《Liver International》中国多中心研究：AI两步法精准判别高危代谢相关脂肪性肝病

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近日，由全省肝脏疾病多组学精准诊治重点实验室核心团队牵头完成的多中心研究在《Liver International》发表。该研究创新提出机器学习驱动的两步法诊断策略，将高危MASH的诊断准确率提升至84.7%，大幅降低对活检的依赖，为临床精准风险分层提供了全新解决方案。汇健科技作为重点实验室共建单位，在本次研究中提供了技术支持。

全球范围内，代谢相关脂肪性肝病（MASLD）的患病率已飙升至38%，且仍在持续上升。这一趋势背后，是肥胖、II型糖尿病的全球流行，以及不良饮食习惯、缺乏运动等生活方式因素的普遍影响。作为MASLD的进展亚型，代谢相关脂肪性肝炎（MASH）伴随肝纤维化（F≥2）的患者，发生肝硬化、肝癌等严重不良结局的风险显著升高，成为肝病领域亟待破解的临床难题。

更关键的是，随着Resmetirom、Semaglutide等药物获批上市，精准识别高危MASH 患者（F≥2+NAS≥5）成为临床诊疗的核心需求。然而传统诊断依赖肝穿刺活检，不仅有创、易引发并发症，还存在取样偏差，难以满足大规模筛查需求；现有无创模型又因未能有效区分纤维化与炎症的病理机制，诊断效能不佳。

近日，由全省肝脏疾病多组学精准诊治重点实验室核心团队牵头完成的多中心研究在《Liver International》发表。该研究创新提出机器学习驱动的两步法诊断策略，将高危MASH的诊断准确率提升至84.7%，大幅降低对活检的依赖，为临床精准风险分层提供了全新解决方案。

成果关键内容

1. 多中心队列设计

研究采用回顾性队列设计，纳入8家中心934例患者，经严格质控后最终分析840例活检证实的MASLD病例。通过中心分层划分为训练队列（457例）与外部验证队列（383例），有效避免单中心偏倚，确保模型的跨中心泛化能力。队列设计覆盖不同病情阶段：37.5%患者存在显著肝纤维化（F≥2），48.9%确诊为NAS≥5，22.8%为高危MASLD（F≥2且NAS≥5），涵盖疾病进展的关键阶段。

入组的每位患者均采集了覆盖临床全维度的各项指标，包括人口统计学特征（年龄、性别、BMI）、临床病史（糖尿病、高血压患病情况）、实验室检测的生化指标（谷丙转氨酶ALT、谷草转氨酶AST、γ-谷氨酰转移酶GGT、碱性磷酸酶ALP、白蛋白ALB、尿酸UA、甘油三酯TG、总胆固醇TC、低密度脂蛋白LDL、高密度脂蛋白HDL等）及肝硬度测量LSM。

表1. 多中心训练集和验证集队列组成及临床指标。

2. AI分步诊断模型构建策略

为解决单一模型难以同时精准评估纤维化与疾病活动度的临床痛点，研究者设计了四种诊断策略并开展比较。

策略1（F优先）：先通过随机森林（RF）模型筛查显著纤维化（F≥2），再对阳性患者用多层感知器（MLP）模型评估NAS分级（NAS≥5）；

策略2（NAS优先）：先以LightGBM模型识别NAS分级（NAS≥5），再用弹性网络（ENET）模型评估纤维化（F≥2）；

策略3（并行诊断）：用RF模型与LightGBM模型同时独立评估F和NAS分级；

策略4（单一模型）：直接用MLP模型同步诊断F和NAS分级。

结果表明，策略1的分步诊断方法以84.7%的准确率、87.0%的特异性和92.3%的阴性预测值远优于其他方法，既能有效解决单纯评估炎症易遗漏隐匿性纤维化的问题，也能避免因同时拟合两个病理维度导致的模型“顾此失彼”。外部验证进一步证实，该两步法在独立队列中仍保持74.7%的准确率和87.2%的阴性预测值，远优于现有无创诊断模型，体现出强大的临床泛化能力。

表2. 不同策略诊断高危MASLD的性能对比。

3. 多组学揭秘病理机制

研究通过多组学的高通量检测，发现纤维化（F≥2）与疾病活动度（NAS≥5）存在截然不同的分子驱动机制：

纤维化相关分子：溶血磷脂酸LPA 18:1、甘油三脂TG 52:3等脂质水平下降，鞘磷脂SM 39:2等升高，代谢通路呈现为氧化应激异常与脂质重构特征；

疾病活动度相关分子：硫苷脂SHexCer家族成员显著变化，代谢通路聚焦糖脂代谢紊乱与炎症激活。

这种分子层面的差异，证明纤维化和炎症活动是MASLD发展的两个独立维度，若用单一模型同时评估，易因病理机制混杂导致诊断偏差，也为“先评估纤维化、再判断疾病活动度”的两步法策略提供了核心生物学依据。

图1. 肝纤维化（A）和疾病活动度（B）的异常脂质通路富集分析对比。

4. 结论与展望

本研究提出的两步法策略，基于常规临床指标，无需依赖肝穿刺，阴性预测值超90%，可有效排除低风险人群，减少过度检查，便于基层医疗机构应用，具有无创便捷、精准高效、易推广的优势。未来若通过临床数据、组学数据与影像数据的多模态整合，可构建更全面的诊断模型，并通过前瞻性多中心研究积累更多证据，推动该两步法策略纳入国内外肝病诊疗指南，让多组学驱动的精准诊断成为临床常规。

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构建多组学创新生态

全省肝脏疾病多组学精准诊治重点实验室以“健康中国2030”为导向，聚焦肝脏疾病的多组学精准筛查、分子分型与精准诊治，通过“基础研究-技术开发-临床转化”的闭环布局，打造国际一流的肝病精准医学科创高地。

杭州汇健科技有限公司作为实验室的重要参与单位，凭借自主研发的MS LOC平台（芯片上的质谱实验室），提供了高灵敏度、高通量的多组学检测技术支持。该平台可实现血清、尿液等体液样本的代谢组、脂质组、多肽组的同步检测，结合人工智能分析软件，为疾病标志物筛选与诊断模型构建提供了核心技术保障，与实验室“多组学+AI”的技术路线高度契合，并将持续推动脂肪肝、肝硬化、肝癌等疾病从基础研究到临床应用的转化进程。

原文链接：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41431957/