开弹出式对话框

如果您的疾病进展为肾衰竭（终末期肾病），医生将可能讨论专注于替代肾功能或使您更舒适的护理方案。治疗选择包括：

肾透析。这种治疗将清除血液中的废物和多余液体。透析的两种主要类型是血液透析和腹膜透析。在第一种更常见的方法中，您可能需要到透析中心就诊，并每周使用人工透析机约 3 次，或者您可能在家中由训练有素的照料者完成透析。每次透析需要 3 到 5 小时的时间。第二种方法也可以在家中进行。
移植。在某些情况下，最好的选择是肾移植或肾胰移植。如果您和您的医生决定进行移植，医生将对您进行评估，以确定您是否可以进行移植手术。
症状管理。如果您选择不接受透析或肾移植，您的预期寿命通常只有几个月。您可能会接受治疗，以帮助您保持舒适。

肾移植需要寻找和匹配适合自己的肾器官。患者可以在中国人体器官分配与共享计算机系统China Organ Transplant Response System官网上申请。

在肾移植手术中，供体肾脏被放入下腹部。新肾脏的血管与下腹部（位于患者其中一条腿的正上方）的血管相连。新肾的输尿管连接至膀胱。除非患者自身的肾脏导致并发症，否则便会被留在原位。肾移植手术通常持续约 3 到 4 小时。

肾移植后需要长期服用免疫抑制剂，减轻免疫排斥反应。服用免疫抑制剂最大危害是身体容易感染，特别是肺炎。

未来的可能治疗方法

在未来，糖尿病肾病患者可以从利用再生医学开发的治疗中获益。这些技术可以帮助逆转或减慢疾病引起的肾损伤。例如，一些研究者认为，如果某种未来的治疗方法（如胰岛细胞移植或干细胞治疗）可以治愈患者的糖尿病，其肾功能也可能改善。这些疗法以及新的药物仍在研究中。

生活方式与家庭疗法

饮食、锻炼和自我管理对于控制血糖水平和高血压至关重要。糖尿病护理团队将帮助您实现以下目标：

监测血糖水平。医务人员会给出血糖水平检查频率建议，确保您的血糖水平维持在目标范围内。例如，您可能需要每天检查一次以及在运动前后各检查一次。如果您使用胰岛素，可能需要一天检查多次。
一周中的大部分时间都要保持活力。争取在大多数日子里进行至少 30 分钟或以上的中度至剧烈有氧运动，如快步走、游泳、骑自行车或跑步，一周总共运动至少 150 分钟。
健康饮食。遵循高纤维饮食，多吃水果、非淀粉类蔬菜、全谷物和豆类。限制饱和脂肪、加工肉类、糖果和钠的摄入量。
戒烟。如果您吸烟，请咨询医生戒烟策略。
保持健康的体重。如果需要减肥，请向医生咨询减肥策略。对于某些患者，减肥手术也是一种可选方案。
每天服用阿司匹林。向医生咨询是否可以日常服用低剂量的阿司匹林来降低心血管疾病的风险。Toby老师提醒一下，长期服用阿司匹林会带来身体其他问题。
时刻警醒。提醒不熟悉您病史的医生您患有糖尿病肾病。医生会采取措施来保护您的肾脏免受进一步损害，包括避免让您接受使用造影剂的医学检查，例如血管造影和计算机断层成像。

糖尿病预测模型价值和意义

我们通过建立的人工智能机器学习预测模型，可实现以下一些研究问题：
1.模型能准确预测个人血糖值高低。
2.模型能挖掘哪些风险因素最能预测糖尿病风险。
3.我们能使用风险因素的一个子集来准确预测一个人血糖值高低。
4.我们可以使用筛选几个重要糖尿病致病特征，然后组合创建为一个简短的问题，以准确预测某人是否可能患有糖尿病或是否有糖尿病的高风险。

糖尿病建模数据集介绍

我们有数千名糖尿病患者数据，其中有一部分为糖尿病肾病患者。变量有几十个，包括患者个人基本信息和血常规检查。

我们AI模型采用新一代对称树算法，有效降低过度拟合，提高模型预测速度和预测能力。

糖尿病预测模型性能优秀，ROC为0.8

我们糖尿病肾病模型可以预测单个就诊者糖尿病肾病概率，也可批量预料成千上万名就诊者糖尿病肾病概率。

模型启示录1
血糖-控制含糖量高的食品摄入，例如白糖，奶茶，糖果，零食。

模型启示录2

BMI-控制体重，适当锻炼，建议每周训练5次，每次30分钟中等强度运动。

模型启示录3

关注UACR 尿微量白蛋白/肌酐和eGFR 估算的肾小球滤过率指标。如果这三个指标出现较大波动，暗示肾脏出现问题。

最后Toby老师提醒大家，糖尿病不是一种简单血糖过高疾病，而是会诱发多种器官病变。糖尿病肾病终点是肾衰竭，糖尿病患者需要控制好血糖，坚持良好生活习惯。

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