PCA-決策樹模型評價(jià)miR-30a與RPR、AAR、FIB-4、APRI在乙肝患者肝纖維化的應(yīng)用價(jià)值

張明, 祝再然, 趙桂金, 董嘉良

天津市寧河區(qū)醫(yī)院 1檢驗(yàn)科， 2內(nèi)分泌科(天津 301500)

乙型肝炎(hepatitis B，乙肝)在我國具有較高的發(fā)病率，是導(dǎo)致肝硬化和肝癌的原發(fā)性疾病，肝纖維化是其惡化的必經(jīng)過程。動物實(shí)驗(yàn)[1]顯示，及時(shí)有效的藥物治療能夠逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程，從而恢復(fù)肝臟的正常組織結(jié)構(gòu)。因此，乙肝患者肝纖維化的準(zhǔn)確診斷和疾病嚴(yán)重程度的有效預(yù)測，對于抗纖維化的治療、改善預(yù)后具有重要價(jià)值。肝臟活檢是肝纖維化診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但有創(chuàng)、不能實(shí)時(shí)監(jiān)測，難以滿足動態(tài)監(jiān)測需求[2]。目前，臨床迫切需要快速、無創(chuàng)、準(zhǔn)確且可重復(fù)的肝纖維化診斷指標(biāo)，以便于疾病診斷、病情評估和抗纖維化的療效評價(jià)。紅細(xì)胞體積分布寬度與血小板比值(red cell volume distribution width-platelet ratio，RPR)模型、天冬氨酸/丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶比率(aspartate to alanine aminotransferase ratio,AAR)、FIB-4(Fibrosis-4)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶/血小板比值指數(shù)(Aspartate aminotransferase/platelet ratio index，APRI)是國內(nèi)外眾多學(xué)者提出的肝纖維化無創(chuàng)診斷的代表性模型，診斷效能好，但仍缺乏精準(zhǔn)性[3]。近年來研究顯示，多指標(biāo)聯(lián)用有助于提高診斷的準(zhǔn)確性。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)miRNA與肝纖維化有關(guān)。miR-30a能夠通過逆轉(zhuǎn)肝星狀細(xì)胞活化來抑制腹膜和心肌纖維化進(jìn)程，在肝纖維化患者中低表達(dá)[4]。本研究采用主成分分析(principal component analysis，PCA)-決策樹模型評價(jià)miR-30a與RPR、AAR、FIB-4、APRI在乙肝患者肝纖維化的診斷和預(yù)測疾病嚴(yán)重程度中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇本院于2017年1月至2019年6月收治的875例肝病患者作為研究對象，男463例，女412例，年齡19～57歲，平均(38.5±6.5)歲，病程0.5～10年，平均(5.2±1.6)年，肝癌423例，肝良性病變(包括肝臟血管性疾病、代謝性疾病、病毒性肝炎、肝臟良性實(shí)質(zhì)病變、酒精性肝病、肝膿腫和肝臟肉芽腫)293例，肝纖維化89例，膽結(jié)石70例。依據(jù)是否合并乙肝將患者分為乙肝組和非乙肝組，乙肝組226例，男120例，女106例，年齡19～57歲，平均(38.1±6.7)歲，病程0.5～10年，平均(5.1±1.5)年，肝癌140例，肝良性病變(包括肝臟血管性疾病、代謝性疾病、病毒性肝炎、肝臟良性實(shí)質(zhì)病變、酒精性肝病、肝膿腫和肝臟肉芽腫)37例，肝纖維化39例，膽結(jié)石10例；非乙肝組649例，男343例，女306例，年齡19～57歲，平均(38.6±6.4)歲，病程0.5～10年，平均(5.3±1.6)年，肝癌283例，肝良性病變(包括肝臟血管性疾病、代謝性疾病、病毒性肝炎、肝臟良性實(shí)質(zhì)病變、酒精性肝病、肝膿腫和肝臟肉芽腫)256例，肝纖維化50例，膽結(jié)石60例，兩組性別、年齡、病程差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性，兩組疾病構(gòu)成差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(2=58.223，P=0.000)。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) (1)符合《慢性乙型肝炎防治指南》(2015年修訂)[5]和《中國肝病診療管理規(guī)范》[6]；(2)性別年齡不限；(3)腫瘤分級和分期不限；(4)無既往腫瘤病史；(5)自愿參與本研究，簽署知情同意書，在知情同意的基礎(chǔ)上進(jìn)行肝臟活檢；(6)本研究入選患者均獲得倫理委員會批準(zhǔn)。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) (1)肝臟活檢失敗，未明確病理診斷；(2)合并原發(fā)性肝癌、肝移植、自身免疫性肝病及遺傳性肝病患者；(3)合并慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、血液系統(tǒng)疾病、腎功能衰竭及其他惡性腫瘤者；(4)合并免疫缺陷病毒感染者；(5)入組前1周使用影響新陳代謝和凝血機(jī)制藥物，或進(jìn)行透析、使用血液制品患者，或1年內(nèi)經(jīng)抗病毒或抗纖維化治療者；(6)合并嚴(yán)重心肺疾病。

