基于決策曲線和劑量反應(yīng)分析評(píng)估腺病毒載量對(duì)兒童感染重癥腺病毒肺炎后發(fā)展為閉塞性細(xì)支氣管炎的預(yù)測(cè)價(jià)值

廖 蔻 代繼宏 鐘林平 林繼雷

閉塞性細(xì)支氣管炎(BO)是一種少見(jiàn)的由小氣道損傷后炎癥及纖維化病變所引起的臨床綜合征，以小呼吸道阻塞和氣流受限為特點(diǎn)。多見(jiàn)于兒童，臨床以重癥肺炎或其他原因引起的進(jìn)行性呼吸困難及氣流受阻為主要表現(xiàn)，預(yù)后不良。感染是引起兒童 BO 的最常見(jiàn)原因[1,2]，腺病毒(ADV)感染是公認(rèn)的引起兒童BO的主要病原[3]。

ADV是一種DNA病毒，主要通過(guò)呼吸道傳染，是兒童常見(jiàn)的呼吸道感染的病原體，其中重癥腺病毒肺炎(SAP)占重癥肺炎19.3%[4]。SAP主要表現(xiàn)為發(fā)熱時(shí)間長(zhǎng)、呼吸道癥狀重、易發(fā)生多系統(tǒng)并發(fā)癥、病死率高，且近期ADV流行在全國(guó)范圍內(nèi)升高，引起了大家對(duì)SAP的高度重視。有研究表明SAP患兒易遺留慢性氣道和肺疾病，其中BO的發(fā)生率高達(dá)47.4%[5]。但是目前對(duì)于SAP發(fā)展為BO的危險(xiǎn)性尚無(wú)有效預(yù)測(cè)指標(biāo)。有研究表明ADV載量與肺炎的嚴(yán)重程度呈正相關(guān),ADV載量可顯著增加重癥肺炎的風(fēng)險(xiǎn)，具體機(jī)制不清[6]。

1 方法

1.1 研究設(shè)計(jì) 通過(guò)病例對(duì)照研究確立SAP發(fā)展為BO的危險(xiǎn)因素，并對(duì)危險(xiǎn)因素行關(guān)聯(lián)強(qiáng)度分析，通過(guò)決策曲線分析預(yù)測(cè)臨床價(jià)值。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 腺病毒肺炎診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]①體溫常持續(xù)≥39℃，可伴咳嗽、喘息，②肺部可有細(xì)濕啰音或哮鳴音，③鼻咽抽吸物核酸檢測(cè)顯示ADV陽(yáng)性(>400拷貝·mL-1)。

1.2.2 重癥肺炎診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]存在以下任何一項(xiàng)，①一般情況差，②拒食或脫水癥，③意識(shí)障礙，④呼吸頻率明顯增快(嬰兒>70·min-1；年長(zhǎng)兒>50·min-1)，⑤紫紺，⑥呼吸困難(呻吟、三凹征、鼻翼扇動(dòng))，⑦肺浸潤(rùn)(多肺葉或≥2/3的肺受累)，⑧胸腔積液，⑨經(jīng)皮血氧飽和度≤0.92，⑩肺外并發(fā)癥(腦膜炎、腦膿腫，心包炎、心內(nèi)膜炎，骨髓炎，關(guān)節(jié)炎，膿毒癥，溶血尿毒癥綜合征等)。

1.2.3 BO臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]①持續(xù)或反復(fù)喘息或咳嗽、呼吸急促、呼吸困難、運(yùn)動(dòng)不耐受，②雙肺可聞及廣泛哮鳴音、濕啰音，并持續(xù)>6周，對(duì)支氣管舒張劑反應(yīng)差，③高分辨率CT顯示BO改變(如馬賽克征、支氣管擴(kuò)張、支氣管壁增厚)；④肺功能顯示小氣道阻塞性通氣功能障礙或混合型通氣功能障礙，支氣管舒張實(shí)驗(yàn)多為陰性。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn) 2015年1月至2019年2月重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院(我院)住院治療的1～18歲SAP(符合腺病毒肺炎診斷同時(shí)符合重癥肺炎標(biāo)準(zhǔn))患兒，出院后半年明確是否符合BO臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，且排除其他引起咳嗽的疾病(如支氣管哮喘、各種先天性肺發(fā)育畸形、肺結(jié)核、彌漫性泛細(xì)支氣管炎等)。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn) ①患SAP前已診斷BO者，②既往有骨髓移植或心肺移植者，③出院后診斷BO前再次感染其他病原體導(dǎo)致重癥肺炎者，④住院期間未行胸部CT檢查，⑤住院期間死亡或自動(dòng)出院者，⑥無(wú)法明確是否發(fā)展為BO，如失訪，或出院半年有可疑癥狀(反復(fù)咳嗽或喘息)但監(jiān)護(hù)人拒絕完善胸部CT檢查明確診斷。

