運用決策樹算法構建天皰瘡并發(fā)感染的風險預測模型

黃國惠,李嬌,倪萍,丁鈺

天皰瘡是臨床較為常見的一種自身免疫性大皰病,多發(fā)于50～60歲的中老年群體,且以皮膚、黏膜上出現薄壁水皰或大面積糜爛為臨床特點[1-2]。據相關文獻[3]報道,全球范圍內天皰瘡年發(fā)病率約為(0.75～5)/10萬,并呈逐年增高趨勢。目前臨床應用糖皮質激素聯合其他治療,雖然可將患者致死率降低至5%,但由于其機體表皮內棘層細胞松解,正常皮膚屏障功能受損,表皮剝落,促使體液過量滲出[4-5]。加之免疫抑制劑和糖皮質激素等藥物長期大量使用,促使本身就已存在皮膚屏障受損的天皰瘡患者極易并發(fā)感染。既往研究[6]表明,天皰瘡未治療者2年死亡率為50%,5年死亡率可達100%。雖然通過上述干預方式可將多數患者的5年致死率降低至51.6%,但近年研究報道,該類患者的致死率仍呈上升趨勢,其中感染是患者死亡的主要原因。因此,探究影響天皰瘡患者并發(fā)感染的相關因素并給予早期制定針對性的防控策略,對優(yōu)化天皰瘡患者的臨床療效,降低感染風險等方面尤為重要[7]。目前雖然已有部分學者對天皰瘡并發(fā)感染的相關因素展開研究,但上述報道多采用傳統(tǒng)的風險預測模型,雖然傳統(tǒng)的風險預測模型具有良好的風險評估效能,但其在臨床決策/建議等方面存在一定不足[8]。而決策樹模型是通過樹形結構建立的一種風險預測模型,其分類速度快且結果能顯示各項風險因素的重要性排序,更利于醫(yī)務人員識別分析風險因素的權重[9-10]?；诖?本研究通過分析天皰瘡患者的臨床資料,探究影響感染發(fā)生的相關因素,并建立預測天皰瘡并發(fā)感染的預測決策樹模型,以期為天皰瘡高感染風險患者的臨床防治工作提供參考。

1 對象與方法

1.1研究對象 病例來源于2019年3月—2022年8月在本院收治的127例天皰瘡患者作為研究對象,本研究已通過本院倫理委員會批準。

1.2納入標準 ①所有受試者均符合《2015EDE/EADV共識:大皰性天皰瘡的管理[11]》中有關天皰瘡相關診斷標準者;②通過直接免疫熒光、臨床表現以及組織病理學診斷確診者;③存在黏膜損害者,尼氏征陽性;④臨床一般資料完整者。

1.3排除標準 ①復發(fā)性天皰瘡者;②伴有其他感染性疾病者;③伴有惡性腫瘤疾病者;④伴有結核、肝炎等傳染性疾病者;⑤伴有精神類疾病或重度失語者。

1.4觀察指標及研究方法

1.4.1觀察指標 ①基線信息:性別、年齡、居住地、抽煙、飲酒、病程;②基礎疾病:糖尿病、高血壓、高脂血癥;③其他資料:皮損面積、臨床分型、激素使用種類、住院時間、感染類別、病情程度、低蛋白血癥、CD4+T淋巴細胞減少癥。

1.4.2研究方法 回顧性分析127例天皰瘡患者的臨床一般資料,參考系統(tǒng)感染相關診斷[12]標準(白細胞計數>10.0×109/L,且中性粒細胞比例>70%),所有患者的基線治療均為系統(tǒng)使用甲潑尼龍聯合局部應用糖皮質激素。根據患者是否發(fā)生感染,將患者分為感染組和非感染組。采用單因素、多因素分析天皰瘡患者并發(fā)感染的影響因素。

1.5相關定義 ①病情嚴重程度:根據天皰瘡疾病面積指數對患者病情嚴重程度進行劃分[13]:即分為輕度(0～8分),中度(9～25分),重度(>25分);②CD4+T淋巴細胞減少癥:CD4+T淋巴細胞計數<300/μL;③低蛋白血癥[14]:血清總蛋白<60 g/L或血清白蛋白<25 g/L。

1.6統(tǒng)計學處理 采用SPSS24.0軟件分析數據,計數資料選擇卡方檢驗分析,運用多因素Logistic回歸分析篩選天皰瘡并發(fā)感染的危險因素。當P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。運用SPSS Modeler軟件構建預測天皰瘡并發(fā)感染的決策樹模型,并應用R(4.2.1)軟件繪制多因素Logistic回歸模型與決策樹模型的受試者工作特征(ROC)曲線。

