胎齡≤34周早產(chǎn)兒重度視網(wǎng)膜病變風(fēng)險預(yù)測模型的構(gòu)建及驗證

張堅濤 陳輝耀 楊 琳 肖非凡 曹 云 肖甜甜 董欣然 胡黎園 周文浩

早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(ROP)是新生兒常見疾病,已經(jīng)成為全球兒童視力受損或失明的主要病因之一[1]。目前中國的指南建議胎齡≤34周或出生體重<2 000 g的早產(chǎn)兒和低出生體重兒均應(yīng)接受ROP篩查,長期用氧者可放寬標(biāo)準(zhǔn)[2]。近年來隨著國內(nèi)圍生醫(yī)學(xué)水平的不斷提高,低出生體重、小胎齡兒的存活率在逐年增長,符合現(xiàn)行篩查標(biāo)準(zhǔn)的新生兒數(shù)量已經(jīng)明顯超過實際發(fā)病和需要干預(yù)的人數(shù),據(jù)報道在醫(yī)療水平相對發(fā)達(dá)和落后的國家地區(qū),胎齡<32周早產(chǎn)兒的ROP平均發(fā)生率分別為21.8%和36.5%,其中只有約18.1%和36.4%的患兒發(fā)展為1型病變或需要治療[3]。頻繁的眼底篩查不僅占用醫(yī)療資源,麻醉散瞳等眼部操作對嬰幼兒的健康也存在不利影響[4,5]。因此,如何早期識別可能會進(jìn)展為重度ROP的高危兒并及時干預(yù),成為臨床上亟待解決的問題。

列線圖是一種可視化的統(tǒng)計模型,根據(jù)篩選的預(yù)測指標(biāo)在模型中所占比重來計算發(fā)生某種風(fēng)險評分,并得出相關(guān)臨床事件發(fā)生概率的大小[6,7],可以為我們及早識別可能出現(xiàn)重度ROP的高風(fēng)險早產(chǎn)兒提供評估工具,提高篩查效率,進(jìn)一步節(jié)約醫(yī)療資源。

1 方法

1.1 研究設(shè)計 回顧性隊列研究。以NICU新生兒為隊列人群,采集出生后首次眼底篩查時點的臨床信息,通過訓(xùn)練集構(gòu)建早期篩查ROP模型,通過驗證集驗證其效果。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn) 參考ROP的最新版國際分類法(ICROP)[8],按發(fā)生部位分為Ⅰ～Ⅲ區(qū),按嚴(yán)重程度分為1～5期和附加病變(后極部視網(wǎng)膜血管擴(kuò)張、迂曲,提示活動期病變的嚴(yán)重性)。

1.3 ROP篩查 基于《早產(chǎn)兒治療用氧和視網(wǎng)膜病變防治指南》行ROP首次篩查、復(fù)篩和終止隨訪[2]。新生兒ROP首次眼底篩查時間:出生胎齡22～27周為矯正胎齡31周;出生胎齡28～32周為出生后4周;出生胎齡33～34周為矯正胎齡36周;出生胎齡>34周為出生后2周。

復(fù)篩根據(jù)前次檢查結(jié)果而定。①Ⅰ區(qū)無ROP,1期或2期ROP:每周復(fù)篩1次;②Ⅰ區(qū)退行ROP:1～2周復(fù)篩1次;③Ⅱ區(qū)2期或3期病變:每周復(fù)篩1次;④Ⅱ區(qū)1期病變:1～2周復(fù)篩1次;⑤Ⅱ區(qū)1期或無ROP,或Ⅲ區(qū)1期、2期:2～3周隨診。

2.4 預(yù)測模型效果的驗證及評估 利用Bootstrap重復(fù)取樣(1 000次)的方法對模型進(jìn)行內(nèi)部驗證,校準(zhǔn)曲線顯示,當(dāng)重度ROP發(fā)生風(fēng)險較低(<0.3)時,該模型預(yù)測概率與實際概率基本一致(圖4),Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗說明模型整體擬合度較好(χ2=5.86,P=0.663)。

