2016年08月27日 訊 卒中生物標(biāo)志物對(duì)卒中患者的早期診斷、病情評(píng)價(jià)和預(yù)后監(jiān)測(cè)起重要作用,這一領(lǐng)域是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。最近一項(xiàng)研究表明,在弗雷明漢卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上加入4個(gè)生物標(biāo)志物或可提高卒中風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)能力。
根據(jù)一項(xiàng)新的分析,4個(gè)生物標(biāo)志物水平升高--C-反應(yīng)蛋白(CRP),腫瘤壞死因子受體2(TNFR2),同型半胱氨酸和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)--可增加事件性缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)(ISS)。
研究顯示,在現(xiàn)有模型(弗雷明漢卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè))已有標(biāo)志物的基礎(chǔ)上添加這些生物標(biāo)志物可使卒中預(yù)測(cè)能力增加。
“這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于其顯示這些標(biāo)志物對(duì)首次卒中具有預(yù)測(cè)性,超過其他傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素,包括高血壓和糖尿病?!?Ashkan Shoamanesh(加拿大麥克馬斯特大學(xué))。該研究在線發(fā)表于8月24日的Neurology雜志。
研究概述
這項(xiàng)分析包括3224例來自弗雷明漢后代研究的參與者(1998 --2001),參加第7輪的檢測(cè),包括15個(gè)炎癥和內(nèi)皮功能障礙相關(guān)生物標(biāo)志物的評(píng)估。參與者平均年齡為61歲,54%為女性。在平均9.3年的隨訪期間,其中98例參與者出現(xiàn)缺血性卒中。
為了便于比較,研究者對(duì)所有生物標(biāo)志物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,基線設(shè)定為0,標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)為1。他們計(jì)算每個(gè)生物標(biāo)志物水平每1-SD增加的缺血性卒中比值比(HRs)。
在一個(gè)調(diào)整了年齡和性別的模型中,他們發(fā)現(xiàn)CRP (HR, 1.28; 95% 置信區(qū)間 [CI], 1.04 - 1.56; P = .02),TNFR2 (HR, 1.33; 95% CI, 1.09 - 1.63; P = .005),總同型半胱氨酸 (HR, 1.32; 95% CI, 1.11 - 1.58; P = .002)和VEGF的每個(gè)SD增加均與缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。
在同時(shí)調(diào)整了弗雷明漢卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)其他變量--收縮壓、高血壓治療、吸煙、糖尿病、心血管疾病和房顫--的模型中,發(fā)現(xiàn)除CRP外的其他生物標(biāo)志物仍很顯著。
預(yù)測(cè)能力
將這4個(gè)生物標(biāo)志物納入到弗雷明漢卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中可提高其預(yù)測(cè)缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)的能力,連續(xù)凈重新分類系數(shù)(NRI)為0.34 (95% CI, 0.12 - 0.57; P < .05)。
Shoamanesh指出,這并不是說預(yù)測(cè)能力提高了34%。他解釋稱,NRI并不能提供一個(gè)比例數(shù)字,因此很難恰當(dāng)?shù)亓炕倪M(jìn)程度,但其提供了一個(gè)評(píng)估預(yù)測(cè)能力改善的方法。
VEGF對(duì)未來缺血性卒中的預(yù)測(cè)能力最強(qiáng)。Shoamanesh指出,一些研究表明VEGF水平增加可改善腦循環(huán),保護(hù)神經(jīng)元。另一方面,有證據(jù)表明較高的VEGF水平增加了罹患動(dòng)脈粥樣硬化疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
但作者寫道,這項(xiàng)研究是觀察性的,統(tǒng)計(jì)學(xué)效力不足,因此表明VEGF與未來卒中之間存在直接而非因果關(guān)系。
總同型半胱氨酸可加速動(dòng)脈粥樣硬化,或許是預(yù)測(cè)卒中風(fēng)險(xiǎn)增加的更明確的標(biāo)志物。CRP也是如此,標(biāo)志著系統(tǒng)性炎癥和斑塊不穩(wěn)定。
TNFR2似乎是一個(gè)新的生物標(biāo)志物?!斑@是第一次我意識(shí)到一些研究顯示,它是首次缺血性卒中的一個(gè)危險(xiǎn)因素?!?Shoamanesh表示。他指出,有研究發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者接受TNF-α抑制劑治療,血管事件發(fā)生更低。
Shoamanesh強(qiáng)調(diào),這項(xiàng)新研究是觀察性的,所以不能說明生物標(biāo)志物導(dǎo)致卒中。而且,他說道,這項(xiàng)研究需要驗(yàn)證。與此同時(shí),將該研究數(shù)據(jù)應(yīng)用到臨床實(shí)踐中還為時(shí)尚早。
Shoamanesh及其同事表示,這項(xiàng)研究存在一些局限性。例如,研究樣本幾乎全是歐洲血統(tǒng),研究人員并沒有解釋那些能夠影響生物標(biāo)志物測(cè)量的因素,如感染、腎損傷、炎癥或風(fēng)濕疾病,以及惡性腫瘤。
此外,研究沒有考慮預(yù)防性藥物,如他汀和抗血栓形成治療,這些都可能會(huì)影響卒中風(fēng)險(xiǎn)。研究人員只測(cè)量了一次生物標(biāo)志物,因此缺乏標(biāo)志物濃度變化的信息。
專家觀點(diǎn)
Pierre Fayad(奧馬哈內(nèi)布拉斯加州大學(xué)醫(yī)學(xué)中心)指出,該研究卒中患者的樣本量相對(duì)較小,沒有考慮可能降低卒中風(fēng)險(xiǎn)的治療,而且作者沒有提到將糖尿病控制到什么程度。
他表示,考慮這些局限性非常重要?!拔覀儷@得的這些信息仍不足以告訴我們可以開始將這些實(shí)驗(yàn)室測(cè)試用于所有患者?!?/p>
這些測(cè)試的成本會(huì)很高,可能會(huì)引起患者的顯著不適?!岸?,我們還不知道如何處理這些信息?!?/p>
Fayad對(duì)該研究設(shè)計(jì)表示贊揚(yáng),并說道,弗雷明漢研究確實(shí)給我們提供了很多有關(guān)心血管風(fēng)險(xiǎn)的信息。而且他把作者嘗試改善當(dāng)前卒中預(yù)測(cè)模型的行為認(rèn)為是“英勇的”。
但他強(qiáng)調(diào),確定這些生物標(biāo)志物的何種水平預(yù)示著高風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要?!耙坏┪覀冎篱撝捣秶?,之后我們會(huì)觀察通過干預(yù)措施能否降低該風(fēng)險(xiǎn)?!盕ayad指出,這些結(jié)果已經(jīng)開始顯示一些趨勢(shì),但需要得到復(fù)制。
