构建AECOPD患者风险模型的临床价值.pdf

论 著第 37 卷第 6 期医学信息Vol.37 No.62024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024作者简介：贺芳（1998.11-），女，安徽安庆人，本科，住院医师，主要从事呼吸系统疾病诊治和研究通讯作者：孟凡亮（1971.3-），男，安徽巢湖人，硕士，主任医师，主要从事呼吸系统疾病诊治和研究构建 AECOPD 患者风险模型的临床价值贺 芳袁孟凡亮渊安徽医科大学附属巢湖医院呼吸内科袁安徽 合肥238000冤摘要院目的对慢性阻塞性肺疾病渊COPD冤患者1年内发生急性加重的影响因素进行研究袁建立和验证风险模型遥方法收集2020年1月-2021年12月安徽医科大学附属巢湖医院呼吸内科612例AECOPD患者的一般资料袁其中2020年1月-12月的324例AECOPD患者为建模组袁2021年1月-12月的288例AECOPD患者为验证组袁通过Logistic回归单因素分析选取用于建立AECOPD患者风险模型的因素袁根据Logistic回归多因素分析危险预测因素袁并据此建立最终的风险模型遥通过受试者工作特征曲线渊ROC冤尧校准曲线及临床决策曲线渊DCA冤评估此模型的预测价值遥结果FEV1%预计值尧既往加重次数尧嗜酸性粒细胞百分比渊EOS%冤尧血清白蛋白尧三联用药史渊ICS+LABA+LAMA冤是患者1年内发生急性加重的影响因素袁由此建立风险模型公式为院P越1/(1+e-x)袁x越2.796原0.018伊FEV1%预计值垣1.516伊既往加重次数原0.098伊血清白蛋白垣0.206伊EOS%原1.169伊三联用药史袁e为自然对数遥 ROC曲线下面积为0.839袁以最大约登指数渊0.579冤选取最佳临界值为0.221袁灵敏度为80.00%袁特异度为77.90%遥结论FEV1%预计值尧既往加重次数尧EOS%尧血清白蛋白尧三联用药史渊ICS+LABA+LAMA冤是患者1年内发生急性加重的影响因素袁由此建立COPD患者急性加重的风险模型遥此模型具有良好的区分度和校准度袁且临床决策效益方面表现良好袁可协助医护人员对加重风险较高的患者进行早期干预袁防止病情进一步进展遥关键词院慢性阻塞性肺疾病曰急性加重曰风险模型中图分类号院R563.9文献标识码院ADOI院10.3969/j.issn.1006-1959.2024.06.019文章编号院1006-1959渊2024冤06-0115-05Clinical Value of Constructing a Risk Model for Patients with AECOPDHE Fang,MENG Fan-liang(Department of Respiratory Medicine,Chaohu Hospital of Anhui Medical University,Hefei 238000,Anhui,China)Abstract：Objective To study the influencing factors of acute exacerbation in patients with chronic obstructive pulmonary disease(COPD)within 1year,and to establish and verify the risk model.Methods The general data of 612 AECOPD patients in the Department of Respiratory Medicine ofChaohu Hospital of Anhui Medical University from January 2020 to December 2021 were collected.Among them,324 AECOPD patients from Januaryto December 2020 were used as the modeling group,and 288 AECOPD patients from January to December 2021 were used as the validation group.Thefactors used to establish the risk model of AECOPD patients were selected by Logistic regression univariate analysis,and the risk predictors wereanalyzed by Logistic regression multivariate analysis,and the final risk model was established accordingly.The predictive value of this model wasevaluated by receiver operating characteristic curve(ROC),calibration curve and clinical decision curve(DCA).Results FEV1%predicted value,previous exacerbations,EOS%,serum albumin,and the history of triple drug use(ICS+LABA+LAMA)were the factors influencing the occurrence ofacute exacerbationsin the patients within one year.From this,the risk prediction model formula was established:P=1/(1+e-x),x=2.796-0.018伊FEV1%predicted value+1.516伊previous exacerbations-0.098伊serum