Logistic回歸與決策樹(shù)模型對(duì)大面積急性島葉梗死患者預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值

包 曼,梁菲菲,孫子慧

島葉位于大腦外側(cè)裂深部,急性島葉梗死可導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)、功能改變[1-2]。目前急性島葉梗死主要治療方法為靜脈溶栓,但基礎(chǔ)疾病、神經(jīng)功能缺損程度等因素可影響溶栓效果,增加轉(zhuǎn)歸不良發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[3]。因而早期識(shí)別影響急性島葉梗死患者臨床轉(zhuǎn)歸相關(guān)因子,有助于臨床制訂干預(yù)措施。Logistic回歸模型分析可量化臨床結(jié)局事件的危險(xiǎn)因素,但其不能提供良好決策建議[4]。決策樹(shù)模型自身包含一系列邏輯對(duì)策, 自動(dòng)交互檢測(cè)法(CHAID)是決策樹(shù)常用算法,可處理非線性或高度共線性數(shù)據(jù),挖掘出主要影響因素,并可將變量間的相互關(guān)系可視化顯示,進(jìn)而預(yù)測(cè)臨床結(jié)局事件[5-6]。目前決策樹(shù)模型在大面積急性島葉梗死中的應(yīng)用報(bào)道較少,本研究對(duì)比決策樹(shù)模型、Logistic回歸模型對(duì)大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良影響因素的分析效果,并分析其對(duì)預(yù)后不良的預(yù)測(cè)價(jià)值,為臨床早期篩查預(yù)后不良高危人群提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019年1月—2022年12月本院收治的大面積急性島葉梗死100例的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn):符合腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)[7];大面積急性島葉梗死診斷標(biāo)準(zhǔn):磁共振成像(MRI)顯示DWI任意1個(gè)或2個(gè)及以上層面島葉累及超過(guò)2/3長(zhǎng)度[8];頭顱CT檢查顯示,病灶位置與臨床定位相符[9];無(wú)腦梗死病史者;初次發(fā)病者。排除標(biāo)準(zhǔn):溶栓治療史者;入院時(shí)已出現(xiàn)發(fā)熱、低氧血癥;長(zhǎng)期使用β受體阻滯劑者;存在腦出血傾向者;近期接受外科手術(shù)者;合并急性或慢性感染性疾病者;伴有腎肺等器官功能障礙者;合并顱腦外傷、顱內(nèi)感染者;入組前1個(gè)月使用抗凝藥物者。本研究中男58例,女42例;年齡45～77(60.61±5.02)歲;體質(zhì)量指數(shù)(BMI)18～25(21.62±0.62)kg/m2;發(fā)病至溶栓時(shí)間1～4(2.50±0.41)h;基線美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評(píng)分9～19(14.12±1.48)分;有吸煙史25例,飲酒史31例;發(fā)病位置:左側(cè)46例,右側(cè)51例;基礎(chǔ)疾病:高血壓病16例,糖尿病27例,高脂血癥20例,房顫14例。本研究經(jīng)張家口市第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(KY2021060),患者均知情同意。

1.2 方法

1)治療方法與預(yù)后判定:研究對(duì)象均接受阿替普酶(德國(guó)勃林格殷格翰公司,批準(zhǔn)文號(hào):S20110051,規(guī)格:50 mg)靜脈溶栓治療,用藥劑量為0.9 mg/kg,總劑量≤90 mg,1 min內(nèi)靜脈推注藥物總劑量的10%,剩余90%于1 h內(nèi)使用微量注射泵持續(xù)靜脈泵入。治療結(jié)束后采用電話隨訪、門(mén)診復(fù)查方式隨訪3個(gè)月,依據(jù)改良Rankin量表(mRs)評(píng)分判定預(yù)后,mRS評(píng)分≤2分定義為預(yù)后良好,否則視為預(yù)后不良[10]。

2)收集臨床資料:收集研究對(duì)象臨床資料,包括性別、年齡、BMI、發(fā)病至溶栓時(shí)間、基線NIHSS評(píng)分[11]、發(fā)病位置、服藥史、吸煙史、飲酒史、基礎(chǔ)疾病、收縮壓、舒張壓、糖化血紅蛋白(HbA1c)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)。NIHSS評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):含眼球運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言、意識(shí)、視野等多個(gè)維度,總分42分,分值越低神經(jīng)功能缺損程度越嚴(yán)重。

3)血清學(xué)指標(biāo)檢測(cè):采集研究對(duì)象空腹靜脈血5 mL,常規(guī)分離血清,采用酶循環(huán)法檢測(cè)血清同型半胱氨酸(Hcy)水平(永和陽(yáng)光生物公司),采用電化學(xué)發(fā)光免疫法檢測(cè)血清肌鈣蛋白T(cTnT)水平(上海西唐生物公司),采用ELISA檢測(cè)血清鳶尾素(irisin)、閉鎖蛋白(Occludin)水平,武漢伊萊瑞特生物公司提供irisin檢測(cè)試劑盒,上海酶聯(lián)生物公司提供Occludin檢測(cè)試劑盒。

