2025年8月26日,北京大學(xué)第三醫(yī)院唐熠達(dá)教授、花欣煒研究員,中科院信息工程研究所古曉艷正高級(jí)工程師團(tuán)隊(duì)依托團(tuán)隊(duì)前期搭建的多中心RESCUER(改善心血管病管理質(zhì)量的注冊(cè)登記研究)隊(duì)列,在《柳葉刀》子刊eClinicalMedicine發(fā)表題為“Machine Learning-Based Phenotyping and Assessment of Treatment Responses in Heart Failure with Preserved Ejection Fraction”(基于機(jī)器學(xué)習(xí)的射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭分型及治療反應(yīng)評(píng)估)的研究論文。
論文截圖
該研究旨在基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法,構(gòu)建HFpEF分型模型,識(shí)別不同表型患者的臨床特征、預(yù)后差異及藥物響應(yīng),為HFpEF的精準(zhǔn)分型與個(gè)體化治療提供重要證據(jù)。
2020年12月起,北京大學(xué)第三醫(yī)院開始籌備“改善心血管病管理質(zhì)量的注冊(cè)登記研究”的項(xiàng)目(REgiStry-based Cardiovascular qUality improvEment Research,簡(jiǎn)稱RESCUER隊(duì)列)。此項(xiàng)目是由唐熠達(dá)教授牽頭、以北京大學(xué)第三醫(yī)院為主中心開展的多中心、雙向性登記注冊(cè)研究。
RESCUER隊(duì)列通過北京大學(xué)第三醫(yī)院(主中心)醫(yī)院信息系統(tǒng)識(shí)別前瞻性和回顧性患者;仡櫺躁(duì)列納入自2011年11月至2023年4月因心血管疾病住院的患者。前瞻性隊(duì)列始自2023年4月以來因心血管疾病住院的患者群體,并將在出院后2年內(nèi)進(jìn)行常規(guī)隨訪。在前瞻性隊(duì)列中,患者將被分為四組:經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(PCI)組、心力衰竭(HF)組、結(jié)構(gòu)性心臟病(SHD)組和心血管代謝疾。–MD)組。對(duì)于所有患者,一旦入組,將收集基線信息和生物樣本(血液、尿液、唾液等),每次隨訪時(shí)將收集預(yù)后和隨訪信息。其他中心與北京大學(xué)第三醫(yī)院做相同設(shè)置的前瞻性登記注冊(cè)研究。
RESCUER研究整體設(shè)計(jì)
截至2025年5月1日,RESCUER隊(duì)列已完成約2.1萬人心血管病隊(duì)列研究數(shù)據(jù)庫建設(shè),其中前瞻性患者入組7951人,回顧性患者入組1.4萬人。
射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭(HFpEF)是一類具有高度異質(zhì)性的臨床綜合征,約占全球心衰患者的50%,近年來HFpEF患病率逐漸上升。然而,傳統(tǒng)心衰藥物在HFpEF患者中治療效果有限。盡管近期部分新型藥物(如SGLT2抑制劑、非奈利酮等)在隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中顯示其療效,但其入組標(biāo)準(zhǔn)未能覆蓋全部HFpEF患者,因此亟需對(duì)HFpEF患者進(jìn)行分型并探索各亞型藥物響應(yīng)。
研究團(tuán)隊(duì)依托前期建立的RESCUER,基于多維度臨床變量構(gòu)建了two-stage DeepCluster模型,將RESCUER心衰回顧性隊(duì)列的2147例HFpEF患者分為三種表型。即:
亞型1:合并代謝紊亂比例較高,伴有左室肥厚以及收縮和舒張功能障礙,預(yù)后最差;
亞型2:以女性為主,房顫比例較高,表現(xiàn)為心房及右心室結(jié)構(gòu)異常,主要為舒張功能障礙;
亞型3:以年輕男性為主,生活方式不健康,血脂異常及肝功能異常比例較高,相對(duì)輕癥。
two-stage DeepCluster模型
三種亞型特征總結(jié)
同時(shí),研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),常規(guī)心衰治療在全體HFpEF患者中未顯示顯著獲益。然而,在亞型1患者中,使用SGLT2抑制劑可降低55%心衰再住院風(fēng)險(xiǎn),使用ARNI可降低66%全因死亡風(fēng)險(xiǎn),且ARNI對(duì)全因死亡的療效在三組表型間存在顯著差異。在亞型2患者中,服用鈣離子通道拮抗劑可顯著降低38%全因死亡風(fēng)險(xiǎn)及42%心衰再住院風(fēng)險(xiǎn)。
最后,研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的two-stage DeepCluster模型在兩個(gè)獨(dú)立外部隊(duì)列中得到驗(yàn)證,包括TOPCAT臨床試驗(yàn)隊(duì)列及美國(guó)密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院心衰隊(duì)列,進(jìn)一步確認(rèn)了模型的穩(wěn)健性和可推廣性。
本研究通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法成功識(shí)別HFpEF的臨床異質(zhì)性亞型,并探索各亞型藥物療效。研究結(jié)果顯示,SGLT2抑制劑和ARNI類藥物可顯著改善HFpEF合并代謝紊亂患者的預(yù)后,而鈣離子通道拮抗劑則對(duì)HFpEF合并房顫患者的預(yù)后具有顯著獲益。上述發(fā)現(xiàn)為HFpEF患者的預(yù)后管理及精準(zhǔn)用藥策略提供了新的證據(jù)與方向。今后可將此類分型工具納入常規(guī)臨床實(shí)踐,有望優(yōu)化治療選擇、改善患者預(yù)后。
唐熠達(dá)、花欣煒、古曉艷為該文章的共同責(zé)任作者,北京大學(xué)第三醫(yī)院李睿博士及中國(guó)科學(xué)院信息工程研究所博士生劉奕君為文章的共同第一作者。
唐熠達(dá)教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于代謝性心血管疾病及心力衰竭的發(fā)病機(jī)制與治療策略研究,持續(xù)深入探索代謝性因素在心力衰竭發(fā)生發(fā)展中的作用及其干預(yù)途徑。近年來,團(tuán)隊(duì)相關(guān)成果已發(fā)表于Circulation、JAMA Cardiology、Cell Reports Medicine等國(guó)際權(quán)威期刊。
古曉艷正高級(jí)工程師研究方向包括深度學(xué)習(xí)、人工智能安全等,主持和參與國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家部委重大工程項(xiàng)目等10余項(xiàng)。在TSC、TIP等國(guó)際期刊或會(huì)議發(fā)表論文70余篇,申請(qǐng)專利30余項(xiàng)。
(責(zé)任編輯:華康)