本技术涉及生物医药和数据处理领域,提出了一种创新的多模态肝移植药物剂量预测方法。该方法首先收集肝移植患者的临床数据,并将其处理成样本集,随后将样本集分为训练集和测试集。通过构建模型并利用训练集进行训练,最终在测试集上验证模型的预测准确性。
背景技术
肝移植在世界范围获得长足的发展,但术后排斥反应的发生仍然是肝移植中最棘手的问题之一。在排斥反应的发生发展中,由于肝移植受体T细胞识别供肝的同种异体抗原,开启受体免疫应答反应,造成门脉炎症与胆管损伤,破坏肝脏功能。其中急性排斥反应的发生率高达10%-40%,严重影响了肝移植受者的预后。由于肝移植排斥反应中存在着固有免疫和适应性免疫的共同参与,涉及多个复杂的分子事件,其内在发病机制还无法完全阐释。在临床实际中,预防和治疗排斥反应的主要应对手段,是免疫抑制药物的合理使用。
肝脏是“免疫豁免”器官,通过合理使用免疫抑制药物,可以有效地预防和治疗一部分肝移植排斥反应。事实上,目前肝移植受者均需要常规服用免疫抑制药物以预防和治疗排斥反应。其中他克莫司相比于其他免疫抑制剂,免疫抑制作用更强、副反应更小,已经成为目前肝移植受者的首选免疫抑制药物。免疫抑制剂药物的问世一定程度上改善了肝移植受者的预后。然而,由于缺乏个体化用药理念和规范的用药流程,肝移植受者的免疫抑制剂精准用药是一个全球化的难题,其中一个具体表现是用药剂量不够精准。
目前各个肝移植中心广泛使用血药浓度检测作为调整用药剂量的主要根据,以改良受者用药方案。血药浓度是指药物在血液中的浓度,它反映了药物在体内的分布和代谢情况。对于免疫抑制剂这类需要维持一定浓度范围以发挥最佳疗效的药物来说,血药浓度的高低直接影响其治疗效果。通过血药浓度检测,可以准确地了解药物在体内的浓度水平,从而判断是否需要调整用药剂量,确保药物在患者体内的浓度维持在最佳治疗范围内,从而达到最佳的治疗效果并减少不良反应的发生。血药浓度检测在临床上的应用已经得到了广泛的认可和支持。多项研究表明,通过血药浓度检测来指导免疫抑制剂的剂量调整,可以显著提高肝移植受者的治疗效果和生存率,并减少排斥反应和不良反应的发生。但该方案仍然存在许多问题:
(1)血药浓度检测是服药后检测,具有滞后性,且受者达到稳定血药浓度需要一定的时间。肝移植后急性排斥反应的高发时间恰恰是术后的一周到一个月,滞后性的肝移植用药调整会错过黄金用药时间,即从术前的首剂免疫抑制药物使用到术后一周的联合免疫抑制药物使用。此时,一个具备前瞻性的用药指导尤为重要。
(2)血药浓度结果可以作为改善后续服药剂量与方式的根据,但在此之前服药往往是机械统一的,或根据文献报道和既往经验使用相似的服药剂量,或根据受者个别因素调整初始剂量。由于数据整合不足,术前与术后早期的用药缺乏系统性与规范性,但这个阶段合理选择免疫抑制剂的类型和初始剂量、及时抵达理想的需要浓度至关重要。
目前,已经报道了许多与肝移植免疫抑制剂血药浓度高度相关的基因突变,但缺乏系统性的整合探究。另一方面,受者的基本情况存在较大差异,包括年龄、体重、基础疾病等。现有肝移植用药剂量预测方法通常仅考虑血药浓度检测结果这类型的单模态数据,并没有考虑不同模态数据间的关联性;同时,可能影响肝移植用药的因素繁多,不同个体间也存在个性化差异,现有方法并没有很好的区分不同影响因素的重要程度。因此如何有效融合不同模态数据,明晰每一种影响因素的占比,对预测每一位肝移植受者用药的个体化剂量至关重要。
实现思路