AI赋能疾病风险预测!研究人员开发慢性肾脏病患者心衰预测模型

时间:2026-03-22

来源:第三附属医院

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慢性肾脏病(CKD)患者心力衰竭(HF)风险高,现有预测模型适配性不足、传统统计方法受限,临床需求迫切。第三附属医院肾病内科教授汤颖团队针对这一痛点,基于多中心数据构建CKD人群特异性心衰预测模型,并拓展了NT-proBNP在心肾风险评估中的应用价值。为进一步推动临床转化,团队还将该模型部署为在线网页计算器,方便临床实时评估(图1)。

图1 慢性肾脏病人群心衰风险研究图形摘要

研究显示,在中国独立验证队列中,XGBoost模型的受试者工作特征曲线下面积达0.88;在英国生物样本库验证队列中,该模型AUC为0.85,表明其具有良好的区分能力(图2)。

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图2 机器学习模型在CKD人群的预测性能

进一步,研究团队将该模型部署为开放的网页工具,支持临床医生快速获取个体化的心衰风险评估结果。该工具可作为辅助决策的有效参考,有助于推动风险分层管理在临床实践中的落地应用(图3)。

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图3 基于XGBoost模型的网页计算器示意图

通过SHAP分析进一步识别关键预测因子,结果提示NT-proBNP是CKD患者心衰发生的重要预测指标。基于此,团队进一步探讨了NT-proBNP在CKD人群心衰预测中的价值(图4),相关成果发表在《Heart》杂志,题为《Determining kidney function-specific thresholds for N-terminal pro-B-type natriuretic peptide in heart failure risk prediction among patients with chronic kidney disease: a multicentre, observational, cohort study》。

Graphic abstract

图4 肾功能校正的NT-proBNP预测慢性肾脏病人群心衰风险研究

NT-proBNP是经典的心衰生物标志物,但其水平受肾功能干扰,在CKD人群中直接使用传统截断值易导致误判。本研究首次建立了CKD分期特异的NT-proBNP心衰预测截断值,结果显示其预测性能优于传统阈值,其对CKD人群的心衰预测性能提升幅度可达19%-55%,更具临床适用性(图5)。

图5 评估和比较统一及肾功能校正NT-proBNP截断值预测心衰性能

CKD患者肾功能进展风险高,传统标志物如NGAL、KIM-1、胱抑素C及血压、血糖等难以完全解释其进展异质性。心肾综合征理论强调心肾交互在疾病进展中的作用,NT-proBNP作为反映心脏负荷与损伤的敏感指标,或可作为体现心肾交互的评估肾功能进展风险的标志物,用于肾功能进展风险评估。为此,团队在《Clinical Kidney Journal》发表了题为《N-terminal pro-B-type natriuretic peptide, eGFR, and progression of kidney disease in chronic kidney disease patients without heart failure》的研究(图6)。

图6 NT-proBNP预测慢性肾脏病人群肾功能进展风险研究

该研究在排除心衰、控制多种混杂因素后证实,在CKD 1–3期患者中,NT-proBNP是肾功能进展的独立预测因子,提示即使在未合并心衰的早期CKD患者中,检测NT-proBNP仍有助于识别肾功能快速进展的高危人群,优化风险分层与管理策略(图7)。

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图7 NT-proBNP与慢性肾脏病1-3期人群肾功能进展风险的关联

综上,第三附属医院肾病内科开展的系列研究构建了适用于CKD人群的心衰预测机器学习模型,在中国及UKB外部验证人群中性能优异,并实现工具化以支持临床决策;同时,拓展了NT-proBNP在CKD患者心肾综合风险评估中的应用价值,为心肾交互这一临床现象提供了理论依据。

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