2 結果

2.1天皰瘡患者感染發(fā)生現狀 本研究共計納入的127例天皰瘡患者中有41例患者發(fā)生了感染,有86例患者未發(fā)生感染,感染發(fā)生率為32.28%(41/127)。

2.2天皰瘡患者并發(fā)感染的單因素分析 感染組和非感染組患者性別、居住地、抽煙、飲酒、病程、皮損面積、臨床分型、激素使用種類、住院時間、高血壓、高血脂癥、感染類別等臨床資料對比,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),而年齡、病情程度、糖尿病、低蛋白血癥、CD4+T淋巴細胞減少癥等資料對比,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 天皰瘡患者并發(fā)感染的單因素分析 例(%)

2.3天皰瘡患者并發(fā)感染的多因素Logistic回歸分析 將感染組和非感染組患者單因素分析具有統(tǒng)計學意義的項目(年齡、病情程度、糖尿病、低蛋白血癥、CD4+T淋巴細胞減少癥)作為自變量,以天皰瘡患者是否并發(fā)感染作為因變量(具體賦值方式見表2),進行多因素Logistic回歸分析,結果顯示:年齡>60歲(OR=4.503,95%CI:1.611～12.583)、病情程度為重度(OR=6.037,95%CI:2.074～17.575)、存在糖尿病(OR=2.960,95%CI:1.116～7.847)、存在低蛋白血癥(OR=7.826,95%CI:2.133～28.717)、存在CD4+T淋巴細胞減少癥(OR=24.181,95%CI:5.114～114.34)是天皰瘡患者并發(fā)感染的危險因素(P<0.05),見表3。

表2 變量賦值表

表3 天皰瘡患者并發(fā)感染的多因素分析

2.4天皰瘡患者并發(fā)感染的決策樹模型 將感染組和非感染組患者單因素分析(P<0.05)的自變量(年齡、病情程度、糖尿病、低蛋白血癥、CD4+T淋巴細胞減少癥)納入決策樹模型,生成模型見圖1。本研究決策樹生長5層,共計12個節(jié)點,其中終末節(jié)點7個,共篩選提取5個分類規(guī)則,即年齡、病情程度、糖尿病、低蛋白血癥、CD4+T淋巴細胞減少癥:①非低蛋白血癥,非CD4+T淋巴細胞減少癥,年齡≤60歲者占該節(jié)點構成比的7.55%;②非低蛋白血癥,CD4+T淋巴細胞減少癥者占該節(jié)點構成比的71.43%;③非低蛋白血癥,非CD4+T淋巴細胞減少癥,年齡>60歲者,病情嚴重程度為重度者占該節(jié)點構成比的57.14%;④非低蛋白血癥,非CD4+T淋巴細胞減少癥,年齡>60歲,病情嚴重程度為輕中度,無糖尿病者占該節(jié)點構成比的7.14%;⑤非低蛋白血癥,非CD4+T淋巴細胞減少癥,年齡>60歲,病情嚴重程度為輕中度,伴糖尿病者占該節(jié)點構成比的42.86%;⑥低蛋白血癥,年齡≤60歲者該節(jié)點構成比的44.44%;⑦低蛋白血癥,年齡>60歲者該節(jié)點構成比的88.89%,見圖1。其中糖尿病對天皰瘡患者并發(fā)感染的影響較小,而年齡則是天皰瘡患者并發(fā)感染最為重要的影響因素,見圖2。

圖1 影響天皰瘡患者并發(fā)感染的決策樹模型

圖2 影響天皰瘡患者并發(fā)感染決策樹模型的預測變量重要性排序

2.5兩種模型的預測效能 預測天皰瘡患者并發(fā)感染的決策樹模型的AUC值稍高于多因素Logistic回歸模型(0.814vs.0.798),但兩個模型的AUC相比差異無統(tǒng)計學意義(Z=-0.451,P>0.05),見表4,圖3～4。

