糖尿病足患者溃疡愈合风险的列线图预测模型.pdf

血管与腔内血管外科杂志2024 年 1 月 第 10 卷 第 1 期Journal of Vascular and Endovascular Surgery Vol.10,No.1,Jan 2024 基金项目基金项目新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2020D01C239）作者简介作者简介田野，主任医师、硕士研究生导师，主要从事血管外科临床研究，新疆医科大学第一附属医院通信作者通信作者张文斌（Zhang Wenbin，corresponding author），主任医师，E-mail： 专题 糖尿病足患者溃疡愈合风险的列线图预测模型田野1，狄涛1，唐忠尉1，张嘉玥1，张文斌21 新疆医科大学第一附属医院血管甲状腺外科，新疆 乌鲁木齐 8300002 新疆医科大学第一附属医院胃肠肿瘤外科，新疆 乌鲁木齐 830000摘要：目的 探讨预测糖尿病足溃疡（DFU）患者溃疡愈合风险的列线图模型。方法 收集2021年112月于新疆医科大学第一附属医院就诊的200例DFU患者的临床资料，依据DFU是否愈合将其分为愈合组（n=57）和未愈合组（n=143）。收集患者的年龄、性别、体重指数（BMI）、糖化血红蛋白、知-信-行（KAP）模式量表评分以及患者血液中微小RNA（miRNA）-15b-5p的相对含量，采用Logistic回归模型对临床特征数据进行单因素及多因素分析，向后法筛选出相关预测因子并建立预测模型，使用增强Bootstrap验证法对模型内部进行验证，使用一致性指数（C-index）、列线图、校准图、受试者工作特征（ROC）曲线及校准曲线、决策曲线分析（DCA）进行评估。结果 通过二元Logistic回归分析及向后法筛选变量，从8个总变量中确定了3个预测因子，即年龄、miRNA-15b-5p相对含量、K评分，其构建的预测模型呈现出中等预测能力，ROC曲线下面积（AUC）为0.923。结论 年龄、K评分及miRNA-15b-5p相对含量均为DFU患者溃疡未愈合相关的预测因子，基于这些预测因子建立的预测模型具有优秀的综合性能，可从多个层面预测DFU患者溃疡未愈合的发生风险，为DFU患者溃疡愈合提供了个体化治疗依据。关键词：糖尿病足溃疡；风险因素；列线图预测模型中图分类号：R543 文献标识码：A doi:10.19418/ki.issn2096-0646.2024.01.01Nomogram prediction model for ulcer healing risk in diabetic foot patientsTian Ye1,Di Tao1,Tang Zhongwei1,Zhang Jiayue1,Zhang Wenbin21 Department of Vascular and Thyroid Surgery,the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University,Urumqi 830000,Xinjiang,China2 Department of Gastrointestinal Cancer Surgery,the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University,Urumqi 830000,Xinjiang,ChinaAbstract:Objective To explore the nomogram prediction model for ulcer healing risk in diabetes foot ulcer(DFU)patients.Method Clinical data of 200 patients with DFU treated in the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University from January to December 2021 were collected.According to whether DFU healed or not,they were divided into healing group(n=57)and non-healing group(n=143).Age,gender,body mass index(BMI),glycosylated hemoglobin,knowledge-attitude-practice(KAP)model scale score and the relative content of microRNA(miRNA)-15b-5p in the two groups were collected.Logistic regression was used to carry out univariate and multi-factor analysis of clinical feature data,the relevant predictors were screened backward,the prediction model was established.The enhanced Bootstrap validation