Early disease detection and prevention methods based on effective interventions are gaining attention. Machine learning technology has enabled precise disease prediction by capturing individual differences in multivariate data. Progress in precision medicine has revealed that substantial heterogeneity exists in health data at the individual level and that complex health factors are involved in the development of chronic diseases. However, it remains a challenge to identify individual physiological state changes in cross-disease onset processes because of the complex relationships among multiple biomarkers. Here, we present the health-disease phase diagram (HDPD), which represents a personal health state by visualizing the boundary values of multiple biomarkers that fluctuate early in the disease progression process. In HDPDs, future onset predictions are represented by perturbing multiple biomarker values while accounting for dependencies among variables. We constructed HDPDs for 11 non-communicable diseases (NCDs) from a longitudinal health checkup cohort of 3,238 individuals, comprising 3,215 measurement items and genetic data. Improvement of biomarker values to the non-onset region in HDPD significantly prevented future disease onset in 7 out of 11 NCDs. Our results demonstrate that HDPDs can represent individual physiological states in the onset process and be used as intervention goals for disease prevention.


翻译:以有效干预措施为基础的早期疾病检测和预防方法正在引起人们的注意。机器学习技术通过在多变数据中捕捉到个人差异,使得能够准确预测疾病。精密医学的进展表明,个人健康数据中存在大量差异,而且慢性疾病的发展涉及复杂的健康因素。然而,由于多个生物标志之间的复杂关系,确定跨疾病发病过程中个体生理状态的变化仍然是一项挑战。这里,我们展示了健康疾病阶段图(HDPD),这是一个个人健康状态,通过直观多种生物标志的边界值,在疾病发展过程中早期波动。在HDPDs中,未来发病的预测表现为渗透多个生物标志值,同时考虑各种变量之间的依赖性。我们从由3,238名长视健康检查组组成的3,215个测量项目和遗传数据中,为11个非固定区域的生物标志值,在11个非传染性疾病进程中明显防止未来疾病发作。我们在HDPD中采用的个人病监测结果表明,在11个新疾病预防过程中,个人病历的预防过程可以显示。

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