破解痴呆症之谜Deciphering the Puzzle of Dementia - Mayo Clinic Platform

环球医讯 / AI与医疗健康来源:www.mayoclinicplatform.org美国 - 英语2025-12-28 00:40:12 - 阅读时长4分钟 - 1688字
本文详细阐述了人工智能技术在痴呆症精准诊断中的突破性应用,重点介绍了梅奥诊所开发的StateViewer工具如何通过分析脑部扫描数据识别九种神经退行性疾病表型,其诊断准确率AUC值达0.92,显著优于传统方法。文章揭示了AI算法通过代谢网络模式分析实现痴呆症分型的科学原理,强调这种技术能帮助临床医生制定个性化治疗方案,尤其对可治愈型痴呆的早期识别具有重大意义,同时指出全球每三秒就有一人罹患痴呆症、年经济负担超1.3万亿美元的严峻现状。
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破解痴呆症之谜

痴呆症的诊断常常打乱患者及其家庭的生活。借助人工智能的算法能提供更明确的诊断,某些情况下还可帮助识别可治愈的痴呆类型。

当家人怀疑长辈可能正在发展阿尔茨海默病或其他相关痴呆症时,老人呆坐凝视或无法认出亲人的画面仍令人心忧。神经科医生指出,尽管家人可能担心最坏情况,但痴呆症类型多样,其中许多可成功管理甚至治愈。

全球每三秒就有一人罹患痴呆症,该病症的总成本估计已超1.3万亿美元。病因清单冗长,使基层医护人员难以区分。除阿尔茨海默病外,临床医生还需考虑脑血管疾病导致的血管性痴呆、路易体痴呆、帕金森病痴呆、额颞叶痴呆、维生素B12缺乏、药物诱发痴呆及脑损伤等。多位研究者正尝试创建AI增强诊断工具以区分不同病因。例如,Boustani等人开发了基于机器学习的系统,包含基层医护人员使用的快速痴呆评级系统(QDRS)和被动数字标记(PDM)。他们在65岁及以上患者中开展随机临床试验发现,相比常规诊疗,结合两种评估工具可将准确诊断概率提升31%。

梅奥诊所神经病学人工智能项目创始主任、神经科医生大卫·琼斯博士同样利用AI区分各类痴呆症。据其发表在《神经病学》期刊的报告,他与团队借助StateViewer工具,在分析的病例中成功识别出88%的痴呆类型。该成果仅需一种广泛可用的脑部扫描——氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(FDG-PET)。该扫描可显示患者大脑特定区域,扫描识别的独特模式与特定类型或组合的痴呆症相匹配(见图),从而帮助临床医生做出更准确诊断并制定个性化治疗方案。

基于改良K近邻算法(K-NN)的StateViewer,Bernard等人“成功检测出9种不同神经退行性表型,敏感度达0.89±0.03,受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.93±0.02”。此外,他们进行放射科医师研究,将该模型与标准FDG-PET评估协议对比。分析中,放射科医师需区分后皮质萎缩与路易体痴呆。标准诊断方法的AUC为0.84,而使用StateViewer时升至0.92;两种方法结合后效果更佳,AUC达0.94。

尽管痴呆症诊断对患者及其家庭而言充满挑战,但最新AI算法正使诊断日益精准,助力临床医生与患者规划更个性化的行动方案。

图:神经退行综合征中的功能性大脑

图像中每个彩色节点代表个体患者,其位置基于全脑代谢网络模式推导出的低维功能性状态空间。节点间距离反映大脑大规模网络组织的相似性,而非临床诊断结果。节点按临床综合征着色,空间广域区域对应主导的认知行为领域,包括记忆、语义、语言、执行功能、行为、视觉处理及动作/运动规划。

整体而言,该图说明神经退行性疾病并非离散类别,而是代表大规模生成性脑网络的结构化重叠紊乱,临床综合征源于沿功能性梯度的退化,而非大脑局部区域的孤立损伤。此框架为退化心智提供映射,使临床医生能规划通向精准诊断体系的路径,并协调当前及新兴治疗策略。

病理/疾病分组:
  • ADNC — 阿尔茨海默病神经病理改变
  • FTLD — 额颞叶小叶变性
  • TDP-43 — TAR DNA结合蛋白43
  • FTLD-TDP-43 — 与TDP-43病理相关的额颞叶小叶变性
  • FTLD-Tau — 与tau蛋白病理相关的额颞叶小叶变性
  • Alpha-synuclein — 以α-突触核蛋白聚集为主的病理
临床综合征(节点颜色):
  • 阿尔茨海默相关/ADNC相关
  • ad — 典型遗忘型阿尔茨海默病
  • lvppa — 日志开口变异型原发性进行性失语症
  • dad — 执行功能障碍型阿尔茨海默病
  • pca — 后皮质萎缩
  • FTLD-TDP-43相关
  • bvftd — 行为变异型额颞叶痴呆
  • lans — 以边缘系统为主的年龄相关神经退行综合征
  • sd — 语义性痴呆
  • FTLD-Tau相关
  • nfppa — 非流利/语法缺失型原发性进行性失语症
  • psp — 进行性核上性麻痹
  • ppaos — 原发性言语运动规划障碍
  • cbs — 皮质基底综合征
  • Alpha-synuclein相关
  • dlb — 路易体痴呆
  • 其他
  • nph — 正常压力脑积水
  • cu — 认知功能未受损

【全文结束】

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