兒童難治性支原體肺炎預(yù)后預(yù)測模型構(gòu)建及應(yīng)用

廖麗娟,余俊浩

(深圳市龍華區(qū)婦幼保健院,兒科,518000)

肺炎支原體肺炎(mycoplasma pneumoniae pneumonia,MPP)是我國超過5歲的兒童常見的一種社區(qū)獲得類肺炎。怎樣科學(xué)地對MPP患兒實(shí)施診治是當(dāng)前關(guān)鍵問題。而MPP的最佳治療時機(jī)是發(fā)熱后的5-10d,而若病程超過2周卻仍持續(xù)發(fā)熱,亦或是病情未出現(xiàn)好轉(zhuǎn)者,則較易形成后遺癥。近幾年,臨床認(rèn)為肺炎支原體感染是自限性疾病,大部分兒童肺炎支原體肺炎為一良性過程,大環(huán)內(nèi)酯類藥物可控制患兒病情[1]。但是,在臨床上,對一部分患兒采取積極的、正規(guī)的抗支原體感染治療,病情不能控制,癥狀及體征進(jìn)一步加重,表現(xiàn)為體溫不降,甚至持續(xù)升高、劇烈咳嗽不能緩解、肺部影像學(xué)進(jìn)一步加重,合并一些肺內(nèi)和肺外并發(fā)癥,為難治性支原體肺炎,且難治或重癥病例逐漸增多[2]?？紤]到難治性支原體肺炎預(yù)后與多種影響因素之間存在復(fù)雜非線性問題,本項(xiàng)目引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行難治性支原體肺炎預(yù)后的研究,基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立并考證判別難治性支原體肺炎預(yù)后預(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以期能夠構(gòu)建出一套符合龍華區(qū)婦幼保健院實(shí)際情況的難治性支原體肺炎預(yù)后預(yù)警指標(biāo)體系并提供針對性的危機(jī)管理對策和措施,為提供理論支持和切實(shí)可行的干預(yù)手段提供參考依據(jù),最大限度的改善患兒的預(yù)后,填補(bǔ)該領(lǐng)域相關(guān)報道的空白,產(chǎn)生良好的預(yù)期社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)報道如下。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

選取2022年5月到2023年11月于深圳市龍華區(qū)婦幼保健院治療的難治性支原體肺炎患兒100例。納入標(biāo)準(zhǔn):①患兒均滿足第八版《諸福堂實(shí)用兒科學(xué)》中的有關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn):②治療超過1周后癥狀并未改善;③肺部影像學(xué)表明有大片實(shí)變區(qū)域壞死,且支氣管鏡檢查可見黏液栓及黏膜壞死;④患兒家屬自愿參與此次研究,已簽知情同意書,并由本單位醫(yī)學(xué)倫理委員會進(jìn)行審核批準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn):①嚴(yán)重氣管/肺發(fā)育不良/畸形;②先天型心臟病;③遺傳代謝病;④免疫缺陷病等;⑤資料不全。本次研究已得到醫(yī)院倫理委員會的核準(zhǔn)。

1.2 研究方法

由本院兒科醫(yī)師收集以下資料:1、患兒性別;2、年齡;3、父母文化程度;4、家庭收入狀況;5、體重指數(shù);6、是否特異體質(zhì);7、熱程;8、血常規(guī)白細(xì)胞數(shù);9、中性粒細(xì)胞數(shù);10、淋巴細(xì)胞數(shù);11、血小板數(shù);12、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值(NLR);13、血小板與淋巴細(xì)胞比值(PLR);14、C反應(yīng)蛋白(CRP);15、D-二聚體(DD);16、降鈣素原(PCT);17、乳酸脫氫酶(LDH)。

1.3 難治性支原體肺炎預(yù)后評價方法

按照以下方面進(jìn)行評價:①臨床癥狀;②體征;③X 線改變;④肺實(shí)變部分。痊愈(①②③已恢復(fù)到正常,CT 顯示④基本吸收):0分。顯效(①②③中至少兩項(xiàng)已恢復(fù)到正常):1分。部分顯效(①②③有所好轉(zhuǎn),但未完全恢復(fù),CT 顯示④吸收<50%):2分。無效(①②③無改變,甚至加重,CT 顯示④無變化或增大):3分。0-1分說明預(yù)后極佳;>1分但≤3分說明預(yù)后一般。>3分說明預(yù)后較差,分值越高代表遠(yuǎn)期預(yù)后也越差。將得分0-3 分的患兒72例記為預(yù)后良好組,得分>3分的患兒28例記為預(yù)后不良組。

1.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具體操作方法

(1)整理數(shù)據(jù):

序號 預(yù)后 NLR PLR CRP PCT D二聚體 LDH 1 1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 2 2 B1 B2 B3 B4 B5 B6 3 0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 4 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 n N1 N2 N3 N4 N5 N6

