基于机器学习的癌症特质心理韧性指数的构建及迁移研究

Due to the advances of anti-oncology treatment, survival has been much prolonged in patients with cancer, and interventions are urgently needed to help cancer survivors regain their confidence in the life and promote their psycho-social functions. Resilience is a specific ability of human beings to survive in adversity, which can help cancer survivors promote their psycho-social functions in the traumatic event of cancer diagnosis and treatment. However, the components and underlying mechanisms of resilience in patients with cancer are still debated, and whether resilience could be used as a potential predictor of quality of life and survival in cancer survivors is unclear. In our previous research, we identified that “Shift-Persist” is an important component of resilience in patients with breast cancer and we hypothesized that “Shift-Persist” may be the main resource for resilience in patients with different cancer types. If so, Resilience Index Specific to Cancer (RI-SC) can be developed and applied in routine practices. This study is designed to: (1) propose a resilience framework specific to cancer based on the theory of “Shift-Persist” and Resilience Model to Breast Cancer (RM-BC) in our previous findings; (2) develop and validate RI-SC among Chinese patients with cancer based on multidimensional item response theory and machine learning, combined with different knowledge and methods from other disciplines; (3) validate RI-SC among American patients with cancer based on transfer learning, providing clinical evidences for data standardization and international application of RI-SC in the future research.

随着医学的进步，癌症患者的生存期得到了显著的延长，如何帮助他们重建生活信心、重新投入社会成为了亟需解决的现实问题。心理韧性是一种个体在逆境中求生存、特异性的能力，能够帮助个体在经历创伤事件后快速恢复社会心理功能，但癌症患者心理韧性的形成机制及其对生存质量、生存期的预测效能仍不明确。我们前期的研究发现，乳腺癌患者的心理韧性主要来源于Shift-Persist机制，由此推测此机制可能在癌症患者中具有普适性，这使得癌症特质心理韧性指数的开发和应用成为了可能。本项目拟：①基于Shift-Persist框架，结合我们已开发的乳腺癌心理韧性模型，构建癌症特质心理韧性指数的理论模型；②基于深度学习、多维项目反应理论等多种跨学科的理论与方法，对该指数进行特征筛选并在中国患者中进行预测效能的检验；③基于多源实例迁移学习，在美国患者中测试该指数的预测效能，为该指标的数据标准化构建与国际化应用提供证据支持。

随着医学的进步，癌症患者的生存期得到了显著的延长，如何帮助他们重建生活信心、重新投入社会成为了亟需解决的现实问题。心理韧性是一种个体在逆境中求生存、特异性的能力，能够帮助个体在经历创伤事件后快速恢复社会心理功能，但癌症患者心理韧性的形成机制及其对生存质量、生存期的预测效能仍不明确。我们前期的研究发现，乳腺癌患者的心理韧性主要来源于Shift-Persist机制，由此推测此机制可能在癌症患者中具有普适性，这使得癌症特质心理韧性指数的开发和应用成为了可能。.结果显示，基于Shift-Persist和RM-BC模型，采用“共性模块+特异性模块”的框架结构，我们开发了一个针对癌症患者的心理韧性量表（RS-SC），并采用多维项目理论进行了项目水平的检验，发现RS-SC具有良好的项目区分度和难度，适合在临床施测。然后，通过多中心、前瞻性的队列研究，我们对10条目简版RS-SC进行了主成分分析（PCA），提取了一个韧性指数（RI），RI对于乳腺癌远期生存质量的单变量预测效能达到了AUC=0.746（95%CI，0.701-0.791）。接着，采用临床常用的实体肿瘤分期TNM模型（Model 1）进行预测，发现该模型在不同队列中的AUC只能达到68.4-78.8%，预测效果欠佳。但是，当我们在TNM的基础上加入RI指标时（Model 2），IDI在不同队列中提高了11.59-32.68%，NRI提高了8.39-41.59%，AUC达到了82.8-88.0%，预测能力有了显著的提升。此研究说明，韧性作为潜在的乳腺癌应激态的评估指标，可以为成熟的TNM系统增加一个维度的评估，从而使整个Nomogram能更加有效地预测乳腺癌患者1年后的生存质量。而且，韧性的测量只需要10条目RS-SC的填写，不会显著增加患者的量表负担和医疗成本，可以作为临床路径的常规施测。

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