作者：廖秦平，陳銳，清華大學附屬北京清華長庚醫院婦產科

據統計，我國婦產科感染性疾病發生率在女性人群中約占40%，每年有近7億的女性就診人群中，有3億

多人受到生殖道感染性疾病的困擾。而幾乎所有的婦產科感染都伴隨著女性生殖道微環境的改變。

同時由于醫療行業的特殊性，一直在面臨海量數據和非結構化數據的挑戰，近年來很多國家都在積極推進醫療信息化發展，這使得大數據分析在醫療行業眾多領域都具有一定的應用前景。

1人體微生態與婦產科微生態?

人類醫學經歷了治療醫學和預防醫學，正在向保健醫學邁進，微生態學是研究細胞水平及分子水平的生態學，是一門新興的邊緣學科。關于人體微生態的研究，歐洲、加拿大、美國、日本均處于領先的地位。近年來，隨著我國經濟發展、科技進步，以及李蘭娟院士團隊在胃腸道微生態及人體微生態領域中相關基礎和科研成果迎頭趕上國際先進行列，并多次在國際人體微生態大會上發布重要學術成果，使得我國的人體微生態研究開始吸引了國際目光。

婦產科微生態系統是人體微生態系統的一個分支，主要針對女性生殖道內的益生菌和致病菌的形態結構與功能進行研究。目前在國際上研究最早和最多的是腸道微生態系統，關于泌尿生殖系統研究相對較少，尤其是女性陰道微生態的概念在臨床上的應用更少。在國外，由于婦產科微生態的臨床和基礎研究分離，其應用受到限制。而我國婦產科微生態研究一直是臨床與基礎同步進行，所以目前已研發出了具有我國獨立自主知識產權的陰道微生態檢測儀器和下生殖道診斷平臺，并應用于臨床，相關技術處于國際領先地位，也引起了國際社會的廣泛關注。

2通過大數據了解我國女性陰道炎性疾病流行病學特征、疾病譜

隨著醫療技術的進步和發展，醫療水平的全面提高，國家衛生行政部門及各醫療機構、專家學者，并不僅僅著眼于威脅生命健康的惡性腫瘤。對于各種生殖道感染等影響女性生殖健康的感染性疾病也日益重視。

田泉等對4019例婦科門診患者陰道微生態狀況進行分析，其中陰道微生態正常者占0.7%，陰道微生態失調者占99.3%，其中有明確感染者占32.94%，外陰陰道假絲酵母菌病（VVC）占24.33%，需氧菌性陰道炎（AV）占3.11%，細菌性陰道病（BV）占3.14%，滴蟲性陰道炎（TV）占5.15%，混合感染占8.31%。有研究對4025例患者進行陰道微生態檢測，其中2066 例白帶檢測異常，總檢出率為 51.33%，其中VVC占 28.99%，BV占 8.57%，TV為 2.03%，混合性陰道炎為 0.48%，未定義及未分類的陰道微生態失調為 59.92%。

通過上述數據我們可以看到，對于我國女性陰道微生態組成各研究報道略有差異，分析原因可能是由于婦產科微生態為近年來才發展起來的熱點專業和話題，其臨床和科研發展相對滯后，且沒有一致的評價標準，使得目前所獲取國內的數據質量欠佳。如運用大數據的概念和技術，獲取婦產科感染性疾病相關更加全面和充分的信息進行分析，可幫助了解感染性疾病在我國的流行病學特征、疾病譜、臨床特點、診療效果等，為國家在醫療保健相關政策制定方面提供有力的數據支持，并能在臨床和科研工作中為臨床醫生進行決策提供幫助。

