• •
陈健1,2,诸梦琳1,夏开建2,刘骁3,王甘红4,徐晓丹1*
CHEN Jian1,2, ZHU Menglin1, XIA Kaijian2, LIU Xiao3, WANG Ganhong4, XU Xiaodan1*
摘要: 背景 急性胰腺炎(AP)常可并发急性肾损伤(AKI),显著增加死亡率和医疗负担。临床缺乏早期、简便且准确的预测工具,亟需构建有效模型用于高危患者识别。目的 构建基于液态神经网络(LNN)的预测模型及其床旁工具,实现对AP患者并发AKI的早期预测。方法 纳入2020年6月—2025年2月因AP就诊于常熟市第一人民医院(数据集1,n=325)、常熟市尚湖中心医院(数据集2,n=117)及常熟市中医院(数据集3,n=144)的患者586例。数据集1和数据集2采用回顾性收集,主要用于模型构建、内部验证及床旁工具开发;数据集3采用前瞻性收集,用于床旁工具的外部测试。使用Python按照8:2的比例,随机将模型开发组数据(由数据集1和2组成)划分为训练队列和验证队列。收集训练队列和验证队列患者的临床资料,纳入人口学特征、既往病史及实验室检查等31个潜在特征。对数据进行缺失值处理、特征筛选,并采用合成少数类过采样技术(SMOTE)平衡样本后,分别构建逻辑回归(LR)、决策树(DCT)、随机森林(RF)、极端梯度提升(XGBoost)及LNN预测模型。通过受试者工作特征(ROC)曲线、灵敏度、特异度及准确度等指标比较模型性能,选出最佳模型,并利用SHapley加性解释(SHAP)方法进行可解释性分析。基于Streamlit框架开发网络应用,实现床旁风险预测。结果 586例AP患者中136例(23.21%)并发AKI。训练队列和验证队列的基线资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。LASSO回归分析工筛选出6个关键预测特征,分别为:白蛋白、血尿素氮、碱性磷酸酶、血钾、血肌酐、中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)。在验证队列中,LNN模型表现最佳,优于逻辑回归和其他机器学习模型,AUC为0.91(95%CI=0.86~0.95)。特征重要性排序显示NLR、肌酐、血钾、尿素氮、碱性磷酸酶、白蛋白等6项指标对AKI预测的贡献最大,相关力图可视化分析清晰呈现各特征对个体风险的影响。基于Python-Streamlit框架,将性能最优的LNN模型开发为具有可视化操作界面的AI床旁工具,在测试集中,AI床旁工具预测AP并发AKI的准确度、灵敏度和特异度分别为94.4%、89.29%和95.69%。结论 基于LNN的预测模型及床旁工具能够实现AP患者并发AKI风险的早期识别,具有重要的临床应用价值。
中图分类号: