基于決策樹算法構(gòu)建老年慢性阻塞性肺疾病病人并發(fā)衰弱的預測模型

Keywordsthe elderly; chronicobstructive pulmonary disease;frailty;decision treealgorithm; prediction model; nursing

摘要目的：分析老年慢性阻塞性肺疾病（COPD）病人并發(fā)衰弱的危險因素，并構(gòu)建決策樹預測模型。方法：選取2021年9月一2022年9月合肥市第一人民醫(yī)院干部保健科收治的200例老年COPD病人。采用單因素、多因素分析篩選衰弱的主要危險因素，采用SPSS Modeler軟件構(gòu)建老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型，并繪制受試者工作特征（ROC）曲線，評估模型的預測效能。結(jié)果：納入的200例老年COPD病人中，無衰弱病人136例（ 68.00% ）[正常病人67例（ 33.50% 0，衰弱前期病人69例 （34.50%） ]，衰弱病人64例（ 32.00% ）。單因素分析結(jié)果顯示，衰弱組與無衰弱組婚姻狀況、多重用藥、簡版老年抑郁量表（GDS-15）評分、微型營養(yǎng)評定簡表（MNA-SF）評分、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）評分比較，差異有統(tǒng)計學意義（ （Plt;0.05） 。Logistic回歸分析結(jié)果顯示，多重用藥、離異或喪偶、GDS-15評分高、PSQI評分高是老年COPD病人并發(fā)衰弱的危險因素，MNA-SF評分高是老年COPD病人并發(fā)衰弱的保護因素（ .Plt;0.05） 。決策樹模型選擇了GDS-15評分、MNA-SF評分、PSQI評分、多重用藥4個臨床特征作為模型的節(jié)點，其中GDS-15評分是最重要的預測因子;老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型的受試者工作特征曲線下面積（AUC）為0.940，95% CI（0.893，0.986），Logistic回歸模型的AUC為 0.864，95%CI（0.813，0.916） 。決策樹模型與Logistic回歸模型的Delong檢驗結(jié)果顯示， Z=2.143，P=0.032 ，表明決策樹模型的AUC優(yōu)于Logistic回歸模型（ ?Plt;0.05） 。結(jié)論：離異或喪偶、多重用藥、GDS-15評分高、PSQI評分高是老年COPD病人發(fā)生衰弱的危險因素，MNA-SF評分低是老年COPD病人發(fā)生衰弱的保護因素，本研究建立的決策樹模型在預測老年COPD并發(fā)衰弱風險方面具有較高的準確性和可靠性，為病人提供了個性化的護理策略，有助于提高病人的生活質(zhì)量和預后。

關(guān)鍵詞老年人;慢性阻塞性肺疾??；衰弱；決策樹算法；預測模型；護理 doi：10.12102/j.issn.2095-8668.2025.14.016

老年慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonarydisease，COPD）是一種常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，其特點是氣流受限，常伴有進行性肺功能損害[1]。隨著人口老齡化的加劇，老年COPD病人的數(shù)量逐年增加，成為全球公共衛(wèi)生問題之一。老年COPD病人的臨床表現(xiàn)多樣，包括咳嗽、咳痰、氣促、胸悶等[2]。由于老年人的生理功能下降，常常忽視或忍受這些癥狀，導致疾病被忽視或延誤。此外，老年COPD病人往往伴隨著其他并發(fā)癥的發(fā)生，其中最常見的是衰弱。隨著年齡的增加，身體的多系統(tǒng)正常生理儲備功能逐漸降低，包括肌肉力量減退、心肺功能下降、骨骼密度降低等。這些變化使得老年人在應對外部刺激和應激時的能力降低，導致機體難以維持正常的生理平衡[3]。有研究顯示，COPD病人發(fā)生衰弱的風險是非COPD病人的2倍，尤其在老年COPD病人中，衰弱的發(fā)生率更高[4]。衰弱不僅僅是對老年人身體健康的威脅，還會導致住院、認知障礙、跌倒甚至死亡等一系列不良結(jié)局的發(fā)生[5]。目前，已有部分研究對老年COPD病人并發(fā)衰弱的相關(guān)因素進行報道，但多采用多因素Logistic回歸模型，雖然該模型的風險預測效能較好，但在提供臨床決策建議方面欠佳。既往研究表明，決策樹模型不僅能處理數(shù)據(jù)復雜問題，亦可對數(shù)據(jù)特征進行分類、排序并根據(jù)變量特征構(gòu)建分類器，從而為臨床決策提供建議[6]?；诖?，本研究通過多因素Logistic回歸分析篩選衰弱的危險因素并構(gòu)建決策樹模型，以期為老年COPD并發(fā)衰弱的高危群體的識別及護理策略的規(guī)劃提供參考與指導。