3通過大數據評價不同生命周期女性的正常陰道微生態狀態

女性陰道微生物菌群種類繁多，相互共生、拮抗，處于動態平衡，生殖道系統解剖結構、微生物菌群、局部免疫、內分泌等各種因素均影響其變化。中華醫學會婦產科學分會感染性疾病協作組將正常陰道微生態的定義為：陰道菌群的密集度為Ⅱ~Ⅲ級、多樣性為Ⅱ~Ⅲ級、優勢菌為乳桿菌、 陰道pH值為 3.8~4.5、乳桿菌功能正常（H2O2分泌正常）、白細胞酯酶等陰性。而對于幼兒期、兒童期、青春期及絕經期女性，其體內雌激素水平低于性成熟期女性，陰道內的乳桿菌較少，優勢菌可表現為以需氧或厭氧菌為主。Olmos 等的研究結果顯示，14～18歲的青春期女性陰道菌群與成年女性BV的菌群類似。Hickey等的研究指出在絕經后女性中乳桿菌逐漸減少，而被厭氧菌及腸桿菌替代。且有越來越多的研究指出，在某些女性中，以非乳桿菌為優勢菌的陰道菌群是處于“平衡”狀態的，同樣可以利用糖原產生乳酸，如某些乳酸球菌等。

在國內，林建成等應用微生態檢測技術對1069例＜15歲女童陰道微生態狀況進行分析，結果顯示，女童患者的陰道分泌物菌群中桿菌比球菌檢出的相對較少。金宇婷等對疑診為細菌性外陰陰道感染的患兒 825 例，常規進行陰道分泌物培養細菌鑒定，分離出的小兒外陰陰道炎的常見需氧菌為：白色假絲酵母菌 12.3%，淋病奈瑟菌 10.7%，化膿鏈球菌 7.6%，金黃色葡萄球菌 5.4%，大腸埃希菌 5.1%，肺炎克雷伯菌 1.9%，肺炎鏈球菌 1.9%，B 族鏈球菌 1.9%，變形桿菌 1.3%。

鑒于某些細菌不能被常規采用的培養方法檢出，使得目前所獲得的數據具有一定缺陷。因此，如有大數據項目進行支撐，對不同生理狀態下女性的正常陰道微生態進行評估，可減少臨床干預，以建立更加動態、完善的陰道微生態評價體系，為患者制定更加個性化的管理方案。

4用大數據篩選適宜的治療方案

需氧菌性陰道炎既往又被稱為脫屑性陰道炎，2002年由Donders正式提出AV的概念及診斷標準。其病因及發病機制目前尚不清楚，且目前仍沒有對于AV的標準治療方案。治療原則是使用覆蓋需氧菌的抗生素治療7 d，多采用阿莫西林、頭孢類、喹諾酮類等藥物進行治療，或采用卡那霉素、克林霉素陰道局部用藥。

Tempera等于2004年及2006年報道了使用卡那霉素及氯甲烯土霉素陰道栓劑（每晚1次，連用6 d）用于治療AV，氯甲烯土霉素組的緩解率為 80%，卡那霉素組緩解率為 100%。2011年，Sobel 等采用 2% 克林霉素陰道內局部用藥治療AV，其中85.7%患者的癥狀在 3 周內得到緩解，但32%的患者在治療后的6周復發。劉朝暉等將復方莪術油栓劑用于治療AV，在癥狀、體征改善中的總有效率為86.96%。耿女等對診斷AV的患者，給予口服莫西沙星 0.4 g，每天 1 次，連用 6 d 為 1 個療程，治愈率為 65.7%，有效率為 29.4%，無效率為 4.9%。

目前，關于AV治療的大樣本臨床實驗尚缺乏，如有大數據結果進行分析和總結，將有助于探討AV的適宜治療方案，為臨床處理提供幫助。

5機器學習與婦產科微生態

婦產科微生態檢測技術核心主要包括形態學和功能學兩個環節。中華醫學會婦產科分會感染協作組推薦的陰道微生態診斷方案也為形態學結合功能學檢測，以期能全面、系統的評價女性陰道微生態狀況，給予個體化、規范化的管理。

隨著婦產科微生態概念的深入人心，各種微生態相關檢測技術也層出不窮，良莠不齊。經過對市場上主要微生態醫療儀器供應商市場占有率及全國各級醫療機構參加微生態相關培訓時所反饋的一手數據的統計和推斷，截止2017年5月底，已有至少300余家醫院及醫療機構，正式采用婦產科微生態診療方法，并具備開展微生態檢測及治療的軟硬件條件。

