曾凱，王新敏，倪釗，王勤章，李強(qiáng)

輸尿管結(jié)石為泌尿外科常見疾病，大部分患者以“腎絞痛”癥狀首發(fā)就診，臨床治療方案多根據(jù)輸尿管結(jié)石位置及大小進(jìn)行選擇［1］。最新泌尿外科疾病診療指南強(qiáng)調(diào)輸尿管結(jié)石處理原則是最大限度地清除結(jié)石、解除上尿路梗阻、緩解疼痛、控制尿路感染以及保護(hù)腎臟功能［2］。那么對(duì)于疼痛程度尚可耐受，沒有明顯感染及上尿路梗阻的輸尿管結(jié)石患者能否通過保守治療促進(jìn)結(jié)石排出，臨床醫(yī)師通常難以給患者準(zhǔn)確答案［3-4］。目前有學(xué)者應(yīng)用人工智能模型（artificial intelligence model，AIM）建立了輸尿管結(jié)石排出的預(yù)測(cè)模型并取得了較為滿意的預(yù)測(cè)結(jié)果，但尚無獲得臨床一致認(rèn)可的多中心驗(yàn)證報(bào)道［5-6］。為進(jìn)一步驗(yàn)證該AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石排出的準(zhǔn)確性及普適性，本研究在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)范圍內(nèi)聯(lián)合多家醫(yī)院應(yīng)用該預(yù)測(cè)模型進(jìn)行多中心驗(yàn)證，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2017年9月—2020年3月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)一師醫(yī)院、四師醫(yī)院、七師醫(yī)院、九師醫(yī)院、十三師紅星醫(yī)院及石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院泌尿外科收治的1 620例采取保守排石治療的輸尿管結(jié)石患者為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）通過泌尿系統(tǒng)超聲、腹部放射平片或CT檢查確診為輸尿管結(jié)石者；（2）單側(cè)輸尿管結(jié)石且結(jié)石直徑≤1.5 cm者；（3）自愿接受藥物保守排石治療者。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）發(fā)熱或嚴(yán)重感染者；（2）中重度腎積水者；（3）排石治療前已服用抗生素者；（4）腎功能不全或妊娠者。本研究經(jīng)石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，納入本研究的患者均告知病情并簽署知情同意書。

1.2 排石方案 一般治療方法為適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，多飲水，保持每日尿量>2 000 ml；藥物治療包括α-受體阻滯劑〔坦索羅辛，安斯泰來制藥（中國）公司，規(guī)格：0.2 mg，0.4 mg/次，1次/d〕，同時(shí)輔以中成藥包括排石顆粒（江西南昌濟(jì)生藥業(yè)，5 g/次，3次/d）、復(fù)方石淋通膠囊（湖南德康制藥有限公司，1.5 g/次，3次/d）；患者疼痛劇烈難以耐受時(shí)可給予非甾體類抗炎藥或嗎啡等鎮(zhèn)痛藥物；保守排石期為2～4周，期間每周進(jìn)行門診或電話隨訪，根據(jù)影像學(xué)檢查判斷結(jié)石是否排出，并據(jù)此將患者分為排出組、未排除組。

本研究的創(chuàng)新性：

影響輸尿管結(jié)石藥物排石治療效果的因素復(fù)雜，臨床醫(yī)師通常對(duì)治療結(jié)果難以把控，本課題組前期利用人工智能技術(shù)已建立了一套輸尿管結(jié)石自然排石的預(yù)測(cè)評(píng)估模型，本研究在多中心臨床進(jìn)一步評(píng)估了該模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。此外，為今后人工智能技術(shù)在泌尿系統(tǒng)疾病領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

本研究的局限性：

本研究納入的研究對(duì)象仍存在地域的局限性，且樣本量相對(duì)較??；同時(shí)涉及到人工智能方面的技術(shù)問題仍需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)理論知識(shí)，因此該輸尿管結(jié)石保守排石的人工智能預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性仍有提升的空間。

1.3 觀察指標(biāo) 采集納入患者的性別、年齡、疼痛程度（VAS疼痛評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）［5］、結(jié)石直徑、結(jié)石位置（上段、中段、下段）、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞分?jǐn)?shù)、C反應(yīng)蛋白（CRP）9項(xiàng)指標(biāo)。為進(jìn)一步驗(yàn)證AIM對(duì)較大輸尿管結(jié)石預(yù)測(cè)效能，根據(jù)結(jié)石大小進(jìn)一步分層，將直徑>1 cm輸尿管結(jié)石歸類為大結(jié)石組，≤1 cm輸尿管結(jié)石歸類為小結(jié)石組。

