使用可解释人工智能预测柔性输尿管镜检查中需追加手术的模型

为何预测二次取石很重要

肾结石手术常被视为一次性解决方案，然而在采用一种称为柔性输尿管镜的现代微创手术后，仍有超过四分之一的患者需要再次治疗。本研究探讨人工智能能否帮助医生预测哪些患者可能需要追加手术，利用影像和术中细节来指导术前规划，从而减轻患者额外的压力、费用和恢复时间。

当前肾结石的治疗方式

柔性输尿管镜通过将细小摄像头和激光沿自然尿路送入肾内，从而到达结石位置。这比传统的开放手术侵入性更小，已成为许多结石的首选治疗。然而，并不总能完全清除结石。有些患者残留碎屑，日后可能引起疼痛、感染或梗阻，迫使他们接受重复内窥镜检查、体外冲击波碎石或更具侵入性的手术。现有评分系统试图预测成功率，但常仅使用少数测量值，在患者解剖结构和结石特征差异较大时往往表现欠佳。

从既往患者中学习的新方法

研究者分析了十年间656例接受柔性输尿管镜的病例记录。对每位患者收集了年龄、性别、结石大小与位置、CT扫描细节、血尿检验结果以及技术选择，例如通道套管的大小和是否使用带吸引的器械等。随后，他们训练并比较了十四种不同的计算机学习方法，从简单的逻辑回归到更复杂的树模型和提升算法，以预测患者是否最终需要计划外的追加手术。

肾内的关键弯角

突出发现并非实验室指标或结石大小，而是肾内中央集尿区与引流细管相交处的一个角度。当该弯角（称为输尿肾盏连接处的盆腔角）较锐、而非开阔时，需追加手术的风险显著上升。角度小于110度的患者追加手术率超过五分之四，而角度较宽者很少需要更多治疗。这一模式在肾脏不同结石位置中均成立，表明这一单一解剖特征能反映器械与结石碎屑通行的难易程度。

可改变结局的器械与设置

除了解剖因素，术中某些选择也影响结局。较大的通道套管能改善液流并有助于取出碎屑，尤其在弯角较锐的肾脏中与更少的追加手术相关。新型带吸引的通道装置也显示出保护作用，可能因为它能更高效地清除残屑。研究中人工智能模型持续将这些因素作为重要影响项，同时也确认较大或多发结石仍然增加手术难度。通过可解释技术，作者不仅展示了模型的准确性，还说明了每个输入如何以及朝哪个方向影响预测。

对患者和医生的意义

研究表明，术前CT上的一项简单测量结合若干关键的手术选择，就能较清晰地判断谁可能需要不止一次的肾结石手术。对于患者，这意味着可以获得更好的风险告知、更个性化的治疗选择以及更明智地使用可能弥补困难解剖的先进器械。对于临床医生，基于这些模型的易用计算器可在不替代临床判断的前提下辅助决策，帮助首次就为每位患者匹配最合适的方案。

引用: Çoban, F., Kutlu, H. & Kalyenci, B. Prediction model for additional procedure requirement in flexible ureterorenoscopy using explainable artificial intelligence. Sci Rep 16, 15292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46898-9

关键词: 肾结石, 柔性输尿管镜, 输尿肾盏角, 机器学习, 手术规划