惡性血液病患者自體外周血造血干細(xì)胞采集結(jié)果預(yù)測(cè)模型研究

李若冰 唐古生 魯桂華 羅艷蓉 唐圓月 彭艷妮

(海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院血液科，上海 200433)

自體造血干細(xì)胞移植是治療淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤等多種惡性血液病及非血液系統(tǒng)疾病的主要途徑，具有良好的臨床治療效果，其中自體外周血造血干細(xì)胞(peripheral blood stem cell，PBSC)采集是獲得干細(xì)胞的重要方法[1-2]。自體造血干細(xì)胞移植是在患者治療的特定時(shí)期采集自身造血干細(xì)胞體保存或經(jīng)特殊處理后，當(dāng)患者接受超大劑量放、化療后予以回輸以促進(jìn)其造血系統(tǒng)的恢復(fù)和重建[3]。造血干細(xì)胞移植后造血功能恢復(fù)的關(guān)鍵在于回輸足夠的PBSC[4]。然而，受患者個(gè)體差異的影響，自體PBSC采集失敗案例時(shí)有發(fā)生。當(dāng)PBSC采集失敗后仍需要進(jìn)行2次采集，甚至3次采集，這嚴(yán)重增加了患者的心理和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，并影響治療療效。因此，在自體PBSC采集之前，通過對(duì)患者身體指標(biāo)進(jìn)行分析，提前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)采集結(jié)果，并采取相應(yīng)措施，提高PBSC采集質(zhì)量，可極大程度改善患者治療效果和預(yù)后[5- 6]。目前，對(duì)自體PBSC采集結(jié)果預(yù)測(cè)方法主要是經(jīng)驗(yàn)法，即醫(yī)護(hù)人員根據(jù)患者身體及少數(shù)血液指標(biāo)主觀地對(duì)PBSC結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)估，并制定動(dòng)員方案[7-8]。該方法易受醫(yī)護(hù)人員從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和患者個(gè)體差異影響，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估自體PBSC采集結(jié)果。針對(duì)上述問題，筆者回顧性分析了572例本院行自體造血干細(xì)胞采集術(shù)的惡性血液病患者基本信息、患病類型、采集患者血常規(guī)、生化指標(biāo)等因素，篩選不同的相關(guān)因素，并構(gòu)建基于多因素的自體PBSC采集結(jié)果預(yù)測(cè)模型；旨在對(duì)臨床醫(yī)護(hù)人員PBSC采集及護(hù)理工作提供指導(dǎo)、提高PBSC采集成功率，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析2015年5月-2022年6月在我院血液內(nèi)科接受PBSC采集的惡性血液病患者601例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)惡性血液病患者診斷符合《疾病和有關(guān)健康問題的國(guó)際統(tǒng)計(jì)分類(第10次修訂本)》即ICD-10[9]。(2)自體PBSC采集。(3)動(dòng)員及PBSC采集方案相同。(4)年齡≥18周歲，男女不限。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床資料不全者。(2)存在交流和認(rèn)知障礙者。經(jīng)過納入和排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后共排除29例資料不全的患者，最終納入572例血液病患者作為研究對(duì)象。PBSC采集前患者或其委托家屬簽署外周血干細(xì)胞采集知情同意書。本研究為回顧性研究，已通過我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批(審批號(hào)：CHEC2022-076)。

1.2PBSC采集方法 本研究所有PBSC采集流程均相同，其目的是為了排除PBSC采集過程的差異影響采集結(jié)果。所有患者均采用重組人粒細(xì)胞刺激因子(granulocyte colony stimulating factor，G-CSF)，動(dòng)員劑量5～10μg/(kg·d-1)，連續(xù)注射4～6 d，每天皮下注射1次。在動(dòng)員第4天開始評(píng)估患者白細(xì)胞和單個(gè)核細(xì)胞(包括單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞)比例，以確定采集的最佳時(shí)機(jī)。采用德國(guó)Fresenius血細(xì)胞分離機(jī)COM-ETC的單個(gè)核細(xì)胞采集程序進(jìn)行采集，選擇18G密閉式留置針穿刺外周靜脈，連接管道靜脈端，選擇14G股靜脈穿刺置管連接管道動(dòng)脈端，選擇生理鹽水預(yù)沖管道，采用復(fù)方枸櫞酸鈉溶液抗凝。采集前5 min予地塞米松10 mg靜脈推注，PBSC采集的循環(huán)總量為患者血容量的3.5～4倍(12 000～16 000 mL)，流速為50～60 mL/min，全血與抗凝劑流速比為10∶1～12∶1。采集開始后，給予患者10%葡萄糖酸鈣60 mL經(jīng)回輸管道持續(xù)10～15 mL/h注射泵泵入。在循環(huán)結(jié)束后將所采集的造血干細(xì)胞取樣1 mL，并送實(shí)驗(yàn)室計(jì)數(shù)(CD34+和MNC細(xì)胞計(jì)數(shù))。根據(jù)2018版造血干細(xì)胞移植治療淋巴瘤中國(guó)專家共識(shí)[10]，PBSC采集成功標(biāo)準(zhǔn)為：CD34+細(xì)胞計(jì)數(shù)≥2×106/kg，且MNC細(xì)胞計(jì)數(shù)≥5×108/kg。

