机器学习驱动的骨髓纤维化造血干细胞移植预后风险分层模型构建及临床转化研究

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Blood 21.1

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  本研究针对骨髓纤维化(MF)患者异基因造血干细胞移植(allo-HCT)预后预测难题,欧洲血液和骨髓移植学会(EBMT)团队基于5,183例患者数据开发随机生存森林(RSF)模型。该模型整合10项临床变量,显著优于传统Cox评分和CIBMTR评分,可精准识别25%高危人群,并开发可视化工具(https://gemfin.click/ebmt),为个体化移植决策提供新范式。

  

骨髓纤维化(Myelofibrosis, MF)作为骨髓增殖性肿瘤的终末阶段,其治疗始终是血液学领域的重大挑战。尽管JAK抑制剂等靶向药物改善了症状,异基因造血干细胞移植(allo-HCT)仍是目前唯一可能治愈的手段。然而临床决策面临两难困境:移植时机过早可能使患者承受不必要的治疗风险,过晚则可能错失最佳治疗窗口。更棘手的是,现有预后评分系统如动态国际预后积分系统(DIPSS)和CIBMTR评分在移植场景下预测效能有限,这就像让医生在迷雾中为患者选择生死攸关的治疗路径。

欧洲血液和骨髓移植学会(EBMT)的研究团队在《Blood》发表了一项突破性研究。他们创新性地将机器学习算法引入该领域,利用覆盖2005-2020年间5,183例MF患者的全球最大移植队列,构建了基于随机生存森林(Random Survival Forests, RSF)的预后预测模型。这项研究不仅解决了传统统计方法的局限性,更通过可交互的网页工具将科研成果直接转化为临床决策支持系统。

研究采用多中心回顾性队列设计,关键技术包括:1) 从EBMT数据库提取经病理确诊的MF患者移植数据;2) 通过分层抽样将队列划分为训练集(75%)和验证集(25%);3) 应用RSF算法整合10项核心变量(年龄、合并症指数等);4) 采用时间依赖性ROC曲线和Akaike信息准则进行模型验证;5) 开发基于Shiny框架的网页应用实现临床转化。

模型构建与验证
研究团队系统比较了RSF与Cox比例风险模型等传统方法的预测效能。结果显示,RSF在训练集和验证集的C-index分别达到0.72和0.71,显著高于CIBMTR评分的0.65。特别值得注意的是,该模型在原发性MF和继发性MF(post-ET/PV MF)亚组中均保持稳定预测性能,证明其良好的泛化能力。

风险分层应用
通过模型输出的风险百分位数,研究者成功界定出占总人群25%的高危群体(4分位最高组)。该组患者3年生存率仅31%,显著低于低危组的68%。进一步分析揭示,模型对非复发死亡率(NRM)的预测尤其精准,曲线分离度(separation)达到统计学显著水平(p<0.001)。

临床转化成果
为实现研究成果的临床可用性,团队开发了交互式网页应用。临床医生输入患者年龄、血常规等10项常规参数后,系统可实时计算个体化生存曲线和风险百分位,并生成可视化报告。该工具首次实现将复杂的机器学习预测模型转化为床边决策支持工具。

这项研究标志着MF治疗进入精准医学新阶段。RSF模型突破传统评分系统仅能提供静态风险评估的局限,通过捕捉变量间复杂交互作用实现动态预测。更重要的是,研究证实机器学习模型在真实世界临床数据中保持稳健性,为其他血液恶性肿瘤的预后研究树立了新范式。该成果不仅优化了移植时机选择,其开发的开放访问工具更消除了人工智能技术与临床实践间的"最后一公里"障碍,对推动个体化医疗具有示范意义。

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