眼底檢查由眼科專業(yè)醫(yī)生在NICU床旁完成操作,檢查結(jié)果上傳后由主治醫(yī)生閱片,當(dāng)2次診斷結(jié)果判定不一致時進(jìn)行復(fù)核。

1.4 納入標(biāo)準(zhǔn) ①2020年1月至2022年3月入住復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院(我院)NICU、出生胎齡≤34周的早產(chǎn)兒;②住院期間按照ROP篩查指南[2]接受眼底檢查和隨訪。

亨斯邁公司注重創(chuàng)新，研發(fā)費用是其全球營業(yè)額的5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同行企業(yè)。亨斯邁紡織染化全球有4個研發(fā)中心，其中一個設(shè)在廣東番禺，旨在更加深入地服務(wù)中國市場，滿足本地客戶需求。此外，公司還在青島、上海、番禺分別設(shè)立實驗室，與研發(fā)中心有機(jī)配合。

進(jìn)而可將CFGJ轉(zhuǎn)化為PD-HFLTS進(jìn)行運算處理，t=1,2,,T，m=1,2,,M，n=1,2,,N；

目前，“功能性食品”課程的主要教學(xué)內(nèi)容分為6個方面，主要是對功能性食品中功效成分的講解，如維生素、碳水化合物、油脂、蛋白質(zhì)等，理論性較強(qiáng)，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容不太感興趣。對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重做后，教學(xué)內(nèi)容為3個部分，主要講解的側(cè)重點為具有調(diào)節(jié)機(jī)體功能的食品，與實際生活內(nèi)容結(jié)合性較強(qiáng)，并將功能性食品的功效成分部分融入到具體功能性食品中進(jìn)行講解，如蘋果主要的功效成分包括VC、水溶性膳食纖維等，而蘋果是具有改善胃腸道作用的功能性食品。除此之外，在教學(xué)重組的過程中，加入相應(yīng)的實驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性、自主性。

3.5.5防疫工作雞舍每天清掃，每周用百毒殺等消毒劑進(jìn)行一次圈舍消毒。根據(jù)免疫程序做好雞馬立克氏、新城疫、禽流感、傳染性支氣管炎等疾病的免疫工作。

1.9 統(tǒng)計學(xué)分析 ①2020年1月至2021年6月納入病例為訓(xùn)練集病例,～2022年3月為驗證集病例。②在訓(xùn)練集中,通過計算Pearson相關(guān)系數(shù)(r≥0.7為強(qiáng)相關(guān)),結(jié)合文獻(xiàn)復(fù)習(xí)并咨詢新生兒和眼科專業(yè)臨床專家的意見,排除可能存在共線性的相關(guān)變量。利用Lasso回歸篩選變量,通過構(gòu)建懲罰系數(shù)λ對預(yù)測因子進(jìn)行篩選,λ越大,篩選越嚴(yán)格,進(jìn)入最終模型的預(yù)測因子越少。λ處于1個標(biāo)準(zhǔn)誤時,模型表現(xiàn)良好,預(yù)測因子數(shù)較少。通過多因素Logistic回歸分析確定有意義的變量進(jìn)入預(yù)測模型,對訓(xùn)練集人群使用廣義線性模型(GLM)構(gòu)建預(yù)測模型并繪制列線圖。③對驗證集病例,通過Bootstrap重復(fù)取樣(1 000次)的方法對模型進(jìn)行內(nèi)部驗證,采用校準(zhǔn)圖和Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗評估校準(zhǔn)度;采用受試者工作特征曲線(ROC)的曲線下面積(AUC)評估區(qū)分度,通過最大約登指數(shù)確定預(yù)測模型的最佳界值,在驗證集中計算模型的敏感度、特異度。④基于總?cè)巳?采用決策曲線分析(DCA)評估臨床有效性。DCA曲線中橫坐標(biāo)是判斷結(jié)局事件發(fā)生與否的閾值概率,為疾病需要進(jìn)一步干預(yù)的最小概率Pt;縱坐標(biāo)為不同閾值對應(yīng)的臨床凈獲益(NB),為真陽性(TP)施加干預(yù)的獲益減去假陽性(FP)施加干預(yù)的損失,計算公式NB=TP/n-FP/n×Pt/(1-Pt),n為總樣本數(shù)[10]。