1.4 方法

1.4.1 血清學(xué)指標(biāo)測定 所有研究對象于肝穿刺前1周取空腹肘靜脈血，3 000 r/min離心10 min，取上層血清，-40℃保存，檢查血常規(guī)、血清生化指標(biāo)和凝血酶原時(shí)間，測定血清miR-30a水平。血常規(guī)指標(biāo)采用全血自動分析儀測定，凝血酶原時(shí)間采用血凝儀測定，血脂、肝腎指標(biāo)采用全自動生化分析儀(型號：HITACHI 7600-020型)檢測，透明質(zhì)酸采用化學(xué)發(fā)光法檢測，HBV血清標(biāo)志物采用全自動化學(xué)發(fā)光免疫分析儀(型號：A RCHITECT i2000 SR)。所有檢測由檢驗(yàn)專業(yè)人員按說明書操作進(jìn)行。

1.4.2 RPR、AAR、FIB-4、APRI計(jì)算 RPR=紅細(xì)胞分布寬度/血小板；AAR=天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶/丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶；FIB-4=(年齡×天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶)/(血小板×丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶2)；APRI=天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶相對其正常上限值的倍數(shù)×100/血小板。

1.4.3 肝纖維化分級 超聲引導(dǎo)下肝臟穿刺，取肝臟組織(≥15 mm)，10%甲醛溶液固定，常規(guī)石蠟切片，病理醫(yī)生閱片，按Metavir病理組織學(xué)肝纖維化分級標(biāo)準(zhǔn)分為F0～F4級，F(xiàn)0級為無纖維化，F(xiàn)1級為無纖維間隔，匯管區(qū)纖維性擴(kuò)大，F(xiàn)2級為有少數(shù)纖維間隔及匯管區(qū)纖維性擴(kuò)大，F(xiàn)3級為無硬化結(jié)節(jié)，但有大量纖維間隔；F4級為肝硬化。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)數(shù)資料以率表示，采用2檢驗(yàn)比較，計(jì)量資料以表示，采用t檢驗(yàn)比較，ROC曲線評價(jià)診斷效能，相關(guān)性分析采用Spearman雙變量相關(guān)性分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 4組肝臟疾病患者RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a比較 肝癌、肝良性病變、肝纖維化、膽結(jié)石患者RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，組間兩兩比較，肝纖維化組RPR、FIB-4、APRI高于其余組(P<0.05)，AAR、miR-30a低于其余組(P<0.05)。見表1。

表1 4組肝臟疾病患者RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a比較

2.2 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a與肝臟疾病的相關(guān)性分析 miR-30a與肝癌、肝良性病變、肝纖維化和膽結(jié)石相關(guān)性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.005)，其中與肝纖維化的相關(guān)性最高；AAR、RPR與肝癌、肝良性病變和肝纖維化相關(guān)性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.005)，其中與肝纖維化的相關(guān)性最高；APRI、FIB-4與肝良性病變和肝纖維化相關(guān)性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.005)，其中與肝纖維化的相關(guān)性最高。見表2。