首先,我們將前n組難治性支原體肺炎的影響因素指標(biāo)作為輸入,即(NLR,PLR,CRP,PCT,D 二聚體,LDH),對應(yīng)預(yù)后數(shù)值記作輸出。以premnmx()函數(shù)進(jìn)行歸一化。數(shù)據(jù)集:(每一列對應(yīng)一組的輸入訓(xùn)練集,其中行數(shù)表示輸入層的神經(jīng)元個數(shù),而列數(shù)表示輸入訓(xùn)練集的組數(shù))

(2)模型建立

BP網(wǎng)絡(luò)包含輸入/出層和隱層,其中隱層存在一層或者多層。圖2屬于m×k×n的三層BP網(wǎng)絡(luò)模型,選擇S型傳遞函數(shù),以反傳誤差函數(shù)(Ti是期望輸出、Oi是網(wǎng)絡(luò)計算輸出),調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)權(quán)/閾值,最終使誤差函數(shù)E獲得極小。

圖2 m×k×n 三層BP網(wǎng)絡(luò)模

(3)模型求解

①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計a) 輸入/出層設(shè)計

該模型將數(shù)據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)用作輸入,將預(yù)后數(shù)值用作輸出,輸入/出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)分別是n和1。

b) 隱層設(shè)計

選取隱層神經(jīng)元的個數(shù)參照以下公式:

其中,n為輸入層神經(jīng)元個數(shù),m為輸出層神經(jīng)元個數(shù),a為[1,10]之間的常數(shù)。

②激勵函數(shù)的選取

選擇tansig用于隱層神經(jīng)元的有關(guān)激勵函數(shù)。因網(wǎng)絡(luò)輸出可歸一至[-1,1], 因此預(yù)測模型選S型對數(shù)函數(shù)(tansig)用于輸出層神經(jīng)元的有關(guān)激勵函數(shù)。

(4)模型的實(shí)現(xiàn)

將MATLAB中所含神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。

1.5 觀察指標(biāo)

分析難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的單因素及預(yù)后的影響因素,以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)果。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

對收集到的資料應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計軟件包進(jìn)行分析難治性支原體肺炎患兒的臨床資料,計量資料用(±s)表示,計數(shù)資料采用(n%)表示,χ2檢驗(yàn)。P<0.05示差異有統(tǒng)計學(xué)意義,雙側(cè)檢驗(yàn)。采用Logistic回歸分析篩選難治性支原體肺炎預(yù)后影響因素,然后采用多元Logistic回歸構(gòu)建難治性支原體肺炎預(yù)后預(yù)警模型,最后使用Matlab R2010b工具包進(jìn)行基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建難治性支原體肺炎預(yù)后的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。α入=0.05,α出=0.10。

2 結(jié)果

2.1 難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的單因素分析

預(yù)后不良組的年齡明顯低于預(yù)后良好組,中性粒細(xì)胞數(shù)目、淋巴細(xì)胞數(shù)目、血小板數(shù)目、NLR、PLR、CRP、DD、PCT 及LDH 水平明顯高于預(yù)后良好組(P<0.05),見表1。

表1 難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的單因素分析(例,%)

2.2 難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的影響因素

根據(jù)Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn),難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的影響因素包含NLR、PLR、CRP、DD、PCT 及LDH,見表2。

表2 難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的影響因素

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

模型由每組數(shù)據(jù)的NLR、PLR、CRP、DD、PCT及LDH 各項(xiàng)指標(biāo)作為輸入,以預(yù)后數(shù)值作為輸出,所以輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為n,輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為1。經(jīng)過模型優(yōu)化后,產(chǎn)生的最大AUC 值為0.877(95%CI:0.704～0.961),準(zhǔn)確度是94.27%,存在良好的一致性。

3 討論

難治性支原體肺炎可出現(xiàn)肺內(nèi)外的并發(fā)癥,臨床治療效果差,病情遷延不愈,可留下后遺癥,影響患兒生活質(zhì)量,甚至引起患兒死亡。可見,發(fā)現(xiàn)影響難治性支原體肺炎預(yù)后的影響因素,給予針對性的積極干預(yù)治療意義重大。但是,迄今為止,關(guān)于難治性支原體肺炎患兒預(yù)后危險因素的研究所見甚少。有哪些因素會影響患兒預(yù)后是學(xué)者們和臨床醫(yī)師非常關(guān)注的焦點(diǎn)問題[3]。為此,本項(xiàng)目通過合理統(tǒng)計學(xué)方法挖掘出影響難治性支原體肺炎預(yù)后的危險因素,構(gòu)建難治性支原體肺炎患兒預(yù)后Logistic回歸預(yù)測模型,對于此類疾病患兒的預(yù)后評價具有積極的意義。