相對于更加依賴設備及試劑的功能學檢測環節，形態學檢測需要經過專業培訓的實驗室技術人員，能夠嫻熟地應用顯微鏡并對所觀察到的形態學特征進行判讀。雖然，以北京清華長庚醫院、北京大學第一醫院等三甲醫院臨床專家為首的團隊已開展了多年的微生態臨床技術檢測培訓，但尚不能滿足目前的臨床需求，同時存在一定的主觀性。因此，形態學檢測這一環節成為了制約微生態檢測技術進一步推廣的短板。

為了解決上述問題，2016年10月起，由北京清華長庚醫院、北京大學第一醫院兩家醫院的婦產科微生態實驗室牽頭，聯合北京麥科瑞博生物研究院等社會科研機構，展開了運用機器學習、大數據技術在微生態形態學檢測環節中的相關研究。
研究方法主要通過圖像采集設備，采集實驗室微生態樣本中的典型圖像，將圖像數據進行預處理，集中存儲并通過卷積神經網絡（convolutional neural network，CNN）、ADMM（alternating direction method ofmultipliers）等算法對超過100萬個微生物圖像樣本數據進行反復歸集。組織算法開發人員與婦產科微生態實驗室的技術專家協同工作，集中進行機器監督學習，不斷修正機器學習誤差，提高準確度。

經過將近6個月的協同工作，在抽取的每組50 000個簡單隨機樣本（整體圖像）中，平均識別率為86.99%［其中，常見菌如革蘭陽性大桿菌G+b（L）識別率為99.92%］，錯認率穩定在3%以下（見圖1）。報告反饋時間約為1.0~2.5秒。人機業務對比實驗顯示，從識別率、錯認率、速度等主要指標上，機器均明顯優于人工（見圖2、表1），并已經基本具備了提供圖像、文字提示輔助人工檢測判斷、自動根據判斷結果出具檢測報告的能力。相關科研工作尚在進一步進行中。
目前，國內外尚缺乏微生態形態學方面的技術積累及基礎數據資源，大數據技術的應用將有助于構建微生態形態學基礎數據庫，通過不同場景深度學習，神經網絡及特征工程等多種大數據處理及識別技術，有助于面向臨床應用開發有效的軟硬件系統，以供臨床應用，解決實驗室檢測技術瓶頸。

6大數據技術在婦產科微生態領域中應用的展望

婦產科微生態不僅僅是局限于女性生殖道的感染性疾病，鑒于其解剖位置特征，其與泌尿系統微生態、腸道微生態之間也存在一定相關性。同時，與多種婦產科疾病密切相關，如盆腔炎性疾病、異位妊娠、早產、胎膜早破等。由于婦產科微生態在女性生殖健康中的重要地位，其相關科研工作近年來也如雨后春筍般涌現。如關于婦產科微生態與HPV感染、宮頸病變以及宮頸癌發生的相關性，成為近年來婦產科臨床醫生關注的熱點。微生態失調與HPV感染、宮頸癌的發生是否相關？哪種微生態失調與其相關？如果相關，是微生態失調導致的HPV感染、宮頸癌的發生，還是反之？是微生態紊亂后導致的陰道炎癥發生，還是陰道炎導致的微生態紊亂？相關問題目前尚無定論。搜索國內外相關文獻，對于上述問題的探討目前僅停留于小樣本量的臨床數據分析階段，尚缺乏大樣本、大數據的臨床資料分析。因此，在上述領域，如運用大數據的概念和技術對臨床數據進行收集、分析和整理，將有助于回答上述科研假設。

同時，大數據技術的應用，使得相關婦產科感染性疾病診療數據信息能實時上傳、云端共享，為各婦產科微生態臨床檢測機構進行質量控制和監管，對出現的相關問題能作出迅速反應、及時處理提供依據。

綜上所述，將大數據技術應用于婦產科微生態領域，有助于我國生殖道感染性疾病的綜合、全面分析及管理、政策制定，有助于將我國的生殖道感染中的臨床及科研工作在國際發聲，提高我國婦產科微生態在國際人體微生態研究領域的聲譽，該項工作也需要全國各專家學者及企業的共同參與和努力，將我國的婦產科微生態工作推向更高的臺階。

參考文獻略。

來源：廖秦平，陳銳等，大數據在婦產科微生態領域中的應用現狀及展望[J].中國實用婦科與產科雜志，2018，34（1），52-55。