method was used to verify the model internally.Evaluation was performed using C-index,nomogram,calibration diagram,receiver operator characteristic(ROC)curve and calibration curve,and 2血管与腔内血管外科杂志2024 年 1 月 第 10 卷 第 1 期decision curve analysis(DCA).Result By using binary Logistic regression analysis and backward method to screen variables,three predictors were identified from the eight total variables,namely,age,miRNA-15b-5p relative content and K score.The predictive model constructed by this method showed moderate predictive ability,and the area under curve(AUC)of ROC was 0.923.Conclusion Age,K score and the relative content of miRNA-15b-5p are all predictors of non-healing of ulcers in DFU patients.The prediction model established based on these predictors had excellent comprehensive performance,and could predict the risk of non-healing of ulcers in DFU patients from multiple levels,providing individualized treatment basis for ulcer healing in DFU patients.Key words:diabetic foot ulcer;risk factor;nomogram prediction model随着全球糖尿病患者逐年增加，其发病率和病死率也不断上升，给患者造成了失明、糖尿病视网膜病变、终末期肾功能衰竭和下肢截肢等1。糖尿病足是糖尿病患者主要的并发症之一，指糖尿病患者因下肢远端神经异常和不同程度的血管病变导致的足部感染、溃疡和/或深层组织破坏2，19%34%的糖尿病患者可能会发生糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）3，DFU是糖尿病患者住院的主要原因之一，也是糖尿病最常见、最严重、医疗费用较高的并发症之一，给患者及其家人和整个社会造成了严重的医疗、经济负担4-5，同时，DFU也是糖尿病患者致残、致死的重要原因之一6。既往研究提示，微小RNA（microRNA，miRNA）-15b-5p在创面愈合以及糖尿病并发症的发生过程中有一定作用，因此，其可能与DFU患者溃疡愈合有关。本研究通过创建一个便捷且具有临床可行性的列线图模型来预测DFU患者溃疡愈合的相关危险因素，旨在通过早期预防降低DFU患者溃疡不愈合的发生率，从而提高DFU患者生活质量，现报道如下。1 资料与方法1.1 一般资料收集2021年1月至12月于新疆医科大学第一附属医院就诊的DFU患者的临床资料。纳入标准：（1）明确诊断为2型糖尿病性坏疽；（2）年龄18岁；（3）术后随访时间1年。排除标准：（1）诊断为2型糖尿病足但未合并溃疡；（2）合并恶性肿瘤；（3）合并严重肝、肾功能障碍、凝血功能障碍或精神障碍；（4）临床资料不全，随访过程中失联。根据纳入与排除标准，最终共纳入200例DFU患者，依据DFU是否愈合将其分为愈合组（n=57）和未愈合组（n=143）。本研究经医院伦理委员会批准通过，所有患者均知情同意。1.2 数据收集及方法收集患者的年龄、性别、体重指数（body mass index，BMI）、糖化血红蛋白、知-信-行（knowledge-attitude-practice，KAP）模式量表7评分以及患者血液中miR-15b-5p的相对含量。KAP模式是人类健康相关行为的模式之一，是知识、态度、信念和行为的简称，即在评分量表中通过知识维度（K）、态度维度（A）及实践维度（P）3个方面针对DFU患者日常生活状况进行评价，根据专业知识对问卷问题进行量化评分。本研究向患者发放自行编制的2型糖尿病患者KAP量表，采用电话随访填写调查问卷的方式完成量表评分并进行效度分析，结构效度分析提示鉴定的验证性因子分析模型适配良好，组合信度和聚合效度达标，验证性因子分析的区分效度理想。入院时采集患者空腹静脉血5 ml，3000 r/min，有效离心半径10 cm，离心10 min后分离血清，使用Quant Studio 1 Plus型聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）仪 检 测 血 清miRNA-15b-5p相 对 表达量，选用反转录-聚合酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）技术进行检测，通过将检测结果中CT值进行德尔塔CT算法转换后进行统计，建立并验证糖尿病足患者溃疡愈合风险的预测模型。