《Frontiers in Immunology》：Multimodal neuroimmune diagnostic profiling for pediatric lower urinary tract dysfunction associated with occult sacral nerve abnormalities
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背景：持续性儿童下尿路功能障碍（LUTD）可能与隐性骶神经损害有关，这是一种临床挑战性疾病，特征为无显性脊髓闭合不全的细微骶通路功能障碍。目的：开发、内部验证和外部验证整合超声、尿动力学、神经电生理学和尿液生物标志物的多模态诊断模型。方法：开发数据集包含120
背景：持续性儿童下尿路功能障碍（LUTD）可能与隐性骶神经损害有关，这是一种临床挑战性疾病，特征为无显性脊髓闭合不全的细微骶通路功能障碍。目的：开发、内部验证和外部验证整合超声、尿动力学、神经电生理学和尿液生物标志物的多模态诊断模型。方法：开发数据集包含120份记录（45例隐性骶神经病相关LUTD、45例功能性非神经源性LUTD和30例对照）。目标状态标签遵循预先设定的多学科复合参考标准，基于临床表型、神经学检查、可获得的脊柱/盆腔磁共振成像（MRI）、常规尿动力学判读和纵向病程；生物标志物值和模型概率不是该标签的组成。分析前元数据包括导管插入前采集、以3000或5000 x g离心10分钟、1.0-1.5 mL分装、-80 °C储存、有限冻融暴露和肌酐归一化。研究人员使用1000次bootstrap重复对六预测因子logistic模型进行内部验证。研究人员在未重新拟合或阈值优化的情况下评估了一个独立的90份记录、两中心数据集。结果：锁定模型的表观曲线下面积（AUC）为0.937，Brier评分（Brier score）为0.099；乐观校正值分别为0.920和0.116。Bootstrap平均校准截距（calibration intercept）为-0.065，校准斜率（calibration slope）为1.032。在外部可迁移性分析中，AUC为0.928（95%置信区间[95% CI]，0.861-0.977），Brier评分为0.098，校准截距为-0.400，校准斜率为0.887，灵敏度（sensitivity）为80.0%，特异度（specificity）为88.3%。结论：多模态神经免疫谱分析在乐观校正和独立两中心队列外部验证后显示出强区分度和可接受的校准。在临床实施前需要前瞻性多中心验证。
儿童下尿路功能障碍（lower urinary tract dysfunction, LUTD）是储存和排尿功能障碍的临床连续谱，可导致尿失禁、反复尿路感染、残余尿、膀胱重构、心理社会应激及高压膀胱时上尿路损伤。儿童命名重要，因临床术语随年龄、控尿成熟、肠道过程和神经发育变化，成人命名不直接适用。神经源性下尿路功能障碍（neurogenic LUTD, NLUTD）传统见于明确脊髓闭合不全、脊髓脊膜膨出、脊髓损伤或已知神经系统疾病；但存在一组挑战性儿童，疑似隐性骶神经异常（occult sacral nerve abnormalities），持续LUTD而无明显外部脊柱异常或初始明确影像学证据。临床中这些儿童可首先被定义为功能性非神经源性排尿功能障碍，因尿急、尿频、尿流连续性、日间尿湿、排尿用力、排尿后残余尿等在神经源性和非神经源性表型间重叠。传统评估基于病史、排尿日记、体格检查、尿液分析、肾膀胱超声、尿流率及选择的尿动力学评估，但常表征最终膀胱表型而非上游神经通路。高频会阴或直肠超声可动态评估膀胱颈活动度、逼尿肌形态、尿道括约肌厚度、盆底行为及排尿后结构变化。神经电生理如盆底肌电图（electromyography, EMG）和骶反射潜伏期可提供神经肌肉协调和骶通路完整性功能证据。但任一模式均难以可靠识别隐性骶神经病、严重功能性排尿功能障碍和短暂泌尿症状个体。这支持整合解剖成像、功能压力-流率数据、电生理发现和生物标志物的多模态诊断。神经免疫框架相关，因膀胱管理非纯机械；尿路上皮是伸展感受、免疫活性界面，对伸展、神经因子、感染相关刺激和炎症介质反应。慢性神经失调可促进持续尿路上皮应激、传入信号紊乱、细胞因子释放、肥大细胞或巨噬细胞刺激及逼尿肌重构。