核心观点

约翰霍普金斯大学的研究团队开发了一种基于人工智能的、非侵入性的数字生物标志物——肾上腺体积指数（AVI），用于量化慢性压力。该研究结合了心理社会压力指标与生理数据，发现AVI与感知压力水平、皮质醇浓度及长期心血管事件风险显著相关，为临床诊断慢性压力提供了新的工具。

慢性压力的健康影响

• 定义：慢性压力是持续存在的长期压力状态。
• 主要风险：显著增加身心健康问题的风险。

• 具体表现：

  • 生理层面：心脏病发作、中风、心律不齐、炎症、血压升高、免疫系统减弱。
  • 心理与行为层面：焦虑、易怒、不健康行为。

压力的生理机制：战斗或逃跑反应

• 触发：大脑（杏仁核）感知威胁，激活下丘脑。
• 核心腺体：肾上腺被激活，释放关键激素。

• 激素作用：

  • 肾上腺素（肾上腺素）与去甲肾上腺素（去甲肾上腺素）：由肾上腺释放，导致心率加快、心脏泵血量增加。
  • 皮质醇：通过下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴释放的类固醇激素。
• 全身反应：血压升高、瞳孔放大、血液从皮肤流向肌肉、肝脏将糖原转化为葡萄糖、气道扩张以加深加快呼吸。

肾上腺体积作为慢性压力生物标志物的原理

• 关键假设：慢性压力可能导致肾上腺细胞增大，即肾上腺肥大，从而使肾上腺总体积增加。
• 研究基础：肾上腺在压力反应中扮演核心角色，其体积变化可能反映长期的应激负荷。

人工智能数字生物标志物的开发与应用

• 技术核心：

  • AI模型：采用先进的Swin UNETR深度学习模型进行3D医学图像分割。
  • 开发框架：基于PyTorch的MONAI框架。
• 数据与训练：使用超过5,100份CT扫描数据训练算法。
• 指标计算：肾上腺体积指数（AVI） = 肾上腺体积（cm³） / 身高²（m²）。

• 验证研究：

  • 数据来源：多民族动脉粥样硬化研究（MESA）中超过2,800名参与者的胸部CT扫描数据。
  • 可扩展性：美国每年约进行5,000万次CT扫描，这些现有影像数据可立即用于该工具的评估。

研究发现与临床意义

• AVI与压力指标正相关：

  • 高感知压力者的AVI高于低压力者。
  • AVI较高者的皮质醇水平也更高。

• AVI与长期健康结局关联：

  • 研究发现AVI与更高的左心室舒张末期质量指数（心血管事件预测指标）相关。
  • 意外发现：肾上腺体积不仅与压力测量指标相关，还与心力衰竭和死亡率等长期患者结局显著相关。
• 研究优势：该模型同时考虑了经过临床验证的心理社会压力指标（如感知压力问卷、抑郁）和生理指标（如皮质醇、血压、心率等计算出的“稳态负荷”）。