1.3 统计学方法应 用R 4.0.1版 本（http:/www.Rproject.org）对 数 据进行统计分析，符合正态分布且方差齐性的计量资料以（xs）表示，组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用秩和检验；计数资料以n（%）表示，组间比较采用2检验；使用Fisher确切概率法比较分类变量，通过限制性立方样条函数判断连续变量与因变量之间的线性关系，并将具有非线性相关的连续变量转换为以中位数为分界点的分类变量，将所有变量纳入二元Logistic回归模型进行分析，然后采用向后法筛选变量，建立预测模型，P0.05为差异有统计学意义，内部验证使用增强bootstrap法（B=100次）。绘 制 受 试 者 工 作 特 征（receiver operator characteristic，ROC）曲线及校准曲线，计算ROC曲线下面积（area under curve，AUC）和校准曲线评价模型的准确性及稳定性，最后通过决策曲线分析（decision curve analysis，DCA）证实模型的临床效用。3Journal of Vascular and Endovascular Surgery Vol.10,No.1,Jan 20242 结果2.1 DFU 患者溃疡愈合影响因素的单因素分析两组患者年龄、糖化血红蛋白水平、K评分、A评分、miRNA-15b-5p相对含量比较，差异均有统计学意义（P0.05）。（表1）表1 DFU患者溃疡愈合影响因素的单因素分析因素愈合组（n=57）未愈合组（n=143）t/2值P值年龄（岁，xs）47.110.562.010.80.05性别n（%）0.093女性8（14.0）36（25.2）男性49（86.0）107（74.8）BMIkg/m2，M（P25，P75）24.0（21.0，27.0）25.00（22.0，27.5）0.491糖化血红蛋白%，M（P25，P75）7.90（6.7，9.7）9.16（7.6，10.7）0.009K评分n（%）0.0596（10.5）95（66.4）951（89.5）48（33.6）A评分n（%）0.053017（29.8）105（73.4）3040（70.2）38（26.6）P评分n（%）0.4335027（47.4）78（54.5）5030（52.6）65（45.5）miRNA-15b-5p相 对含量n（%）0.051.34548（84.2）52（36.4）1.3459（15.8）91（63.6）2.2 DFU 患者溃疡愈合影响因素的筛选将表1中差异有统计学意义的年龄、糖化血红蛋白水平、K评分、A评分、miRNA-15b-5p作为自变量，溃疡是否愈合作为因变量（是=0，否=1），纳入二元Logistic回归模型分析，同时，因KAP评分量表中K评分、A评分、P评分及miRNA-15b-5p含相对量均为非线性相关（P0.05）（图1），故将以上非线性相关的连续变量转换为以中位数为分界点的分类变量，采用向后法筛选变量（表2），结果显示，当年龄、K评分（9=0，9=1）及miRNA-15b-5p相对含量（1.345=0，1.345=1）纳入模型后，模型获得良好性能，故将上述3个因素建立预测模型。2.3 模型的建立和验证结果预测模型AUC为0.923，证明其判别能力良好（图2）。内部验证采用100次增强Bootstrap验证法，校准曲线显示模型表观曲线与偏差校正后曲线拟合度良好，C-index值为0.925，Brier评分为0.099，证明预测模型吻合度较高（图3）。2.4 模型的可视化根据二元Logistic回归模型及向后法筛选出年龄、K评分及miRNA-15b-5p相对含量3个独立最佳预测因子构建列线图（图4），列线图由年龄、K评分及miRNA-15b-5p含量的图形线组成，列线图中每个因素对应的线段标图1 限制性立方样条函数判定K评分、A评分、P评分及 miRNA-15b-5p相对含量表2 向后法筛选变量结果预测因子BOR95%CIP值年龄0.1141.1211.0721.1790.01K评分-2.265 0.1040.0330.2780.01miRNA-15b-5p相对含量 2.1518.594 3.35524.622 0.01图3 DFU患者溃疡愈合预测模型校准曲线实际概率0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0预测概率图2 DFU患者溃疡愈合预测模型ROC曲线灵敏度1-特异度0.00.20.40.60.81.00.00.50.81.04血管与腔内血管外科杂志2024 年 1 月 第 10 卷 第 1 期图4 预测DFU患者溃疡愈合的列线图单变量评分参照 年龄(岁)K评分 miRNA-15b-5p相对含量 总评分 形成风险 图5 DFU患者溃疡愈合预测模型DCA曲线0.00.40.20.60.81.00.00.40.20.60.8阈概率净获益率预测模型 全阳性 全阴性 3 讨论列线图是目前数学模型中一种较为直观的图形化展示，可通过结合多种重要因素来预测某一特定事件的发生及发展。