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树的结论和残差（残差为真实值减去预测值）。 （P<0.05），见表 2。
1.5 特征选择技术 本研究在 RF 和 GBDT 分类器中 2.3 三组受试者双任务倍数 7 测试时步态参数比较
使用递归特征消除技术（recursive feature elimination， 三组受试者双任务倍数 7 测试时步速、支撑时间、足
RFE）进行重要特征选择，减少分类器的输入变量。 趾离地角度和足跟着地角度比较，差异有统计学意义
RFE 是一种基于包装器的特征排名算法，通过执行优化 （P<0.05）。进一步两两比较结果显示，aMCI 组和 AD
算法在空间内搜索最佳特征子集 ［29］ ，消除特征之间的 组受试者步速较 HC 组慢，足趾离地角度和足跟着地角
冗余。例如，基于 GBDT 分类器的 RFE：（1）将 10 个 度较 HC 组小；AD 组支撑时间较 HC 组长，足趾离地
步态特征作为初始特征子集输入 GBDT 分类器，计算每 角度较 aMCI 组小（P<0.05），见表 3。
个特征的重要性分数；（2）然后从当前特征子集中移 2.4 三组受试者双任务倒数 100 测试时步态参数比较
除重要性分数最低的一个特征，得到新的特征子集，再 三组受试者双任务倒数 100 测试时步幅、步速、足
次输入 GBDT 分类器，计算每个特征的重要性分数；（3） 趾离地角度和足跟着地角度比较，差异有统计学意义
递归地重复步骤 2，直至剩余的特征数量达到所需的特 （P<0.05）。进一步两两比较结果显示，AD 组步速较
征数量，然后利用 10 倍交叉验证方法得到最佳特征子 HC 组和 aMCI 组受试者慢，足趾离地角度和足跟着地
集的分类精度。本研究使用了 Python 中 scikit-learn 库 角度较 HC 组和 aMCI 组小，步幅较 HC 组短；aMCI 组
进行建模和重要特征选择。 足跟着地角度较 HC 组小（P<0.05），见表 4。
2 结果 2.5 建立模型和特征选择 以步态采集设备采集的 10
2.1 三组受试者基本情况比较 三组受试者年龄、 个步态特征作为输入特征，参与者的疾病状态作为标签，
性别、身高、体质量、鞋码比较，差异无统计学意义 通过不断训练 RF 和 GBDT 进行分类建模。表 5 总结了
（P>0.05）；MMSE 量表评分、MoCA 量表评分比较， 基于 10 个步态特征的 RF 模型和 GBDT 模型区分各组的
差异有统计学意义（P<0.05），见表 1。 准确度和受试者工作特征曲线下面积（AUC）值。在执
2.2 三组受试者自由行走测试时步态参数比较 三组 行单任务行走和双任务行走时，HC 和 aMCI 患者之间的
受试者自由行走测试时步幅、步速、足趾离地角度和 分类效果均不理想，分类准确度和 AUC 值均在 0.700 0
足跟着地角度比较，差异有统计学意义（P<0.05）。进 以下。然而，HC 和 AD 患者之间分类效果比较好，在
一步两两比较结果显示，aMCI 组和 AD 组受试者步幅 RF 模型中分类准确度和 AUC 值均可达 0.800 0 以上，甚
较 HC 组短，足跟着地角度较 HC 组小；AD 组步速较 至在双任务倍数 7 和倒数 100 测试时，AUC 值达 0.900 0
HC 组和 aMCI 组受试者慢，足趾离地角度较 HC 组小 以上。在 RF 模型中，执行自由行走任务的 aMCI 和 AD

表 1 三组受试者基本情况比较
Table 1 Comparison of basic information of three groups of subjects
年龄 性别 身高 体质量 鞋码 MMSE 量表评分 MoCA 量表评分
组别 例数
〔M（QR），岁〕 （男 / 女） （ ±s，cm） （ ±s，kg） 〔M（QR），码〕 〔M（QR），分〕 〔M（QR），分〕
HC 组 33 67.0（5.5） 14/19 160.24±6.82 58.65±9.46 38.00（3.00） 27（2） 24.0（3.5）
aMCI 组 55 68.0（5.0） 27/28 161.40±6.96 60.92±8.92 39.00（3.00） 25（3） 20.0（4.0）
AD 组 10 66.0（11.0） 3/7 159.35±8.21 60.00±9.67 38.00（4.25） 21（3） 14.0（5.2）
检验统计量值 1.390 a 1.370 b 0.515 c 0.629 c 2.743 a 33.247 a 48.238 a
P 值 0.499 0.504 0.599 0.535 0.254 <0.001 <0.001
2
a
c
b
注：MMSE= 简易精神状态检查，MOCA= 蒙特利尔认知评估，HC= 健康对照，aMCI= 遗忘型轻度认知障碍，AD= 阿尔茨海默病； 表示 H 值， 表示 χ 值， 表示 F 值
表 2 三组受试者自由行走测试时步态参数比较
Table 2 Comparison of gait parameters of three groups of subjects during the free walking test
步幅 步速 步频（ ±s， 支撑相 摆动相 跨步时间 支撑时间 摆动时间 足趾离地角度 足跟着地角度
组别 例数
（ ±s，m） （ ±s，m/s） 步 /min） 〔M（QR），%〕〔M（QR），%〕 （ ±s，s） （ ±s，s） （ ±s，s） （ ±s，°） 〔M（QR），°〕
HC 组 33 1.16±0.13 0.92±0.14 96.19±10.40 65.70（3.80） 34.30（3.80） 1.26±0.16 0.83±0.13 0.43±0.04 42.62±3.96 31.70（6.70）
aMCI 组 55 1.08±0.16 b 0.87±0.14 96.10±10.18 66.30（2.60） 33.70（2.60） 1.27±0.15 0.84±0.12 0.44±0.04 41.05±4.48 28.90（5.90） b
AD 组 10 1.00±0.17 b 0.75±0.17 bc 89.69±9.35 67.55（5.95） 32.45（5.95） 1.37±0.17 0.93±0.16 0.44±0.03 38.34±5.20 b 28.05（8.47） b
F（H）值 5.265 4.927 1.800 2.633 a 2.633 a 2.053 2.719 0.112 3.872 12.323 a
P 值 0.007 0.009 0.171 0.236 0.236 0.134 0.071 0.894 0.024 0.002
a
c
b
注： 表示 H 值； 表示与 HC 组比较，P<0.05； 表示与 aMCI 组比较，P<0.05