腫瘤標(biāo)志物的研究可追溯到1848年,當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了本周氏(Bence-Jones)蛋白,可作為診斷多發(fā)性骨髓瘤的實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。1964年~1965年發(fā)現(xiàn)了甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA),使腫瘤標(biāo)志物在臨床上得到了比較廣泛的應(yīng)用。1975年創(chuàng)立的淋巴細(xì)胞雜交技術(shù),制備出單克隆抗體,已經(jīng)建立了一系列特異性較強(qiáng)的腫瘤標(biāo)志物。1976年發(fā)現(xiàn)了原癌基因,是腫瘤標(biāo)志物從分子水平上升到基因水平。但直到1978年,才由Herberman正式提出腫瘤標(biāo)志物(tumor marker)的概念,1979年得到世界公認(rèn)。腫瘤標(biāo)志物與腫瘤的診斷、判斷腫瘤預(yù)后和治療效果,以及檢測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,都有很大的臨床價(jià)值。根據(jù)其來源和分布,通常分為五組:①原位性腫瘤相關(guān)標(biāo)志物;②異位性腫瘤相關(guān)標(biāo)志物;③胎盤和胎兒性腫瘤標(biāo)志物;④病毒性腫瘤標(biāo)志物;⑤癌基因、抗癌基因及其產(chǎn)物。其中第①~④組為腫瘤基因表型標(biāo)志物,第⑤組為腫瘤的基因標(biāo)志物。當(dāng)出現(xiàn)了細(xì)胞癌變,并向臨床腫瘤進(jìn)展和演變時(shí),腫瘤標(biāo)志物可作為臨床診斷和鑒別診斷、判斷療效及檢測(cè)復(fù)發(fā)的一種指標(biāo)。其中有些標(biāo)志物有助于臨床早期診斷,而基因突變和表達(dá)異常等腫瘤標(biāo)志物能反映細(xì)胞處于癌前啟動(dòng)階段的變化,有助于臨床監(jiān)視的早期診斷?,F(xiàn)代腫瘤標(biāo)志物雖然對(duì)肺癌還缺乏特異性,但結(jié)合臨床對(duì)肺癌的診斷、判斷預(yù)后、治療效果、隨訪檢測(cè)等仍有較大的作用。 一、癌胚抗原 癌胚抗原(CEA)于1965年由加拿大醫(yī)生Glod首先發(fā)現(xiàn),隨后經(jīng)不斷純化后,現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于臨床,可用于所有能生產(chǎn)和分泌CEA并可進(jìn)入局部體液和血循環(huán)的各種腫瘤,如結(jié)腸癌、直腸癌、肺癌、胰腺癌,在這些病人的血清、血漿及各種體液中,都可檢測(cè)出CEA的增高。CEA測(cè)定有助于輔助診斷、判斷預(yù)后和療效檢測(cè),但其假陽(yáng)性和假陰性都較高。 CEA是一種糖蛋白,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分子量為20×104,除含有癌抗原特異性決定族外,還存在與健康人體內(nèi)的非特異性多種抗原相一致的共同抗原決定族。因而,臨床上有CEA多克隆抗體(多抗)與CEA單克隆抗體(單抗)之分,而后者的特異性更高。 以多抗法測(cè)定肺癌患者SCEA時(shí),不同病理類型之間的陽(yáng)性率不同,以腺癌較高,依次是小細(xì)胞癌、鱗癌。這種差異可能與肺癌細(xì)胞的分化程度有關(guān),也可能與使用的抗體的特異性有關(guān)。 目前發(fā)現(xiàn),不同的CEA抗原決定族,不同廠家生產(chǎn)的CEA藥盒,對(duì)不同的腫瘤和不同類型的肺癌的陽(yáng)性率可有較大的差別。如果能識(shí)別不同的CEA抗原決定族,制備不針對(duì)不同腫瘤或不同肺癌類型的特異性更高的CEA試劑盒,可進(jìn)一步提高陽(yáng)性率和檢測(cè)的特異性。 SCEA檢測(cè)陽(yáng)性率與肺癌患者的病期也有比較密切的關(guān)系,有顯著的差異,科檢測(cè)病情變化,當(dāng)發(fā)現(xiàn)在正常值以上3倍時(shí),將預(yù)示可能有全身轉(zhuǎn)移。對(duì)于肺癌手術(shù)的患者,在術(shù)后可有短期SCEA升高,一般會(huì)在2個(gè)月左右下降恢復(fù),如長(zhǎng)期不下降或繼續(xù)升高,應(yīng)當(dāng)考慮有轉(zhuǎn)移的可能。 目前常用的CEA檢測(cè)方法有放射免疫法和酶聯(lián)免疫法。 二、β2微球蛋白 β2微球蛋白在多種血液系統(tǒng)性疾病和實(shí)體惡性腫瘤中升高,并與CEA呈負(fù)相關(guān)。肺癌患者血清β2微球蛋白的陽(yáng)性率,歐洲為18%~21%,日本為53.5%~90%。 與CEA同時(shí)檢測(cè),兩者有互補(bǔ)性,可使更多的患者出現(xiàn)陽(yáng)性標(biāo)志,更有利于判斷預(yù)后。肺癌初診或復(fù)發(fā)的患者SCEA陽(yáng)性率以腺癌最高,其次是鱗癌、SCLC;β2微球蛋白的陽(yáng)性率則以腺鱗癌、鱗癌最高,其次為腺癌、SCLC。SCEA測(cè)定值隨病情的進(jìn)展而增高,隨病情的控制可降低或正常,而β2微球蛋白的結(jié)果正好相反。 SCEA濃度與肺癌患者預(yù)后密切相關(guān),特異性較高,但陽(yáng)性率較低,尤其在肺癌的早期更是如此;β2微球蛋白的陽(yáng)性率較高,但也有較高的假陽(yáng)性。兩者聯(lián)合應(yīng)用,便可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),便于發(fā)現(xiàn)更多腫瘤標(biāo)志陽(yáng)性的患者,利于檢測(cè)病情變化和確定更合理的化療間歇期,更有利于早期發(fā)現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā),便于抓住時(shí)機(jī)檢查和治療。 三、鐵蛋白 鐵蛋白(Ferritin)是人體中普遍存在的鐵儲(chǔ)備蛋白,在鐵的儲(chǔ)存和代謝方面起重要的作用。今年來,作為肺癌的腫瘤標(biāo)志物科協(xié)助診斷和檢測(cè)預(yù)后。然血清鐵蛋白不是一種特異性的腫瘤標(biāo)志物,在肺部疾病鑒別診斷中的意義不是很大,也無(wú)助于肺癌的早期診斷,但對(duì)檢測(cè)肺癌病情的演變,腫瘤的消長(zhǎng)、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移仍有一定的臨床價(jià)值。 在肺癌患者中,約有1/3的患者鐵蛋白增高,其原因至今未明,一般認(rèn)為于腫瘤細(xì)胞合成和分泌鐵蛋白的能力異常有關(guān),也可能與腫瘤細(xì)胞本身的壞死有關(guān),與化療或放療導(dǎo)致的組織損傷和細(xì)胞破壞有關(guān),從而使細(xì)胞漿內(nèi)的鐵蛋白釋放增加,以及肝功能受到損傷后對(duì)鐵蛋白的清除減少有關(guān)。 鐵蛋白還可作為鑒別胸腹水良性或惡性的良好指標(biāo),當(dāng)胸腹水中鐵蛋白濃度>500ng/ml時(shí),應(yīng)懷疑惡性;當(dāng)>1000ng/ml時(shí),有助于惡性診斷的確立,其敏感性為76%,特異性為94%,陽(yáng)性診斷準(zhǔn)確性為91%,而陰性診斷的準(zhǔn)確性為83%。 在測(cè)定胸腹水中鐵蛋白時(shí),不必同時(shí)測(cè)定血清鐵蛋白或計(jì)算胸腹水與血清鐵蛋白的比值。 