《Langenbeck's Archives of Surgery》:Predicting the timing of LC after PTGBD in elderly patients with acute cholecystitis: a machine learning approach with a web-based calculator
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针对“PTGBD后何时做LC最安全”这一悬而未决的临床痛点,研究团队利用680例老年急性胆囊炎(AC)患者数据,构建并验证了8种机器学习(ML)模型,最终发现随机森林(RF)预测延迟手术概率的AUC达0.914,并据此开发网页版计算器,实现个体化手术时机决策,为精准外科提供新工具。
深夜的急诊外科,一位78岁老妪因右上腹剧痛、高热被推进抢救室。超声提示胆囊壁增厚至0.6 cm,周围渗出明显,白细胞(WBC)16.8×10/μL,C反应蛋白(CRP)110 mg/L——典型的中度急性胆囊炎(AC)。然而,老人合并心衰、慢性阻塞性肺病,ASA分级Ⅲ级,即刻腹腔镜胆囊切除术(LC)风险极高。医生选择了“先引流、后手术”的桥接策略:在局麻下行经皮经肝胆囊穿刺引流术(PTGBD),待炎症消退后再行LC。但新的难题随之而来:到底该让老人“缓多久”才最合适?4周、6周还是8周?如果拖延太久,粘连加重、术中出血风险反而上升;若过早手术,局部水肿未退,并发症同样居高不下。这一“时机之困”在全球老龄化浪潮下愈发突出,却始终没有量化工具能给外科医生一个“数据-driven”的答案。
为破解上述困局,Wei Zhang等联合锦州中心医院与锦州医科大学第一附属医院,回溯2013—2024年间979例≥60岁AC患者,最终纳入680例PTGBD后序贯LC病例,开展了一项基于机器学习(ML)的预测建模研究。论文2025年11月20日在线发表于《Langenbeck's Archives of Surgery》。研究以6周为界,将患者分为延迟组(>6周,347例)与非延迟组(≤6周,333例),通过LASSO回归、多因素logistic筛选出7项独立预测因子:年龄、性别、胆囊壁厚度、发病至PTGBD时间、WBC、CRP、中性粒细胞/淋巴细胞比值(NLR)。随后,作者训练并比较了8种ML算法——Logistic Regression(LR)、Decision Tree(DT)、Random Forest(RF)、Extreme Gradient Boosting(XGB)、Support Vector Machine(SVM)、Multilayer Perceptron(MLP)、K-Nearest Neighbor(KNN)、Gaussian Naive Bayes(GNB),采用10折交叉验证、ROC曲线、校准曲线、决策曲线(DCA)、PR曲线及混淆矩阵等多维度评估性能。结果显示,RF模型在训练集AUC高达0.914(95%CI 0.89–0.939),显著优于其他算法;外部验证集AUC亦达0.861,DCA提示其临床净获益最大。SHAP解释性分析进一步指出,WBC、NLR、年龄、发病至PTGBD时间、CRP、胆囊壁厚度及性别对模型输出的贡献度依次递减。最终,团队将最优RF模型部署为在线网页计算器(
https://zw17786325639.shinyapps.io/Postpone/),医生只需输入上述7项指标,即可秒级获得个体化延迟手术概率,实现“床旁决策”。关键技术方法(≤250字):回顾性收集两中心680例≥60岁AC患者数据,以锦州中心医院476例为训练集、锦州医科大学第一附属医院204例为外部验证集;采用LASSO与多因素logistic筛选特征;基于R语言构建8种ML模型,行10折交叉验证与多指标性能评价;通过SHAP解释变量重要性;最终用Shiny框架开发在线RF计算器。
研究结果:
基线特征
延迟组年龄更大、男性比例高,胆囊壁更厚,发病至PTGBD时间、WBC、CRP、NLR均显著高于非延迟组(P<0.001)。
特征筛选
LASSO结合逐步回归锁定7项独立预测因子,多因素logistic显示其OR值均具有统计学意义。
模型性能
训练集AUC:RF 0.914居首;验证集RF与XGB并列0.861;校准曲线、DCA、PR曲线均提示RF临床适用性最佳;10折交叉验证RF平均AUC 0.841。
变量重要性
排列重要性排序:WBC>NLR>年龄>发病至PTGBD时间>CRP>胆囊壁厚度>性别。
模型解释
SHAP汇总图及依赖图显示,高WBC、高NLR、高龄、更长发病至PTGBD时间、高CRP、厚壁胆囊及女性性别均正向推高延迟手术概率。
网络计算器
输入7项指标后,网页实时输出延迟概率,图10示例72岁女性患者预测概率0.2339,建议6周内手术。
研究结论与讨论:
文章指出,老年AC患者PTGBD后LC的最佳时机受多重炎症与解剖因素共同影响,传统“6周经验法则”难以个体化。RF模型首次将7项床旁易获指标整合为可视化概率,AUC>0.86,外部验证稳健,且以网页形式免费开放,突破既往列线图静态、无法动态更新的局限。该工具可帮助外科医生在术前门诊即完成风险分层,减少“经验主义”导致的过早或过晚手术,有望降低术中出血、胆道损伤(BDI)等严重并发症,提升老年患者生活质量。作者亦坦承研究为回顾性设计,排除转开腹、出血≥300 mL等复杂病例可能限制外推性,未来需多中心、大样本、前瞻性研究进一步验证。尽管如此,这项把ML算法“落地”到肝胆外科真实场景的工作,为精准外科决策提供了可复制的范式,也标志着老年AC治疗从“经验时代”迈向“数据时代”的重要一步。