每天喝咖啡，防心衰！发表在Circulation: Heart Failure（IF=8.376）上的一项研究显示，来自三项著名大型心脏病研究的饮食信息表明，喝一杯以上含咖啡因的咖啡可以降低心力衰竭的风险。
本文使用基于随机森林分析的机器学习特征选择来识别弗雷明翰心脏研究（FHS）中与冠心病、中风和心衰相关的潜在危险因素。
使用单变量和多变量Cox比例风险分析来评估所选变量的显著性，并对已知的心血管风险进行调整。
最后使用心血管健康研究(CHS)和社区动脉粥样硬化风险(ARIC)验证FHS的结果。
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话不多说，下面让我们来看一看这篇文章吧！
数据来源
FHS、CHS和ARIC临床数据来自国家心脏、肺和血液研究所生物标本和数据存储库信息协调中心(BioLINCC, Calverton, MD)。由于为本研究收集的数据的敏感性，通过BioLINCC完成的对受试者保密协议进行培训的合格研究人员处获取数据集的请求。所有研究均为社区研究，调查多个事件CVD终点，并包括至少10年的随访，作为本分析的基线。
参加FHS第14次检查但尚未发生心血管疾病的2732名参与者被用于本分析。
在5888名CHS与者中，使用了3704名既往无心血管疾病的参与者，这些参与者包含了特征选择期间确定的饮食因素的完整数据。
在ARIC研究中，14925名参与者包含了随访心血管事件的数据，并用于分析。
01 特征选择
我们使用FHS的第次14测验，挑选了204个没有缺失数据的变量纳入分析。
使用随机森林分析确定对预测冠心病、心衰和中风事件具有潜在重要意义的患者特征。为了获得最佳的特征选择，使用了5次重复的10倍交叉验证。用于事件时间分析的候选变量是基于随机森林模型中所有结果的重要性度量的前20%预测因子。前20%中的大多数非饮食和非生活方式变量与已知的危险因素有关。
02 特征显著性评价
使用多变量Cox比例风险分析评估候选饮食因素与相关结果之间的相关性的显著性、大小和方向。
选择使用FHS CVD风险评分，为已知风险因素提供良好的概率覆盖，同时考虑关联度较弱的已知风险。
我们选择在进行多变量分析时使用风险评分，以说明共线性以及已知风险因素组合对单个因素影响的影响。P<0.05被认为是显著的。
03 验证
CHS和ARIC的基线检查用于验证FHS的结果。在可能的情况下，与FHS结果显著相关的饮食因素与CHS和ARIC中的可比变量相一致。饮食因素和临床结果之间的关系在CHS和ARIC中得到验证。
01 特征选择
表1总结了所有三项研究的受试者的基线特征。
通过对冠心病、心衰或中风的随机森林分析，所有结果中有35个共同的危险因素被列为重要特征的前20%（表2）。这些特征包括已知的危险因素，如血压、年龄和胆固醇。饮食因素包括食用全脂牛奶、红肉、鸡蛋、酒精、奶酪、咖啡和不含咖啡因的咖啡，也被列为最重要的20%的所有心血管疾病结果的风险，以及其他生活方式因素，包括婚姻状况等。
（由于篇幅有限，只展示了部分表格）
为了评估和验证咖啡消费与心衰和中风的关系，将CHS和ARIC的咖啡消费值转换为每天杯数。
由于不能令人满意地与ARIC和CHS相协调，从而妨碍了验证。因此，红肉消费量的调查并没有超出最初的重要性。采用单变量和多变量分析，进一步调查所有其他饮食因素，以评估风险的大小和方向。
02 特征显著性评价
由随机森林确定的饮食因素中，在使用Cox比例风险分析评估，咖啡消费是唯一与任何结果显著相关的因素。
研究发现，增加含咖啡因的咖啡摄入量与降低心衰风险显著相关（危险比[HR]，0.95/杯/天[95%CI，0.91–0.99]；P=0.02）和中风（HR，0.94/杯/天[95%CI，0.89–0.99]；P=0.02），但不包括CHD（P=0.21）或CVD（P=0.59）。调整FHS CVD风险评分后，增加含咖啡因咖啡的摄入量仍然与降低心衰风险显著相关（HR，0.95/杯/天[95%CI，0.90–1.00]；P=0.03）。
03 验证