四、神經(jīng)元特異性烯醇化酶 神經(jīng)元特異性烯醇化酶(Neuron-specific enolase,NSE)是神經(jīng)母細(xì)胞瘤的腫瘤標(biāo)志物,由于SCLC是最常表現(xiàn)由神經(jīng)內(nèi)分泌性質(zhì)的腫瘤,目前NSE也是SCLC最敏感最特異的腫瘤標(biāo)志物。近年來,NSE作為神經(jīng)元損傷的敏感性和特異性標(biāo)志,其與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)系已引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。 1、生化特性 NSE是催化糖原酵解途徑中甘油分解的最后的酶。由3個(gè)獨(dú)立的基因片段編碼3種免疫學(xué)性質(zhì)不同的亞基α、β、γ,組成5種形式的同工酶αα、ββ、γγ、αγ、βγ。二聚體是該酶分子的活性形式,γ亞基同工酶存在于神經(jīng)原和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的胞漿中,稱為NSE。α亞基同工酶定位于膠質(zhì)細(xì)胞,其結(jié)構(gòu)和免疫學(xué)特性與肝臟中的烯醇化酶相同,稱為非神經(jīng)原特異性烯醇化酶(NNE);NSE和NNE的分子量分別為78kD和87kD。 2、測(cè)定方法與正常參考值 烯醇化酶的測(cè)定方法主要有兩類,一是酶活性測(cè)定法,一是酶含量測(cè)定法。酶活性測(cè)定法主要有直接分光光度法、酶偶聯(lián)速率法、生物發(fā)光法和瓊脂糖凝膠電泳法等,酶含量測(cè)定主要采用免疫化學(xué)法。 目前NSE測(cè)定最常用的方法有RIA和ELISA兩種,RIA有放射污染,而ELISA無(wú)RIA的不足,并且靈敏度較高。國(guó)內(nèi)陳惠鵬等建立的ABC-ELISA靈敏度為2ng/ml;軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院建立的ELISA測(cè)定試劑盒,靈敏度達(dá)1ng/ml,且操作簡(jiǎn)便,重復(fù)性好。最近國(guó)外學(xué)者報(bào)道用時(shí)間分辨熒光免疫分析法測(cè)定血清NSE,其重復(fù) 性好,靈敏度、特異性與RIA法一致,相關(guān)系數(shù)為0.99,正常參考值女性為2.9~9.6μg/L,男性為3.4~11.7μg/L,性別間有顯著差異(P<0.001)。不同方法的NSE測(cè)定值有一定差異,一般說來,健康成人血清NSE水平在10ng/ml以下均屬正常。 3、臨床意義 NSE是神經(jīng)母細(xì)胞瘤和小細(xì)胞肺癌的標(biāo)志物。神經(jīng)母細(xì)胞瘤是常見的兒童腫瘤,占1~14歲兒童腫瘤的8%~10%。NSE作為神經(jīng)母細(xì)胞瘤的標(biāo)志物,對(duì)該病的早期診斷具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。神經(jīng)母細(xì)胞瘤患者的尿中NSE水平也有一定升高,治療后血清NSE水平降至正常。血清NSE水平的測(cè)定對(duì)于監(jiān)測(cè)療效和預(yù)報(bào)復(fù)發(fā)均具有重要參考價(jià)值,比測(cè)定尿液中兒茶酚胺的代謝物更有意義。小細(xì)胞肺癌(SCLC)是一種惡性程度高的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)腫瘤,約占肺癌的25%~30%。它可表現(xiàn)神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的特性,有過量的NSE表達(dá),比其它肺癌和正常對(duì)照高5~10倍以上。SCLC患者血清NSE檢出的陽(yáng)性率可高達(dá)65%~100%,目前已公認(rèn)為NSE可作為SCLC高特異性、高靈敏性的腫瘤標(biāo)志物,有報(bào)道;NSE水平與SCLC轉(zhuǎn)移程度相關(guān);但與轉(zhuǎn)移的部位無(wú)關(guān);NSE水平與其對(duì)治療的反應(yīng)性之間也有一個(gè)良好的相關(guān)性。 五、細(xì)胞角蛋白 細(xì)胞角蛋白是細(xì)胞體的中間絲,根據(jù)其分子量和雙向二維電泳中等電點(diǎn)的不同可以分為20種不同類型,能在正常細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、細(xì)胞培養(yǎng)中分化不同的上皮細(xì)胞表達(dá)。細(xì)胞角蛋白19片段(CYFRA21-1)、組織多肽抗原(TPA)、組織多肽特異性抗原(TPS)都是細(xì)胞角蛋白的標(biāo)志物。 1、CYFRA21-1 在肺癌中含量尤其豐富,尤其是NSCLC患者的血清及胸水中CYFRA21-1濃度升高,其敏感性隨病情進(jìn)展而增高,與肺癌的分期呈正相關(guān),其敏感性也較高,對(duì)鱗癌的敏感性為50%~70%,對(duì)腺癌為30%~50%,對(duì)SCLC為20%~50%。CYFRA21-1與放療、化療及其臨床反應(yīng)有良好的相關(guān)性,對(duì)化療有效的患者,血清CYFRA21-1水平將明顯降低,肺癌手術(shù)后其血清濃度也降低,并與肺癌患者的生存期密切相關(guān),血清CYFRA21-1水平高者,預(yù)后不良,尤其可作為肺鱗癌生存及復(fù)發(fā)的一種獨(dú)立性的預(yù)后因素。但在支氣管灌洗液中的CYFRA21-1水平,不能用于鑒別量惡性肺疾患。 2、TPA 是細(xì)胞角蛋白8、18、19片段的一部分,其表達(dá)反映細(xì)胞增生活躍。TPA是通過單克隆抗體確定的能識(shí)別增生腫瘤細(xì)胞釋放了TPA的特異性M3抗原決定蔟。肺癌患者血清中TPA檢測(cè)的敏感性為30%~60%,特異性為65%~90%。TPA水平與臨床治療的療效及臨床分期密切相關(guān),隨TNM分期進(jìn)展,TPA水平增加,能預(yù)示腫瘤有無(wú)復(fù)發(fā),但與組織類型無(wú)關(guān),對(duì)SCLC不敏感。 3、TPS NSCLC患者血清中TPS檢測(cè)的敏感性為36%,特異性為90%。在伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的NSCLC患者及在化療中病情仍進(jìn)展患者,血清中TPS明顯增高。TPS是重要的預(yù)后因素之一,其水平高者,其生存期也短;治療前TPS高的患者,可能預(yù)示對(duì)化療不敏感和預(yù)后不良。 六、鱗癌細(xì)胞抗原 鱗癌細(xì)胞抗原(SCC-Ag)是1977年由Koto從子宮組織中提取的一種糖蛋白,對(duì)多種鱗癌都有不同的特異性和敏感性。 SCC-Ag對(duì)肺鱗癌的敏感度為33%~78%,特異度為89%~100%,但對(duì)其他類型肺癌的臨床意義不大。血清SCC-Ag水平與肺癌病期呈正相關(guān),隨腫瘤擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移而增高,Ⅲb、Ⅳ肺鱗癌患者的陽(yáng)性率明顯高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa患者;初始SCC-Ag水平與肺鱗癌患者的生存期密切相關(guān),可作為判斷肺鱗癌預(yù)后和檢測(cè)疾病進(jìn)展的指標(biāo)。 七、碳水化合物抗原 碳水化合物抗原(CA)是一系列腫瘤的相關(guān)抗原,是細(xì)胞膜上的大分子糖蛋白,主要有CA19.9、CA50、CA125等。 CA19.9及CA50檢測(cè)肺癌的敏感性為44%~51%,特異性為67%~69%。