2.2 變量篩選 以ROP嚴(yán)重程度作為結(jié)局變量(1=重度,0=輕度),6個連續(xù)自變量:胎齡,出生體重,1和5 min Apgar評分,父母年齡;21個分類自變量:性別(1=男,2=女),小于胎齡兒(1=是,0=否),生產(chǎn)方式(1=順產(chǎn),2=剖宮產(chǎn)),胎膜早破>18 h(1=有,0=無),宮內(nèi)窘迫(1=有,0=無)、使用PS(1=有,0=無),早發(fā)型敗血癥(1=有,0=無),晚發(fā)型敗血癥(1=有,0=無),IVH(1=有,0=無),有創(chuàng)機(jī)械通氣(1=有,0=無),吸氧>7 d(1=有,0=無),NEC(1=有,0=無),PVL(1=有,0=無),PDA(1=有,0=無),輸血史(輸注紅細(xì)胞,1=有,0=無),妊娠期高血壓(1=有,0=無),妊娠期糖尿病(1=有,0=無),絨毛羊膜炎(1=有,0=無),ART(1=是,0=否),多胎妊娠(1=是,0=否),產(chǎn)前皮質(zhì)激素應(yīng)用(1=有,0=無)。

2 結(jié)果

2.1 研究對象入組情況 符合本文納入標(biāo)準(zhǔn)的早產(chǎn)兒2 079例,排除嚴(yán)重先天畸形或患有其他眼部疾病40例,住院期間死亡或自動出院26例,外院轉(zhuǎn)入缺乏出生史信息和確診檢查指標(biāo)41例,最終1 972例早產(chǎn)兒納入本文分析,重度ROP 112例(5.7%),輕度ROP 1 860例。訓(xùn)練集1 380例,其中重度ROP 76例;驗證集592例,其中重度ROP 36例。表1顯示,訓(xùn)練集和驗證集兩組的早產(chǎn)兒基線信息的分布差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 訓(xùn)練集及驗證集早產(chǎn)兒的基線信息[n(%),M(IQR)]

此外，若干國內(nèi)學(xué)者還探討了負(fù)動機(jī)與其他二語學(xué)習(xí)者個體差異性因素之間的關(guān)聯(lián)性，如不同動機(jī)強(qiáng)度二語學(xué)習(xí)者的負(fù)動機(jī)水平情況（王娜，2014；王琦，2015等）、不同英語水平學(xué)習(xí)者的動機(jī)衰退狀況（王雪純，2015；閆永婷，2016等）、不同性別以及不同年級的學(xué)習(xí)者的動機(jī)衰退情況（田冬，2013；楊麗娟，田冬，2013）以及學(xué)習(xí)者自我效能感和語言焦慮與動機(jī)衰退之間的相關(guān)性（王坤邦，楊學(xué)寶，2016等）。

選取2018年1月～10月南寧市第一人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科所收治的腦卒中后認(rèn)知障礙患者36例作為研究對象，采用抽簽法將其分為實驗組與參照組，各18例。其中，實驗組男10例，女8例，年齡47～85周歲，平均年齡（62.57±8.16）周歲，有腦梗死16例、腦出血2例；參照組男9例，女9例，年齡46～84周歲，平均年齡（62.53±8.18）周歲，有腦梗死15例、腦出血3例。兩組患者年齡、性別、卒中類型等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

通過計算Pearson相關(guān)系數(shù)r評估訓(xùn)練集樣本的變量之間的相關(guān)性。在27個自變量中,胎齡和出生體重(r=0.71)、1 min和5 min Apgar評分(r=0.77)、父親年齡和母親年齡(r=0.80)為共線性變量,根據(jù)臨床經(jīng)驗保留胎齡和出生體重自變量,剔除1 min Apgar評分和父親年齡,以減少共線性變量對模型擬合的干擾(見附表1)。