1 資料與方法

1.1一般資料

采用便利抽樣法選取2021年9月—2022年9月合肥市第一人民醫(yī)院干部保健科收治的200例老年COPD病人為研究對象。納入標準：1）均符合《慢性阻塞性肺疾病診斷指南（2021年修訂版）》7中的診斷標準；2）無認知障礙、意識清楚且能夠配合本次研究者；3）年齡 ?70 歲；4）所有病人均知情且簽署知情同意書。排除標準：1）合并全身感染、肝腎功能不全、重要器官衰竭等；2）合并惡性腫瘤、肺結(jié)核等消耗性疾病者；3）處于COPD急性感染期、急性加重期。采用樣本量計算公式 n=[（Z_α/2）²×P×（1-P）]/（δ²×deff） 計算樣本量，其中deff為設計效應值（deff =1 ） ?δ 為最大允許誤差， P 為陽性率估計值， P×（1-P） 最大為0.25，Z_α/2 為 1.96，n 為樣本量。在 90% 置信度下，假設絕對誤差為 10% ，并且總體比例取 50% ，通過公式計算樣本量為96例?？紤]到可能有 10% 的樣本脫落率。因此，樣本量調(diào)整為105例。本研究實際納入200例病人。本研究經(jīng)合肥市第一人民醫(yī)院倫理委員會批準（批號：倫研批第2025-048-01號）。

1.2 方法

1.2.1 衰弱評估標準

采用衰弱表型量表（FrailtyPhenotype，F(xiàn)P）評估病人的衰弱情況，該量表共包括體力活動減少、自感疲乏、握力下降、行走速度減慢、非自主性體重下降5個條目，每個條目1分。得分0分代表正常，1分或2分代表衰弱前期， ?3 分代表衰弱[8]。無衰弱例數(shù) = 衰弱前期例數(shù) + 正常例數(shù)。

1.2.2 調(diào)查工具

1.2.2.1一般資料調(diào)查表

自行編制一般資料調(diào)查表，包括性別、年齡、婚姻狀況、文化程度、職業(yè)、過去1年跌倒史、病程、體質(zhì)指數(shù)（bodymassindex，BMI）、月平均收入、合并慢性疾病、多重用藥、是否合并呼吸困難等。

1.2.2.2 匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（Pittsburgh Sleep

Quality Index，PSQI）[9]

PSQI是一種用于評估個體近1個月來睡眠質(zhì)量的自評量表。該量表由18個條目組成，涵蓋了睡眠質(zhì)量、入睡時間、睡眠時間、睡眠效率、睡眠障礙、催眠藥物使用以及日間功能障礙7個方面。每個條目采用0～3 分的4級評分法，總分為 0～21 分，得分越高表示睡眠質(zhì)量越差。該量表具有良好的信度和效度，其Cronbach'sα系數(shù)為0.85。

1.2.2.3微型營養(yǎng)評定簡表（Short-FormMiniNutritional Assessment，MNA-SF）[10]

