研究人员利用人工智能从简单的血糖监测仪中帮助预测和识别2型糖尿病的亚型

斯坦福大学医学院的研究人员正在使用人工智能来帮助识别2型糖尿病背后的潜在生物学。

　　

长期以来，糖尿病被分为两类：1型糖尿病，通常出现在儿童时期；2型糖尿病，与肥胖有关，通常在晚年发病。但科学家们已经了解到，并非所有的2型糖尿病患者都是一样的，一些患者在体重、发病年龄和其他特征上有所不同。

现在，斯坦福大学医学院的研究人员开发了一种基于人工智能的算法，该算法使用连续血糖监测仪的数据来解析四种最常见的2型糖尿病亚型中的三种。

“这是一个人们可以用来采取预防措施的工具。例如，如果这一水平触发了糖尿病前期预警，就可以调整饮食或运动习惯，”该研究的共同负责人、遗传学教授迈克尔·斯奈德博士说。

施耐德说，大约13%的美国人（约4,000万人）被诊断患有糖尿病，其中9,800万人患有前驱糖尿病，因此，一种广泛使用的技术可以精确诊断细节，这将改变糖尿病治疗的游戏规则。

内分泌学教授、医学博士特雷西·麦克劳克林（Tracey McLaughlin）说：“大多数糖尿病患者患有2型糖尿病，他们只是被称为‘2型’。”“但实际情况要复杂得多，导致这种情况的潜在生理机能不同。”

2型糖尿病占所有糖尿病的95%，越来越多的人开始对2型糖尿病进行分类，以更好地了解患其他相关疾病的风险，如心血管、肾脏、肝脏或眼部并发症，并确定个人糖尿病的潜在生理学。McLaughlin说：“这很重要，因为根据你的类型，一些药物会比其他药物更有效。”“我们的目标是找到一种更方便、更按需的方式，让人们了解并改善自己的健康状况。”

几年前，当斯奈德得知自己患有前驱糖尿病时，这项技术可能对他很有用。“当我发现自己即将患上糖尿病时，我增加了肌肉量，这是帮助降低血糖的常用方法之一，但没有效果。这是因为我不是传统意义上的胰岛素抵抗者。”他的2型糖尿病源于一种叫做β细胞缺乏的东西，这意味着产生胰岛素的细胞没有按应有的方式发挥作用。

一篇详细介绍这项研究的论文发表在12月23日的《自然生物医学工程》杂志上。麦克劳克林和斯奈德是资深作者之一。Ahmed Metwally博士是第一作者，他曾是斯坦福大学医学院的博士后学者，现在是b谷歌的研究科学家。

描述糖尿病的细节

目前，诊断糖尿病完全基于血液中的葡萄糖水平，可以通过简单的抽血来进行。麦克劳克林说：“但这些测试几乎没有揭示高血糖背后的生物学原理。”“了解其背后的生理学原理需要在研究环境中进行代谢测试，但这些测试既繁琐又昂贵，不适用于临床。”

然而，可以在柜台上买到的连续血糖监测仪可以检测高血糖，并收集有关其代谢生物学的更详细信息。

胰岛素是胰腺分泌的一种激素，通过促进细胞吸收并将其作为能量来调节血液中葡萄糖或糖的水平。如果胰腺不能产生足够的胰岛素，即胰岛素缺乏，血糖就会升高。胰岛素抵抗是糖尿病的常见标志，当细胞对胰岛素的信号没有反应时，就会发生胰岛素抵抗，这也会导致血糖升高。

2型糖尿病也可能由肠促胰岛素分泌缺陷引起，肠促胰岛素是一种由肠道在进食后释放的激素，可以刺激胰腺的胰岛素分泌，或者是肝脏的胰岛素抵抗。这四种生理亚型糖尿病中的每一种都可能对不同的治疗有反应。

测试算法

麦克劳克林和斯奈德想知道，像连续血糖监测仪这样的普通设备是否能产生与不同亚型糖尿病相关的隐藏信号的数据。使用者将该设备安装在上臂上，可以实时测量血糖水平的升降。饮用葡萄糖饮料的人通常会出现血糖峰值，但这些峰值的水平和模式因人而异。

在一项54名参与者的研究中，其中21人患有前驱糖尿病，33人健康，研究人员应用人工智能驱动的算法来识别与2型糖尿病不同亚型相对应的高峰和低谷模式。

使用连续血糖监测仪的参与者还在医生办公室进行了口服血糖测试。麦克劳克林说：“人们已经研究了几十年，并发现了一些参数，表明胰岛素抵抗或β细胞功能障碍，这是糖尿病的主要驱动因素。”“但现在我们有了监测器，你可以更细致地了解葡萄糖模式，从而更准确地预测这些亚型，而且可以在家里完成。”

当与临床数据和其他代谢条件的生物标志物进行比较时，该算法——无论是应用于连续血糖监测数据还是应用于葡萄糖耐量试验后的抽血数据——预测代谢亚型，如胰岛素抵抗和β细胞缺乏症，比传统的代谢测试更准确。该工具能够在大约90%的时间内正确检测和识别亚型。

扩大可访问性

除了为糖尿病患者或前驱糖尿病患者提供更高分辨率的数据外，使用该监测器还有其他好处。麦克劳克林说：“即使一个胰岛素抵抗的人不会患上糖尿病，了解这一点仍然很重要，因为胰岛素抵抗是其他各种健康状况的风险因素，比如心脏病和脂肪肝。”

麦克劳克林和斯奈德计划继续在被诊断为2型糖尿病的人身上测试这种算法，并希望这项技术的广泛可用性将增加获得护理的机会，即使患者无法按时去看医生。

麦克劳克林说：“我们还认为，对于那些经济困难或地理偏远、无法获得医疗保健系统的人来说，这项技术是有价值的医疗保健工具。”