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我過科學(xué)家研發(fā)UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型可提前預(yù)測(cè)個(gè)體癡呆風(fēng)險(xiǎn)

2022-11-03 08:58:07 來源：科技日?qǐng)?bào)

醫(yī)學(xué)上常見的癡呆癥包括阿爾茨海默病、血管性癡呆等，其中阿爾茨海默病占比最高。在我國(guó)60歲及以上人口中，約有1500萬名癡呆癥患者，其中1000萬人患有阿爾茨海默病。然而，對(duì)于癡呆癥，我們既沒有完全了解病理，也尚無有效的治療方法。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師郁金泰臨床研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院馮建峰教授、程煒青年研究員算法團(tuán)隊(duì)開發(fā)了UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型，該模型能夠預(yù)測(cè)個(gè)體在五年、十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是否會(huì)發(fā)病，篩查出處于癡呆癥病程早期的群體，使高風(fēng)險(xiǎn)人群“記憶的橡皮擦”放緩步伐。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于柳葉刀子刊《電子臨床醫(yī)學(xué)》。

癡呆癥需早發(fā)現(xiàn)早干預(yù)

癡呆癥起病隱匿且病情發(fā)展緩慢，往往難以確定發(fā)病時(shí)間。作為癡呆癥最常見的類型，阿爾茨海默病可以使病人在發(fā)病前20年就出現(xiàn)病理改變，較長(zhǎng)的潛伏期使病人在臨床診斷時(shí)常常錯(cuò)過了最佳治療時(shí)間。目前，全世界已有超過5500萬人患有癡呆癥，據(jù)世衛(wèi)組織預(yù)計(jì)，2050年全球癡呆癥患者將達(dá)到1.52億。

為了實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、早治療，越來越多的研究團(tuán)隊(duì)開始對(duì)癡呆癥的早期生物標(biāo)記物進(jìn)行研究，探尋其對(duì)疾病早期預(yù)測(cè)的有效性。

目前，全球范圍內(nèi)對(duì)于癡呆癥風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的模型更多是基于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)建的評(píng)分量表。例如經(jīng)典的CAIDE評(píng)分、倫敦大學(xué)學(xué)院開發(fā)的DRS評(píng)分以及澳大利亞國(guó)立大學(xué)開發(fā)的ANU-ADRI評(píng)分等。郁金泰告訴科技日?qǐng)?bào)記者，CAIDE評(píng)分是目前臨床十分常用的癡呆癥評(píng)分系統(tǒng)，該評(píng)分系統(tǒng)納入的指標(biāo)數(shù)量少，易獲取、計(jì)算快，但評(píng)分相對(duì)精度略有欠缺。ANU-ADRI評(píng)分將既往研究發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因子根據(jù)研究文獻(xiàn)中匯報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)比值進(jìn)行了系統(tǒng)的整合;DRS評(píng)分除了納入常規(guī)指標(biāo)外，還更系統(tǒng)地考慮了被試者的病史和服藥史。這些評(píng)分量表均有重要的參考價(jià)值。

隨著人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來越多的研究團(tuán)隊(duì)開始利用基于海量數(shù)據(jù)推演的機(jī)器學(xué)習(xí)手段來構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。郁金泰告訴記者，部分機(jī)器學(xué)習(xí)模型在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因子挑選時(shí)往往追求模型的預(yù)測(cè)精度而忽略了模型的潛在應(yīng)用場(chǎng)景，例如部分模型的預(yù)測(cè)指標(biāo)需要從PET影像或腦脊液中提取，這導(dǎo)致模型更多局限于科研領(lǐng)域，很難實(shí)現(xiàn)廣泛的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

“隨著民眾對(duì)于癡呆癥的重視，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究日漸增多，但在疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)這一領(lǐng)域尚無高質(zhì)量的研究成果。”郁金泰說。而UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型則填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)研究的空白，并實(shí)現(xiàn)了模型預(yù)測(cè)精度與應(yīng)用場(chǎng)景的結(jié)合。

新型癡呆預(yù)測(cè)模型效能高

郁金泰團(tuán)隊(duì)聯(lián)合馮建峰、程煒團(tuán)隊(duì)通過“醫(yī)學(xué)+人工智能”的跨學(xué)科交叉融合，利用人工智能算法研究了海量的中老年人的健康信息，選取了排名前十的癡呆預(yù)測(cè)因子，構(gòu)建了UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型。

研究團(tuán)隊(duì)隨訪了超過40萬名40—69歲的非癡呆人群，在超過10年的隨訪過程中，5000余名參與者被診斷為癡呆癥。研究團(tuán)隊(duì)將參與人群的基因、認(rèn)知、生化、行為等多維度的健康相關(guān)指標(biāo)全部作為潛在預(yù)測(cè)因子，采用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)大樣本、高維度的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行深入加工和挖掘，選出了重要程度排名前十的癡呆預(yù)測(cè)因子，并構(gòu)建了UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型。這一模型對(duì)于全因癡呆及其重要亞型阿爾茨海默病均具有較高的預(yù)測(cè)效能。