1.6 隊列終點結(jié)局指標(biāo) 隨訪終點為患兒出院后在眼科門診隨訪記錄到視網(wǎng)膜血管發(fā)育成熟或視網(wǎng)膜病變退行情況。以ROP嚴(yán)重程度作為結(jié)局變量,出現(xiàn)以下任意1種情況為重度ROP:①3期及以上病變,②附加病變陽性,③接受激光和冷凝手術(shù)治療;其他情況為輕度ROP。

將其余25個自變量納入Lasso回歸分析進(jìn)一步篩選,在交叉驗證曲線圖中(圖1)推薦了2個λ值,λ值為0.007 4時模型擬合效果最佳,共納入20個自變量,臨床采集信息難度大,適用性不佳;λ值為0.004 3時模型擬合效果次佳,共納入8個變量,適用性好;圖2顯示,胎齡、出生體重、產(chǎn)前應(yīng)用皮質(zhì)激素、剖宮產(chǎn)、有創(chuàng)機(jī)械通氣、小于胎齡兒、PDA、LOS 8個變量回歸系數(shù)均不為0;對訓(xùn)練集中8個變量行多因素Logistic回歸分析顯示(表2),有4個變量P<0.05,分別是出生體重、產(chǎn)前應(yīng)用皮質(zhì)激素、有創(chuàng)機(jī)械通氣和LOS。結(jié)合臨床,仍將胎齡作為預(yù)測因素,最終納入5個自變量進(jìn)行模型構(gòu)建。

圖1 Lasso回歸分析的交叉驗證圖

圖2 Lasso回歸分析的變量篩選動態(tài)圖

表2 多因素Logistic回歸分析結(jié)果

2.3 重度ROP風(fēng)險預(yù)測模型的構(gòu)建 在訓(xùn)練集早產(chǎn)兒中,以ROP嚴(yán)重程度作為預(yù)測結(jié)局,以胎齡、出生體重、有創(chuàng)機(jī)械通氣、LOS、產(chǎn)前應(yīng)用皮質(zhì)激素構(gòu)建胎齡≤34周早產(chǎn)兒重度ROP發(fā)生風(fēng)險的列線圖預(yù)測模型(圖3)。以1例接受眼底篩查的胎齡26周的早產(chǎn)兒為例,出生體重1.5 kg,有LOS,產(chǎn)前未應(yīng)用皮質(zhì)激素,需要有創(chuàng)機(jī)械通氣支持,應(yīng)用列線圖分析,每項自變量分別對應(yīng)得分標(biāo)尺上的1.4、-0.3、0.8、0、0.6分,總分為2.5分,對應(yīng)概率數(shù)軸0.4,患兒發(fā)生重度ROP的概率約為40%。

1.8 變量采集和賦值 從我院電子病歷系統(tǒng)獲取患兒的臨床資料和首次眼底檢查結(jié)果。①基本信息:胎齡(周)、出生體重(kg)、性別、分娩方式、1和5 min Apgar評分、入院時日齡(d)、住院天數(shù)(d)、出院時矯正胎齡(周);②特殊臨床信息:胎膜早破>18 h、宮內(nèi)窘迫(胎心、胎動異常和羊水糞染)、使用肺表面活性物質(zhì)(PS)、早發(fā)型敗血癥(EOS,日齡≤3 d)、晚發(fā)型敗血癥(LOS,日齡>3 d)、腦室出血(IVH)、NEC、腦室周圍白質(zhì)軟化癥(PVL)、動脈導(dǎo)管未閉(PDA)、輸血史、吸氧>7 d、有創(chuàng)機(jī)械通氣等;③父母信息:父母親年齡(歲),妊娠合并癥(妊娠期糖尿病、妊娠期高血壓、絨毛膜羊膜炎),輔助生殖(ART,人工授精或試管嬰兒),多胎妊娠(雙胎或多胎),產(chǎn)前皮質(zhì)激素應(yīng)用等;④ROP篩查結(jié)果。

圖3 胎齡≤34周早產(chǎn)兒重度ROP發(fā)生風(fēng)險的預(yù)測模型列線圖

[汪麗穎.鄉(xiāng)村旅游中的游客中心感知價值層次模型研究：以臨安大峽谷村為例[J].旅游論壇，2018，11(6)：45-60.]