1.4 AIM建立及應(yīng)用方法 采用SPSS Clementine 12.0統(tǒng)計(jì)軟件建立AIM，建立模型的具體參數(shù)參考2017年發(fā)表的《基于預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立及應(yīng)用》［7］；將輸尿管結(jié)石預(yù)測(cè)模型導(dǎo)入SPSS Clementine 12.0統(tǒng)計(jì)軟件中建立三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；輸入層參數(shù)為患者年齡、疼痛級(jí)別、輸尿管結(jié)石位置、結(jié)石大小、白細(xì)胞及中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、淋巴細(xì)胞及中性粒細(xì)胞分?jǐn)?shù)、CRP 9項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)行AIM自動(dòng)獲得測(cè)試集樣本結(jié)石自然排出結(jié)局。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 運(yùn)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及分析。計(jì)量資料以（±s）表示，組間比較采用成組t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用相對(duì)數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；等級(jí)資料比較采用秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 隨訪結(jié)果 共有1 620例輸尿管結(jié)石患者納入本研究，其中第一師、第四師、第七師、第九師、第十三師紅星醫(yī)院及石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院患者分別為320例、182例、424例、128例、213例和353例；男1 080例（66.67%），女540例（33.33%）；年齡17～72歲，平均年齡（46.7±14.3）歲；輸尿管結(jié)石直徑為0.3～1.5 cm，平均直徑（0.72±0.23）cm；輸尿管上段、中段及下段結(jié)石患者分別為721例（44.51%）、459例（28.33%）和440例（27.16%）；通過為期4周的隨訪，992例患者排出結(jié)石，排出率為61.23%；628例未排出結(jié)石患者中，162例選擇體外沖擊波碎石術(shù)，376例選擇行經(jīng)尿道輸尿管鏡激光碎石術(shù)，90例選擇其他方式。

2.2 結(jié)石排出組與未排出組觀察指標(biāo)比較 兩組年齡、結(jié)石位置、中心粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞分?jǐn)?shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。兩組疼痛程度、結(jié)石直徑、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、CRP比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表1。

表1 結(jié)石排出組與未排出組觀察指標(biāo)比較Table 1 Comparison of observation index between ureteral calculus patients with and without spontaneous ureteral calculus passage

2.3 AIM預(yù)測(cè)結(jié)果 通過4周的隨訪，將AIM的預(yù)測(cè)值與隨訪真實(shí)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確率分別為87.10%、85.99%和86.67%（表2）；其中新疆第一師醫(yī)院AIM預(yù)測(cè)靈敏度、特異度及準(zhǔn)確率分別為90.30%、84.52%和87.50%；第三師醫(yī)院分別為88.42%、90.16%和89.01%；第五師醫(yī)院分別為87.22%、78.38%和84.91%；第七師醫(yī)院分別為83.16%、90.91%和85.16%；第九師醫(yī)院分別為85.56%，72.73%和83.57%；石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院分別為86.44%，90.64%和89.23%。AIM在六家醫(yī)院中的預(yù)測(cè)總準(zhǔn)確率均達(dá)到了83.00%以上。

表2 AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的價(jià)值Table 2 Value of the spontaneous ureteral calculus passage prediction model using artificial neural network

小結(jié)石組患者有1 121例，通過隨訪763例（68.06%）患者排出結(jié)石，AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率分別為87.94%、87.15%和87.69%；大結(jié)石組患者為499例，排石率為229（45.89%），AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率分別為84.28%、84.44%和84.37%。

3 討論

輸尿管結(jié)石致腎絞痛是泌尿外科的常見急癥，治療的首要原則為及時(shí)有效地緩解疼痛，在排除潛在重癥感染的前提下采取多種治療方式清除結(jié)石、解除上尿路梗阻。目前輸尿管結(jié)石的治療主要根據(jù)輸尿管結(jié)石的位置和結(jié)石大小制定治療策略，包括藥物排石、體外沖擊波碎石非侵入性治療和經(jīng)尿道輸尿管鏡碎石術(shù)、腹腔鏡輸尿管切開取石術(shù)及經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)等微創(chuàng)手術(shù)。每種方法有其適應(yīng)證，對(duì)患者而言更容易接受非侵入性的治療方法，而對(duì)臨床醫(yī)生來說選擇保守藥物排石治療之前如何能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石排出，避免不必要的手術(shù)治療顯得十分必要。

人工智能技術(shù)作為一種具有預(yù)測(cè)判斷的信息處理技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。劉琚等［8］將人工智能技術(shù)運(yùn)用于腦腫瘤的圖像分割并取得突破性的進(jìn)展。還有研究證實(shí)，AIM可輔助醫(yī)師進(jìn)行前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的判斷［9］。楊龍雨禾等［10］通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在泌尿外科影像學(xué)診斷中的應(yīng)用，證實(shí)人工智能可為臨床醫(yī)師提供更為開闊的思路。因此，本研究旨在利用人工智能技術(shù)判斷輸尿管結(jié)石自然排石價(jià)值，在前期的研究基礎(chǔ)上［5］進(jìn)一步進(jìn)行多中心研究。