4)決策樹(shù)模型建立:將大面積急性島葉梗死預(yù)后影響因素進(jìn)行決策樹(shù)交互檢測(cè)分析,采用CHAID分析樹(shù)的生長(zhǎng),生長(zhǎng)枝條分割顯著性水準(zhǔn)α=0.05;采用預(yù)修剪方法進(jìn)行樹(shù)的修剪,設(shè)定決策樹(shù)生長(zhǎng)層數(shù)為3層,停止規(guī)則α=0.05,父節(jié)點(diǎn)最小樣本量為97,子節(jié)點(diǎn)最小樣本量為20,若節(jié)點(diǎn)樣本量無(wú)法達(dá)到該要求,則該節(jié)點(diǎn)為終末節(jié)點(diǎn),不再進(jìn)行分割。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 臨床轉(zhuǎn)歸情況

發(fā)病3個(gè)月后,100例大面積急性島葉梗死共3例失訪,38例(39.18%)預(yù)后不良,59例(60.82%)預(yù)后良好,分別納入預(yù)后不良組和預(yù)后良好組。

2.2 大面積急性島葉梗死患者預(yù)后影響因素單因素分析

2組年齡、發(fā)病至溶栓時(shí)間、房顫、基線NIHSS評(píng)分及基線cTnT、Hcy、irisin、Occludin水平比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)表1。

表1 不同預(yù)后大面積急性島葉梗死患者預(yù)后影響因素單因素分析

2.3 大面積急性島葉梗死患者預(yù)后影響因素多因素Logistic回歸分析

以大面積急性島葉梗死患者是否預(yù)后不良為因變量(是=1,否=0),將表1中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)納入Logistic回歸方程(房顫:是=1,否=0;年齡、發(fā)病至溶栓時(shí)間、基線NIHSS評(píng)分、基線cTnT、基線Hcy、基線irisin、基線Occludin原值代入),顯示年齡、房顫、基線cTnT、基線Hcy、基線irisin、基線Occludin是大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良影響因素(P<0.01)。見(jiàn)表2。

表2 大面積急性島葉梗死患者預(yù)后影響因素多因素Logistic回歸分析

2.4 決策樹(shù)模型

由決策樹(shù)模型可知,年齡、房顫、基線cTnT及基線Occludin是大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良影響因素,其中年齡影響最為顯著。見(jiàn)圖1。

Occludin為閉鎖蛋白,cTnT為肌鈣蛋白T。

2.5 兩種模型預(yù)測(cè)效能比較

以大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良為陽(yáng)性標(biāo)本,預(yù)后良好為陰性標(biāo)本,將Logistic回歸模型及決策樹(shù)模型分析結(jié)果導(dǎo)入SPSS 24.0軟件繪制ROC曲線,結(jié)果顯示,決策樹(shù)模型預(yù)測(cè)大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良效能的AUC為0.931(95%CI:0.861,0.973),敏感度及特異度分別為76.32%、98.31%,優(yōu)于Logistic回歸模型[AUC為0.874(95%CI:0.791,0.933),敏感度及特異度分別為76.32%、81.36%]。見(jiàn)圖2。

圖2 2種模型對(duì)大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良的預(yù)測(cè)效能比較

3 討論

腦梗死發(fā)病機(jī)制與血栓形成、血流動(dòng)力學(xué)紊亂等有關(guān),其心肌改變與島葉損傷有關(guān),島葉梗死嚴(yán)重程度與心臟功能受損程度有關(guān)[13-15]。本研究結(jié)果顯示,大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良率為39.18%,與既往研究結(jié)果相似[16],提示臨床應(yīng)重視大面積急性島葉梗死患者臨床預(yù)后情況,加強(qiáng)早期心電監(jiān)護(hù),并早期制訂干預(yù)措施,以降低預(yù)后不良發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

