현재 및 이전 흡연자와의 유사성을 평가하기 위한 바이오마커를 통한 전자 담배 및 무연 담배 사용자의 이진 분류: 담배 인구 평가 및 건강 연구에 기계 학습 적용

BMC 공중 보건 23권, 기사 번호: 589(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

담배 연기의 유해하고 잠재적으로 유해한 성분에 대한 노출은 심혈관 및 호흡기 질환의 위험 요소입니다. 이러한 성분에 대한 노출을 줄일 수 있는 담배 제품이 개발되었습니다. 그러나 이들의 사용이 건강에 미치는 장기적인 영향은 불분명합니다. PATH(담배 및 건강 인구 평가) 연구는 미국 인구의 흡연과 담배 흡연 습관이 건강에 미치는 영향을 조사하는 인구 기반 연구입니다. 참가자에는 전자 담배 및 무연 담배를 포함한 담배 제품 사용자가 포함됩니다. 이 연구에서 우리는 기계 학습 기술과 PATH 연구의 데이터를 사용하여 이러한 제품의 인구 전반에 걸친 효과를 평가하려고 시도했습니다.

PATH의 1차 파동에서 담배 흡연자와 이전 흡연자의 노출 바이오마커(BoE) 및 잠재적 위해(BoPH)를 사용하여 참가자를 현재(BoE: N = 102, BoPH: N =)로 분류하는 이진 분류 기계 학습 모델을 만들었습니다. 428) 또는 이전 흡연자(BoE: N = 102, BoPH: N = 428)입니다. 전자 담배(BoE: N = 210, BoPH: N = 258) 및 무연 담배(BoE: N = 206, BoPH: N = 242) 사용자의 BoE 및 BoPH에 대한 데이터를 모델에 입력하여 이러한 제품이 있는지 조사했습니다. 사용자는 현재 흡연자 또는 이전 흡연자로 분류되었습니다. 현재 또는 이전 흡연자로 분류된 개인의 질병 상태를 조사했습니다.

BoE와 BoPH의 분류 모델은 모두 모델 정확도가 높았습니다. 전자담배나 무연담배 중 하나를 사용한 참가자의 60% 이상이 BoE 분류 모델에서 이전 흡연자로 분류되었습니다. 현재 흡연자와 이중 사용자 중 15% 미만이 이전 흡연자로 분류되었습니다. BoPH의 분류 모델에서도 비슷한 경향이 발견되었습니다. 과거 흡연자로 분류된 사람들과 비교하여 현재 흡연자로 분류된 사람들은 심혈관 질환(9.9-10.9% vs. 6.3-6.4%)과 호흡기 질환(19.4-22.2% vs. 14.2-16.7%)을 가진 비율이 더 높았습니다.

전자 담배 또는 무연 담배 사용자는 노출 및 잠재적 위해에 대한 바이오마커 측면에서 이전 흡연자와 유사할 가능성이 높습니다. 이는 이러한 제품을 사용하면 담배의 유해 성분에 대한 노출을 줄이는 데 도움이 되며 일반 담배보다 잠재적으로 덜 해롭다는 것을 의미합니다.

동료 검토 보고서

흡연은 만성폐쇄성폐질환(COPD), 심혈관질환(CVD) 등 여러 질병의 위험을 증가시키는 것으로 보고되었습니다[1]. 이러한 질병은 담배연기의 유해성분에 의해 발생하는 것으로 제시되고 있다[2, 3]. 담배 회사들은 유해하고 잠재적으로 유해한 성분을 덜 배출하기 때문에 질병 위험을 줄일 수 있는 제품을 개발해 왔습니다[4]. 이 제품으로 전환한 흡연자들은 담배 연기의 성분에서 파생된 노출 바이오마커(BoE)가 감소한 것으로 나타났습니다[5,6,7,8,9,10,11,12,13]. 잠재적 유해성 바이오마커(BoPH)(예: 산화 스트레스, 염증, 지질 대사, 혈소판 활성화/응고)도 기존 담배에서 가열담배로 전환한 경우 비흡연자 또는 이전 흡연자의 바이오마커와 더 가까운 것으로 보고되었습니다. 시스템 [14, 15] 및 비전통적인 증기 제품 [16]. 그러나 충분히 큰 표본과 좋은 배경 정보를 포함하여 이러한 제품으로 전환함으로써 얻을 수 있는 위험 감소를 검증하려면 추가 연구가 필요합니다.

PATH(담배 및 건강에 대한 인구 평가) 연구는 식품의약청(FDA)과 국립보건원(NIH)의 공동 프로젝트로, 담배 제품 사용과 건강 영향을 추적하는 최대 규모의 연구 중 하나입니다. 시간 [17]. PATH 연구에서는 흡연 상태 및 건강 상태, 노출 및 잠재적 위해에 대한 바이오마커, 기타 배경 정보에 대한 설문지 데이터를 참가자로부터 입수하여 ICPSR(정치 및 사회 연구를 위한 대학 간 컨소시엄)에 등록했습니다. PATH 연구에는 잠재적으로 위험이 낮은 제품(예: 전자 담배 및 무연 담배)의 이중 및 독점 사용자뿐만 아니라 현재 및 이전 흡연자와 비흡연자가 포함됩니다. 따라서 연구 데이터를 통해 담배 연기 노출과 잠재적으로 위험도가 낮은 제품 사용의 생물학적 영향에 대한 보다 광범위한 분석이 가능해졌습니다. 여러 보고서에서는 PATH 연구 데이터[18,19,20]를 사용하여 흡연자와 전자 담배 및 무연 담배 제품 사용자 간의 바이오마커를 비교하여 각 바이오마커에 대한 통계적 그룹 비교를 수행했습니다. 이러한 통계적 방법은 동일한 보고서 내의 일부 바이오마커에 대해 서로 다른 비교와 결과를 가져올 수 있습니다. 예를 들어, 니코틴 대사산물과 담배 특유의 니트로사민 농도는 현재 흡연자보다 무연 제품 사용자에게서 더 높았지만, 다환방향족탄화수소와 담배 특유의 니트로사민 농도는 더 높았습니다. 휘발성 유기 화합물은 더 낮았습니다 [18].