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本文基于大型健康服务数据库,通过应用机器学习算法提高病例诊断准确性,在一项基于人群的匹配病例对照研究中发现,重症肌无力(MG)患者在MG诊断前后罹患胸腺外恶性肿瘤的风险均显著高于对照组,且与免疫抑制治疗无关。研究识别了高龄、男性、合并胸瘤是主要风险因素,并为MG患者的癌症筛查策略提供了循证学依据。
1 引言
重症肌无力(Myasthenia Gravis, MG)是一种自身免疫性疾病。已知10%–15%的MG患者合并胸腺瘤,而30%–50%的胸腺瘤患者会发展为MG。然而,除了胸腺瘤,越来越多的报道提示MG与胸腺外恶性肿瘤之间也存在关联。既往研究显示,MG患者恶性肿瘤患病率更高,且在确诊后发生率增加,但关于具体与哪些肿瘤类型相关、以及免疫抑制治疗是否为风险因素等问题,文献中存在不一致的结论。这些不一致可能与研究使用的数据库(如ICD-9/10编码)未经验证、可能误纳临床疑似患者有关。为了更准确地评估MG患者的恶性肿瘤患病率和发生率,并识别其风险因素,本研究采用了经机器学习(Machine Learning, ML)算法验证的高精度病例识别方法,开展了一项基于人群的匹配病例对照研究。
2 方法
本研究是一项全国性的、基于登记的描述性病例对照研究。数据来源于以色列Clalit健康服务(Clalit Health Services, CHS)数据库,该数据库覆盖了约500万成员,整合了来自社区诊所、医院、实验室、影像学和药房的实时数据。研究获得了机构审查委员会的批准。
为了提高MG病例识别的准确性,研究团队开发并应用了一种基于CatBoost梯度提升决策树的机器学习算法。模型利用人口统计学、诊断参数和治疗记录等数据,在一个包含465名患者的参考队列(377名确诊MG,88名非MG)上进行训练,并通过交叉验证评估。该模型显示出优异的性能,准确率为91%,精确率为94%,召回率为94%,曲线下面积(Area Under Curve, AUC)为0.97。将该模型应用于CHS数据库中所有有MG相关诊断代码的患者,最终纳入了1558名具有高诊断概率(≥0.7)的MG患者。对照组按1:3的比例匹配了年龄和性别,共4674人。
研究收集了患者的人口统计学信息、MG病程、治疗用药(包括溴吡斯的明、泼尼松、静脉注射免疫球蛋白及多种免疫抑制剂)以及胸瘤诊断情况。恶性肿瘤诊断基于ICD-10代码,并区分了在MG诊断前和诊断后发生的胸腺外癌症。统计分析包括逻辑回归、Cox比例风险模型,并采用Fine and Gray方法处理死亡等竞争风险。
3 结果
3.1 研究队列
最终队列包括1558名MG患者和4674名匹配对照,两组的中位年龄均为62.7岁,女性比例均为46%。
3.2 MG诊断前的胸腺外恶性肿瘤
与对照组相比,MG患者在MG诊断前就已存在更高的恶性肿瘤患病率。其中,48.5%的MG患者曾在MG诊断前罹患恶性肿瘤,而对照组为33.7%(比值比Odds Ratio, OR=1.95, 95% 置信区间Confidence Interval, CI: 1.65–2.08)。在MG确诊前一年内,这种风险尤其高,MG组有13.6%的患者确诊新发癌症,而对照组为4.8%(OR=3, 95% CI: 2.47–3.65)。
3.3 MG诊断后的胸腺外恶性肿瘤
在MG诊断后,MG患者新发恶性肿瘤的风险同样显著高于对照组。25.2%的MG患者在诊断后罹患恶性肿瘤,对照组为16.7%(风险比Hazard Ratio, HR=1.56, 95% CI: 1.38–1.77)。新发癌症的风险在MG诊断后的前3年内最高。
3.4 具体的肿瘤类型
在MG诊断后,相比于非MG人群,更常见的胸腺外恶性肿瘤包括:呼吸系统和胸腔内器官癌症(特别是肺和支气管以外的部位)、皮肤癌(尤其是非黑色素瘤皮肤癌)、泌尿道癌、软组织癌。在造血系统肿瘤方面,总体上淋巴瘤在两组间无显著差异,但骨髓增生异常综合征(Myelodysplastic Syndrome)的患病率在MG患者中显著更高。
3.5 MG患者内部的恶性肿瘤风险因素
在MG患者队列内部,对仅诊断后发生恶性肿瘤的患者与未发生者进行比较分析。结果显示,恶性肿瘤的显著风险因素包括:年龄(HR=1.02, 95% CI: 1.02–1.03)、男性(HR=1.45, 95% CI: 1.18–1.77)和合并胸腺瘤(HR=1.59, 95% CI: 1.14–2.22)。乙酰胆碱受体(AChR)抗体阳性与癌症风险增加无关。所有纳入分析的免疫抑制治疗(包括静脉注射免疫球蛋白IVIG、泼尼松、吡斯的明、硫唑嘌呤AZA、甲氨蝶呤MTX、利妥昔单抗RTX、吗替麦考酚酯MMF、环孢素CsA)均未显示出与恶性肿瘤风险的独立关联。
4 讨论
本研究证实了MG患者胸腺外恶性肿瘤的发生率在诊断前后均升高,这支持了MG疾病本身相关的免疫失调可能使患者易于罹患恶性肿瘤的观点,与其他自身免疫性疾病(如类风湿关节炎)的情况类似。所发现的特定癌症类型(如非黑色素瘤皮肤癌、泌尿道癌等)与既往部分研究一致,但未发现肺癌风险增高,而发现了骨髓增生异常综合征这一新的关联。
值得注意的是,本研究发现免疫抑制治疗并非独立的恶性肿瘤风险因素。这与其他一些研究的结果不同,可能与本研究采用了时变的Cox模型分析有关。此发现也与近期其他自身免疫性疾病的大型研究结果一致,提示MG中的恶性肿瘤可能更多与疾病本身的免疫失调机制相关,而非外部治疗因素。
MG诊断前后3年内恶性肿瘤风险的显著升高,引发了对副肿瘤综合征可能性的思考。然而,本研究发现的一些高发肿瘤(如非黑色素瘤皮肤癌)并非典型的副肿瘤综合征表现,且未发现任何单一、特定的肿瘤类型在此时间段内持续存在。因此,研究结果更倾向于支持MG与癌症之间存在共同的潜在免疫失调基础,而非典型的副肿瘤综合征。
关于风险因素,年龄、男性是已知的癌症风险因素,在MG人群中同样适用。胸腺瘤与恶性肿瘤风险的关联,与既往研究及胸腺瘤导致免疫监视受损的理论相符。AChR抗体阳性则与风险无关。
5 结论
本研究证实了MG与恶性肿瘤之间的显著关联,该关联存在于MG诊断前后数年。与MG最相关的癌症是呼吸系统/胸腔内癌症、非黑色素瘤皮肤癌、泌尿道癌、软组织癌和骨髓增生异常综合征。免疫抑制治疗并未增加恶性肿瘤风险,而高龄、男性和合并胸腺瘤是主要的危险因素。研究结果提示,在MG诊断时及此后3年内,尤其是在高风险患者(如老年男性、合并胸腺瘤者)中,应考虑进行恶性肿瘤筛查,筛查重点可包括胸腔影像学检查、皮肤科检查和全血细胞计数。然而,其益处仍需前瞻性研究进一步验证。本研究的主要局限性在于其回顾性设计,但通过机器学习算法提高了病例诊断的准确性,增强了研究结果的可靠性。