MNA-SF是一種快速、簡便的營養(yǎng)狀況評估工具，適用于老年人及住院病人的營養(yǎng)篩查。該量表共包括6個條目，分別評估了病人的BMI、近3個月內(nèi)的體重變化、攝食量變化、活動能力、精神心理壓力以及急性疾病或創(chuàng)傷情況。每個條目根據(jù)具體情況計 0～2 分或 0～3 分，總分為 0～14 分。根據(jù)得分情況，可以將病人的營養(yǎng)狀況分為3類：得分 12～14 分表示營養(yǎng)狀況良好； 8～11 分表示存在營養(yǎng)不良的風險； ?7 分則表示已存在營養(yǎng)不良。

1.2.2.4簡版老年抑郁量表（15-ItemGeriatric Depression Scale，GDS-15）[11]

GDS-15是一種專門用于評估老年人抑郁癥狀的自評量表。該量表由15個條目組成，每個條目以“是”或“否\"的形式回答。根據(jù)回答情況，每個條目計0分或1分，總分為 0～15 分。得分越高，表示抑郁癥狀越嚴重。

1.2.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS25.0軟件分析數(shù)據(jù)，定性資料用例數(shù)、百分比 （% ）表示，采用 χ² 檢驗。符合正態(tài)分布的定量資料用均數(shù) ± 標準差 表示，采用 t 檢驗。采用Logistic回歸分析篩選老年COPD病人并發(fā)衰弱的影響因素。在SPSSModeler軟件中采用卡方自交互檢測決策樹（CHAID）構(gòu)建決策樹預測模型，并繪制受試者工作特征（ROC）曲線，采用Delong檢驗評估Logistic回歸模型和決策樹模型的ROC下面積（AUC）。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 衰弱情況

納入的200例老年COPD病人中，正常病人67例（ 33.50% ，衰弱前期病人69例 （34.50% ），衰弱病人64例 （32.00%） 。64例老年COPD衰弱病人中，表現(xiàn)為非自主性體重下降18例 （28.13%） ，體力活動減少43例C 67.19% ，自感疲乏38例 （59.38% ），行走速度減慢47例 （73.44% ），握力下降51例 （79.68% ）。

2.2老年COPD病人并發(fā)衰弱的單因素分析（見表1）

2.3老年COPD病人并發(fā)衰弱的Logistic回歸分析

以老年COPD病人發(fā)生衰弱的情況為因變量，將婚姻狀況、多重用藥、GDS-15評分、MNA-SF評分、PSQI評分作為自變量進行Logistic回歸分析，變量賦值情況見表2。結(jié)果顯示，離異或喪偶、多重用藥、GDS-15評分高、PSQI評分高是老年COPD病人并發(fā)衰弱的危險因素，MNA-SF評分低是老年COPD病人并發(fā)衰弱的保護因素（ ?Plt;0.05） 。見表3。

2.4老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型

本研究采用CHAID算法，通過SPSSModeler軟件構(gòu)建了老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型。該模型共包含3層、10個節(jié)點，模型選擇了GDS-15評分、MNA-SF評分、PSQI評分、多重用藥4個臨床特征作為模型的節(jié)點，其中GDS-15評分是最重要的預測因子，而決策樹模型并未將婚姻狀況納入決策樹模型。

主要原因是決策樹模型在構(gòu)建過程中會自動選擇最佳的分割變量和分割點，以最大化模型的預測性能。如果婚姻狀況與其他因素的關(guān)聯(lián)性較強，且其預測效能相對較低，那么決策樹模型可能會選擇其他更重要的因素作為節(jié)點，從而排除婚姻狀況。決策樹模型及預測變量的重要性排序見圖1、圖2。

2.5 兩種模型預測效能比較

老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型AUC為0.940，95%CI（0.893，0.986） ，老年COPD病人并發(fā)衰弱的Logistic回歸模型AUC為 0.864，95%CI（0.813 0.916），決策樹模型與Logistic回歸模型的Delong檢驗結(jié)果為 Z=2.143 ， P=0.032 ，表明決策樹模型的AUC優(yōu)于Logistic回歸模型的AUC（ Plt;0.05） ，見圖3、表4。