1.5 排除標(biāo)準(zhǔn) ①合并嚴(yán)重先天畸形或其他眼部疾病;②死亡或自動出院;③缺乏出生史信息和確診檢查指標(biāo)。

圖4 預(yù)測模型內(nèi)部驗證的校準(zhǔn)曲線

圖5A顯示,在訓(xùn)練集中,與納入胎齡、出生體重2個自變量的基本模型相比,納入5個自變量的預(yù)測模型具備較好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度,AUC=0.87(95%CI:0.83～0.90),界值為0.04時,敏感度為86.8%(95%CI:79.2%～94.4%),特異度為71.1%(95%CI:68.6%～73.5%);圖5B顯示,在驗證集中,預(yù)測模型較基本模型亦具備較好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度,AUC=0.88(95%CI:0.82～0.94),界值為0.04時,敏感度為83.3%(95%CI:71.2%～95.5%),特異度為78.6%(95%CI:75.2%～82.0%)。

基于全人群利用DCA曲線評估預(yù)測模型的臨床適用性。假定患兒發(fā)生重度ROP風(fēng)險較大時考慮增加篩查頻次,風(fēng)險較小時則考慮減少頻次。圖6所示,當(dāng)閾值概率為5%～40%時,DCA曲線位于斜線和水平線的上方,說明使用本研究開發(fā)的預(yù)測模型識別重度ROP高危兒將比所有早產(chǎn)兒全部篩查或全不篩查的方案帶來更多的凈效益。當(dāng)閾值概率Pt=0.1,使用該模型來決定患兒是否需要調(diào)整篩查頻次時,標(biāo)準(zhǔn)化的凈獲益為0.3,具有額外的臨床效益。

圖6 對胎齡≤34周早產(chǎn)兒重度ROP發(fā)生風(fēng)險預(yù)測模型的臨床決策曲線分析

3 討論

本研究基于NICU新生兒人群,使用胎齡、出生體重、產(chǎn)前應(yīng)用皮質(zhì)激素、有創(chuàng)機(jī)械通氣和LOS 5個自變量建立了胎齡≤34周早產(chǎn)兒發(fā)生重度ROP的預(yù)測模型。盡管本研究數(shù)據(jù)來自單中心,但基于訓(xùn)練集人群和驗證集人群的研究設(shè)計保證了模型具有一定的外推性。同時Bootstrap重復(fù)抽樣在內(nèi)部驗證表明,模型穩(wěn)定性較好。模型與僅納入胎齡和出生體重的基本模型相比,預(yù)測性能獲得進(jìn)一步提升(AUC:0.88vs0.83,P=0.011),納入的5個預(yù)測變量對胎齡≤34周早產(chǎn)兒而言,臨床常見,數(shù)量適中,繪制的列線圖使用簡便。DCA曲線顯示有較好的臨床適用性,對早期識別可能進(jìn)展為重度ROP的高危兒有一定的臨床應(yīng)用價值,為將來開發(fā)國內(nèi)NICU新生兒專用的ROP預(yù)警模型提供了研究基礎(chǔ)。

長期以來,國內(nèi)對早產(chǎn)兒ROP的篩查標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)胎齡與出生體重,但在臨床實際工作中,該篩查范圍相對寬泛,檢出率較低,并且仍有少部分嚴(yán)重ROP漏診[11],提示除了胎齡、出生體重以外,還存在其他臨床因素影響疾病的發(fā)生與進(jìn)展。國外有學(xué)者綜合體重增長、輸血等其他指標(biāo)建立了一些篩查預(yù)測模型,如WINROP[12]、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變評分(ROPScore)[13]、CHOP ROP[14]等,但這些研究涉及的人群特征、醫(yī)療水平存在明顯的地區(qū)差異,導(dǎo)致模型的泛化性不佳,敏感度下降[15],不適合國內(nèi)推廣。

