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Investigating the interplay of environmental, neighborhood and socio-economic features to predict cardiovascular health: a nationwide machine learning framework

Nikolaou, Nikolaos und Valizadeh, Mahyar und Behzadi, Sahar und Staab, Jeroen und Dallavalle, Marco und Peters, A. und Schneider, Alexandra und Taubenböck, Hannes und Wolf, Kathrin (2023) Investigating the interplay of environmental, neighborhood and socio-economic features to predict cardiovascular health: a nationwide machine learning framework. Helmholtz AI conference 2023, 2023-06-12 - 2023-06-14, Hamburg.

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Kurzfassung

Although there is strong evidence that human health and well-being are strongly associated with the exposure to several environmental variables as well as our socio-economic and neighborhood settings, yet their interplay is not adequately analyzed and consequently not well understood. We thus aimed to build a Machine Learning (ML) framework, able to sufficiently identify the driving contextual factors for various health outcomes. We first compared traditional regression approaches such as linear regression with multiple ML approaches, from neighbor-based algorithms to ensemble and deep learning methodologies, to predict cardiovascular disease (CVD) mortality across Germany in 5 km grid cells for 2017. The performance of all models was good for the training stage, resulting in R2 higher or equal to 85% and mean squared error (MSE) smaller or equal to 0.01. In the testing stage, R² dropped in the range of 27% to 66%, depending on the model, while the errors remained quite low, i.e., MSE smaller or equal to 0.02. The predicted CVD mortality rates of the different models were highly correlated, and the models identified similar main predictors (e.g., deprivation index, proportion of foreigners, unemployed, median income and air pollution). The predictions captured the North-East to South-West CVD mortality trend, i.e., highest to lowest gradient, but showed countrywide spatial heterogeneity when mapping. In our ongoing work, we aim to extend these prediction models by adding environmental maps of higher resolution and individual information from participants of the German National Cohort (NAKO), to investigate the additional influence of individual risk factors for hypertension, an important risk factor for CVD morbidity and mortality. First results will be presented at the conference.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195610/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Investigating the interplay of environmental, neighborhood and socio-economic features to predict cardiovascular health: a nationwide machine learning framework
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nikolaou, NikolaosInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valizadeh, MahyarInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Behzadi, SaharInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Staab, JeroenJeroen.Staab (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7342-4440139594550
Dallavalle, MarcoInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peters, A.Institute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Center for Environmental Health, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, AlexandraInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, KathrinInstitute of Epidemiology, Helmholtz Zentrum München-German Research Centre for Environmental Health, Ingolstädter Landstrasse 1, 85764, Neuherberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exposure mapping, explainable AI, health, environment
Veranstaltungstitel:Helmholtz AI conference 2023
Veranstaltungsort:Hamburg
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:12 Juni 2023
Veranstaltungsende:14 Juni 2023
Veranstalter :Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Geowissenschaftl. Fernerkundungs- und GIS-Verfahren, R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Staab, Jeroen
Hinterlegt am:31 Jul 2023 12:37
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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