——利用家庭醫(yī)生在日常醫(yī)療護(hù)理中可收集的數(shù)據(jù)建立的機(jī)器學(xué)習(xí)模型——

日本東京2025年2月19日 /美通社/ -- 近日，大分大學(xué)和衛(wèi)材宣布開(kāi)發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，用于預(yù)測(cè)腦內(nèi)β-淀粉樣蛋白(Aβ*[1])的積累。該模型結(jié)合了年齡、性別、吸煙史和病史等背景數(shù)據(jù)，以及常規(guī)血液檢查和MMSE*[2](簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查)項(xiàng)目。該模型預(yù)計(jì)將使初級(jí)保健醫(yī)生能夠在常規(guī)體檢中預(yù)測(cè)腦內(nèi)Aβ的積累，這是阿爾茨海默病(AD*[3])的重要病理因素，并有助于進(jìn)行簡(jiǎn)單的早期篩查。

該模型的詳細(xì)信息已于2025年1月21日發(fā)表在同行評(píng)審的醫(yī)學(xué)期刊《Alzheimer s Research & Therapy》的在線(xiàn)版上。

目前，雖然腦Aβ積累可以通過(guò)正電子發(fā)射斷層掃描(淀粉樣蛋白PET*[4])和腦脊液檢測(cè)(CSF檢測(cè)*[5])來(lái)檢測(cè)，但這些檢測(cè)的高成本和侵入性仍是亟待解決的問(wèn)題。因此，近年來(lái)，眾多研究致力于開(kāi)發(fā)多種與阿爾茨海默病(AD)相關(guān)的血液生物標(biāo)志物，以期提供一種更為便捷的篩查方法。然而，以往很少有研究評(píng)估使用常規(guī)臨床數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)腦部Aβ積累模型的性能。本研究首次開(kāi)發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該模型利用了34項(xiàng)臨床數(shù)據(jù)，包括背景數(shù)據(jù)(年齡、性別、吸煙史和病史)、常規(guī)血液檢查數(shù)據(jù)(如腎功能、肝功能、甲狀腺功能)以及癡呆護(hù)理中常規(guī)收集的簡(jiǎn)易智能狀態(tài)檢查(MMSE)項(xiàng)目，來(lái)預(yù)測(cè)淀粉樣蛋白PET陽(yáng)性。評(píng)估結(jié)果顯示，該預(yù)測(cè)模型的曲線(xiàn)下面積(AUC)分別為0.70(僅結(jié)合背景數(shù)據(jù)和常規(guī)血液檢查數(shù)據(jù))和0.73(結(jié)合背景數(shù)據(jù)、常規(guī)血液檢查數(shù)據(jù)和MMSE數(shù)據(jù))，表明該模型具有一定的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

Aβ抗體已在AD早期階段治療中顯示出可能提供更大益處的潛力¹，因此，早期檢測(cè)腦內(nèi)Aβ積累顯得至關(guān)重要。此機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠利用常規(guī)醫(yī)療護(hù)理中收集的臨床數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)腦部Aβ積累，預(yù)計(jì)將被初級(jí)保健醫(yī)生廣泛應(yīng)用于AD的早期篩查。

通過(guò)利用該模型來(lái)確定淀粉樣蛋白PET和CSF檢測(cè)的必要性，預(yù)計(jì)將有助于AD的早期診斷和治療啟動(dòng)，并減少患者的經(jīng)濟(jì)和身體負(fù)擔(dān)。

術(shù)語(yǔ)表

*[1] β-淀粉樣蛋白：被視為阿爾茨海默病病因的蛋白質(zhì)，在疾病發(fā)作前約20年在大腦中積累并形成老年斑。

*[2] MMSE(簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查)：一種評(píng)估認(rèn)知功能的方法。它包括定向力、記憶力、注意力/計(jì)算、延遲回憶、命名、重復(fù)、理解、閱讀、寫(xiě)作和圖形復(fù)制等評(píng)估項(xiàng)目，評(píng)分范圍為30至0分(正常至嚴(yán)重)。

*[3] 阿爾茨海默病：最常見(jiàn)的癡呆病因，其病理特征包括老年斑、神經(jīng)原纖維纏結(jié)和神經(jīng)元細(xì)胞死亡。

*[4] 淀粉樣蛋白PET：一種可視化大腦中Aβ積累的腦部成像檢測(cè)。

*[5] 腦脊液檢測(cè)：一種分析腦脊液中Aβ42、磷酸化tau和總tau作為阿爾茨海默病生物標(biāo)志物的檢測(cè)。

研究背景與概述

隨著日本進(jìn)入超老齡化社會(huì)，65歲以上癡呆患者數(shù)量增加，開(kāi)發(fā)針對(duì)AD(最常見(jiàn)的癡呆病因)的新治療藥物成為緊迫問(wèn)題。在AD中，腦部Aβ的積累是疾病發(fā)作前的病理事件。研究表明，抗Aβ抗體在AD早期階段開(kāi)始治療時(shí)可能提供更大的益處¹，這凸顯了早期檢測(cè)腦部Aβ積累的重要性。雖然淀粉樣蛋白PET等成像技術(shù)對(duì)AD診斷有用，液體生物標(biāo)志物也用于檢測(cè)，但這些方法存在侵入性和成本問(wèn)題。