1.5 分組考慮 隨訪半年發(fā)展為BO為BO組，未發(fā)展為BO為非BO組。

1.6 資料截取 鑒于本文通過(guò)LASSO回歸篩選變量，以最低離均差的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差作為選取變量的標(biāo)準(zhǔn)，再納入多因素Logistic回歸分析，因此盡可能多的從住院病志中提取患兒臨床特征。性別，年齡，早產(chǎn)，剖宮產(chǎn)，影像學(xué)檢查報(bào)告提示的先天性氣道發(fā)育異常和先天性心臟病，營(yíng)養(yǎng)不良，是否反復(fù)高熱(病程中每天發(fā)熱>3次，最高體溫≥39℃)，發(fā)熱持續(xù)時(shí)間，呼吸衰竭，CT報(bào)告顯示節(jié)段性肺實(shí)變、肺不張、胸腔積液、肺壞死，住院期間的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)截取最大異常值(血WBC、L%、Hb、PLT、ALT、AST、ALB、LDH、CRP、PCT、AVD載量)，是否因SAP使用丙種球蛋白>400 mg·kg-1，是否因SAP靜脈使用糖皮質(zhì)激素，是否診斷呼吸衰竭(血?dú)夥治鎏崾狙躏柡投?50%，或者在鼻導(dǎo)管給氧和面罩給氧下仍有進(jìn)行性呼吸困難)，是否因SAP行有創(chuàng)機(jī)械通氣，是否有消化系統(tǒng)并發(fā)癥，如腹瀉、嘔吐、中毒性腸麻痹等，是否有心血管并發(fā)癥，如心包炎、心內(nèi)膜炎、心肌損傷、心律失常等，是否有血液系統(tǒng)并發(fā)癥，如繼發(fā)性血小板增多癥、凝血功能障礙、噬血細(xì)胞性淋巴組織細(xì)胞增多癥等，是否有神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，如中毒性腦病或腦炎等，是否合并細(xì)菌感染，如痰培養(yǎng)細(xì)菌陽(yáng)性，是否合并病毒感染，如呼吸道合胞病毒(RSV)、甲型及乙型流感病毒和副流感病毒1、2、3型陽(yáng)性，是否進(jìn)入ICU。

1.7 病毒檢測(cè) 入我院后24 h內(nèi)獲得受試者的鼻咽抽吸物，利用間接免疫熒光病毒檢測(cè)ADV、RSV、流感和副流感病毒；采用聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)ADV載量HAdV和支原體感染。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)均采用R 3.60軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，本研究因ADV拷貝數(shù)個(gè)體差異較大，故取其自然對(duì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算。正態(tài)分布計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；偏態(tài)分布計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位距)表示，組間比較采用Mann．WhitneyU檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率或百分比表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。利用Lasso Logistic回歸模型進(jìn)行變量選擇，通過(guò)交叉驗(yàn)證選擇模型中最優(yōu)調(diào)和參數(shù)λ，分析篩選SAP發(fā)展為BO的影響因素。再用logistic多元回歸分析納入多個(gè)因素，再以ADV載量為診斷指標(biāo)，繪制ROC曲線，尋找ADV載量最佳截?cái)嘀?；以該截?cái)嘀禐閰⒖贾?，?yīng)用樣條函數(shù)與logistic回歸相結(jié)合的限制性立方樣條法分析ADV載量與SAP發(fā)展為BO的劑量反應(yīng)關(guān)系，其中ADV載量為連續(xù)變量，根據(jù)其百分位數(shù)的分布截取4個(gè)節(jié)點(diǎn)( P5，P35，P65，P95)，在R 3.6軟件中繪制限制性立方樣條圖。最后對(duì)ADV載量進(jìn)行決策曲線分析，以凈獲益率為縱坐標(biāo)，高風(fēng)險(xiǎn)閾值為橫坐標(biāo)，繪制決策的臨床分析(DCA)和臨床影響分析(CIA)曲線。同時(shí)本研究采用Spearman相關(guān)分析探索ADV載量與CRP及LDH之間的關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 通過(guò)我院病案系統(tǒng)檢索符合本文納入標(biāo)準(zhǔn)的222例SAP患兒，排除出院后半年內(nèi)再次感染其他病原體導(dǎo)致重癥肺炎6例，住院期間死亡10例，家屬要求自動(dòng)出院9例，住院期間缺少胸部CT資料12例，出院后失訪28例，有可疑癥狀但無(wú)法明確BO診斷18例。139例SAP患兒進(jìn)入本文分析，BO組34例，非BO組105例。表1顯示兩組人群的臨床特征。