圖3 多因素Logistic回歸模型的ROC曲線

圖4 決策樹模型的ROC曲線

表4 兩種模型預測效能對比

3 討論

天皰瘡與感染之間的關系較為復雜,其發(fā)生與進展過程是由患者機體免疫功能、抗菌藥物有效性等多種因素共同決定的。既往國內外研究[15-16]報道,天皰瘡患者感染發(fā)生率從22%～56%不等。本研究127例天皰瘡患者中,有86例患者未發(fā)生感染,感染發(fā)生率為32.28%,結果符合上述報道。分析原因可能為,天皰瘡患者臨床早期干預需給予大劑量糖皮質激素并適當給予免疫抑制劑等相關藥物進行輔助治療,而這種干預方案雖然具有較好的治療效果,但極易誘發(fā)真菌感染。因而探究天皰瘡并發(fā)感染的相關因素并構建天皰瘡患者并發(fā)感染的風險預測模型,對天皰瘡患者并發(fā)感染的臨床防治工作尤為重要。

既往研究[17]表明,高齡是天皰瘡患者并發(fā)感染的獨立危險因素。隨著年齡的不斷增加,患者體內臟器及免疫系統(tǒng)均呈衰退狀態(tài),機體對外界病原菌的抵抗能力隨之減弱,加以疾病本身對免疫系統(tǒng)的損害,促使天皰瘡患者更易發(fā)生感染。天皰瘡患者張力性水皰破潰風險相對較大,而伴有糖尿病的患者,其機體高血糖狀態(tài)可經多種途徑下誘導機體參與創(chuàng)面愈合的細胞逐漸凋亡,促使患者創(chuàng)面愈合時間延長,而創(chuàng)面長時間暴露外界,也會增加患者機會性感染風險[18];此外,由高糖狀態(tài)所誘發(fā)的高凝狀態(tài)、微血管病變、白細胞吞噬與黏附能力降低、局部微循環(huán)障礙等因素均可為病原菌的繁殖與成長提供有利條件,繼而導致患者感染風險增加[19]。相關研究[17]表明,重度天皰瘡患者并發(fā)感染的風險顯著高于輕中度患者。本研究結果發(fā)現,感染組中病情嚴重程度為重度的患者占比顯著高于非感染組,通過多因素Logistic回歸進一步分析發(fā)現,重度天皰瘡患者發(fā)生感染的風險較輕中度患者增加6.037倍,結果與上述研究相一致。

此外,本研究證實存在低蛋白血癥和CD4+T淋巴細胞減少癥的患者發(fā)生感染的風險較非低蛋白血癥和非CD4+T淋巴細胞減少癥患者增加7.826倍和24.181倍,結果與劉瓊等[18]研究一致。血清白蛋白和CD4+T淋巴細胞表達均是能夠有效反映機體免疫功能的可靠指標。白蛋白主要由體內肝臟合成,其具有極為重要的生理作用并可維持膠體滲透壓。而天皰瘡患者需長期行糖皮質激素干預,極易導致蛋白丟失,而低蛋白血癥可導致降低患者血漿膠體滲透壓,誘發(fā)組織水腫并加劇感染擴散;而感染又可加劇體內蛋白消耗形成惡性循環(huán)。目前有關CD4+T淋巴細胞減少癥增加天皰瘡患者并發(fā)感染的具體機制尚未完全明確,可能與疾病本身相關。而人體中存在的CD4+T淋巴細胞可介導細胞免疫和炎癥反應,抵抗病原菌感染。此外,患者體內存在一種可針對橋粒芯蛋白3的抗體,一般情況下B細胞并不會產生該種抗體,但在患者機體免疫調節(jié)機制異常下,B細胞無法對橋粒芯蛋白3出現免疫耐受,而該種免疫耐受可接受Th2的調節(jié),因而CD4+T淋巴細胞降低不僅極易導致患者受到病原菌侵襲,亦會促進病情加速進展[19]。

除上述外,本研究結果顯示,決策樹模型預測天皰瘡患者并發(fā)感染的AUC值稍高于多因素Logistic回歸模型,但兩種模型預測天皰瘡患者并發(fā)感染結果具有一致性。醫(yī)務人員可通過上述模型用于輔助預測天皰瘡患者感染發(fā)生風險,針對感染高?；颊咧贫ǚ乐未胧?繼而有助于提高患者臨床療效,降低感染風險。

綜上所述,年齡>60歲、病情程度為重度、存在糖尿病、存在低蛋白血癥、存在CD4+T淋巴細胞減少癥是天皰瘡患者并發(fā)感染的危險因素,本研究構建的天皰瘡患者并發(fā)感染的決策樹預測模型預測效能良好,有助于醫(yī)務人員篩選感染高風險人群。但本研究為回顧性、單中心樣本研究,樣本量納入有限且可能存在遺漏有價值的相關指標,因此,研究結論仍需在今后的研究中加以驗證。