表2 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a與肝臟疾病的相關(guān)性分析

2.3 乙肝纖維化組與非乙肝纖維化組RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a比較 乙肝纖維化組RPR、FIB-4、APRI高于非乙肝纖維化組，AAR、miR-30a低于非乙肝纖維化組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 乙肝纖維化組與非乙肝纖維化組各項(xiàng)指標(biāo)比較

2.4 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a診斷乙肝纖維化的ROC曲線分析 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a診斷乙肝纖維化的ROC曲線下面積(AUC)>0.75，依次為miR-30a>RPR>AAR>APRI>FIB-4，診斷敏感度為71.7%～82.6%，特異度為72.0%～89.0%，診斷效果良好。見表4和圖1。

表4 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a診斷乙肝纖維化的效果

圖1 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a診斷乙肝纖維化的ROC曲線分析

2.5 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a與乙肝纖維化分級的相關(guān)性分析 乙肝纖維化分級與RPR、FIB-4、APRI呈正相關(guān)，與AAR、miR-30a呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

表5 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a與乙肝纖維化的相關(guān)性分析

2.6 RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a的PCA分析 以RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a五項(xiàng)指標(biāo)提取主成分，按特征值>1提取第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)，PC1含的信息量最大，已含信息量不在出現(xiàn)PC2中。兩者解釋了原有數(shù)據(jù)72.1%的綜合信息，主成分方程為：PC1=0.482miR-30a+0.412PRP+0.395AAR+0.127APRI+0.043FIB-4；PC2=-0.045miR-30a-0.027PRP-0.052AAR+0.548APRI+0.593FIB-4；PC1和PC2診斷乙肝纖維化的敏感度為71.8%、76.9%，特異度均為93.4%，AUC分別為0.722、0.731，表明兩者診斷乙肝纖維化效果相當(dāng)。

2.7 基于5項(xiàng)指標(biāo)單項(xiàng)和聯(lián)合的兩種決策樹模型比較 隨機(jī)選取70.0%為訓(xùn)練集，剩余30%為檢測集沒建立單項(xiàng)指標(biāo)決策樹模型，單項(xiàng)指標(biāo)中僅miR-30a進(jìn)入決策樹模型(2=45.034，P=0.000)；以PC1和PC2聯(lián)合建立PCA-決策樹模型，按兩種模型對乙肝纖維化預(yù)測準(zhǔn)確率進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)顯示，單項(xiàng)決策樹模型、PCA-決策樹模型對乙肝纖維化的診斷準(zhǔn)確度分別為85.3%、92.1%，預(yù)測準(zhǔn)確度為88.5%、93.4%。

3 討論

RPR、AAR、FIB-4、APRI是基于乙肝建立的乙肝纖維化診斷的無創(chuàng)模型，最新研究拓展了各模型在非酒精性脂肪性纖維化、丙肝性纖維化中的應(yīng)用[7]。為進(jìn)一步探討各模型與乙肝纖維化的相關(guān)性，本研究納入了膽結(jié)石、肝良性病變、肝癌等肝臟疾病，同時(shí)引入?yún)⑴c調(diào)節(jié)肝纖維化發(fā)展的miR-30a，采用PCA-決策樹模型評價(jià)，以期提高乙肝纖維化的診斷和預(yù)測效能。

不同肝臟疾病患者各項(xiàng)指標(biāo)比較顯示，肝癌、肝良性病變、肝纖維化、膽結(jié)石患者RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a與肝臟疾病存在相關(guān)性，其中與肝纖維化的相關(guān)性最佳。近年來部分文獻(xiàn)[8]報(bào)道顯示PRP診斷非乙肝性肝纖維化效能較好，與本研究結(jié)果大致吻合。miR-30a能夠抑制腹膜纖維化和心肌纖維化的發(fā)生和發(fā)展，在肝癌和乙肝纖維化患者中低表達(dá)，因而呈負(fù)相關(guān)。

