《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》:Axial and Choroidal Changes as Key Predictors of Myopia Control in Red-Light Therapy: Evidence from Machine Learning Models
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本研究针对重复低强度红光(RLRL)疗法控制近视疗效预测因素不明确的问题,通过多中心队列研究结合机器学习算法,开发了可准确预测短期和长期疗效的模型。研究发现轴向长度变化(ChangeAL)和脉络膜厚度变化(ChangeChT)是核心动态生物标志物,XGBoost模型预测效能优异(AUC 0.90-0.92)。该研究为近视个性化治疗提供了重要工具,推动了人工智能在眼科领域的临床应用。
在全球范围内,近视已成为影响青少年视觉健康的重要公共卫生问题。据预测,到2050年,全球约有50%的人口将受到近视困扰,其中近10亿人将发展为高度近视。当前主流的近视控制方法包括基于离焦理论的光学干预(如角膜塑形镜、多焦点软性接触镜等)和低浓度阿托品药物治疗,但这些方法存在局限性,如长期配戴角膜塑形镜可能导致泪膜不稳定,低浓度阿托品可能引起畏光等不适。近年来,重复低强度红光(RLRL)疗法作为一种非侵入性干预手段,显示出控制近视进展的潜力。然而,其疗效预测因素尚不明确,缺乏可靠的预测模型。在此背景下,研究人员开展了一项多中心队列研究,旨在建立并验证能够预测RLRL治疗短期和长期效果的机器学习模型。
为开展本研究,研究人员收集了538例接受RLRL治疗的儿童患者数据,最小随访时间为一年。通过四种特征选择方法(LASSO回归、Boruta算法、递归消除和多元回归)筛选预测变量,并采用七种机器学习算法构建预测模型。模型性能通过曲线下面积(AUC)、敏感性、特异性等指标进行评估,并利用SHAP和LIME分析增强模型可解释性。
研究结果方面,通过基线特征与特征选择发现,年龄、基线轴向长度(AL)、前房深度(ACD)、颞下方视网膜神经纤维层厚度(TI)以及治疗三个月内的轴向长度变化(ChangeAL)和脉络膜厚度变化(ChangeChT)是稳定的预测因子。模型性能比较显示,XGBoost模型在一年和两年预测模型中均表现出最优性能(AUC分别为0.90和0.92)。模型可解释性分析表明,ChangeAL是短期疗效的主要预测因素,而ChangeChT对长期疗效影响更大。年龄较大和脉络膜增厚与保护效应相关。
本研究成功开发并验证了基于机器学习的RLRL疗效预测模型,首次明确了ChangeAL和ChangeChT作为关键动态生物标志物的重要性。研究不仅为临床医生提供了实用的决策工具,也为近视管理的个性化治疗奠定了基础。该模型的高预测精度和良好可解释性使其具有重要的临床转化价值。未来研究可通过扩大样本量和延长随访时间进一步优化模型,并深入探讨相关生物学机制。该研究成果发表于《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》期刊,为近视防控领域提供了新的研究方向和实践指导。