本研究納入的1 620例輸尿管結(jié)石患者中，自然排出結(jié)石患者992例，排石率為61.23%。為進(jìn)一步探討影響輸尿管結(jié)石自發(fā)排出的影響因素，排石組與未排石組間單因素分析結(jié)果表明，輸尿管結(jié)石大小、疼痛程度、白細(xì)胞計(jì)數(shù)及CRP 4項(xiàng)指標(biāo)組間比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?？梢钥闯?，影響輸尿管自發(fā)排出的因素復(fù)雜，不僅與結(jié)石大小有關(guān)，炎性指標(biāo)及患者疼痛程度也是影響結(jié)局的重要指標(biāo)。因此，僅憑臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)來預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石能否自然排出存在一定的偏差和局限性。白細(xì)胞計(jì)數(shù)和CRP是機(jī)體非特異性炎性標(biāo)志物，反應(yīng)機(jī)體的感染程度，有學(xué)者研究表明CRP升高的患者輸尿管管壁厚度明顯增加，是判斷輸尿管結(jié)石嵌頓的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［11-12］。本研究結(jié)果顯示，輸尿管結(jié)石未排出組患者的CRP和白細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯高于排出組。筆者認(rèn)為，輸尿管結(jié)石在自然排出過程中，結(jié)石對(duì)輸尿管黏膜刺激或因結(jié)石梗阻造成上尿路感染引起炎性指標(biāo)升高，是引起結(jié)石排出受阻的危險(xiǎn)因素之一［13］。此外，本研究使用VAS疼痛評(píng)分將患者疼痛程度進(jìn)行量化，結(jié)果表明疼痛程度可能會(huì)影響患者的排石率，目前關(guān)于疼痛程度影響輸尿管結(jié)石排出的研究尚不多，屈健等［14］研究表明疼痛程度與結(jié)石大小具有相關(guān)性，患者疼痛程度越重，結(jié)石直徑越小，同時(shí)排石率也越高；相反，結(jié)石越大疼痛反而越輕，排石率也越低。筆者認(rèn)為，輸尿管平滑肌蠕動(dòng)頻率和強(qiáng)度是輸尿管結(jié)石排出的關(guān)鍵因素，而腎絞痛或輸尿管絞痛可能是輸尿管平滑肌蠕動(dòng)過于劇烈或平滑肌痙攣的表現(xiàn)，但可能也是促進(jìn)結(jié)石排出的有利因素，這一觀點(diǎn)需要進(jìn)一步的研究去證實(shí)。因此，在輸尿管結(jié)石藥物排石觀察期間，如患者疼痛尚可耐受，不推薦使用強(qiáng)效鎮(zhèn)痛藥物。

雖然曾凱等［5］學(xué)者建立的AIM可較為準(zhǔn)確地判斷輸尿管結(jié)石患者保守治療的預(yù)后，但僅為單中心臨床研究，未得到廣泛驗(yàn)證，該研究中納入225例輸尿管結(jié)石患者，結(jié)石直徑分布在0.4～1.0 cm，平均為0.71 cm，未納入直徑>1.0 cm的輸尿管結(jié)石患者；而在臨床工作中，尤其對(duì)于>1.0 cm的輸尿管結(jié)石患者，更難決定治療策略。在本研究中，筆者將結(jié)石大小的納入標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為≤1.5 cm，分層研究結(jié)果表明，AIM對(duì)1.0～1.5 cm大小的輸尿管結(jié)石的排出仍具有精確預(yù)測(cè)能力。此外，該AIM是否適用于其他地區(qū)的輸尿管結(jié)石患者尚未得到肯定的答案。為此，本研究聯(lián)合兵團(tuán)地區(qū)6所醫(yī)院進(jìn)行了大樣本、多中心的臨床驗(yàn)證，研究結(jié)果表明，共有1 620例輸尿管結(jié)石患者納入本研究，AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出的準(zhǔn)確度為83.57%～89.23%，總準(zhǔn)確度為86.67%，與曾凱等［5］研究結(jié)果基本一致；但較Cummings76%的預(yù)測(cè)模型更加精確［6］。

綜上所述，前期的研究證實(shí)人工智能技術(shù)可輔助臨床醫(yī)師制定治療決策［7］，而本研究結(jié)果表明AIM預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石自然排出得到多中心臨床的一致認(rèn)可，具有較強(qiáng)泛化能力。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷革新，提升AIM的預(yù)測(cè)效能仍有大幅空間，是今后臨床精準(zhǔn)治療的方向。

作者貢獻(xiàn)：曾凱、李強(qiáng)進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)；王新敏、倪釗、王勤章進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)整理并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理；曾凱撰寫論文并進(jìn)行論文的修訂；李強(qiáng)對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。