1.3觀察指標(biāo) 收集患者臨床基本資料，包括性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)BMI、吸煙、患病類型等；自體PBSC采集前血液指標(biāo)：白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比積、血小板計(jì)數(shù)、血紅蛋白含量、淋巴細(xì)胞數(shù)比值、單核細(xì)胞比值。

2 結(jié)果

2.1PBSC成功組和失敗組一般資料比較 本研究所納入的572例患者中，以452例(79.02%)PBSC采集成功的患者作為“PBSC成功組”，以120例(20.98%)PBSC采集失敗的患者作為“PBSC失敗組”。PBSC成功組和PBSC失敗組臨床基本資料的比較，見表1。結(jié)果顯示：2組患者中性別(P<0.001)、吸煙史(P<0.001)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(P<0.001)、紅細(xì)胞比積(P<0.001)、血小板計(jì)數(shù)(P=0.025)、血紅蛋白含量(P<0.001)為PBSC采集結(jié)果的影響因素。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，572例患者中男性患者的PBSC采集成功率(85.20%)高于女性患者(70.54%)；納入患者中多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)260例(45.46%)、霍奇金淋巴瘤(hodgkin disease，HD)52例(18.91%)、非霍奇金淋巴瘤(non-hodgkin lymphoma，NHL)193例(33.74%)、急性淋巴細(xì)胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)67例(11.71%)，且MM、HD、NHL和ALL的PBSC成功率分別為79.62%、80.77%、81.87%和67.16%。

表1 PBSC成功組和失敗組一般資料比較

2.2研究組與驗(yàn)證組分組結(jié)果 為了盡量降低數(shù)據(jù)分組所帶來(lái)的偏倚，從“PBSC成功組”和“PBSC失敗組”分別隨機(jī)選擇70%的患者進(jìn)行混合作為研究組來(lái)構(gòu)建PBSC結(jié)果預(yù)測(cè)模型，“PBSC成功組”和“PBSC失敗組”中剩余30%患者混合作為模型驗(yàn)證組。研究組中PBSC采集成功患者316例，PBSC采集失敗患者84例；驗(yàn)證組中PBSC采集成功患者136例，PBSC采集失敗患者36例。所有臨床資料在研究組和驗(yàn)證組間比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表2。

表2 研究組和驗(yàn)證組臨床基本資料比較

2.3PBSC采集結(jié)果多因素分析 雖然原始11個(gè)變量中共有6個(gè)變量有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但為了確保所建立模型的準(zhǔn)確性，將11個(gè)原始變量全部輸入LASSO模型，選用10倍交叉驗(yàn)證擬合不同變量組合下的模型，隨著正則化參數(shù)λ的增加，各變量系數(shù)值逐漸被壓縮，即變量隨之減少，見圖1。上橫坐標(biāo)是此時(shí)模型中非零系數(shù)變量的個(gè)數(shù)，模型變量對(duì)于每一個(gè)正則化參數(shù)λ值，在交叉驗(yàn)證下可以得到一個(gè)目標(biāo)參量的置信區(qū)間和一個(gè)均值，見圖2，圖中兩條虛線分別代表兩個(gè)特殊的λ值(lambda.min和lambda.1se)。lambda.min指最小目標(biāo)參量均值對(duì)應(yīng)的λ值，lambda.1se指在lambda.min一個(gè)方差se范圍內(nèi)最簡(jiǎn)模型對(duì)應(yīng)的λ值。按照l(shuí)ambda.1se變量篩選準(zhǔn)則，本研究選取lambda.1se的值為0.000 19，此時(shí)可獲得變量個(gè)數(shù)最少且性能優(yōu)良的模型。最終篩選出6個(gè)與自體PBSC采集結(jié)果相關(guān)性最顯著的變量，包括患者性別、吸煙史、白細(xì)胞、紅細(xì)胞比積、血小板計(jì)數(shù)和血紅蛋白含量。選擇研究組中有上述6個(gè)變量作為自變量進(jìn)行多元logistic回歸分析，結(jié)果顯示患者性別、吸煙史、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比積、血小板計(jì)數(shù)及血紅蛋白含量因素是影響自體PBSC采集結(jié)果的獨(dú)立影響因素(P<0.05)，見表3。