在神经源性和非神经源性LUTD、膀胱过度活动症、间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征和膀胱感觉障碍中，尿液生物标志物如白介素-6（interleukin-6, IL-6）、白介素-8（IL-8）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha, TNF-α）、神经生长因子（nerve growth factor, NGF）、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1）已被研究，但儿科证据有限且异质。关键缺口是缺乏清晰儿科模型连接隐性骶神经功能障碍、膀胱重构、尿动力学损害、神经电生理异常和尿液炎症激活。因此研究人员假设隐性骶神经异常儿童具有特征性神经免疫LUTD表型，整合多模态分析比单一诊断域更有效，并评估模型开发、内部验证和外部验证（可迁移性）。
研究人员采用回顾性儿科诊断模型队列设计。开发数据集120份完整记录：45例隐性骶神经病相关LUTD、45例功能性非神经源性LUTD、30例对照，来自Shanghai Children’s Medical Center Guizhou Hospital。独立外部验证数据集90份记录来自Guizhou Provincial People’s Hospital两个中心，包括30例目标状态、30例功能性非神经源性LUTD和30例对照，独立于开发队列，使用相同预设定资格标准、预测因子定义和参考标准裁定框架。将锁定六预测因子模型应用外部数据集，使用开发队列中心化和缩放常数，不重新拟合系数、不重选预测因子、不重新校准、不优化阈值。收集2020年1月至2025年12月医疗数据和记录。目标状态标签遵循预设多学科复合参考标准，基于临床表型、神经学检查、可获得的脊柱/盆腔MRI、常规尿动力学判读和纵向病程；生物标志物值和模型概率不纳入标签。参考标准由两名独立评审者裁定，分歧共识解决。排除明显先天性脊髓闭合不全、脊柱裂或脊髓脊膜膨出、活动性尿路感染、既往脊柱或盆腔手术、主要尿路先天畸形、缺失锁定预测因子或生物标志物记录不完整。研究经伦理批准，因回顾性匿名记录豁免知情同意。
主要关键技术方法：开发与外部验证队列来自前述两个机构临床数据及归档尿液标本；采用预设数据字典提取高频会阴/直肠超声变量、尿动力学变量、盆底EMG与骶反射潜伏期；尿液在导管插入前采集，以3000或5000 × g离心10分钟，1.0–1.5 mL分装，-80 °C储存，不超过两次冻融，并以尿肌酐归一化。检测IL-6、IL-8、TNF-α、NGF、MCP-1；构建六预测因子logistic模型，用1000次bootstrap内部验证，并在独立两中心90份记录中锁定外部验证（transportability），未重新拟合或阈值优化。统计包括受试者工作特征曲线下面积（area under the receiver operating characteristic curve, AUC）、Brier评分、校准截距与斜率、相关分析及探索性随机森林，使用IBM SPSS Statistics 29.0和R 4.4.1。报告遵循STARD和TRIPOD+AI。
结果：
3.1 队列组建与诊断分组：开发队列120例完整病例：45目标状态、45功能性非神经源性LUTD、30对照。外部可迁移性数据集90例完整观察来自两中心：30目标状态、60非病例。开发队列显示临床合理严重度梯度：目标状态记录症状持续时间和ICCS症状评分最高，功能性LUTD居中，对照最低。年龄和性别分布相似，提示神经、功能、结构和炎症域主要代表诊断信号。
3.2 超声、尿动力学和神经电生理特征：目标状态组显示一致结构重构特征：逼尿肌厚度更高、膀胱颈活动度更低、出口不协调标志高于功能性LUTD和对照。尿动力学和神经电生理分布进一步区分：目标状态记录膀胱顺应性更低、逼尿肌压力更高、最大流率更低、排尿后残余尿增加、骶反射潜伏期延长、盆底EMG异常更频繁。这些支持骶通路异常可伴结构和动态出口变异。
3.3 尿液炎症和神经营养生物标志物表达：尿液IL-6、IL-8、TNF-α、NGF、MCP-1浓度在目标状态、功能性LUTD和对照间逐步变化，目标状态最高，功能性LUTD居中，对照最低，符合所提神经免疫表型。