治療前CA19.9與病期呈正相關(guān),但與預(yù)后無(wú)關(guān),治療后約有1/5的患者CA19.9下降。有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的肺癌患者,其血清CA50高于無(wú)轉(zhuǎn)移者。 CA125是最重要的卵巢癌相關(guān)性抗原,對(duì)肺癌患者而言,CA125水平與TNM分期呈正相關(guān),血清CA125高者均為晚期患者,其生存期比正常者縮短,復(fù)發(fā)的可能性增高,可單獨(dú)提示NSCLC的預(yù)后。 八、肺癌基因診斷 20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要特點(diǎn)之一,是對(duì)生命現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)逐漸向分子微觀水平深入。進(jìn)入21世紀(jì)后,基因及基因診斷不再是“高深莫測(cè)”的東西。 1、基因診斷 指在基因水平上運(yùn)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)方法,直接檢測(cè)作為生命物質(zhì)的基因的存在和缺陷、基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)功能是否異常,從而對(duì)疾?。ò┌Y)或人體狀態(tài)作出診斷。 基因診斷常用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和檢測(cè)方法:蛋白質(zhì)水平有免疫組化、Westem blot;在DNA水平有凝膠電泳、PCR、PCR-SSCP、序列分析、原位雜交、South-ern雜交;在RNA水平有凝膠電泳、RT-PCR、原位雜交、Northern雜交等。 2、肺癌的基因診斷 分子生物學(xué)研究表明,肺癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)遺傳易感因素占重要地位,涉及到一系列基因(癌基因和/或抑癌基因)異常改變的復(fù)雜過程。由正常細(xì)胞向癌細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化進(jìn)程中的啟動(dòng)階段、促進(jìn)階段、進(jìn)展階段等整個(gè)演變過程,均涉及到癌基因的激活突變、擴(kuò)增及過度表達(dá);抑癌基因的失活功能異常(主要失活方式為缺失、點(diǎn)突變和甲基化);以及某些染色體片段的丟失等,從而導(dǎo)致細(xì)胞動(dòng)力學(xué)周期正常演進(jìn)的紊亂,細(xì)胞增殖失控?zé)o限生長(zhǎng)和惡性轉(zhuǎn)化形成癌腫。研究肺癌發(fā)生發(fā)展中的分子事件,對(duì)基因進(jìn)行檢測(cè)分析,特別是對(duì)抑癌基因p16、Rb的研究,可建立起一種比較理想的肺癌早期診斷分子生物學(xué)檢測(cè)指標(biāo)。 ①癌基因 與肺癌相關(guān)的癌基因主要有myc基因家族(C-myc,N-myc,L-myc)、ras基因家族(K-ras,H-ras,N-ras)和Her-2/neu基因,均為顯性致癌基因,在腫瘤形成過程中只需一條基因模板發(fā)生突變,所產(chǎn)生的突變體蛋白就可啟動(dòng)細(xì)胞增殖信號(hào)而使細(xì)胞無(wú)限繁殖。 研究表明,myc家族幾乎與所有小細(xì)胞肺癌和許多非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生有關(guān);ras家族基因突變與不良預(yù)后有關(guān),其通過特定部位的密碼子發(fā)生突變而活動(dòng),其產(chǎn)物p21與G蛋白有關(guān),可為細(xì)胞生長(zhǎng)傳遞持續(xù)促有絲分裂信號(hào),導(dǎo)致細(xì)胞不斷增殖,有ras突變的肺癌患者較無(wú)突變者生存期縮短;Her-2/neu基因編碼一種特異的跨膜電位酪氨酸激酶p185,在非小細(xì)胞肺癌中,該基因通過p185蛋白的表達(dá),啟動(dòng)細(xì)胞生長(zhǎng)分化信號(hào),細(xì)胞分化越差,p185陽(yáng)性率越高,該基因的過度表達(dá)與肺癌侵襲轉(zhuǎn)移及多重耐藥性有關(guān)(特別是肺腺癌)。 與肺癌有關(guān)的其它癌基因還有:C-myb、C-fos、bcl-2、C-erbB2等。 ②抑癌基因 與肺癌相關(guān)的抑癌基因主要有p16、Rb、p53基因,需二條模板都發(fā)生突變時(shí),腫瘤才會(huì)發(fā)生。 研究發(fā)現(xiàn), p53的缺失或點(diǎn)突變、p16在人類腫瘤發(fā)生發(fā)展中可能作為早期的激發(fā)事件,這就為早期診斷肺癌提供了理論依據(jù)。Rb是最早分離出來的抑癌基因,其編碼產(chǎn)物在細(xì)胞周期調(diào)控中發(fā)揮重要作用。P16為最新發(fā)現(xiàn)并克隆的抑癌基因,其失活在多數(shù)腫瘤中存在。 從分子病理學(xué)角度看,肺癌的發(fā)生演變首先是3P等位基因丟失,接著出現(xiàn)9p區(qū)域基因變異(p16基因正定位于9p21區(qū)域),最后才出現(xiàn)p53基因或ras基因改變。 NSCLC中70%~80%發(fā)生p16缺失,而Rb缺失僅為22%;而SCLC中95%以上有Rb缺失突變,提示p16基因在肺癌發(fā)生發(fā)展中起著極為重要的作用,p16、Rb基因不但有可能用作肺癌早期診斷的重要檢測(cè)指標(biāo),還可用作SCLC與NSCLC早期分型診斷的重要依據(jù)。 眾所周知,任何腫瘤的早期診斷都不能靠完全單一的方法完成,必定是多種診斷方法的互補(bǔ)。無(wú)論是腫瘤標(biāo)志物還是肺癌基因,都不能單一的完全確診腫瘤,必須與臨床緊密結(jié)合,才能做出早期診斷,進(jìn)行分型、分級(jí)、分期,采取合理的恰如其分的治療方法,并對(duì)治療效果、預(yù)后、轉(zhuǎn)移潛能等做出預(yù)測(cè)。
超敏crp是非特異性免疫機(jī)制的一部分,在鈣離子存在下可以結(jié)合膜上的磷脂酸膽堿,也可結(jié)合染色質(zhì)激活補(bǔ)體的經(jīng)典途徑,增強(qiáng)白細(xì)胞的吞噬作用,刺激淋巴細(xì)胞或單核/巨噬細(xì)胞活化,起調(diào)理作用。
在微生物入侵,組織損傷、免疫反應(yīng)、炎癥過程時(shí)升高,出現(xiàn)快,半衰期短,隨炎癥過程發(fā)生變化,CRP的水平與炎癥的出現(xiàn)及其嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。但是CRP不能通過胎盤,故正常新生兒血清中含量極微。
擴(kuò)展資料:
一:超敏crp的作用:
hs-CRP主要用于診斷和預(yù)測(cè)心血管事件的發(fā)生、發(fā)展;新生兒和嬰幼兒的細(xì)菌/病毒感染、各種炎癥過程的篩查、監(jiān)測(cè)、評(píng)估與藥物療效判斷等。
hs-CRP水平濃度測(cè)定可作為判斷急性冠脈綜合征發(fā)生、預(yù)后的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。另外,因嬰幼兒基礎(chǔ)值較成人低,故新生兒與嬰幼兒炎癥水平要用hs-CRP來反映。
超敏crp在冠心病、中風(fēng)、周圍血管栓塞等疾病診斷和預(yù)測(cè)中發(fā)揮越來越重要的作用,甚至被認(rèn)為是心血管病危險(xiǎn)評(píng)估的“金標(biāo)準(zhǔn)”。
二:超敏crp的臨床應(yīng)用
1、超敏C反應(yīng)蛋白與顱腦損傷?