本研究結(jié)果顯示,預(yù)后不良組的年齡明顯低于預(yù)后良好組,中性粒細(xì)胞數(shù)目、淋巴細(xì)胞數(shù)目、血小板數(shù)目、NLR、PLR、CRP、DD、PCT 及LDH 水平明顯高于預(yù)后良好組(P<0.05)。這提示了上述指標(biāo)可能與難治性支原體肺炎患兒的預(yù)后存在較為緊密的關(guān)聯(lián)。分析原因,年齡較高的患兒預(yù)后較好的原因主要考慮與其肺部發(fā)育較為成熟等因素有關(guān)。而其他指標(biāo)的變化差異則主要可能與患兒的病情嚴(yán)重程度具有一定的關(guān)系。目前,在國內(nèi)外,關(guān)于難治性支原體肺炎尚無明確統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)人們基本認(rèn)同:經(jīng)正規(guī)抗支原體感染治療1周左右病情無減輕,發(fā)熱、咳嗽及胸部X 線表現(xiàn)無改善或繼續(xù)加重者,肺部病變較一般支原體肺炎重,且大多合并肺外多系統(tǒng)損害,病程一般在3 周以上,甚至遷延不愈[4]。近年來,劉金榮等[5]認(rèn)為高熱7天以上,CRP超過40mg/L,同時肺部影像學(xué)表明存在大片高密度的均勻?qū)嵶?則可認(rèn)為確診。難治性支原體肺炎的發(fā)病機(jī)制至今仍不明確,人們認(rèn)為其發(fā)病機(jī)制主要涉及患兒機(jī)體免疫功能紊亂、同時有其他病原微生物感染,肺炎支原體對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素產(chǎn)生耐藥,支原體對肺及支氣管組織的直接侵犯,高凝狀態(tài)等方面因素。難治性支原體肺炎免疫功能紊亂是導(dǎo)致難治性支原體肺炎致病及病情發(fā)展加重的主要因素之一。難治性支原體肺炎可出現(xiàn)肺內(nèi)外嚴(yán)重并發(fā)癥,臨床治療效果差,病情遷延不愈,可留下后遺癥,影響患兒生活質(zhì)量,甚至引起患兒死亡?？梢?發(fā)現(xiàn)影響難治性支原體肺炎預(yù)后的影響因素,給予針對性的積極干預(yù)治療意義重大。本研究根據(jù)Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn),難治性支原體肺炎患兒預(yù)后的影響因素包含NLR、PLR、CRP、DD、PCT 及LDH。經(jīng)過BP 模型優(yōu)化后,產(chǎn)生的最大AUC 值為0.877(95%CI:0.704～0.961),準(zhǔn)確度是94.27%,存在良好的一致性。目前,有文獻(xiàn)報道了肺炎支原體肺炎兒童發(fā)生難治性支原體肺炎的危險因素[6-8],如:部分研究認(rèn)為,年齡越小的患兒,越容易發(fā)生難治性支原體肺炎,這可能與年幼兒自身因素相關(guān),其免疫系統(tǒng)功能較弱,同時肺組織發(fā)育不夠成熟,纖毛運(yùn)動較差,氣道較狹窄等,使得肺炎支原體感染對嬰幼兒肺部造成的損傷更大,更易導(dǎo)致難治性支原體肺炎。但是,也有部分研究認(rèn)為,年長兒更易出現(xiàn)難治性支原體肺炎,可能與年長兒童免疫系統(tǒng)發(fā)育更趨完善、免疫應(yīng)答易過強(qiáng)等有關(guān)。而王建[9]對患兒年齡進(jìn)行分層分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)0～3歲、7～9歲的OR 值均<1,為難治性支原體肺炎的保護(hù)因素。但本文未發(fā)現(xiàn)年齡屬于危險因素,原因可能與患兒的個體差異等因素有關(guān)。有研究顯示,普通肺炎支原體肺炎患兒白細(xì)胞計數(shù)、C 反應(yīng)蛋白、紅細(xì)胞沉降率亦有升高,但是發(fā)生難治性支原體肺炎的患兒三者升高更明顯,現(xiàn)有報道以定量研究為主,因此,無統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)。部分定性研究中,把C 反應(yīng)蛋白≥40mg/L作為發(fā)生難治性支原體肺炎的危險因素,甚至可≥100mg/L[10]。周蘭芝[11]認(rèn)為當(dāng)C 反應(yīng)蛋白≥22.05mg/L時,提示為難治性支原體肺炎。劉金榮等[11]認(rèn)為當(dāng)C反應(yīng)蛋白為40mg/L臨界值時,診斷難治性支原體肺炎的敏感性為96%,特異性為90%。另有研究報道,C 反應(yīng)蛋白≥42.0mg/L、乳酸脫氫酶>450.0U/L 的患兒更易進(jìn)展為RMPP[12-13];也有不同觀點(diǎn),即C 反應(yīng)蛋白和乳酸脫氫酶早期預(yù)測RMPP 進(jìn)展的截斷值應(yīng)分別設(shè)為19.5mg/L和474.5U/L,另一方面,患兒可能存在混合感染,最終產(chǎn)生了相應(yīng)的病理變化[14-15]。

綜上所述,兒童難治性支原體肺炎預(yù)后預(yù)測模型所產(chǎn)生的應(yīng)用效果較好,值得在臨床上推廣應(yīng)用。