【专题】“AI模型+3D打印”,让治疗更精准
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2025-08-30 18:10:41
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行甲状腺全切除术的患者术后需接受长疗程的促甲状腺素(TSH)抑制治疗。其中,口服左甲状腺素钠片(L-T4)是重要的维持治疗方法之一。为了提升治疗效果,广东药科大学附属第一医院研究团队运用人工智能(AI)技术建立L-T4剂量数字模型,并利用该数字模型设计精准给药方案,做到用药剂量的“私人定制”,配合3D打印技术精准分剂量,实现L-T4的“量体裁衣”。同时,驻科药师与医护团队长期随访,全程优化用药剂量,实施药学监护,形成“精准治疗生态链”,破解甲状腺癌术后患者精准治疗难题。

AI模型助力L-T4剂量实现“私人定制”

运用AI技术构建L-T4剂量数字模型,可以设计出甲状腺癌术后患者的精准给药方案。为了找寻适宜的AI技术,研究团队运用文献检索的方法,从大量数据库中筛选了8种L-T4剂量预测模型,并将既往100余名甲状腺癌患者术后L-T4替代治疗相关数据代入模型开展验证。

结果发现,传统多元线性回归模型存在影响因素不一致、数据关联挖掘不足等局限,因此,临床医生仍依靠经验确定甲状腺癌术后患者的L-T4剂量。

为解决上述困难,研究团队创新引入定量药理学理论与计算机模拟技术,采用机器学习方法,重新分析患者年龄、体质量指数(BMI)、脉压差、基础代谢率、心率及促甲状腺激素(TSH)等关键指标,最终确定自适应增强(Adaboost)回归算法为最优建模方法。

相较于传统模型,使用Adaboost回归算法构建的L-T4剂量数字模型能动态整合多维度生理指标,助力甲状腺癌术后患者用药剂量实现“私人定制”。

3D打印技术为L-T4“量体裁衣”

当前,L-T4在临床上常见的规格为每片50μg或者100μg,需要采取分剂量的方法才能实现精准给药和个体化剂量调整。然而,磨粉分包、徒手分劈等传统分剂量方法不仅准确性、安全性、依从性均欠佳,还存在药品易污染、顺应差、耗费人力等问题,一定程度上影响了治疗效果。

为解决传统L-T4分剂量方法所面临的问题,研究团队基于前期建立的L-T4剂量数字模型,在精确计算每名患者所需剂量后,创新采用半固态挤出(SSE)3D打印技术为L-T4“量体裁衣”。

3D打印技术是基于三维数字模型,根据离散、堆积成型原理,用逐层制造方式将材料结合起来的工艺。该3D打印技术能运用黏合剂等药用辅料,制备精准剂量的完整药片,具有剂量精准、任意剂量、顺应性好、机械程度高、辨识度高等特点。

具体制作步骤为:以市售L-T4为原料,通过优化药用辅料如羟丙基甲基纤维素(HPMC)、乙醇配比,确保药物成型性、均匀性与稳定性等,从而打印出符合预设剂量和形状的片剂。检测结果显示,3D打印片剂的含量均匀度、重量差异、溶解度、稳定性、微生物限度等质量检测项目均符合《中华人民共和国药典》标准,其中含量均匀度、重量差异显著优于传统分剂量方法,且片型完整美观。

打造“精准治疗生态链”

驻科药师借助L-T4剂量数字模型与3D打印技术,与医护团队协作开展甲状腺癌术后精准治疗。

具体实施路径为:先由医师评估并确定L-T4治疗的必要性和治疗目标;再由驻科药师通过问诊等方式获取影响L-T4剂量的参数,运用AI构建的剂量数字模型设计个体化给药剂量;随后由精准用药研究中心药师制成相应剂量的3D打印片,交由药房调配并发放至护士或者患者。

治疗期间,驻科药师要为患者提供用药监护和用药指导。患者术后4至6周要进行门诊随访,复查甲状腺指标未达标者,驻科药师再次通过模型迭代优化剂量,直至治疗达标,形成“精准治疗生态链”,实现精准治疗的全程化、闭环化。

研究团队收集37名甲状腺癌术后患者接受精准治疗的数据显示,56.76%的患者在4至6周首次随访时,TSH等甲状腺功能指标即可达标,达标率是既往经验给药(达标率27.84%)的2.2倍;86.49%的患者在经过两次调整剂量后能达标,且L-T4平均日剂量(μg)/体重(kg)比为1.60,小于经验给药的1.84。

经真实世界研究验证,L-T4剂量数字模型配合3D打印技术的治疗模式,能够有效帮助患者缩短达标时间,降低达标日剂量,提高达标率。相关研究获实用新型专利1项,广东省药学会外科药学曼陀罗研究专项1项。

文:广东药科大学附属第一医院药学部、普外一科

编辑:吴风港

审核:孙梦

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