圖1 λ與模型變量動(dòng)態(tài)篩選過程圖

圖2 λ變量篩選過程的模型誤差變化圖

表3 研究組PBSC采集多因素logistic回歸分析(n=572)

2.4PBSC采集風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型擬合及預(yù)測(cè)效果 根據(jù)多因素logistic回歸分析結(jié)果，構(gòu)建PBSC采集預(yù)測(cè)模型，并采用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合效果(χ2=3.756，P=0.482)，說明LASSO變量篩選模型和PBSC預(yù)測(cè)模型在研究組和驗(yàn)證組數(shù)據(jù)都有較好的擬合效果，未發(fā)生過擬合現(xiàn)象，因此，上述模型有較好的泛化能力。根據(jù)PBSC預(yù)測(cè)模型對(duì)研究組和驗(yàn)證組患者的預(yù)測(cè)結(jié)果，分別繪制研究組和驗(yàn)證組的ROC曲線，見圖3(a)和(c)。以研究組Youden指數(shù)為預(yù)測(cè)模型的最大臨界值，即cut-off值為0.455，研究組AUC、靈敏度和特異度分別為0.855、81.05%和78.48%，驗(yàn)證組AUC、靈敏度為和特異度分別為0.875、83.65%和74.52%。此外，繪制該預(yù)測(cè)模型研究組和驗(yàn)證組的校準(zhǔn)曲線，見圖3(b)和(d)。研究組及驗(yàn)證組列線圖模型ROC曲線及校正曲線，見圖3(掃二維碼獲取)。

2.5PBSC采集風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)列線圖模型的建立 在驗(yàn)證模型的有效性后，為了更好地推廣PBSC采集風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，本研究建立了自體PBSC采集結(jié)果列線圖預(yù)測(cè)模型，見圖4。根據(jù)cut-off值計(jì)算出最佳風(fēng)險(xiǎn)分層臨界值0.455(213分)，最終定義患者總得分≤213分為低風(fēng)險(xiǎn)組，>213分為高風(fēng)險(xiǎn)組。

圖4 自體PBSC采集結(jié)果列線圖預(yù)測(cè)模型

3 討論

惡性血液病以患者生存時(shí)間短、治愈率低、治療費(fèi)用高為顯著特征，自體PBSC移植是臨床治療惡性血液病的常用方法，其中PBSC采集是移植治療的關(guān)鍵步驟，直接關(guān)系到最終的PBSC移植效果。為提高PBSC采集的成功率，有必要在血液病患者行PBSC術(shù)之前對(duì)PBSC采集結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.1PBSC預(yù)測(cè)模型應(yīng)用 本研究所構(gòu)建的PBSC預(yù)測(cè)模型主要針惡性血液病患者，包括MM、HD、NHL和ALL 4種患者，能夠根據(jù)患者性別、吸煙史、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比積、血小板計(jì)數(shù)和血紅蛋白含量6項(xiàng)指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)即將行PBSC術(shù)患者的PBSC采集結(jié)果。在臨床應(yīng)用中，醫(yī)護(hù)人員可將上述6個(gè)變量向頂端評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)做垂線以得到相應(yīng)的得分，通過相加各變量得分得出總分，從而實(shí)現(xiàn)惡性血液病患者個(gè)體化預(yù)測(cè)，便于醫(yī)護(hù)人員根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)高?；颊咧贫ǜ嗅槍?duì)性預(yù)防錯(cuò)措施，如增加G-CSF劑量、更換動(dòng)員藥物、改變采集方案或延緩PBSC采集。在實(shí)際使用過程中，應(yīng)當(dāng)采用最新的患者指標(biāo)對(duì)PBSC結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而提高模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2PBSC預(yù)測(cè)模型優(yōu)勢(shì) 本研究通過采用6項(xiàng)患者基本指標(biāo)對(duì)PBSC采集結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，與以往所使用的單因素或者醫(yī)護(hù)人員憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)PBSC采集結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)有著本質(zhì)的區(qū)別。典型的例如Anguita等[1]通過研究發(fā)現(xiàn)，血液病患者PBSC采集結(jié)果與患者行PBSC術(shù)前體內(nèi)的CD34+細(xì)胞計(jì)數(shù)正相關(guān)，因此可以采用患者CD34+細(xì)胞計(jì)數(shù)直接預(yù)測(cè)PBSC采集結(jié)果。Sheppard等[5]和閆巖等[7]認(rèn)為外周血造血祖細(xì)胞(hematopoietic progenitor cell，HPC)計(jì)數(shù)與PBSC采集結(jié)果存在高度相關(guān)性，因此，可以采用全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀及HPC-Research軟件計(jì)算HPC數(shù)量，進(jìn)而預(yù)測(cè)PBSC采集結(jié)果。但事實(shí)上，該方法需要對(duì)外周血進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理才能獲得準(zhǔn)確的HPC計(jì)數(shù)，導(dǎo)致該方法存在預(yù)測(cè)成本高、預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。本研究所提方法僅需要患者性別、吸煙史及少量血常規(guī)指標(biāo)即可完成對(duì)PBSC采集結(jié)果的預(yù)測(cè)，且在列線圖的幫助下，該方法具有操作簡(jiǎn)單、預(yù)測(cè)成本低等優(yōu)勢(shì)。此外，考慮到我國(guó)本土血液病通常存在診斷時(shí)間晚、治療費(fèi)用高、治愈率低等特點(diǎn)，多數(shù)血液病患者情緒低落不愿意配合治療，因此本研究中所建簡(jiǎn)單有效的預(yù)測(cè)模型更具優(yōu)勢(shì)。