Logistic回歸方程分析可有效展示因變量、自變量的依存關(guān)系,并考慮自變量是否對(duì)因變量構(gòu)成交互作用,但當(dāng)自變量較多時(shí)難以分析交互作用[17]。決策樹(shù)模型可分析主要影響因素與各影響因素交互作用,并可分析某個(gè)變量在不同亞群中的影響,且無(wú)需考慮變量間共線性問(wèn)題,同時(shí)可彌補(bǔ)傳統(tǒng)Logistic回歸模型的不足與劣勢(shì),避免評(píng)估復(fù)雜參數(shù)及分析變量間的關(guān)系,無(wú)法反映變量主效應(yīng)與疊加效應(yīng),可更直觀輸出結(jié)構(gòu),具有良好可視化效果[18-19]。本研究經(jīng)Logistic回歸分析顯示,年齡、房顫及基線cTnT、irisin、Occludin是大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良的影響因素。年齡較大者自身調(diào)節(jié)能力較差,加之伴有較多基礎(chǔ)疾病,導(dǎo)致神經(jīng)毒性物質(zhì)生成量增加,誘發(fā)神經(jīng)元壞死,致腦組織損傷加重[20-21]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),預(yù)后不良組年齡高于預(yù)后良好組,這可能與年齡較大者血管彈性較差有關(guān),同時(shí)高齡者島葉梗死可影響自主神經(jīng)功能,刺激交感神經(jīng)末梢釋放兒茶酚胺,致心肌損傷,而溶栓治療可引起內(nèi)環(huán)境失衡,影響臨床結(jié)局。房顫是引起心源性腦梗死的主要原因,并可促使再灌注發(fā)生于已受損的血管床區(qū),增強(qiáng)血管壁通透性、血管易損性,降低重建側(cè)支循環(huán)能力,進(jìn)而增加臨床預(yù)后不良風(fēng)險(xiǎn)[22]。cTnT升高可引起心室血供不足、心血管血栓栓塞,損傷心肌功能、心血管,并可引起腦島葉病變,破壞細(xì)胞膜完整性,誘發(fā)腦源性心肌損害[23-24]。由此推測(cè),右側(cè)島葉梗死后可升高兒茶酚胺類(lèi)水平,引起腦源性心肌損害,致cTnT水平升高,造成預(yù)后不良。Occludin可調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞滲透性,且與血腦屏障功能、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)相關(guān),其水平降低可能使炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激[25-27]。本研究結(jié)果顯示,預(yù)后不良組血清Occludin水平低于預(yù)后良好組,提示Occludin水平降低可能加重機(jī)體炎癥反應(yīng),誘發(fā)血腦屏障功能障礙,增加預(yù)后不良風(fēng)險(xiǎn)。因而針對(duì)大面積急性島葉梗死患者,臨床醫(yī)師在管理時(shí)應(yīng)予以適當(dāng)心臟病評(píng)估與二級(jí)預(yù)防并加強(qiáng)心電監(jiān)護(hù),盡可能完善心電圖、心臟彩超等檢查,還應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)Occludin水平,以采取相應(yīng)手段預(yù)測(cè)預(yù)后不良的發(fā)生。

irisin可抑制炎性因子表達(dá)、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)進(jìn)而發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用,其水平降低可直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞,促進(jìn)心腦血管病變[28-30]。發(fā)病至入院時(shí)間延長(zhǎng)可導(dǎo)致靜脈溶栓治療效果降低[31-32]。Hcy水平升高可引起血管舒張功能障礙,造成內(nèi)皮功能損傷,加重神經(jīng)功能損傷[33]。NIHSS評(píng)分與腦梗死面積、水腫程度呈正相關(guān)[34-35]。但本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),去除混雜因素后發(fā)病至溶栓時(shí)間、基線NIHSS評(píng)分不是預(yù)后的獨(dú)立影響因素,其原因可能為本研究樣本量較少。決策樹(shù)模型發(fā)現(xiàn),年齡、房顫、基線cTnT、Occludin是預(yù)后不良影響因素,與Logistic回歸分析相比,irisin未納入決策樹(shù)模型,其原因可能為共線性存在促使irisin作用被掩蓋。決策樹(shù)模型不受共線性影響,且具有高度準(zhǔn)確性,并可分析某個(gè)因素在不同亞群中是否有意義[36-37]。本研究發(fā)現(xiàn),決策樹(shù)首層的因素為年齡,年齡越大的患者預(yù)后不良發(fā)生率越高;第2層顯示變量間交互關(guān)系,Occludin水平變化是年齡<60歲者預(yù)后不良的影響因素,而房顫是年齡≥60歲者預(yù)后不良的影響因素;第3層顯示血清cTnT水平是伴有房顫者預(yù)后不良的影響因素。臨床工作者可依據(jù)決策樹(shù)模型識(shí)別高危人群,把握治療時(shí)間窗,以改善臨床結(jié)局。同時(shí)本研究對(duì)比兩種模型對(duì)預(yù)后不良的預(yù)測(cè)價(jià)值,結(jié)果顯示,決策樹(shù)模型預(yù)測(cè)大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良的AUC大于Logistic回歸模型,提示決策樹(shù)模型對(duì)預(yù)后不良的預(yù)測(cè)效能優(yōu)于Logistic回歸模型。

綜上所述,年齡、房顫及基線cTnT、Occludin是大面積急性島葉梗死患者預(yù)后不良影響因素,基于上述因素構(gòu)建Logistic回歸模型和決策樹(shù)模型均具有良好應(yīng)用價(jià)值,有助于臨床診治,促進(jìn)預(yù)后改善。但本研究存在不足之處,關(guān)于cTnT、irisin、Occludin在大面積急性島葉梗死發(fā)生發(fā)展中調(diào)控機(jī)制尚需進(jìn)一步探究,可能作為臨床治療的潛在靶點(diǎn)。