现有模型中，列线图可进行个性化的风险评估，是一种较为直观且可靠的方便工具，在疾病管理及相关决策制定方面具有一定作用8。在糖尿病患者中，DFU是常见的一种并发症，其发病率、病死率及医疗费用支出均较高，国际糖尿病联合会指出每年有（9.126.1）万人发生DFU3，且DFU患者与不合并足部外伤的患者相比，死亡风险增加2.5倍9，表明对于DFU患者的预防及治疗不容忽视。因此，有必要对DFU患者溃疡愈合进行相关研究，从而提高患者的生活质量。本研究通过二元Logistic回归及向后法筛选出年龄、K评分及miRNA-15b-5p相对含量作为预测因子建立模型，并通过Nomogram图来预测DFU患者溃疡未愈合概率，模型中高C-index值、高AUC值和临床决策曲线可证实列线图具有良好准确性及预测DFU患者溃疡未愈合发生风险的能力，为临床医师针对不同患者进行个性化治疗方案的制定提供了参考，节约了医疗资源。目前老龄化被认为是患有足部溃疡的糖尿病患者截肢潜在预测因素10-11，同时，也是导致住院DFU患者病死率的危险因素10-12，且老年DFU患者大多合并较多的周围神经病变、下肢动脉粥样硬化、颈动脉或冠状动脉疾病及慢性肾功能衰竭11-13，表明老龄化是DFU患者病死率、截肢率或溃疡愈合方面的危险因素。本研究结果显示DFU未愈合组患者平均年龄大于愈合组患者，差异有统计学差异。本研究通过向后法筛选出年龄因素，纳入模型后，最终结果提示年龄与溃疡未愈合率呈正相关，与上述研究结果一致。目前研究显示，DFU是糖尿病患者诸多并发症中能够预防的，且其诸多风险因素与患者不良的生活习惯及糖尿病足匮乏的认知紧密相关，DFU患者良好的认知可降低糖尿病足并发症和最终截肢风险，美国糖尿病协会同样指出，对糖尿病患者的知识、技能和行为进行年度评估很重要14。故本研究从K、A、P维度对糖尿病患者进行评估，结果显示，K评分经过向后法筛选变量后最终纳入模型中，依据模型可得出糖尿病患者对于糖尿病足相关知识了解越多，该患者DFU愈合率越高，与上述研究研究结果一致，提示在临床诊疗过程中，对DFU患者普及糖尿病足相关知识，可积极促进患者溃疡愈合。Ramirez等15指出伤口中金黄色葡萄球菌会诱导miRNA-15b-5p的产生，且金黄色葡萄球菌介导的miRNA-15b-5p过度表达时会对DFU患者DNA损伤修复功能和炎症反应功能产生抑制，使患者溃疡愈合困难，表明miRNA-15b-5p是DFU中的重要调节因子。因此，本研究通过测量患者血注了刻度，该刻度代表取值，线段的长度代表该因素对结局影响程度的大小。图中最上方单项评分代表风险因素在不同取值下对应的分值，所有风险因素分值相加即为总评分，对应图中最下方预测值，即为DFU患者溃疡未愈合的预测概率。例如：1例40岁DFU患者，K评分9分，血液中miRNA-15b-5p相对含量1.345，即可得出其溃疡未愈合风险较高。2.5 模型临床决策曲线分析依据DCA曲线所示，模型决策曲线在阈值概率为01范围内，净收益率均高于两条无效曲线。（图5）5Journal of Vascular and Endovascular Surgery Vol.10,No.1,Jan 2024液中miRNA-15b-5p相对含量进一步验证其在DFU患者中的作用，经过预测因子筛选，miRNA-15b-5p相对含量被纳入最终模型。目前关于miRNA-15b-5p的研究结果显示，其与肿瘤相关疾病（如膀胱癌、乳腺癌、胃癌、口腔鳞状细胞癌、前列腺癌、头颈部鳞状细胞癌、神经母细胞瘤和甲状腺癌）均存在密切联系16，除此之外，与非肿瘤相关疾病（如腹主动脉瘤、阿尔茨海默病、帕金森病、脑损伤、冠状动脉疾病、地塞米松诱导的脂肪变性、糖尿病并发症和阿霉素诱导的心脏毒性等）亦存在联系17，然而关于miRNA-15b-5p与DFU相关研究较少，依据目前研究结果尚不能作出定论，仍需进一步研究。本研究建立了一个DFU患者溃疡愈合风险的模型，并通过列线图将模型可视化，且列线图检验结果中AUC为0.923，C-index值为0.925，提示该模型具有较好的校准度和区分度，可在一定程度上为临床医师针对不同DFU患者予以个性化治疗提供建议，以期达到预防DFU溃疡未愈合的发生。此外，本研究纳入了患者不同层面的信息，包含了一般个人信息、知识认知维度及基因层面，包含了DFU患者较为全面的信息指标，为临床治疗提供了更为全面的治疗思路。然而，本研究仍然存在以下不足：第一，经过筛选后仅年龄、K评分及miRNA-15b-5p相对含量3个预测因素被纳入最终预测模型，包含风险因素较少，不能确认其他一般信息是否对患者溃疡愈合产生影响；第二，属于单中心回顾性研究，且排除了临床数据不完整的患者，这可能导致选择性偏差，需要多中心队列研究进一步验证；第三，尽管使用增强Bootstrap法内部验证可有效地评估模型性能，但仍需要其他中心大量患者进行补充验证并完善模型建立。综上所述，年龄、K评分及miRNA-15b-5p相对含量均为DFU患者溃疡未愈合相关的预测因子，基于这些预测因子建立的预测模型具有优秀的综合性能，可从多个层面预测DFU患者溃疡未愈合的发生风险，为DFU患者溃疡愈合提供个体化治疗依据。参考文献1 IDF Diabetes Atlas Group.Update of 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