3 討論

3.1老年COPD病人并發(fā)衰弱的現(xiàn)狀

老年COPD易發(fā)生衰弱的主要原因有以下幾點：首先，COPD作為慢性炎癥性疾病，其氣道炎癥反應和氣流受限導致體內(nèi)炎癥因子釋放增加，加速肌肉蛋白分解和骨骼肌丟失，進而引發(fā)肌肉力量減退，誘發(fā)衰弱[12]。其次，COPD病人常伴呼吸困難，導致病人通過減少體力活動以減輕癥狀，而長期缺乏活動則導致肌肉無力和萎縮，加劇了衰弱的發(fā)生[13]。再者，COPD病人常合并心血管疾病、糖尿病等慢性疾病，這些疾病加重了全身炎癥反應和代謝紊亂，促進了衰弱的發(fā)展。同時，心理因素如沮喪和焦慮也會影響COPD病人的衰弱程度，通過影響食欲和體力活動能力，進一步加重衰弱[14]。本研究結(jié)果顯示，20O例老年COPD病人中，有64例（ 32.00% ）發(fā)生衰弱。有研究發(fā)現(xiàn)，衰弱是導致老年COPD病人結(jié)局不良的獨立危險因素[15]。因此，對老年COPD病人進行早期衰弱篩查和干預至關(guān)重要，可有效減少醫(yī)療費用，降低致殘率和死亡率，提高病人的預期壽命和生命質(zhì)量。

3.2老年COPD病人并發(fā)衰弱的影響因素

3.2.1 婚姻狀況

本研究結(jié)果顯示，離異或喪偶是老年COPD病人并發(fā)衰弱的危險因素，離異或喪偶可能導致老年COPD病人在心理和社交方面面臨更大的壓力和困擾。失去配偶或家庭支持系統(tǒng)的支持可能導致他們感到孤獨和無助，進而影響病人的心理健康和生活質(zhì)量。這種心理壓力的增加可能進一步加劇病人的炎癥狀態(tài)和肌肉萎縮，增加發(fā)生衰弱的風險。一項研究發(fā)現(xiàn)，社會支持缺乏與老年COPD病人的衰弱風險增加有關(guān)，離異或喪偶可能導致病人失去家庭和社會支持系統(tǒng)，從而增加了發(fā)生衰弱的風險[16]

3.2.2 多重用藥

本研究結(jié)果顯示，多重用藥是老年COPD病人并發(fā)衰弱的另一個危險因素。研究表明，老年病人常常需要同時使用多種藥物來管理不同的慢性疾病。然而，藥物之間的相互作用和副作用可能導致藥物不良反應，進而影響病人的食欲、營養(yǎng)吸收和肌肉功能。長期使用多種藥物可能導致營養(yǎng)不良和代謝紊亂，從而增加了病人發(fā)生衰弱的風險[7]。

3.2.3 GDS-15評分與PSQI評分

本研究結(jié)果顯示，GDS-15評分和PSQI評分可以反映老年COPD病人的心理健康和睡眠質(zhì)量。長期的焦慮、抑郁和睡眠障礙可能導致病人的食欲下降、體力活動能力減退，進而加重肌肉萎縮和衰弱的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，心理健康問題與老年COPD病人的營養(yǎng)狀況和肌肉功能相關(guān)[18]

3.2.4 MNA-SF評分

本研究結(jié)果顯示，MNA-SF評分是老年COPD病人并發(fā)衰弱的保護因素。研究表明，在老年COPD病人中，由于疾病本身導致的呼吸肌做功增加和能量消耗，病人往往容易出現(xiàn)營養(yǎng)不良。而營養(yǎng)不良會進一步削弱病人的體質(zhì)，增加衰弱的風險[19]。朱青[20]的研究發(fā)現(xiàn)，低MNA-SF評分是老年呼吸疾病病人緊急住院期間死亡的獨立預測因素，進一步強調(diào)了營養(yǎng)狀況在老年COPD病人預后中的重要性。因此，通過MNA-SF評分對老年COPD病人的營養(yǎng)狀況進行評估，并采取相應的營養(yǎng)支持措施，有助于改善病人的營養(yǎng)狀況，增強病人體質(zhì)，從而降低衰弱的發(fā)生風險。