“相比通過臨床先驗(yàn)知識(shí)選取預(yù)測(cè)因子的候選策略，我們的研究將所有與癡呆癥潛在相關(guān)的指標(biāo)都納入進(jìn)來，通過機(jī)器學(xué)習(xí)選取預(yù)測(cè)因子，不僅可以反映更真實(shí)的情況，還發(fā)現(xiàn)了一些其他團(tuán)隊(duì)沒有想到的指標(biāo)。”郁金泰說，“這種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究方法，幫助我們?cè)诟鼜V泛的表型數(shù)據(jù)中篩選出最優(yōu)的預(yù)測(cè)因子組合，同時(shí)還擺脫了過分依賴臨床先驗(yàn)知識(shí)對(duì)指標(biāo)篩選的束縛。”

根據(jù)指標(biāo)對(duì)癡呆預(yù)測(cè)模型的重要性，機(jī)器學(xué)習(xí)算法排列并篩選出了十個(gè)癡呆預(yù)測(cè)因子，分別是年齡、載脂蛋白E(ApoE)基因、認(rèn)知配對(duì)測(cè)試時(shí)長(zhǎng)、腿部脂肪百分比、服藥數(shù)量、認(rèn)知反應(yīng)測(cè)試時(shí)長(zhǎng)、呼氣峰流量、母親死亡年齡、慢性疾病和平均紅細(xì)胞體積。

AUC值是對(duì)患者發(fā)病概率進(jìn)行預(yù)估時(shí)最常用的指標(biāo)，AUC值越接近1.0代表著檢測(cè)方法預(yù)測(cè)的精度越高，模型的效果越好。研究顯示，UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型對(duì)全因癡呆的預(yù)測(cè)AUC值為0.85，而對(duì)阿爾茨海默病的預(yù)測(cè)AUC值可達(dá)0.86—0.89。郁金泰告訴記者，UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型的效能比現(xiàn)有的其他預(yù)測(cè)模型更為精準(zhǔn)。同時(shí)，這些預(yù)測(cè)因子能夠在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)中便捷獲取，具有較廣的應(yīng)用前景。

新模型可在基層社區(qū)推廣

根據(jù)《中國(guó)阿爾茨海默病報(bào)告2021》，2019年導(dǎo)致我國(guó)人群死亡的疾病中，阿爾茨海默病已經(jīng)上升到第5位。同時(shí)，該病還出現(xiàn)了年輕化的趨勢(shì)。在這種背景下，癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的研究意義重大。

郁金泰告訴記者，癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型能在一定程度上促進(jìn)藥物的研發(fā)和生產(chǎn)。“此前，國(guó)際上多種阿爾茨海默病的靶向調(diào)修藥物在臨床試驗(yàn)階段宣告失敗，其中一個(gè)重要原因就是納入的受試者異質(zhì)性較大。”郁金泰說，“癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型能夠較為精準(zhǔn)的識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)人群，為藥物臨床試驗(yàn)的受試者招募提供參考。同時(shí)，對(duì)預(yù)測(cè)模型中具體指標(biāo)在發(fā)病機(jī)制上的深入探究，也能在一定程度上給未來的新藥研發(fā)提供方向。”

更為重要的是，癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型還可以篩查出病程處于早期的癡呆癥人群，通過預(yù)防指南、使用藥物等干預(yù)方式，讓“記憶的橡皮擦”擦得更慢些。

“近期，渤健和衛(wèi)材阿爾茨海默病新藥Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果非常好，可以延緩認(rèn)知衰退。如果這款藥能夠上市，病人需要盡早服用，越早用效果越好，而UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型則可以將處于癡呆早期階段的人篩選出來，再通過各類干預(yù)手段延緩這類人群的病情發(fā)展。”郁金泰說。

郁金泰認(rèn)為，癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的臨床推廣可以提高國(guó)內(nèi)神經(jīng)科醫(yī)師對(duì)臨床前期癡呆的甄別與診治能力，促進(jìn)形成針對(duì)癡呆高危人群的篩查策略和規(guī)范化的癡呆評(píng)估體系，為老年人群的健康管理提供指導(dǎo)。在郁金泰看來，癡呆預(yù)測(cè)模型最主要的推廣途徑是基層社區(qū)。

目前國(guó)內(nèi)基層社區(qū)越來越重視慢病管理，常常組織老年人開展集體體檢、自測(cè)慢病等活動(dòng)，而癡呆癥風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)或可納入其中。“中國(guó)有認(rèn)知障礙的、確診癡呆癥的患者多達(dá)千萬人，高危人群則要比確診患者更加龐大，所以癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型作為一個(gè)早篩工具可以在社區(qū)實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，發(fā)揮重要的慢病防控價(jià)值。”郁金泰說。

UKB-DRP癡呆預(yù)測(cè)模型的指標(biāo)可以通過問卷、簡(jiǎn)單查體和血常規(guī)檢查獲取，相比其他模型的指標(biāo)，獲取方式更加便捷，也更有可能廣泛應(yīng)用于各級(jí)醫(yī)療單位開展的癡呆早期篩查。

未來，郁金泰團(tuán)隊(duì)希望能夠進(jìn)一步優(yōu)化模型。“通過模型評(píng)估，個(gè)體可以了解自己需要關(guān)注的問題，明白如何盡快干預(yù)、預(yù)防癡呆癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。未來，我們一方面希望能在納入更多指標(biāo)的同時(shí)，讓指標(biāo)盡可能簡(jiǎn)單易得，另一方面希望實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的個(gè)體預(yù)測(cè)，甚至可以預(yù)測(cè)個(gè)體每一年的癡呆癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。”郁金泰說。(蘇菁菁)

關(guān)鍵詞：復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科郁金泰臨床研究團(tuán)隊(duì) 復(fù)旦大學(xué) 類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院