3.3PBSC預(yù)測(cè)因子分析 本研究通過單因素及多因素分析篩選出自體PBSC采集6項(xiàng)危險(xiǎn)因素，包括白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比積、血小板計(jì)數(shù)、血紅蛋白含量等相關(guān)指標(biāo)已被廣泛報(bào)道，而患者性別、吸煙史卻鮮有報(bào)道。其中性別對(duì)PBSC采集結(jié)果有顯著影響，主要是因?yàn)樾詣e導(dǎo)致患者體內(nèi)部分激素分泌存在明顯差異。如經(jīng)過化療治療后，女性的空腹血糖、三酰甘油、總膽固醇、低密度脂蛋白水平明顯升高[11]，且化療后女性更容易發(fā)生感染[12]，而受感染的影響白細(xì)胞因子會(huì)誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為各種免疫細(xì)胞，造成干細(xì)胞數(shù)量減少[5]，這是女性PBSC采集成功率低于男性的重要原因。對(duì)于吸煙尤其是具有長(zhǎng)期吸煙史的人群，其肺部存在長(zhǎng)期的炎癥，巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等大量炎癥細(xì)胞被激活，并且其數(shù)量也高于無(wú)吸煙史的普通人群[13]。在PBSC采集過程中，造血干細(xì)胞主要集中在白細(xì)胞層中，因此巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量的增加會(huì)降低干細(xì)胞的占比。在采集量相同的情況下，有吸煙史的患者最終所提取的干細(xì)胞數(shù)量降低，導(dǎo)致PBSC采集失敗。而部分血液指標(biāo)：白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板能都是由PBSC分化而來(lái)，因此上述細(xì)胞和對(duì)應(yīng)指標(biāo)通常與PBSC的分化能力呈正相關(guān)性，在一定程度上能夠反映PBSC的自我增殖能力[14-15]，因此能夠利用上述指標(biāo)對(duì)PBSC采集結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.4創(chuàng)新性與局限性 本文的創(chuàng)新性在于，根據(jù)患者11項(xiàng)基本信息進(jìn)行了預(yù)測(cè)因子篩選，然后采用多因素logistic回顧構(gòu)建了PBSC采集結(jié)果預(yù)測(cè)模型，并繪制了相應(yīng)的列線圖模型，可視化列線圖模型能夠?yàn)榕R床模型的使用提供便利，也為該模型的推廣提供了幫助。此外，本研究也存在不足之處，由于本研究采用回顧性隊(duì)列研究構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，可能造成研究結(jié)果存在一定的偏倚。但本研究仍為后續(xù)開展多中心、大樣本的前瞻性隊(duì)列研究奠定了基礎(chǔ)。本中心擬聯(lián)合長(zhǎng)三角多家醫(yī)院開展PBSC采集結(jié)果預(yù)測(cè)模型的多中心臨床研究，以此進(jìn)一步提高模型的預(yù)測(cè)效能。

綜上所述，本研究探討應(yīng)用血液病患者PBSC采集影響因素并建立了列線圖預(yù)測(cè)模型，對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，為篩選PBSC采集高危人群提供了機(jī)理依據(jù)。本模型為醫(yī)護(hù)人員預(yù)測(cè)PBSC采集結(jié)果，從而針對(duì)性的設(shè)計(jì)動(dòng)員和PBSC采集方案提供參考，從而提高自體PBSC移植的成功率。