AICU 呼吸道菌群预后研究 — 分析代码

基于 ALL/AICU呼吸道菌群预后研究——完整研究方案与预期结果.docx 实现的完整分析流水线。

服务器部署与后续开发：请参阅 分析开发指南.md

快速开始

cd Hospital_Code
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
python run_analysis.py

项目结构

Hospital_Code/
├── config.yaml              # 分析参数配置
├── run_analysis.py          # 主入口
├── requirements.txt
├── data/microbiome/         # 16S ASV 数据（真实数据放这里）
├── output/
│   ├── figures/             # Figure 1-9
│   └── tables/              # Table 1-2
└── src/
    ├── data_loader.py       # 临床/菌群数据加载
    ├── preprocessing.py     # 分组与演示数据生成
    └── analysis/            # 各层分析模块

三层分析架构

层级	内容	输出
第一层	基线特征 + 菌群全景 + α/β 多样性 + LEfSe	Table 1, Figure 1-4
第二层	菌群-炎症相关 + 四象限分层 + 中介分析	Figure 5-7
第三层	三组预测模型 + 关键菌群鉴定	Figure 8-9, Table 2

数据说明

临床数据

默认读取 ../ALL/临床样本收集表3.xlsx（含 ASA 分级，最完整）。

菌群数据

将 DADA2 输出的 ASV 丰度表和分类注释放入：

• data/microbiome/asv_table.csv — 行=样本编号，列=ASV，值=counts
• data/microbiome/taxonomy.csv — 行=ASV ID，列=Genus/Phylum 等

若尚无真实测序数据，config.yaml 中 use_demo_microbiome: true 会自动生成与临床结局相关的演示数据用于流程联调。正式分析请务必替换为真实 ASV 数据并设置 use_demo_microbiome: false。

配置项

在 config.yaml 中可调整：

• grouping.extubation_split: 拔管分组方式（median / fixed）
• grouping.crp_threshold: 四象限分析 CRP 阈值（默认 10 mg/L）
• analysis.permutations: PERMANOVA 置换次数
• analysis.bootstrap_n: 中介分析 Bootstrap 次数

输出清单

• table1_baseline.csv/xlsx — 基线特征表
• figure1_microbiome_overview.png — 菌群组成全景
• figure2_alpha_diversity.png — α 多样性
• figure3_beta_diversity.png — β 多样性 PCoA
• figure4_differential_microbiota.png — LEfSe 差异分析
• figure5_inflammation_correlation.png — 菌群-炎症相关
• figure6_quadrant_analysis.png — 四象限分层
• figure7_mediation.png — 中介分析
• figure8_prediction_roc.png — ROC 对比
• table2_model_performance.csv/xlsx — 模型性能
• figure9_key_biomarkers.png — 关键预后菌群