顱腦損傷后血清超敏C反應(yīng)蛋白均有不同程度升高,且傷情越重,升高越明顯。這說明超敏C反應(yīng)蛋白不僅是一種疾病標(biāo)記物,同時(shí)也參與創(chuàng)傷性疾病的致病過程,且創(chuàng)傷越嚴(yán)重,肝細(xì)胞在IL-6等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下合成超敏C反應(yīng)蛋白的速度越快,并釋放入血液中。傷情越重,超敏C反應(yīng)蛋白的下降速度越慢。可見,顱腦損傷后超敏C反應(yīng)蛋白升高幅度和持續(xù)時(shí)間是反映顱腦損傷嚴(yán)重程度和觀察療效的理想指標(biāo),對(duì)判斷傷情輕重、預(yù)測(cè)預(yù)后有重要意義
2、超敏C反應(yīng)蛋白與動(dòng)脈粥樣硬化?
近年來研究表明,超敏C反應(yīng)蛋白位于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi),具有調(diào)節(jié)單核細(xì)胞聚集作用,超敏C反應(yīng)蛋白是補(bǔ)體激活劑,與膜攻擊復(fù)合物共同存在于早期動(dòng)脈粥樣硬化病變內(nèi),可刺激組織因子生成,并且聚集的超敏C反應(yīng)蛋白可激活補(bǔ)體。組織因子主要啟動(dòng)血凝過程。由于慢性微量炎性因子激活補(bǔ)體而引發(fā)脂質(zhì)沉積于血管壁,通過浸潤(rùn)、聚集,造成血管損傷而導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。
3、超敏C反應(yīng)蛋白與冠心病?
美國(guó)內(nèi)科健康研究(PHS)顯示:超敏C反應(yīng)蛋白在最高組別的患者將來疾病發(fā)作的危險(xiǎn)性是正常人的2倍,將來發(fā)生心肌梗死(MI)的危險(xiǎn)性是正常人的3倍,將來發(fā)生外周動(dòng)脈疾病的危險(xiǎn)性是正常人的4倍。歐洲MONICA 的Augsburg研究顯示:最高組別的人群高的超敏C反應(yīng)蛋白人群將來發(fā)生冠狀動(dòng)脈疾病的危險(xiǎn)性是正常人的2.6倍。?
冠心病患者的血漿超敏C反應(yīng)蛋白水平與冠狀動(dòng)脈病變有著密切的聯(lián)系,反映了心肌受損的程度。因此,這項(xiàng)指標(biāo)有助于對(duì)冠心病發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后做出準(zhǔn)確的判斷,具有重要的臨床意義。血清超敏C反應(yīng)蛋白水平與冠狀動(dòng)脈狹窄積分無(wú)直接相關(guān)性。冠心病患者血清超敏C反應(yīng)蛋白水平與動(dòng)脈粥樣斑塊的穩(wěn)定性有關(guān),而與冠狀動(dòng)脈狹窄程度無(wú)關(guān)。
① CRPH <1.0mmol/L,心血管疾病評(píng)估為低危險(xiǎn)性;
② CRPH 1.0—3.0mmol/L,心血管疾病評(píng)估為中度危險(xiǎn)性,建議予抗炎治療;
③ CRPH >3.0mmol/L,心血管疾病評(píng)估為高度危險(xiǎn)。建議抗炎抗栓聯(lián)合治療。
4、超敏C反應(yīng)蛋白與腦血管病?
炎癥反應(yīng)促使動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展,血清超敏C反應(yīng)蛋白是反映動(dòng)脈粥樣硬化患者臨床病情的一個(gè)敏感指標(biāo)。超敏C反應(yīng)蛋白值與腦血管疾病危險(xiǎn)因素(年齡、體重指數(shù)、腹圍、收縮壓、舒張壓、空腹血糖、三酰甘油、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇)均呈顯著相關(guān); 超敏C反應(yīng)蛋白值與收縮壓、空腹血糖、三酰甘油、總膽固醇呈顯著正相關(guān)。超敏C反應(yīng)蛋白與急性腦卒中患病顯著相關(guān);血壓、空腹血糖與血脂是影響超敏C反應(yīng)蛋白的主要獨(dú)立因素。早期監(jiān)測(cè)超敏C反應(yīng)蛋白對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化引起的缺血性腦卒中有警示意義。
三:超敏crp偏高的原因
兒科 CRP 升高最常見的原因是感染,通常認(rèn)為 CRP 升高提示存在細(xì)菌感染,而且革蘭陰性細(xì)菌感染高于革蘭陽(yáng)性細(xì)菌感染;但在病毒、支原體、真菌感染中也可出現(xiàn) CRP 升高,但后三者升高程度常常不如細(xì)菌感染。
當(dāng) hs-CRP > 20 mg/L,白細(xì)胞>10×109/L 時(shí),一般考慮細(xì)菌感染可能性大;
當(dāng)病程超過 24 小時(shí),hs-CRP 仍<5 mg/L, 白細(xì)胞<10×109/L 時(shí),病毒感染可能性大;
而處于以上兩種情況之間的患兒考慮細(xì)菌、支原體、真菌感染均有可能。
但需注意以下 3 點(diǎn):
(1)在手足口病、皰疹性咽峽炎常常出現(xiàn) CRP 升高,CRP 升高能提示重癥病例,但尚不能區(qū)別是否合并細(xì)菌感染,需通過聯(lián)合檢測(cè) PCT(特異度 98%、敏感度 94%)幫助鑒別。
(2)狀病毒腸炎患兒存在發(fā)熱、嘔吐、脫水表現(xiàn)時(shí) CRP 也可明顯升高,但多數(shù)患兒急性期過后不使用抗菌藥物也可迅速恢復(fù)正常。
(3)CRP 顯著升高,抗感染治療效果欠佳時(shí)需警惕自身免疫性疾病,如川崎病、炎性腸病、幼年類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、SLE 等疾病,通常提示疾病活動(dòng),但因其特異性較差,僅能在診斷方向提供可疑線索。
Catherine Le Berre 等
摘要 :自2010年以來,人工智能(A I)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。人工智能在胃腸病學(xué)中的應(yīng)用包括內(nèi)鏡下病變分析,癌癥檢測(cè),分析無(wú)線膠囊內(nèi)鏡檢查中的炎性病變或消化道出血。人工智能還被用于評(píng)估肝纖維化,區(qū)分胰腺癌患者與胰腺炎患者。人工智能也可以根據(jù)多組學(xué)數(shù)據(jù)確定病人的預(yù)后或預(yù)測(cè)他們對(duì)治療的反應(yīng)。本文綜述了人工智能幫助醫(yī)生做出診斷或確定預(yù)后的方法,并討論其局限性,了解在衛(wèi)生當(dāng)局批準(zhǔn)人工智能技術(shù)之前需要進(jìn)一步的隨機(jī)對(duì)照研究。
關(guān)鍵詞 :深度學(xué)習(xí);機(jī)器學(xué)習(xí);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);消化系統(tǒng)
