AI模型可提前识别通气ICU患者的营养不良风险

图片来源:Piron Guillaume发布在unsplash

对于负责救治呼吸机重症患者的医生来说,如何在病情极不稳定的情况下提供恰当的营养,一直是重症监护中的难题。 在 ICU,身体正在为生存“燃烧资源”,如果能量和营养供应跟不上,患者的恢复往往会受到明显影响。

一种名为 营养西格 的人工智能模型,正试图缓解这一困境。 它的核心作用并不是替医生下决定,而是提前提示:哪些使用机械通气的患者,可能正在走向营养不足。

AI 如何预测营养风险

来自西奈山伊坎医学院的研究团队,首先利用荷兰医疗数据库中 3,284 名 ICU 患者的数据训练模型,随后在美国波士顿的 6,456 名 ICU 患者数据上进行了验证。

模型的预测目标很明确:在机械通气的第 3 天到第 7 天之间,患者每日实际摄入的热量是否会低于所需量的 70%。 系统每 4 小时更新一次预测结果,以跟上患者病情的快速变化。

为什么 ICU 喂养如此困难

在重症监护的最初两天,患者往往血流动力学不稳定,无法耐受足量喂养。 但从第三天开始,问题迅速显现:身体进入明显的肌肉分解状态,能量需求上升,而供给却难以及时跟上。

喂养不足可能延长住院时间,增加并发症风险。 然而现实中,低血压、胃肠功能障碍、反复的医疗操作中断,都会让规律喂养变得异常困难

模型的表现如何?

研究人员为每位患者分析了 62 项动态指标,包括生命体征、化验结果和药物使用情况。
在内部测试中,NutriSighT 的 AUROC 达到 0.81,在外部验证中为 0.76,显示出较强的风险区分能力。

相比之下,传统的机器学习方法 XGBoost 仅取得 0.58 的成绩,明显逊色。

(AUROC 是评估预测模型区分高风险与低风险能力的指标,1.0 代表完美判断,0.5 相当于随机猜测。 )

模型“在看什么”

营养叹息

更重要的是,这套系统并非“黑箱”。 它会向医生展示哪些因素最影响预测结果。

随着住院时间延长,关键因素也在变化:

  • 凝血指标 INR 在早期预测中更重要
  • 镇静药物劳拉西泮 在后期逐渐成为关键变量
  • 氧合水平 随时间推移影响力上升

这反映出模型能够适应患者不断变化的临床状态。

不同医院,差异巨大

研究还揭示了不同医疗系统在 ICU 喂养方面的显著差距。
在荷兰阿姆斯特丹的数据中,患者通过肠内喂养和镇静治疗获得的每日中位热量为 1,728 千卡; 而在波士顿,这一数值仅为1,307 千卡

营养不良的发生率也存在明显不同:

  • 荷兰患者:第 3 天为 41%,第 7 天降至 25%
  • 波士顿患者:第 3 天为 53%,第 7 天仍有 35%

这些差异说明,“一刀切”的喂养策略难以适用于所有重症患者,也解释了为何相关研究结论长期存在分歧。

AI 不替医生决策,但能争取时间

NutriSighT 的定位并不是给出治疗指令,而是标记风险。一旦患者被识别为可能营养不足,医生可以进一步评估原因,比如是否需要调整喂养方案、修改镇静策略,或在特殊情况下考虑静脉营养。

在不同风险阈值下,模型也展现了现实中的取舍:

  • 阈值设为 0.5 时,可识别 75% 的营养不良患者,但特异性为 61%
  • 阈值提高至 0.7,特异性升至 83%,但识别率降至 50%

医院可以根据资源状况和临床目标,灵活选择使用方式。

仍需解决的问题

研究人员也坦言,这项研究仍有局限。它基于既往病历,无法涵盖所有影响喂养决策的复杂因素;模型仅在西方医疗体系中验证,其在其他地区的适用性尚待评估。

此外,患者的热量需求是通过标准公式估算的,而非直接测量,尽管这与大多数 ICU 的实际做法一致。研究也只聚焦于喂养不足,对过度喂养或营养中断等问题尚未涉及。

在真正进入临床应用前,NutriSighT 还需要前瞻性研究,验证它在实时决策中的价值,并确保不会增加 ICU 医护人员的警觉疲劳。不过,过往的临床决策支持系统已经证明,这些挑战并非不可克服。

本文译自:studyfinds  .由olaola编辑发布