Modelos de aprendizaje automático para la predicción de la progresión de la enfermedad renal crónica

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Date
2022-02-12Authors
Amador Martinez, William DavidPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Maestría en Inteligencia Artificial
Obtained title
Magíster en Inteligencia Artificial
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Metadata
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English Title
Machine learning models for the prediction of chronic kidney disease progressionResumen
Los modelos predictivos basados en técnicas de inteligencia artificial han evidenciado su capacidad de establecer predicciones del riesgo de diferentes patologías asociadas a variables clínicas con el fin de generar sistemas que faciliten la toma de decisiones médicas. Debido a que muchos de estos modelos de predicción no generan buenos resultados cuando faltan valores predictores, muchas veces no se pueden detectar de manera temprana la progresión de las enfermedades. El propósito de esta investigación es la implementación de un CDSS basado en métodos de imputación de datos para entrenar modelos de aprendizaje automático que permita la predicción de la TFG en un periodo de 2 años con intervalos de 6 meses. La metodología se dividirá en dos etapas(i) la preparación de los datos conformada por 482 pacientes con ERC en estadios 1 a 4 en un periodo mayor de 2 años de seguimiento en el programa, donde se realiza la limpieza filtrado e imputación de las variables seleccionadas para alimentar los modelos (ii) implementación de un modelo de predicción en el tiempo y evaluación métricas error MAE average en las diferentes configuraciones de los hiperparámetro de los modelos. Entre los enfoques evaluados las Redes Neuronales Convolucionales (CNN) se desempeñó mejor con un conjunto de testeo y validación con dos arquitecturas diferentes para una para los periodos de 6ª 12 y otra de 18 a 24 con un MAE 5.48, 6.46, 6.76, 6.53 para los períodos respectivamente en los datos de validación.
Abstract
Predictive techniques based on artificial intelligence have demonstrated their ability to establish risk predictions for different pathologies associated with clinical variables in order to generate systems that facilitate medical decision-making. Because many of these prediction models do not produce good results when predictor values are missing, disease progression often cannot be detected early. The purpose of this research is the implementation of a CDSS based on data imputation methods to train machine learning models that allow the prediction of the GFR in a period of 2 years with intervals of 6 months. The methodology will be divided into two stages (i) the preparation of the data made up of 482 patients with CKD in stages 1 to 4 in a period of more than 2 years of follow-up in the program, where the filtered cleaning and imputation of the variables are carried out selected to feed the models (ii) implementation of a prediction model over time and evaluation of average MAE error metrics in the different configurations of the hyperparameters of the models. Among the approaches evaluated, the Convolutional Neural Networks (CNN) performed better with a test and validation set with two different architectures for one for the periods of 6th 12th and another for 18th to 24th with a MAE 5.48, 6.46, 6.76, 6.53 for the periods respectively in the validation data.
Themes
Maestría en inteligencia artificial - Tesis y disertaciones académicasAprendizaje automático (Inteligencia artificial)
Sistemas dinámicos
Inteligencia artificial
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