人工智能沒有一個(gè)單一的定義,人工智能的概念包含了執(zhí)行與我們?nèi)祟愔悄芟嚓P(guān)聯(lián)的功能的程序,比如學(xué)習(xí)和探索解決問題[1,2]。人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)是概念上相互交叉的學(xué)科(見圖1)。機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)包括了計(jì)算機(jī)科學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的廣闊學(xué)科,機(jī)器學(xué)習(xí)程序重復(fù)迭代以應(yīng)對(duì)提高特定任務(wù)的性能,產(chǎn)生了分析數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)描述和預(yù)測(cè)模型的算法。供訓(xùn)練的數(shù)據(jù)大多以表格形式組織,其中對(duì)象或個(gè)人為行,而變量,無(wú)論是數(shù)值型還是分類型都是列。機(jī)器學(xué)習(xí)大致可分為監(jiān)督方法和無(wú)監(jiān)督方法,無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的目的是在不掌握群體的數(shù)量或特性的先驗(yàn)知識(shí)的前提下,根據(jù)數(shù)據(jù)的共性識(shí)別群體。有監(jiān)督學(xué)習(xí)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含每一個(gè)對(duì)象的輸入—輸出對(duì)的表征的使用。輸入包含個(gè)體的特征描述,輸出包含要預(yù)測(cè)的感興趣的結(jié)果,要么是分類任務(wù)的類,要么是回歸任務(wù)的數(shù)值。有監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)這種輸入和輸出對(duì)的映射關(guān)系,在新的輸出出現(xiàn)時(shí),自動(dòng)預(yù)測(cè)它對(duì)應(yīng)的輸出[3]。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是受大腦神經(jīng)解剖學(xué)啟發(fā)的監(jiān)督ML模型。每個(gè)神經(jīng)元都是一個(gè)計(jì)算單元,所有神經(jīng)元相互連接,建立整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)從第一層(輸入)傳到至最后一層(輸出),可能經(jīng)過了多個(gè)隱含層(見圖2)。訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過程包括將數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)訓(xùn)練集,該訓(xùn)練集有助于定義網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),并找出節(jié)點(diǎn)之間的各種權(quán)重,然后是一個(gè)測(cè)試集,用于評(píng)估神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)所需輸出的能力。在訓(xùn)練過程中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部神經(jīng)元之間的連接權(quán)重被不斷優(yōu)化。對(duì)更好性能的不斷追求導(dǎo)致了復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誕生[4]。
大多數(shù)研究使用1個(gè)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)過程,另一個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)集測(cè)試其性能。一些研究使用常見的驗(yàn)證方法,例如留一法交叉驗(yàn)證[8]。為增加訓(xùn)練數(shù)據(jù),一些研究采用了隨即裁剪、調(diào)整大小、平移、沿任一軸翻轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)方法。數(shù)據(jù)集包括了陰性和陽(yáng)性圖像的結(jié)果。
目前已經(jīng)有53項(xiàng)研究使用了AI來檢測(cè)惡性和癌前腸道病變(表1)。從方法學(xué)上看,其中大部分(48項(xiàng))集中在內(nèi)鏡上,3項(xiàng)研究使用了提取自電子病歷的臨床和生物學(xué)數(shù)據(jù)(主要包括人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、心血管疾病、用藥情況、消化癥狀和血液計(jì)數(shù)情況),1項(xiàng)研究基于血清腫瘤標(biāo)志物,1項(xiàng)使用腸道微生物群數(shù)據(jù)。從部位上看,其中,27項(xiàng)研究致力于提高結(jié)直腸息肉或癌癥的診斷準(zhǔn)確性[12-38].19項(xiàng)研究聚焦于診斷上消化道癌前或惡性病變[39-57]。只有4項(xiàng)研究局限于小腸研究[58-61]。3項(xiàng)研究關(guān)注了整個(gè)消化道[62-64]。從驗(yàn)證方法上看,其中,24項(xiàng)研究采用特殊的驗(yàn)證方法,主要是K折交叉驗(yàn)證。對(duì)于以內(nèi)鏡為重點(diǎn)的研究,訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)集的大小在不同的研究中差異很大。各項(xiàng)研究的性能表現(xiàn)也是差異巨大的(個(gè)人認(rèn)為主要取決于數(shù)據(jù)集),但大多數(shù)算法的精度達(dá)到80%以上。
兩項(xiàng)已發(fā)表的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)比較了智能與非智能內(nèi)鏡的性能。第一項(xiàng)研究測(cè)試了一種實(shí)時(shí)深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)(WISENSE)的性能,監(jiān)測(cè)食管胃十二指腸鏡檢查(EGD)中的盲點(diǎn)。一共324名患者被隨機(jī)分配到有或者沒有WISENSE系統(tǒng)的EGD中。在WISENSE組中,準(zhǔn)確度達(dá)到了90.4%,其盲點(diǎn)率明顯比對(duì)照組低(5.9% vs 22.5%)[65]。第二項(xiàng)研究探討了基于DL的自動(dòng)息肉檢測(cè)系統(tǒng)在結(jié)腸鏡檢查中的作用,一共1058名患者被隨機(jī)分配到有或者沒有智能輔助系統(tǒng)的診斷性結(jié)腸鏡檢查中。人工智能系統(tǒng)將腺瘤檢出率從20.3%顯著提高到29.1%,平均每個(gè)病人檢出的腺瘤數(shù)目從0.31增加到0.53[66]。這些結(jié)果表明,人工智能系統(tǒng)可用于提高內(nèi)鏡對(duì)胃腸道癌前病變的診斷價(jià)值。
除了提高診斷準(zhǔn)確性外,人工智能還可以幫助醫(yī)生確定消化道腫瘤患者的預(yù)后。一個(gè)基于1219例結(jié)直腸癌患者的數(shù)據(jù)集建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的COX回歸模型相比,提供了更精確的生存時(shí)間和影響因素的確定[67],并可用于確定患者遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)[68]。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)452例胃癌患者進(jìn)行評(píng)估,并以大約90%的準(zhǔn)確率確定生存時(shí)間[69]。在一項(xiàng)對(duì)117例II A期結(jié)腸癌根治術(shù)后患者的研究中,一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)分系統(tǒng),根據(jù)腫瘤的分子特征,將腫瘤術(shù)后患者分為高、中、低危三組,三組患者十年總體生存率和無(wú)病生存率差異顯著[70]。深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)局部晚期直腸癌患者對(duì)新輔助化療有完全反應(yīng)的準(zhǔn)確率達(dá)80%,這項(xiàng)技術(shù)可能被用來識(shí)別最有可能從保守治療或根治性切除中受益的患者[71]。另外,一個(gè)基于DL的模型可以根據(jù)臨床、病理數(shù)據(jù)及治療方案,預(yù)測(cè)1190例胃癌患者5年的生存期。該系統(tǒng)的AUC值為0.92,并確定了腫瘤的分子特征與最佳輔助治療之間的關(guān)系[72]。