表1 SAP患兒中BO組和非BO組臨床資料比較[n(%)]

2.2 ADV載量與發(fā)展為BO的關(guān)系 選擇經(jīng)單因素分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的18個(gè)指標(biāo)作為自變量，SAP是否發(fā)展為BO作為因變量，行Logistic回歸分析。利用Lasso logistic模型分析，通過(guò)交叉檢驗(yàn)法選擇最佳λ值。折疊次數(shù)為10次(圖1A)?？v坐標(biāo)代表目標(biāo)參量，下橫坐標(biāo)代表log(λ)，上橫坐標(biāo)是該模型中非零系數(shù)變量的個(gè)數(shù)，因?yàn)榻徊骝?yàn)證，對(duì)于每個(gè)λ值，在紅點(diǎn)所示目標(biāo)參量的均值左右，可得到一個(gè)目標(biāo)參量的置信區(qū)間。圖1兩條虛線代表兩個(gè)特殊的λ值即Lambda.min和Lambda.1se。Lambda.min指所有λ中得到最小目標(biāo)參量均值的λ值，Lambda.1se指Lambda.min一個(gè)方差范圍內(nèi)得到最精簡(jiǎn)模型的λ值。本研究選取Lambda.1se的值為0.084，此時(shí)進(jìn)入模型的變量有：發(fā)熱持續(xù)時(shí)間、是否有創(chuàng)機(jī)械通氣、ADV載量和LDH。

圖1B顯示，隨著λ值的變化模型變量的篩選情況，每條曲線代表每一個(gè)自變量系數(shù)的變化軌跡，縱坐標(biāo)是系數(shù)的值，下橫坐標(biāo)是 log(λ) ，上橫坐標(biāo)是此時(shí)模型中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)。隨著 λ 值增大，模型壓縮程度越大，進(jìn)入模型的自變量個(gè)數(shù)減少，模型選擇主要變量的功能變強(qiáng)。通過(guò)對(duì)篩選入的變量行多元logistic回歸分析表明，ADV載量是SAP發(fā)展為BO的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(OR=1.247，95% CI：1.088～1.459，P=0.01)。

2.3 ADV載量對(duì)SAP發(fā)展為BO的診斷價(jià)值 以ADV載量為診斷指標(biāo)，行敏感度和特異質(zhì)分析，圖1C顯示，ROC曲線下面積(AUC)=0.712(95%CI：0.61～0.81)。約登指數(shù)最高時(shí)的ADV載量的自然對(duì)數(shù)為17.2設(shè)置為最佳截?cái)嘀担A(yù)測(cè)SAP發(fā)展為BO的敏感度69.5%，特異度67.6%。

2.4 ADV載量與SAP發(fā)展為BO關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的劑量反應(yīng)分析 以ADV載量自然對(duì)數(shù)值最佳截?cái)嘀?7.2為參考值，應(yīng)用樣條函數(shù)與logistic 回歸相結(jié)合的限制性立方樣條法分析ADV載量與SAP發(fā)展為BO的劑量反應(yīng)關(guān)系，圖1D中橫坐標(biāo)為ADV載量自然對(duì)數(shù)的連續(xù)變化，縱坐標(biāo)為相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值(OR)，陰影部分表示95%CI。ADV載量連續(xù)變化與SAP發(fā)展為BO的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度呈線性劑量反應(yīng)關(guān)系(線性檢驗(yàn)，P=0.69)。

2.5 ADV載量與SAP發(fā)展為BO的決策曲線分析 以凈獲益率為縱坐標(biāo)，高風(fēng)險(xiǎn)閾值為橫坐標(biāo)，繪制DCA曲線，其中高風(fēng)險(xiǎn)閾值設(shè)為(0,1)。圖1E顯示，當(dāng)高風(fēng)險(xiǎn)閾值為0.1～0.45時(shí)，凈獲益率>0，且有臨床意義，提示ADV載量對(duì)SAP發(fā)展為BO的預(yù)測(cè)有重要臨床價(jià)值。臨床影響曲線分析圖1F顯示，為假設(shè)1 000個(gè)病人用ADV載量去預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)患病人數(shù)和實(shí)際患病人數(shù)相比情況，高風(fēng)險(xiǎn)閾值>0.3預(yù)測(cè)值和實(shí)際值較接近。

2.6 ADV載量與炎癥的關(guān)系 因ADV載量、CRP和LDH均不符合正態(tài)性分布，故通過(guò)Spearman秩相關(guān)性分析，ADV載量與CRP存在相關(guān)性(r=0.2，P=0.02；ADV載量與LDH也存在相關(guān)性(r=0.23，P= 0.005) 。

