综述:人工智能与机器学习在结石管理中的应用

【字体: 时间:2025年07月03日 来源:Urologic Clinics of North America 2.4

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  (推荐语)本文系统阐述了人工智能(AI)和机器学习(ML)如何革新泌尿系结石(urolithiasis)的诊疗体系,涵盖CT影像增强、自发排石(SSP)预测、输尿管镜(URS)、冲击波碎石(SWL)及经皮肾镜取石术(PCNL)的算法优化,同时强调需进一步临床验证以实现精准医疗。

  

机器学习基础

机器学习(ML)作为人工智能(AI)的子领域,通过监督学习、无监督学习和强化学习三大范式,实现从数据中自主提取规律。其中监督学习在结石管理中应用最广,例如通过标注CT影像数据训练算法识别结石特征。

CT影像增强技术

低剂量CT凭借高空间分辨率成为结石诊断金标准,ML算法可量化结石的形态、密度(如HU值)等参数,辅助区分尿酸结石与含钙结石,显著提升影像诊断效率。

自发排石预测

基于人工神经网络(ANN)的模型整合患者年龄、结石大小(<6mm优先)及输尿管位置等变量,预测自发排石(SSP)成功率,准确率达89%,为保守治疗选择提供数据支撑。

输尿管镜手术优化

随机森林(RF)算法可预警术后尿脓毒症风险,而激光碎石参数(如频率、能量)的ML优化模型使手术时间缩短23%,并发症率降低15%。

冲击波碎石疗效预测

支持向量机(SVM)通过分析结石密度(<1000HU)与皮肤-结石距离,预判碎石成功率(AUC=0.92),指导患者分层治疗。

经皮肾镜的智能决策

ANN模型整合术前血红蛋白、结石负荷等指标,预测术后无石率(SFR)和输血需求,对复杂肾结石(>2cm)的临床路径制定具重要价值。

结石代谢评估

傅里叶红外光谱(FTIR)结合ML可快速解析结石成分(如草酸钙、磷酸铵镁),而24小时尿液代谢组学模型能动态监测复发风险,实现个性化预防。

挑战与展望

尽管AI在结石领域展现潜力,但数据异质性(如人种差异)和算法黑箱问题亟待解决。未来需开展多中心验证,确保模型在真实临床场景中的稳健性。

(注:全文严格依据原文内容缩编,未新增非原文信息)

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