儿童哮喘风险评分作为被动数字标记的外部验证与更新:基于电子健康记录的前瞻性研究

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:eClinicalMedicine 9.6

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  为解决现有儿童哮喘预测工具在临床应用中准确性不足、可扩展性差的问题,研究人员基于电子健康记录(EHR)对儿科哮喘风险评分(PARS)进行外部验证与更新,开发被动数字标记(PDM)。结果显示 PDM 预测准确性更高(AUC=0.79),为早期诊断提供新工具。

  
哮喘是儿童常见的慢性呼吸系统疾病,其诊断和治疗一直是儿科领域的重要挑战。尤其在学龄前儿童中,由于缺乏客观诊断标准、肺功能检测实施困难以及喘息模式的多变性,哮喘的漏诊和误诊问题尤为突出。据统计,美国 12 名学龄儿童中就有 1 人被诊断为哮喘,且三分之二的诊断是在症状出现两年或更久后才做出,即使这些症状已记录在电子健康记录(EHR)中。现有的儿童哮喘预测工具,如儿科哮喘风险评分(PARS),虽有一定的预后准确性,但大多基于研究环境中的自我报告数据,存在回忆偏倚,且需要手动计算风险评分,难以在繁忙的临床环境中推广应用。因此,开发一种基于临床实际数据、可自动生成风险评估的工具,对于实现儿童哮喘的早期识别和干预具有重要意义。

为解决这一问题,美国印第安纳大学的研究人员开展了一项基于 EHR 的回顾性队列研究,旨在外部验证并更新 PARS,将其转化为被动数字标记(PDM),以提高儿童哮喘风险预测的准确性和临床实用性。该研究成果发表在《eClinicalMedicine》上。

研究人员利用印第安纳患者护理网络(INPC)的 EHR 数据,纳入 2010-2017 年出生的 69,106 名儿童,通过 Logistic 回归和 Cox 比例风险模型,结合自然语言处理(NLP)和机器学习(ML)算法,从结构化和非结构化 EHR 数据中提取预测因子,包括 PARS 相关变量(如种族、父母哮喘史、湿疹、喘息等)、性别、种族、呼吸道疾病鉴别诊断(如肺炎、细支气管炎)以及社会决定因素健康(SDOH)指标等。通过 LASSO 算法进行变量选择,并构建 PDM 模型,最终通过自举法(bootstrapping)进行内部验证。

研究结果


1. 研究队列特征


研究队列中,52.3% 为男性,66.1% 为白人,7.7%(5290 例)在 4-11 岁期间被诊断为哮喘。学龄前哮喘诊断、湿疹、父母哮喘史、喘息等 PARS 相关因素与哮喘发病率显著相关。例如,有学龄前哮喘诊断的儿童,其 4 岁后哮喘发病风险是无该诊断儿童的 5.5 倍(aOR=5.50)。

2. PDM 模型性能


与基于 EHR 的原始 PARS 相比,PDM 的预测准确性显著提高,受试者工作特征曲线下面积(AUC)为 0.79(95% CI: 0.78, 0.80),高于原始 PARS 的 0.76。在高风险人群(3 岁时 PDM 高风险分类)中,哮喘发病率为 37%,显著高于原始 PARS 的 26%。校准曲线显示,PDM 预测值与实际观察值吻合良好,表明其具有良好的校准度。

3. 模型更新与临床 utility


PDM 模型纳入了 11 个预测因子,包括 6 个 PARS 变量、性别、种族、细支气管炎、肺炎和学龄前哮喘诊断。通过开发简单的评分算法和列线图(nomogram),便于临床应用。决策曲线分析显示,PDM 在 3%-40% 的风险阈值范围内具有临床实用性,净重新分类指数(NRI)和净获益(net benefit)均优于原始 PARS。

4. 算法偏倚与敏感性分析


尽管 PDM 存在一定的种族算法偏倚(差异影响比 = 0.72),但其预测准确性较高。敏感性分析表明,PDM 在不同变量配置下表现稳健,使用年龄依赖性预测因子可提高准确性,提示动态更新模型的重要性。

研究结论与意义


本研究表明,基于 EHR 数据开发的 PDM 模型能够有效预测儿童哮喘风险,其准确性优于传统的 PARS 工具。通过整合临床常规记录的多维度数据(如呼吸道疾病鉴别诊断、社会决定因素),PDM 为繁忙的儿科临床提供了一种自动化、可扩展的风险评估工具,有助于早期识别高危儿童,及时启动诊断和干预措施,降低哮喘相关发病率。然而,算法偏倚和 EHR 数据异质性等问题仍需进一步研究解决。未来需通过随机临床试验验证 PDM 在临床实践中的实际效果,并优化其作为临床决策支持工具的用户体验,以推动精准医疗在儿童哮喘管理中的应用。

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