圖1ADV載量與發(fā)展為BO的診斷價(jià)值及其決策曲線

注 A：Lambda與模型誤差；B：Lambda 與變量的解路徑；C：ADV載量的ROC曲線下面積；D：基于限制性立方樣條模型分析的ADV載量與SAP為BO的劑量反應(yīng)關(guān)系；E：ADV載量的DCA曲線；F：臨床影響曲線分析

3 討論

對(duì)于兒童,ADV感染是導(dǎo)致重癥肺炎的主要病因，可出現(xiàn)嚴(yán)重肺部癥狀甚至多器官功能障礙，病死率高達(dá)10%，存活者有14%～60%遺留有難以逆轉(zhuǎn)的肺部后遺癥[9]。一項(xiàng)研究對(duì)45例住院的腺病毒肺炎嬰兒進(jìn)行了前瞻性評(píng)估，并進(jìn)行了5年隨訪，大多數(shù)兒童在2歲之前就感染了ADV，在隨訪的5年中，幾乎一半患兒發(fā)展為BO[5]。一項(xiàng)研究顯示，在對(duì)PBO預(yù)后分析中，有42%的患者仍反復(fù)喘息發(fā)作，32%的支氣管擴(kuò)張和21%的胸廓畸形[10]，總體預(yù)后不良[11-12]。

本文研究139例SAP兒童，34例發(fā)展為BO，發(fā)現(xiàn)兩組患兒發(fā)熱持續(xù)時(shí)間、呼吸衰竭、有創(chuàng)機(jī)械通氣、鼻咽抽吸物ADV載量、PCT、合并細(xì)菌感染差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，說(shuō)明了SAP發(fā)展為BO受多個(gè)因素影響可能，其中合并感染是潛在的危險(xiǎn)因素。通過(guò)對(duì)篩選的變量行多元logistic回歸分析表明，鼻咽抽吸物ADV載量是SAP發(fā)展為BO的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(OR=1.247，95% CI 1.088～1.459，P<0.05)，ROC曲線下面積為0.712，表明ADV載量預(yù)測(cè)SAP發(fā)展為BO的準(zhǔn)確性為較高。

本研究就對(duì)ADV載量與SAP發(fā)展為BO的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究分析。結(jié)果顯示，ADV載量與SAP發(fā)展為BO之間大致呈顯著的正相關(guān)。而且還采用了決策曲線直觀地評(píng)估ADV載量對(duì)SAP發(fā)展為BO預(yù)測(cè)的臨床獲益,結(jié)果提示ADV載量對(duì)SAP發(fā)展為BO的預(yù)測(cè)有重要臨床價(jià)值。因此，當(dāng)臨床上SAP患兒ADV載量越高，發(fā)展為BO的可能性越大，應(yīng)盡早進(jìn)行干預(yù)治療，預(yù)防SAP發(fā)展為BO。因此對(duì)于SAP患兒，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ADV載量的變化是至關(guān)重要的。

目前機(jī)體過(guò)強(qiáng)免疫炎性反應(yīng)是對(duì)SAP發(fā)展到BO的一個(gè)公認(rèn)的重要因素，本文中發(fā)現(xiàn)BO組患兒CPR、LDH明顯高于非BO組，但ADV載體增高具體如何引起過(guò)高的炎癥反應(yīng)目前并不明確。有研究顯示ADV載量與肺炎嚴(yán)重程度相關(guān)[6]；有研究顯示呼吸道合胞病毒(RSV)載量與RSV感染的疾病嚴(yán)重程度有關(guān)，且病毒的感染，高峰和清除與疾病的發(fā)作，高峰和清除存在密切的時(shí)間關(guān)聯(lián)，支持了通過(guò)抗病毒化合物實(shí)現(xiàn)病毒載量的大幅降低而產(chǎn)生的潛在臨床有效性[13]。本文推測(cè)可能在兒童ADV肺炎中，ADV載量不僅影響肺炎的嚴(yán)重程度，同時(shí)導(dǎo)致更明顯的炎癥。本研究發(fā)現(xiàn)BO組CRP、LDH明顯高于非BO組，在對(duì)ADV載量與LDH和CRP進(jìn)行了相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)ADV載量與CRP(r=0.2，P<0.05)和LDH均有相關(guān)性(r=0.23，P<0.05)。本研究通過(guò)LASSO回歸并未納入CRP和LDH，從側(cè)面也反應(yīng)了應(yīng)用LASSO回歸篩選變量能解決模型的共線性問(wèn)題，從而更加肯定ADV載量作為一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素影響B(tài)O的發(fā)生。