3.4 诊断模型开发、内部验证和外部验证（可迁移性）性能：探索性单域分类器在开发队列有中等至强区分度（AUC 0.78–0.86），整合多模态分类器AUC 0.94。预设锁定六预测因子logistic模型表观AUC 0.937、Brier评分0.099、灵敏度82.2%、特异度88.0%、阳性预测值80.4%、阴性预测值89.2；平均校准斜率1.171、截距-0.058。1000次bootstrap显示AUC乐观度0.018，乐观校正AUC 0.920，乐观校正Brier 0.116；bootstrap测试平均校准截距-0.065、斜率1.032。外部验证中，锁定方程未重新拟合应用于汇总外部数据，AUC 0.928（95% CI, 0.861–0.977），Brier 0.098；校准截距-0.400提示外部样本中度过度预测，校准斜率0.887提示预测略过度极端。Site B的AUC为0.923，Site C为0.939。预设0.50切点下，汇总灵敏度80.0%、特异度88.3%、阳性预测值77.4%、阴性预测值89.8。
3.5 神经免疫表型的预测因子和相关性结构：控制年龄和性别后，探索性关联模型识别延长骶反射潜伏期、低膀胱顺应性、高生物标志物复合评分和增加逼尿肌厚度为独立相关因素，与锁定连续预测因子诊断方程概念不同。随机森林特征排序识别相同域最突出。相关分析显示生物标志物复合评分与ICCS症状评分、逼尿肌压力和逼尿肌厚度正相关，与膀胱顺应性负相关；骶反射潜伏期与异常EMG活动正相关；逼尿肌厚度与膀胱顺应性负相关。提示神经、炎症和重构信号汇聚。
讨论部分总结：研究描述候选多极神经免疫诊断表型，用bootstrap内部验证和独立外部验证评估。锁定六预测因子模型在1000次bootstrap乐观降低后区分度好（AUC 0.920），平均校准截距近零、斜率近一。应用于独立两中心数据集未重新拟合时AUC 0.928，校准斜率0.887，负校准截距提示中度过度预测。结果强调需同时理解区分度和校准，而非仅依赖AUC。该框架符合儿科控尿标准及近期儿童神经源性膀胱建议，创新在于在现有结构和功能评估路径中加入免疫信息成分。关键生物学信息为隐性骶通路功能障碍与尿液免疫激活相关。排尿需要协调传入刺激、自主神经放电及逼尿肌和括约肌松弛。尿路上皮非被动屏障，而是感觉和免疫反应的主动界面，可对伸展、神经刺激、感染相关刺激和炎症介质反应。慢性骶失调自我强化途径可能涉及尿路上皮应激、局部细胞因子和神经营养因子释放、传入敏化及进行性逼尿肌重构。高IL-6、IL-8、TNF-α、NGF、MCP-1本身不视为疾病特异性标志物；细胞因子升高也可由感染、刺激、过度膨胀或其他炎症状态引起。其价值在于与延迟骶反射潜伏期、异常盆底EMG、低膀胱顺应性、高逼尿肌压力和逼尿肌增厚相关，支持神经免疫表型。未来临床检验假设是当结构、尿动力学、神经电生理和炎症结果在三或四个点汇聚时，可检查持续尿急、尿流中断、用力、残余尿升级或频繁泌尿症状。当前分析不能定义转诊阈值、监测、治疗选择或神经调控价值，需要儿科前瞻性诊断影响研究。组合模型仍为实验性；外部可迁移性分析通过跨分布偏移测试锁定方程增强方法学评估。因此，在多个临床中心使用相同预测因子定义、参考标准裁定和分析前生物标志物控制进行前瞻性测试前，不能视为结论性诊断和治疗选择标准。单检测解释易误分类：尿动力学可定义高压、低顺应性或差流，但不能定义上游神经机制；超声可显示逼尿肌增厚和膀胱颈活动度，但可能继发于慢性症状；生物标志物可显示炎症活动，但不能确定类型；神经电生理可评估骶延迟或EMG异常，但不能评估组织重构或炎症生物学。整合模型更稳健，因询问这些域是否指向同一方向。儿童膀胱容量、测试合作、症状报告、盆底成熟和神经发育生长随年龄变化，年龄分层解释应考虑，不同年龄组可能需要年龄调整切点。主要优势包括清晰数据标签、纳入症状性比较者、多模态域覆盖、明确复合参考标准、完整报告锁定方程、bootstrap乐观校正，以及同时评估区分度、总体预测误差和校准；明确分析前生物标志物程序增强可重复性。局限为开发和外部数据集小，不能完全支持临床患病率、谱系效应、检测变异、缺失、裁定错误或真实世界可迁移性；系数和校准不确定性也重要；需要患者层面开发和地理多样外部验证；研究未系统捕获详细既往膀胱导向药物暴露，不能排除潜在治疗相关效应对症状和功能膀胱测量的影响。
研究结论部分翻译：多模态神经免疫模型将骶神经功能障碍、非最佳膀胱力学、结构重构和尿液炎症活动联系起来。固定方程在bootstrap乐观调整后显示区分度，并在两中心分布偏移下表现出轻度校准不良。明确定义的参考标准、完整方程、校准截距和斜率以及所述生物标志物处理程序增强可重复性。在临床实施前，需要前瞻性多中心外部验证和临床影响评估。