本研究在訓(xùn)練集病例中根據(jù)Pearson相關(guān)系數(shù)排除存在共線性的臨床變量,通過Lasso回歸和Logistic回歸分析確定最終的預(yù)測因子,最終納入胎齡、出生體重、產(chǎn)前應(yīng)用皮質(zhì)激素、有創(chuàng)機(jī)械通氣和LOS 5個預(yù)測因子建立列線圖預(yù)測模型。除了胎齡和出生體重,目前已知與早產(chǎn)兒ROP相關(guān)的主要風(fēng)險因素之一是長期吸氧史,與ROP的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[1]。本研究納入的5個預(yù)測因子中有創(chuàng)機(jī)械通氣的使用與發(fā)生重度ROP相關(guān)性較強(qiáng),但另外一個變量吸氧>7 d并未納入預(yù)測模型,推測原因可能是在胎齡≤34周的早產(chǎn)兒中,吸氧普遍超過7 d,區(qū)分度不佳;除了吸氧時間,用氧濃度的影響同樣重要,雖然本研究未能收集新生兒住院期間的具體氧療情況和血氧飽和度指標(biāo),但有報道指出在產(chǎn)后早期降低和在晚期提高SpO2目標(biāo)值,可降低ROP的嚴(yán)重程度和發(fā)病率并誘導(dǎo)視網(wǎng)膜正常發(fā)育[16]。同時有創(chuàng)機(jī)械通氣的使用也意味著更復(fù)雜和更嚴(yán)重的病情,加劇了患兒氧飽和度的不穩(wěn)定和視網(wǎng)膜血管的異常增殖,當(dāng)目標(biāo)范圍更嚴(yán)格(即氧飽和度波動更小)時,早產(chǎn)兒發(fā)生重度ROP的風(fēng)險明顯降低[17-20]。

在本研究中,與重度ROP相關(guān)的因素還包括產(chǎn)前皮質(zhì)激素使用和LOS。2項Meta分析研究表明,產(chǎn)前皮質(zhì)激素使用與重度ROP的風(fēng)險有關(guān)[21,22],盡管皮質(zhì)激素本身有利于促胎肺成熟、減少產(chǎn)后吸氧的需求從而降低ROP風(fēng)險,但在調(diào)整了RDS和氧療情況等混雜變量以后,產(chǎn)前激素的保護(hù)作用依然存在,提示可能是類固醇抑制了氧化應(yīng)激和炎癥因子的產(chǎn)生從而間接影響了ROP的發(fā)生。LOS定義為出生72 h后發(fā)生的全身感染性疾病,在NICU早產(chǎn)兒群體中較為常見[23]。已有研究表明真菌性敗血癥和革蘭氏陽性菌血癥均是ROP發(fā)病和進(jìn)展的危險因素[24,25],其機(jī)制可能與全身炎癥反應(yīng)引起氧消耗量的增加,進(jìn)一步加重視網(wǎng)膜缺氧的程度有關(guān),也可能與神經(jīng)系統(tǒng)中參與免疫反應(yīng)的小膠質(zhì)細(xì)胞也在缺氧期參與視網(wǎng)膜新生血管的形成有關(guān)[26,27]。

本研究的局限性:①作為疾病預(yù)測模型的建立,數(shù)據(jù)來源于單中心,對外部適用性顯然不夠;②數(shù)據(jù)來源于NICU,對外部適用性可能存在人群選擇性偏倚;③在排除未完成眼底篩查的新生兒時,大部分是病情較輕、住院時長較短的,可能會高估本研究人群的ROP發(fā)病率和重癥率;④沒有對相關(guān)的臨床因素做進(jìn)一步的分類分析,如吸氧濃度、呼吸支持方式、IVH分級等,因此在未來的研究中有必要對此開展更加細(xì)致的建模與外部驗證,進(jìn)一步提升模型的預(yù)測性能和臨床適用性。