AI已經(jīng)被用于識(shí)別炎癥性腸病(IBDs)(N=6)[73-78],潰瘍(N=6)[79-84],脂瀉?。∟=5)[85-89],淋巴管擴(kuò)張(N=1)[90],和鉤蟲病(N=1)[91],兩項(xiàng)研究評(píng)估了炎性病變患者的內(nèi)鏡檢查結(jié)果[92,93]。兩項(xiàng)研究使用電子病歷來確定患者患腹腔疾病的風(fēng)險(xiǎn),1項(xiàng)研究使用遺傳因素來確定患者患IBD的風(fēng)險(xiǎn)。三分之二(21項(xiàng)中的14項(xiàng))的研究使用K折交叉驗(yàn)證,以避免數(shù)據(jù)的過度擬合,這21項(xiàng)中有12項(xiàng)研究的患者的患者準(zhǔn)確率約為90%。
許多研究已經(jīng)驗(yàn)證了AI預(yù)測(cè)IBD患者治療反應(yīng)的能力。Waljee等人利用年齡和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)研發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法,這種方法的成本較低,且比6-硫鳥嘌呤核苷酸(6-TGN)代謝物測(cè)定更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)患者對(duì)噻嘌呤的臨床反應(yīng)(AUC 0.86 vs 0.60)[94]。然后,他們根據(jù)生物標(biāo)志物、影像學(xué)數(shù)據(jù)和內(nèi)鏡檢查結(jié)果,改進(jìn)了之前的ML模型,以預(yù)測(cè)接受硫嘌呤治療的患者的客觀緩解。該ML模型優(yōu)于6-TGN水平的測(cè)量(AUC 0.79 vs 0.49)[95]。一種ML模型分析了韋多利單抗治療潰瘍性結(jié)腸炎患者的三期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù),與第6周AUC為0.71的糞便鈣保護(hù)水平相比。AI能夠預(yù)測(cè)哪些患者將在第52周時(shí)在無(wú)皮質(zhì)類固醇的前提下實(shí)現(xiàn)內(nèi)鏡下緩解,預(yù)測(cè)性能的AUC值為0.73。因此,韋多利單抗在前6周的益處不明顯時(shí),該算法可用于選擇患者繼續(xù)使用韋多利單抗[96]。另外,還有一種人工智能算法,它將微生物群的數(shù)據(jù)與臨床數(shù)據(jù)結(jié)合起來,確定了IBD患者的臨床反應(yīng),其預(yù)測(cè)患者抗整合治療的AUC為0.78[97]。一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鑒定潰瘍性結(jié)腸炎患者在細(xì)胞置換治療后,需要進(jìn)一步手術(shù)的敏感性和特異性分別達(dá)到了0.96和0.87[98]。
預(yù)測(cè)IBD發(fā)病或進(jìn)展的人工智能系統(tǒng)也正在研發(fā)中。一種分析克羅恩病患者早期活檢圖像的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在識(shí)別疾病進(jìn)展的準(zhǔn)確性達(dá)到了83.3%,預(yù)測(cè)患者需要手術(shù)的準(zhǔn)確度達(dá)到了86.0%[99]。Waljee等人建立一種ML方法分析電子病歷數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)6個(gè)月內(nèi)IBD相關(guān)的住院和門診病人使用類固醇的AUC值達(dá)到了0.87[100]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)IBD患者臨床復(fù)發(fā)的頻率,具有較高的準(zhǔn)確性[101]。
十二項(xiàng)研究已經(jīng)被用于驗(yàn)證AI在無(wú)限膠囊內(nèi)鏡圖像中檢測(cè)小腸出血的能力(表3)[55,102-112]。12項(xiàng)中的8項(xiàng)研究采用特殊的驗(yàn)證技術(shù),主要是K折交叉驗(yàn)證。在這些研究中,9項(xiàng)研究識(shí)別小腸出血的準(zhǔn)確率超過了90%。
對(duì)于急性上消化道出血或下消化道出血的患者,可通過內(nèi)鏡檢查輕松確定出血原因,然而,很大一部分病人有反復(fù)出血的情況,這需要重復(fù)內(nèi)鏡檢查和治療。因此,ML模型被開發(fā)以確定有復(fù)發(fā)性出血風(fēng)險(xiǎn)的患者和最有可能需要治療的患者,并估計(jì)死亡率。這些模型使用臨床和/或生物數(shù)據(jù),并以大約90%的準(zhǔn)確率識(shí)別這些患者[113-117]。一種建立在22854名胃潰瘍患者的回顧性分析和1265名用于驗(yàn)證的患者基礎(chǔ)上的ML模型,能夠根據(jù)患者的年齡、血紅蛋白水平、胃潰瘍、胃腸道疾病、惡性腫瘤和感染來確定復(fù)發(fā)性潰瘍出血的患者。模型確定1年內(nèi)復(fù)發(fā)性潰瘍出血的患者,AUC為0.78,準(zhǔn)確率為84.3%。
22項(xiàng)研究測(cè)試了AI在輔助胰腺疾病或肝臟疾病診療中的能力(表4)。其中關(guān)于胰腺癌的AI系統(tǒng)有6項(xiàng),其中5項(xiàng)研究基于內(nèi)鏡超聲[118-122]、1項(xiàng)基于血清標(biāo)記物[123]。這些研究識(shí)別胰腺癌患者的AUC約為90%。16項(xiàng)關(guān)于肝臟的研究中7項(xiàng)研究旨在檢測(cè)與病毒性肝炎相關(guān)的纖維化[124-130],6項(xiàng)開發(fā)了人工智能策略檢測(cè)非酒精性脂肪肝[131-136]。2項(xiàng)研究識(shí)別食管靜脈曲張[137,138]。1項(xiàng)評(píng)估患者不明原因的慢性肝病[139]。其中,13項(xiàng)研究使用電子病歷和、或生物特征的數(shù)據(jù)建立算法,3項(xiàng)研究使用彈性成像數(shù)據(jù)。除2項(xiàng)外,所有研究都使用了特定的驗(yàn)證技術(shù) ,主要是k-折疊交叉驗(yàn)證。這些模型的精度約為80%。
除了提高診斷準(zhǔn)確性外,還需要確定病人預(yù)后和預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展的AI方法。Pearce等人建立了一個(gè)ML模型,根據(jù)APACHE II評(píng)分和C反應(yīng)蛋白水平來預(yù)測(cè)急性胰腺炎患者的嚴(yán)重程度。他們模型的AUC值達(dá)到了0.82,敏感度87%,特異度71%[140]。Hong等人根據(jù)急性胰腺炎患者的年齡、紅細(xì)胞壓積、血清葡萄糖和鈣水平以及尿素氮水平,創(chuàng)建了一個(gè)ANN來評(píng)估患者的持續(xù)性器官衰竭,準(zhǔn)確率達(dá)96.2%[141]。Jovanovic等人開發(fā)了一種ANN模型,根據(jù)臨床、實(shí)驗(yàn)室和經(jīng)皮超聲檢查結(jié)果,識(shí)別膽總管結(jié)石病患者進(jìn)行治療性內(nèi)鏡逆行胰膽管造影術(shù)的需求,其AUC為0.88[142]。
