基于機(jī)器算法的肝纖維化無(wú)創(chuàng)診斷分析與比較.pdf

1、目的：
　　本研究目的在于結(jié)合現(xiàn)有研究成果，充分利用研究者所在單位有大量肝活檢病例優(yōu)勢(shì)，利用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的機(jī)器算法研究慢性乙型肝炎無(wú)創(chuàng)多指標(biāo)診斷模型，解決目前肝穿刺的抽樣誤差，在一定程度上避免部分患者肝穿刺檢查。
　　方法：
　　病例選擇2009年1月-2011年5月入住中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院行肝穿刺活檢術(shù)患者，且病理證實(shí)為慢性乙型肝炎的患者，入選標(biāo)準(zhǔn):所有病人均接受肝活檢，按我國(guó)最新出臺(tái)的2010年中華醫(yī)學(xué)會(huì)《慢性乙型

2、肝炎防治指南》，有乙型肝炎或乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)陽(yáng)性史超過6個(gè)月，現(xiàn)HBsAg和（或）HBV DNA仍為陽(yáng)性者。排除標(biāo)準(zhǔn):合并丙型肝炎病毒、人類免疫缺陷病毒等其他病毒感染;酒精性肝病;自身免疫性肝病;膽汁淤積性肝病等其他慢性肝病及肝臟腫瘤者;患者已接受抗病毒治療，肝活檢組織不符合標(biāo)準(zhǔn)。為保證模型的時(shí)間有效性，受檢對(duì)象均于肝穿刺前1周內(nèi)，取清晨空腹靜脈血。血清檢測(cè)指標(biāo)，包括:①血常規(guī):白細(xì)胞(WBC)、血小板(PLT)、紅細(xì)

3、胞(RBC)、血紅蛋白（H版）、中性粒細(xì)胞(Neu);肝功能:血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLO)、總膽紅素(TBIL)、直接膽紅素(DBIL)、膽汁酸(TBA)、堿性磷酸酶(ALP)、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(GGT)、尿素氮(BUN)、肌酐(Cre)、凝血酶原時(shí)間(PT)、凝血酶原活動(dòng)度(PTA)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比率(INR);②肝纖維化血清指標(biāo)（放射免疫法測(cè)定）:透明質(zhì)酸(HA)、層粘蛋白(

4、LN)、Ⅳ型膠原(Ⅳ-C)及Ⅲ型前膠原(PⅢP);③所有病例均于入院后在B超引導(dǎo)下行肝穿刺活檢。肝組織標(biāo)本長(zhǎng)度不小于1cm，匯管區(qū)數(shù)量不少于6個(gè)。肝組織中性甲醛固定，石蠟包埋、切片，常規(guī)HE染色和嗜銀染色，按國(guó)際上常用的Knodell系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(炎癥壞死分級(jí)G1～4，纖維化程度分期S1～4)。由兩位病理學(xué)專家盲法閱片。根據(jù)2004年美國(guó)肝病實(shí)踐指南，將肝穿刺纖維化程度S1～S2者定為無(wú)顯著肝纖維化，S3～S4者定為有顯著肝纖維化;將炎癥壞

5、死分級(jí)G1～G2定為嚴(yán)重程度一般，G3～G4定為嚴(yán)重程度明顯。用ROC特征曲線分析對(duì)多項(xiàng)非創(chuàng)傷性診斷指標(biāo)與纖維化程度(G)與炎癥活動(dòng)度(S)的相關(guān)性指標(biāo)進(jìn)行分析，并排序，提取相關(guān)性高的指標(biāo)，探討先進(jìn)機(jī)器算法支持向量機(jī)和隨機(jī)森林在肝纖維化無(wú)創(chuàng)診斷中的應(yīng)用。建立炎癥活動(dòng)度和肝纖維化程度的無(wú)創(chuàng)診斷模型，并進(jìn)一步對(duì)各種方法的診斷精度進(jìn)行比較與分析。
　　結(jié)果：
　　ROC特征曲線分析結(jié)果顯示，22項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)age、ALT、AST、A

6、LB、GLO、TBil、 DBil、 ALP、GGT、BUN、Cre、WBC、Neu、 RBC、Hb、PLT、 PT、INR、HA、IV-COL、LN、PⅢP識(shí)別明顯肝纖維化的ROC曲線下面積分別為:0.5457、0.5517、0.6562、0.3501、0.7695、0.6126、0.6107、0.7041、0.7232、0.5163、0.4051、0.3199、0.3934、0.3510、0.3761、0.3019、0.6616、0

7、.5834、0.7525、0.6968、0.6616、0.8213;識(shí)別炎癥活動(dòng)度的ROC曲線下面積分別為:0.5236、0.5942、0.7038、0.3504、0.7360、0.6263、0.6492、0.7411、0.7538、0.5107、0.4202、0.3253、0.3770、0.3578、0.3856、0.3106、0.6776、0.6073、0.7289、0.7376、0.7046、0.8310。炎癥活動(dòng)度及明顯肝纖維化

8、診斷的曲線下面積大于0.5的指標(biāo)相同，均為age、ALT、AST、 ALB、 GLO、 TBil、 DBil、ALP、GGT、BUN、PT、INR、HA、IV-COL、LN、PⅢP等16個(gè)指標(biāo)，其中PIIIP的敏感性最高。采用本文優(yōu)化后的識(shí)別指標(biāo)，F(xiàn)isher判別分析、隨機(jī)森林、支持向量機(jī)對(duì)炎癥嚴(yán)重程度的診斷準(zhǔn)確率分別為0.75，0.79和0.75;對(duì)顯著肝纖維化的診斷準(zhǔn)確率為0.86，0.93和0.89。
　　結(jié)論：