三项研究中的单变量和多变量心衰生存分析结果如图所示。
单变量分析中，增加咖啡摄入量与两种慢性病患者的心衰风险降低显著相关（HR，0.86/杯/天[95%CI，0.78–0.96]；P=0.005）和ARIC（HR，0.98/杯/天[95%CI，0.96–0.99]; P=0.048）。
调整FHS风险评分后，咖啡消费量与CHS患者的HF显著相关（HR，0.88/杯/天[95%CI，0.79–0.97]；P=0.01）。在ARIC中，咖啡消费量与心衰之间呈现多变量关联的趋势（HR，0.98/杯/天[95%CI，0.96–1.00]；P=0.06）。
根据含咖啡因咖啡消费量（0、1、2和≥每天3次）的四分位数，研究参与者的剂量反应特征见表3所示。
与不喝咖啡相比，每天喝1杯咖啡的参与者患心衰的风险相似（P=0.19），但每天喝2杯咖啡的参与者患心衰的风险降低（HR，0.69[95%CI，0.55–0.87]；P<0.001）和≥3杯/天（HR，0.71[95%CI，0.58–0.89]；P<0.001）。
为了研究咖啡因在咖啡消费与心衰风险之间的可能作用，我们对无咖啡因咖啡消费（FHS和CHS）和咖啡因摄入（FHS、CHS和ARIC）进行了额外的分析。
在FHS的多变量分析中，饮用无咖啡因咖啡与心衰风险增加显著相关（HR，1.10/杯/天[95%CI，1.03–1.17]；P=0.004），但不在CHS中（P=0.63）。
所有三项研究都表明，100毫克剂量的咖啡因摄入（1杯咖啡或2杯红茶）与心衰风险之间存在一致的反比关系。
讨论
01 讨论
这项分析扩展了这些发现，包括降低心衰风险和增加咖啡消费之间的关系。这种联系的机制尚不清楚，但对FHS和CHS的有限分析表明咖啡因可能是一个重要的因素。
现代社会普遍食用咖啡，以及饮食改良的高潜力，可以降低HF风险，这表明，有必要进一步探讨咖啡因和咖啡在HF发展中的作用。在所有三项研究中，无论咖啡因的来源如何，增加估计的咖啡因摄入量都与降低心衰风险有关。
无咖啡因咖啡消费量的增加与心衰风险的增加有关，尽管这仅在FHS中显示。无咖啡因咖啡消费量增加与心血管疾病风险增加之间的关联也可能是由于未观察到的潜在或混杂因素。因此，根据我们的研究结果，不能建议有意或规定增加咖啡摄入量以降低心衰风险。
然而，咖啡在世界范围内的普及表明，如果这种关联是真实的，那么通过饮食调整来降低心血管疾病风险的潜力巨大，并强调了未来临床研究验证这些观察结果的重要性。
02 局限性
1.数据的观察性和回顾性，很大程度上依赖于患者回忆，引入了关于数据质量的重大不确定性和不可测量混杂因素的强烈可能性。
2.咖啡消费量与关键因素的关系弗雷明翰风险模型中不存在的心血管疾病风险因素也可能影响结果。
3.有关咖啡因摄入量的数据是根据患者报告的饮食摄入量估计的，而不是统一收集的。
03 结论
机器学习特征选择确定咖啡消费是HF后续发展的一个重要风险因素。在3项大型的、众所周知的流行病学研究中，较高的咖啡消费量和咖啡因摄入量与心衰风险的降低有关，尽管不含咖啡因的咖啡与之无关。咖啡消费作为心衰的一个潜在的可改变的危险因素，进一步的研究是有必要的，以更好地界定机制和作用。
NEWS
咖啡因和降低心脏衰竭风险之间的联系令人惊讶。一般人认为咖啡和咖啡因对心脏不好，因为人们把它们与心悸、高血压等联系在一起。如今这项研究中，增加咖啡因摄入量降低心力衰竭风险之间的一致关系，则推翻了这一假设。
然而，目前还没有足够明确的证据可以建议增加咖啡的摄入量来降低患心脏病的风险，其效果与停止吸烟、减肥或锻炼具有同样的力度和确定性。
此外，尽管咖啡因有好处，但研究表明，如果摄入过量，咖啡因也会有危险。此外，儿童应避免摄入咖啡因。
平台实操
极智分析平台中高级分析模块中集成了COX回归功能，能够一键实现分析，同时平台还会自动给出结果描述以及森林图。智能AI分析模块中集成了多种机器学习算法，还有自动寻参功能，下图是随机森林算法的结果图，给出了前15个最重要的影响因子。
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