پديد آورنده :
خلجي امامزاده عباسي، بهزاد
عنوان :
كاربرد يادگيري ماشين در پيشبيني نتيجه پيوند كليه و شناسايي متغيرهاي مهم در نتيجه آن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيبزده، 78ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعودرضا هاشمي، زينب زالي
توصيفگر ها :
پيوند كليه , يادگيري ماشين , انتخاب ويژگي ها , رگرسيون , طبقه بندي
استاد داور :
مهران صفاياني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/07/19
رشته تحصيلي :
مهندسي كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/07/19
چكيده فارسي :
پيوند كليه به عنوان بهترين درمان انتخابي موجود براي اكثر بيماران در مرحله نارسايي مزمن كليه ميباشد، كه در مقايسه با دياليز مزمن در بيشتر بيماران با كاهش ميزان مرگ و مير، بهبود كيفيت زندگي و هزينه، همراه بوده است. اما با اين وجود، ريسك عدم تطابق بين گيرنده و اهداكننده كليه، همواره وجود دارد. پيشبيني ميزان تطابق قبل از عمل ميتواند به افزايش درصد بقاي بيماران پيوند كليه كمك كند. تصميمات كلينيكي قبل از عمل پيوند كليه براي پيشبيني تطابق، هر چند كه با آزمايشهاي زيادي اخذ ميشود، مبتني بر استدلال پزشكان هستند و اين فرايند ميتواند منجر به تصميم اشتباه شود. استفاده از روشهاي مبتني بر داده كاوي و يادگيري ماشين، قدمي موثر در راستاي كاهش اين اشتباهات بوده و ميتواند روند تصميمگيري را بهبود بخشد. در اين مطالعه، از مجموعه داده داخلي مربوط به پيوندهاي كليه استفاده شده كه اطلاعات مربوط به اهداكنندگان و گيرندگان را از قبل پيوند تا 6 ماه پس از پيوند دارا ميباشد. با توجه به شاخصهاي عملكردي مربوط به بررسي وضعيت عملكرد كليه و شاخصهاي نتيجه شامل رد يا قبول پيوند كه در مجموعه دادهي مورد استفاده وجود دارند، دو مسئله رگرسيون (براي شاخصهاي عملكردي) و طبقهبندي (براي شاخصهاي نتيجه) مورد بررسي و مطالعه قرار خواهند گرفت. در بخش رگرسيون، پارامترهاي موثر در موفقيت پيوندهاي كليه را دستهبندي و رتبهبندي كرده تا بتوان عملكرد پيوند كليه را بهبود بخشيد. در بخش طبقهبندي، با استفاده از روشهاي مختلف يادگيري ماشين و با توجه به اطلاعات در دسترس از مجموعه داده، نتيجهي پيوند كليه پيشبيني خواهد شد.
نتايج اين مطالعه نشان ميدهد كه پارامترهاي باليني و غيرباليني از اهميت ويژهاي در پيشبيني نتيجه پيوند كليه برخوردارند. نتيجه ديگر اين است كه روشهاي مختلف كاهش ابعاد و روشهاي كنترل عدم تعادل دادهها كه جز روشهاي پيشپردازش دادهها به شمار ميروند، ميتوانند فرايند پيشبيني نتيجه پيوند كليه را بهبود بخشند. در بخش رگرسيون، الگوريتم ماشين بردار پشتيبان با تابع كرنل خطي بهترين نتيجه برآورد را با معيار MAE برابر 8.60 به دست آورد. در بخش طبقهبندي، الگوريتم جنگلهاي تصادفي همراه با روش استخراج ويژگي LDA بر روي دادههاي متعادل شده با استفاده از بيشنمونهبرداري، صحت0.9776 ، دقت 0.97 و نرخ بازيابي 0.97 را به دست آورد.
چكيده انگليسي :
Kidney transplantation is the best treatment available for most patients in the chronic renal failure stage, which has been associated with reduced mortality, improved quality of life, and cost compared to chronic dialysis in most patients. However, there is always a risk of mismatch between the recipient and the kidney donor. Prediction of preoperative adaptation can help to increase the survival rate of renal transplant patients. Clinical decisions before kidney transplantation to predict compliance, although it is done with many tests, are based on doctorsʹ reasoning and this process can lead to the wrong decision. Using data mining and machine learning methods is an effective step towards reducing these mistakes and can improve the decision-making process.
In this study, an internal dataset related to kidney transplantation was used that has information about donors and recipients from before transplantation up to 6 months after transplantation. According to the performance indicators related to the evaluation of kidney function status and the resulting indicators including rejection or acceptance of transplantation in the data set used, two regression problems (for functional indicators) and classification (for the result indicators) are studied. In the regression section, the effective parameters in the success of kidney transplants are categorized and ranked to improve kidney transplantation function. In the classification section, the kidney transplant result are predicted using different methods of machine learning and according to the information available from the dataset.
The results of this study show that clinical and non-clinical parameters are of particular importance in predicting the outcome of kidney transplantation. Another result is that different methods of dimension reduction and data imbalance control methods, which are among the methods of data preprocessing, can improve the process of predicting kidney transplant outcomes.
In the regression section, the support vector machine algorithm with linear kernel function obtained the best-estimated result with the criterion MAE equal to 8.60. In the classification section, the random forest algorithm, along with the feature extraction method LDA on balanced data using oversampling, obtained the accuracy of 0.9776, precision of 0.97, and recall score of 0.97.
استاد راهنما :
مسعودرضا هاشمي، زينب زالي
استاد داور :
مهران صفاياني