Banerjee等人開發(fā)了一種基于臨床和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以90%的準(zhǔn)確性確定肝硬化患者將在1年內(nèi)死亡的可能性,該模型可用于確定肝移植的最佳候選者[143]。Konerman等人基于臨床、實(shí)驗(yàn)室和病理組織學(xué)數(shù)據(jù)建立了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型,識(shí)別慢性丙型病毒感染肝炎患者疾病進(jìn)展的最高風(fēng)險(xiǎn),以及肝臟相關(guān)性結(jié)果(肝相關(guān)死亡、肝失代償、肝細(xì)胞癌、肝移植或Child-Pugh評(píng)分增加到7分),該模型在1007名患者的驗(yàn)證集中AUC值達(dá)到了0.708。Khosravi等人建立了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測(cè)1168名肝移植患者的生存期。該模型可估計(jì)1-5年的生存概率,AUC為86.4%,而Cox比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型為80.7%[146]。研究人員還利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將肝臟捐獻(xiàn)者與接受者配對(duì),從而提供強(qiáng)有力的決策技術(shù)[147]。此外,ML模型可以幫助預(yù)測(cè)對(duì)治療的反應(yīng)。Takayama等人建立了一種ANN預(yù)測(cè)慢性丙型病毒感染肝炎患者對(duì)聚乙二醇化干擾素a-2b聯(lián)合利巴韋林治療的反應(yīng),預(yù)測(cè)的敏感度達(dá)到了82%,特異度達(dá)到了88%。
人工智能將成為胃腸病和肝病學(xué)家診斷患者、選擇治療手段和預(yù)測(cè)預(yù)后的重要手段。許多方法都是在這些目標(biāo)下發(fā)展起來的,并展示出不同的性能水準(zhǔn)。由于性能指標(biāo)的差異,很難比較這些研究的結(jié)果。人工智能似乎在內(nèi)鏡下特別有價(jià)值,它可以增加對(duì)惡性和癌前病變、炎癥病變、小腸出血和胰膽紊亂的檢測(cè)。在肝臟學(xué)中,人工智能技術(shù)可以用來確定患者肝纖維化的風(fēng)險(xiǎn),并允許一些患者避免肝活檢。
我們的綜述只涵蓋了PubMed中列出的文章,并且可能錯(cuò)過了計(jì)算機(jī)科學(xué)和醫(yī)學(xué)圖像分析期刊上的一些出版物。盡管如此,在過去的20年里,人工智能已經(jīng)成為胃腸病學(xué)和肝臟學(xué)研究的重要組成部分。盡管本文的綜述的重點(diǎn)是輔助診斷和預(yù)后,但是其他研究方向的人工智能也正在被探索,例如基于機(jī)器學(xué)習(xí)的內(nèi)鏡質(zhì)控評(píng)估(盲腸標(biāo)志,機(jī)器學(xué)習(xí)評(píng)估檢測(cè)結(jié)腸鏡的后續(xù)建議),AI在胃腸道領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷被擴(kuò)大。
值得注意的是,目前的AI技術(shù)受的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集的缺乏所限制。大多數(shù)用于開發(fā)ML算法的證據(jù)來自臨床前研究,目前在臨床實(shí)踐中沒有應(yīng)用。此外,DL算法被認(rèn)為是黑箱模型,黑箱模型很難理解決策過程,阻止醫(yī)生發(fā)現(xiàn)潛在的混雜因素??紤]道德挑戰(zhàn)也很重要,人工智能不知道病人的偏好或法律責(zé)任。如果發(fā)生內(nèi)鏡誤診,誰(shuí)有責(zé)任-內(nèi)鏡醫(yī)生、程序員或制造商?此外,在確定與病毒性肝炎有關(guān)的肝臟纖維化風(fēng)險(xiǎn)時(shí),種族歧視等固有偏置容易被納入人工智能算法,特別是在肝臟學(xué)領(lǐng)域。在開發(fā)人工智能模型時(shí),重要的是要考慮這些因素,并在一系列人群中驗(yàn)證模型。醫(yī)學(xué)總是有內(nèi)在的不確定性,因此完美的預(yù)測(cè)是不可能的,一些與人工智能相關(guān)的研究空白在胃腸學(xué)和肝臟學(xué)領(lǐng)域仍有待研究(表5)。
在胃腸病學(xué)和肝病學(xué)方面,人工智能的發(fā)展是沒有回頭路可走的,未來的影響是巨大的。使用人工智能可以增加在發(fā)展中地區(qū)的人們獲得護(hù)理的機(jī)會(huì),特別是在評(píng)估患者患病毒性肝炎或腸道寄生蟲病的風(fēng)險(xiǎn)方面。智能手機(jī)可以使用人工智能技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)患者的健康,IBD患者居家測(cè)量糞便鈣保護(hù)素的方法已經(jīng)被建立[149]。人工智能還可以通過從大型患者數(shù)據(jù)集中集成分子、遺傳和臨床數(shù)據(jù)來識(shí)別新的治療靶點(diǎn)。然而,人工智能不會(huì)完全取代醫(yī)生,人工智能仍將輔助醫(yī)生工作。雖然機(jī)器可以做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),但最終,醫(yī)護(hù)人員必須根據(jù)病人的喜好、環(huán)境和道德為他們的病人做出決定。
近日,中國(guó)專家發(fā)現(xiàn)了阿爾茲海默病生物標(biāo)志物,并發(fā)布了?外周血神經(jīng)源性外體突觸素預(yù)測(cè)無(wú)癥狀阿爾茨海默病?的研究論文在國(guó)際醫(yī)學(xué)雜志《阿爾茨海默病和阿爾茨海默病》 ,而賈建平稱:?這對(duì)阿爾茨海默病早期或無(wú)癥狀期進(jìn)行有效診斷,可以為其早期干預(yù)贏得時(shí)間,從而提高治療效果,降低發(fā)病率。? 接下來我們就來了解一下阿爾茲海默病和他的生物標(biāo)志物:
①阿爾茲海默病。阿爾茲海默病,也就是我們通常所講的老年癡呆癥,它是一種起病隱匿性的進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。它的主要癥狀就是記憶力衰退,認(rèn)知能力下降,行為能力下降,生活能力下降等。它還會(huì)引起抑郁癥,焦慮癥等多種并發(fā)癥,危害很大。當(dāng)然在我們通常的認(rèn)識(shí)當(dāng)中,他的病因有以下兩種,
第1,遺傳:根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)有癡呆家族史的家庭更容易得阿爾茲海默癥。
第2,心理社會(huì)因素:據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)那些性格相對(duì)孤僻,興趣相對(duì)狹窄,而且伴有重大事件發(fā)生的,都對(duì)阿爾茲海默癥及其并發(fā)癥有影響。
②可預(yù)測(cè)性。根據(jù)近日的賈建平教授發(fā)布的論文來看,他們可在發(fā)病出現(xiàn)前5年至7年預(yù)測(cè)阿爾茨海默病的生物標(biāo)志物。 因?yàn)楦鶕?jù)目前的研究來看,仍沒有有效的藥物能夠治療阿爾茲海默癥晚期,所以早期的預(yù)防十分重要,在預(yù)防與治療時(shí),能夠延遲阿爾茲海默癥,還沒這樣的到來,他們發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了外周血神經(jīng)源性外泌體突觸蛋白可以作為在認(rèn)知障礙出現(xiàn)前5年至7年預(yù)測(cè)阿爾茨海默病和輕度認(rèn)知障礙的生物標(biāo)志物。 所以早期的治療十分重要,對(duì)于阿爾茲海默癥治療有明顯療效。
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