乙肝纖維化與非乙肝纖維化患者各項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示，無創(chuàng)模型、miR-30a與乙肝纖維化密切相關(guān)，不同于其他肝臟疾病。各項(xiàng)指標(biāo)在乙肝纖維化患者中異常，乙肝纖維化分級與RPR、FIB-4、APRI呈正相關(guān)，與AAR、miR-30a呈負(fù)相關(guān)，表明各指標(biāo)與乙肝纖維化嚴(yán)重程度相關(guān)，能夠反映患者病情。ROC曲線顯示，各指標(biāo)診斷乙肝纖維化的敏感度為71.7%～82.6%，特異度為72.0%～89.0%，AUC>0.75，診斷效果良好。各指標(biāo)診斷的AUC依次為miR-30a>RPR>AAR>APRI>FIB-4，提示miR-30a、RPR診斷的效能優(yōu)于其他指標(biāo)。AAR、APRI、FIB-4是乙肝纖維化診斷的常規(guī)模型，具有中等敏感度和準(zhǔn)確度，但不能完全替代肝臟活檢。其中AAR模型用于乙肝纖維化分期評估存在爭議，部分研究者認(rèn)為可準(zhǔn)確評估纖維化分期，部分研究者認(rèn)為對嚴(yán)重肝纖維化基本無診斷價(jià)值[9]。RPR不同于其他模型，其選RDW而非酶類，RDW在乙肝纖維化患者中特異性異常，因而診斷乙肝纖維化的穩(wěn)定性較好。據(jù)報(bào)道[10]，RDW每增加1%，纖維化發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增高12.1%。研究[11]顯示乙肝纖維化患者RPR高于非乙肝纖維化，本研究結(jié)果與之相符。亦有文獻(xiàn)[12]顯示，乙肝纖維化分級與RPR模型呈正相關(guān)，但缺乏精準(zhǔn)性?？傊?，RPR與乙肝纖維化存在相關(guān)性，但尚未形成共識。miR-30a是具有調(diào)控功能的內(nèi)源性小分子非編碼RNA，從miRNA水平調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，進(jìn)而參與生命活動。研究發(fā)現(xiàn)，miR-30a在乙肝、肝硬化、肝良性疾病中差異化表達(dá)[13]，目前，miR-30a差異性表達(dá)已逐漸用于乙肝細(xì)纖維化的診斷[14]，有望成為新的診斷標(biāo)志物。本研究中miR-30a診斷乙肝纖維化的AUC為0.892，診斷準(zhǔn)確性較好。在單項(xiàng)決策樹模型中，僅miR-30a進(jìn)入模型，證實(shí)了miR-30a在乙肝纖維化診斷中的價(jià)值。

鑒于乙肝纖維化診斷指標(biāo)RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a等較多，且各有局限性，因而臨床建議聯(lián)合多項(xiàng)指標(biāo)，以提高診斷效能、療效和復(fù)發(fā)預(yù)測。PCA-決策樹分析時(shí)采用概率的原理將多個變量間的相互作用以樹形圖的方式呈現(xiàn)，并采用降維的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取構(gòu)建的分類預(yù)測多參數(shù)模型，不影響數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，具有直觀、減少主觀性等優(yōu)點(diǎn)。該法在保留絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)信息的情況下提取幾個指標(biāo)代替原指標(biāo)，將多指標(biāo)歸結(jié)為2～3個主成分，化繁為簡，得到的結(jié)果也更加科學(xué)有效[15]。目前，PCA-決策樹模型已用于胃癌的鑒別和診斷[16]。本研究應(yīng)用PCA-決策樹模型將RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a五個指標(biāo)提取2個主成分，解釋了原有數(shù)據(jù)72.1%的綜合信息。隨機(jī)選取70.0%為訓(xùn)練集，剩余30%為檢測集建立PCA-決策樹模型，結(jié)果顯示PCA-決策樹模型對乙肝纖維化的診斷和預(yù)測的準(zhǔn)確度分別為92.1%、93.4%，表明PCA-決策樹模型有助于乙肝纖維化的診斷。

綜上所述，在乙肝纖維化的輔助診斷中，PCA-決策樹模型結(jié)合RPR、AAR、FIB-4、APRI、miR-30a診斷乙肝纖維化效果理想。盡管如此，由于診斷誤差和患者本身差異，乙肝纖維化的準(zhǔn)確診斷仍較難。由于樣本量有限，本研究尚未全面考察不同組合無創(chuàng)診斷模型對乙肝纖維化診斷和分期的價(jià)值，有待后續(xù)增大樣本量深入研究。