3.3 決策樹算法與多因素Logistic回歸分析

目前，對衰弱的研究大多是關(guān)于衰弱的危險因素，臨床上尚缺乏老年COPD病人發(fā)生衰弱的預測模型。決策樹是以樹形為結(jié)構(gòu)建立的一種分類預測模型，其能以圖的形式將相關(guān)因素展示出來，而且可以做到定量化分析，通俗易懂，非常便于臨床使用[21]。本研究構(gòu)建了老年COPD病人并發(fā)衰弱的決策樹模型，選擇GDS-15評分、MNA-SF評分、PSQI評分、多重用藥4個臨床特征作為模型的節(jié)點，其中GDS-15評分是最重要的預測因子，決策樹模型并未將婚姻狀況作為模型的節(jié)點，相比于Logistic回歸模型，少了一個預測因子。老年COPD病人發(fā)生衰弱的決策樹模型AUC為0.940， 95% CI（0.893，0.986），其Logistic回歸模型

AUC為 0.864，95%CI（0.813，0.916） ，決策樹模型與Logistic回歸模型的Delong檢驗結(jié)果為 Z=2.143，P= 0.032，表明決策樹模型的預測效能優(yōu)于Logistic回歸模型。但Logistic回歸模型主要是反映各自變量與因變量之間的關(guān)系，然而當自變量相關(guān)度較高時，Logistic回歸模型無法得出較為有效的分析結(jié)果。決策樹模型在樹形圖形成的過程中不斷進行分層，樣本在逐漸減少，決策樹可以篩選出更加有意義的變量，且決策樹更加定量化和可視化。

3.4 護理策略

老年COPD病人并發(fā)衰弱是一種常見且嚴重的并發(fā)癥，對病人的生活質(zhì)量和健康狀況產(chǎn)生了負面影響。因此，制定有效的護理策略對于預防和管理老年COPD病人的衰弱至關(guān)重要。護理措施：1）加強社會與心理支持。研究指出，離異或喪偶等生活事件可能導致病人失去家庭和社會支持，增加衰弱風險[22]。護理人員應定期與病人溝通，提供情感支持，并鼓勵其參與社交活動，以建立和維持社會支持系統(tǒng)，減輕心理壓力。2）合理用藥管理。藥物相互作用和副作用可能影響病人的食欲、營養(yǎng)吸收和肌肉功能。護理人員應定期評估病人用藥情況，確保合理用藥，避免不必要的多重用藥，并密切監(jiān)測和管理藥物不良反應。3）關(guān)注心理健康與睡眠。焦慮、抑郁和睡眠障礙可能導致病人食欲下降、體力活動能力減退，加重肌肉萎縮。護理人員應進行心理評估，提供心理支持和治療，如認知行為療法等。同時，關(guān)注病人睡眠質(zhì)量，提供睡眠管理措施，如建立良好睡眠習慣、創(chuàng)造舒適睡眠環(huán)境等[23]4）改善營養(yǎng)狀況。護理人員應進行營養(yǎng)評估，為病人提供個性化的營養(yǎng)支持和指導，包括合理安排飲食、增加高蛋白食物攝入、推薦適當?shù)臓I養(yǎng)品等，以改善病人的營養(yǎng)狀況。

4小結(jié)

綜上所述，離異或喪偶、多重用藥、GDS-15評分高、PSQI評分高是老年COPD病人發(fā)生衰弱的危險因素，MNA-SF評分低是老年COPD病人發(fā)生衰弱的保護因素，本研究建立的決策樹模型在預測老年COPD并發(fā)衰弱風險方面具有較高的準確性和可靠性，為病人提供了個性化的護理策略，有助于提高病人的生活質(zhì)量和預后。然而，本研究為單中心回顧性研究，納入的影響因子有限，可能會存在一些不可控的偏倚，需要進一步研究來驗證和完善評分系統(tǒng)和護理策略。

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