感染和过敏性哮喘等呼吸道疾病是新生儿和儿童发病和死亡的主要原因。急性呼吸道感染，尤其是累及上呼吸道的感染，是幼儿时期最常见的疾病；而下呼吸道感染则是全球195个国家中5岁以下儿童死亡的第三大原因，占该人群死亡人数的12.1%；同样，哮喘也是儿童中最常见的非传染性疾病。研究表明，生命早期感染与儿童哮喘风险的增加之间存在显著的关联。

胎儿期和生命早期的肺发育为日后的肺功能和病理奠定了基础。肺的发育是一个微妙的过程，由不同的产前、围产期和产后事件组成，这些事件决定了人一生的肺功能。肺部结构和功能发育不全（如早产儿）会增加罹患呼吸系统疾病的风险，如早期感染和儿童期喘息疾病。然而，目前关于监测胎儿肺部生长特征及其与产后呼吸系统健康关系的研究仍然缺失。

在上述背景下，来自德国的研究团队开展了一项前瞻性研究，旨在确定超声监测胎儿肺生长对早期呼吸道感染和哮喘风险的预测价值。该研究于2024年1月23日发表于World J Pediatr（影响因子：8.7）。

研究设计

研究针对妊娠孕妇队列进行了连续的胎儿肺大小评估，评估过程通过标准化的经腹超声检查在特定时间点完成。为了探索胎儿肺生长与婴儿期呼吸道感染或5岁时早发性哮喘之间的相关性，研究开发了基于极端梯度提升回归器或分类器算法的机器学习模型。这些模型利用胎儿肺生长数据来预测呼吸道感染或哮喘风险。为了开发和验证这些模型，研究人员根据所采用的算法随机将参与者分为训练组和测试组。

研究结果

除产次外，训练组和检测组在母亲或新生儿的人口统计学、人体测量学和教育参数方面均无显著差异（表1）。

表1 训练组和测试组以及整个研究队列的特征（N=660）

具体研究结果如下：

研究者开发了三个机器学习模型来预测婴儿期感染的风险和数量以及早发性哮喘的风险。其中，模型I可预测生命早期呼吸道感染的确切数量，模型II可预测生命早期呼吸道感染的风险，模型III可预测早发性儿童哮喘的风险。

在整个妊娠期间，胎儿肺部生长增强可预测早期呼吸道感染风险较低。在模型中所有其他变量保持不变的情况下，胎儿肺生长指数增加一个百分点，会使呼吸道感染风险比降低0.78倍。

男性与婴儿期呼吸道感染的风险较高相关。

胎儿肺的生长也可以预测5岁时患哮喘的风险。

三个模型的R²值分别为0.92，0.90和0.93，表明实际值和预测值之间的准确性和一致性较高。

结论

本研究结果显示，胎儿肺部生长不良是产后呼吸系统健康状况不佳的重要预测因素。利用机器学习模型，可以根据母亲怀孕期间胎儿肺部生长的系列超声评估，及早识别出容易感染或出现哮喘的儿童。此外，本研究模型中所有额外输入变量均易于获取，这意味着这些模型或许可以推广应用于大多数医院。

总体而言，本研究使用的预测模型具有很高的临床相关性，将这些模型与胎儿超声检查相结合，有望改善新生儿、婴儿和儿童的健康状况，并有助于未来疾病预防。在孕期常规超声波检查中测量肺面积可计算出肺生长指数，然后通过本研究开发的模型进行风险评估。这种产前无创性评估可为开发基于产前生命预测长期健康风险的类似算法奠定了基础，进而从根本上改变对儿童健康的风险评估。

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