因此，許多基于機(jī)器學(xué)習(xí)的腦部Aβ預(yù)測(cè)模型被開(kāi)發(fā)為更簡(jiǎn)單的篩查工具，但這些模型通常包含常規(guī)臨床實(shí)踐中未測(cè)量的標(biāo)志物，如成像數(shù)據(jù)和ApoE基因型。本研究首次嘗試開(kāi)發(fā)一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，僅使用癡呆護(hù)理中常規(guī)收集的背景數(shù)據(jù)和常規(guī)血液檢查結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)淀粉樣蛋白PET陽(yáng)性。

研究結(jié)果與意義

本研究利用了大分大學(xué)醫(yī)院在2012年9月至2017年11月期間收集的門(mén)診數(shù)據(jù)，以及2015年10月至2017年11月期間在大分縣臼杵市進(jìn)行的關(guān)于65歲及以上無(wú)癡呆老年人的前瞻性隊(duì)列研究(USUKI STUDY)數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)模型使用了三種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)：支持向量機(jī)、彈性網(wǎng)絡(luò)和L2正則化邏輯回歸，結(jié)合了12項(xiàng)參與者背景數(shù)據(jù)(年齡、性別、吸煙史、病史-高血壓、血脂異常、心臟病、中風(fēng)、糖尿病、甲狀腺疾病)、11項(xiàng)常規(guī)血液檢查項(xiàng)目(腎功能、肝功能、甲狀腺功能等)以及262名輕度認(rèn)知障礙或正常認(rèn)知功能個(gè)體(136名男性，126名女性，中位年齡73.8歲)的11項(xiàng)MMSE項(xiàng)目評(píng)分，并評(píng)估了模型的性能。

使用L2正則化邏輯回歸的預(yù)測(cè)性能顯示，結(jié)合參與者背景和MMSE項(xiàng)目的模型以及結(jié)合參與者背景和常規(guī)血液檢查的模型的AUC均為0.70，表明性能相似。此外，結(jié)合所有這些元素(參與者背景、常規(guī)血液檢查和MMSE項(xiàng)目)的模型顯示出更高的性能，AUC為0.73。分析預(yù)測(cè)Aβ積累的關(guān)鍵因素，發(fā)現(xiàn)MMSE項(xiàng)目中的延遲回憶和地點(diǎn)定向、年齡、促甲狀腺激素和平均紅細(xì)胞體積是重要因素。

學(xué)術(shù)論文：

英文標(biāo)題：Machine learning models for dementia screening to classify brain amyloid positivity on positron emission tomography using blood markers and demographic characteristics: a retrospective observational study

日文標(biāo)題：血液マーカーと人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的特徴を用いてアミロイドPET における脳アミロイド陽(yáng)性を分類(lèi)する認(rèn)知癥スクリーニングのための機(jī)械學(xué)習(xí)モデル：後ろ向き観察研究

作者：Noriyuki Kimura(大分大學(xué)醫(yī)學(xué)部神經(jīng)內(nèi)科)、Kotaro Sasaki(衛(wèi)材株式會(huì)社)、Teruaki Masuda(大分大學(xué)醫(yī)學(xué)部神經(jīng)內(nèi)科)、Takuaki Ataka(大分大學(xué)醫(yī)學(xué)部神經(jīng)內(nèi)科)、Mariko Matsumoto(衛(wèi)材株式會(huì)社)、Mika Kitamura(衛(wèi)材株式會(huì)社)、Yosuke Nakamura(衛(wèi)材株式會(huì)社)、Etsuro Matsubara(大分大學(xué)醫(yī)學(xué)部神經(jīng)內(nèi)科)

出版雜志：《Alzheimer s Research & Therapy》

參考文獻(xiàn)

1. Sperling, R., Selkoe, D., Reyderman, L., Youfang, C., Van Dyck, C. (2024, July 28 - August 1). Does the Current Evidence Base Support Lecanemab Continued Dosing for Early Alzheimer s Disease? [Perspectives Session] Alzheimer s Association International Conference, Philadelphia, PA, United States.

編號(hào)：ECN-2025-0017

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