开发一种人工智能算法,用于在电子健康记录中早期识别代谢综合征(MASLD)
《Hepatology Communications》:Development of an AI algorithm for early identification of MASLD in the electronic health record
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时间:2025年12月02日
来源:Hepatology Communications 4.6
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代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)的AI算法通过NLP技术分析电子健康记录和影像报告,实现93%以上的准确率,发现仅14.6%患者有MASLD相关诊断代码,提示当前诊断存在显著缺口,需结合代谢指标和影像学筛查优化早期管理策略。
随着代谢功能障碍相关脂肪性肝病(Metabolic Dysfunction–Associated Steatotic Liver Disease, MASLD)成为全球慢性肝病的主要驱动力,早期筛查和诊断的挑战愈发凸显。MASLD以代谢异常为核心特征,其诊断标准在2022年更新后,要求结合影像学证据(如超声、CT或MRI显示的肝脂肪沉积)与至少一种代谢风险因素(包括糖尿病、肥胖、高血压、高甘油三酯血症或低高密度脂蛋白胆固醇)。然而,由于该病早期缺乏症状,且医疗机构普遍依赖国际疾病分类(ICD)编码进行诊断,导致大量患者未被及时识别。
研究团队基于美国西雅图大学医疗中心(UWMC)的电子健康记录(EHR)系统,开发了融合自然语言处理(NLP)与结构化查询语言(SQL)的AI算法,旨在突破传统诊断模式的局限。该算法通过两阶段筛选机制实现目标:首先,利用NLP技术从影像报告中提取“肝脂肪沉积”关键词,识别出疑似患者;其次,通过SQL脚本筛选出符合代谢风险因素的个体,并排除酒精相关肝病患者。研究过程中经历了多次迭代优化,重点解决酒精使用的非结构化表述(如“长期酗酒”“戒酒 counseling”)识别难题,最终使算法在排除酒精因素时的负预测值(NPV)达到94.7%。
在验证阶段,算法通过人工复核确认了93.4%的总体预测精度(PPV),其中影像学报告的识别准确率高达99.4%。这一结果凸显了传统人工筛查效率低下的问题——研究显示,急诊科腹部CT检查中约10.7%的病例存在脂肪肝,但其中96.4%的患者未获得后续随访。通过算法自动化筛选,研究团队在6个月内识别出957例MASLD患者,但仅14.6%的病例存在相关ICD编码,表明临床诊断存在显著滞后性。
研究进一步揭示了医疗管理中的关键矛盾。虽然ICD编码系统被广泛用于流行病学统计,但其对MASLD的覆盖率不足15%。相比之下,通过影像报告与代谢指标的交叉验证,AI算法成功捕捉到大量未被编码病例。在管理层面,算法识别的患者中仅有25.6%接受过消化科或肝病专科的诊疗,而ICD编码病例的专科就诊率高达55%。同时,针对丙肝病毒的筛查覆盖率在算法识别群体中仅为57.1%,远低于美国预防服务工作组(USPSTF)推荐的全民筛查标准。
在技术实现层面,研究创新性地将NLP与结构化数据库结合。首先,通过Python正则表达式提取影像报告中的关键词(如“脂肪浸润”“肝实质回声减低”),再利用SQL从EHR中匹配代谢指标(BMI≥25、糖化血红蛋白≥5.7%、甘油三酯≥150mg/dL等)。酒精排除机制采用双保险策略:既通过ICD编码识别酒精相关肝病(K70系列),又对非结构化文本进行语义分析,捕捉“每周饮酒量”“戒酒治疗记录”等隐含信息。经过四次迭代优化,算法的误判率从初版的82.7%提升至93.4%。
研究数据揭示了三个重要结论:其一,MASLD诊断存在显著漏诊,ICD编码仅能反映实际病例的14.6%;其二,临床管理存在系统性缺陷,算法识别病例的专科就诊率仅为总人群的1/4;其三,代谢指标异常与影像学证据存在高度一致性(PPV达99.4%),表明AI驱动的多模态数据整合具有可行性。
该算法在医疗资源分配优化方面展现出独特价值。例如,通过识别未编码病例,医疗机构可优先为高风险人群安排专科随访;结合影像学与实验室数据,AI模型能自动计算代谢风险评分,为临床提供动态预警。研究团队已开源算法核心代码,特别强调其可移植性——通过调整关键词库和SQL查询语句,该方案可适配Epic、Cerner等主流电子病历系统。
未来研究需关注三个方向:首先,算法对合并其他肝病(如自身免疫性肝病)患者的误判率需进一步验证;其次,纳入药物干预数据(如GLP-1受体激动剂使用情况)可能提升预测精度;最后,探索与大型语言模型(LLM)的集成应用,例如通过GPT-4解析复杂医嘱中的隐含风险因素。这些改进将推动MASLD从“实验室概念”向“临床实用工具”的跨越,为建立基于真实世界数据的肝病防控体系提供关键技术支撑。
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