albumin+0.206伊EOS%-1.169伊history of triple medication,e was the natural logarithm.The area under the ROC curve was 0.839,and the optimal cut-off value was 0.221 based on the approximate index(0.579),with a sensitivity of 80.00%and a specificity of 77.90%.Conclusion FEV1%predicted value,previous exacerbations,EOS%,serum albumin,and the history of triple use(ICS+LABA+LAMA)are the factors influencing the occurrence of acute exacerbations in the patients within one year.Based on this,the risk prediction modelof acute exacerbation in COPD patients is successfully constructed.The model has good discrimination,calibration,and clinical decision-makingbenefits,and can assist healthcare professionals in the early intervention of patients at high risk of exacerbation to prevent further progression.Key words：Chronic obstructive pulmonary disease;Acute exacerbation;Risk model慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonarydisease，COPD）是一种常见的肺部疾病，会导致气流受限和呼吸道方面的症状，如咳嗽、咳痰、呼吸困难等。据统计1，COPD 是全球第三大死因。且该疾病患病率和死亡率处于上升阶段2。COPD 的急性加重（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonarydisease，AECOPD）通常指的是患者有关呼吸道方面症状的不断恶化，若出现这种情况，患者的治疗方案需要及时进行调整。COPD 患者每年的急性发作约为 0.53.5 次3，多数患者会在 23 d 内出现呼吸道115论 著第 37 卷第 6 期医学信息Vol.37 No.62024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024方面的症状，并持续 714 d。患者病情好转后，早期可能再次发生急性加重，部分患者则可能陷入反复发作的恶性循环，致使病情恶化4。COPD 患者的频繁加重严重影响了其健康状况，并导致肺功能的过度下降，促使疾病进一步发展。当预测到 COPD 患者处于高风险状态时，对其进行早期干预，这些干预措施不仅可以预防 COPD 的发展，还有助于维持肺功能和生活质量5。早期关于 COPD 的预测模型包括ADO（年龄、呼吸困难、气道阻塞）、BODEX（BMI、气道阻塞、呼吸困难、急性加重）和 DOSE（呼吸困难、气道阻塞、吸烟、急性加重），但因以上因子的开发初衷是为了预测死亡率，故只能对患者的急性加重风险进行适度的预测。对于 COPD 急性加重风险模型的评价，很多模型并未对其进行校准评估和临床决策分析，基于此，本研究对 COPD 患者 1 年内发生急性加重的影响因素进行研究，建立和验证风险模型，现报道如下。1资料与方法1.1 一般资料 选取 2020 年 1 月-2021 年 12 月安徽医科大学附属巢湖医院呼吸内科 612 例 AECOPD患者一般资料，其中 2020 年 1 月-12 月的 324 例AECOPD 患者为建模组，2021 年 1 月-12 月的288 例 AECOPD 患者为验证组。该研究得到了伦理委员会的批准。1.2 AECOPD 患者风险模型的构建及验证 收集患者入院时的临床资料，包括年龄、性别、FEV1/FVC、FEV1%预计值、既往加重次数（患者入院前 1 年内急性加重次数）、BMI、吸烟史、三联用药史（ICS+LA原BA+LAMA）、合并症（血管病史定义为卒中、短暂性脑缺血发作或外周动脉疾病）、白细胞（WBC）计数、EOS%、血浆 C 反应蛋白（CRP）、血清钠、血清白蛋白、血清肌酐、血清尿素氮及结局事件（是否再次加重，将再次入院定义为再次加重）。1.3 统计学方法 通过 SPSS 22.0 软件及 R 软件（版本 4.3.0）比较基线资料，正态分布计量资料用（依）表示，组间比较采用 检验；非正态分布计量资料用（25，75）表示，组间比较用非参数秩和检验；计数资料用（）和（%）表示，组间比较采用2检验。通过二元 Logistic 回归得到 COPD 患者 1 年内急性加重的影响因素，构建风险模型，制作 ROC 曲线、校准曲线和临床决策曲线（DCA）来评估此模型的预测价值。约0.05 为差异有统计学意义。2结果2.1 研究对象一般资料 共收集 612 例 AECOPD 患者的一般资料，建模组中有 80 例 AECOPD 患者在入院后 1 年内有再次加重，244 例 AECOPD 患者则未有再次加重。验证组中有 72 例 AECOPD 患者在入院时后 1 年内有再次加重，216 例 AECOPD 患者则未有再次加重。2.2 AECOPD 患者风险模型的构建 对建模组 324例患者的一般资料建立风险模型，单因素分析显示，FEV1%预计值、既往加重次数、EOS%、白蛋白、三联用药史与 AECOPD 患者相关（约0.05），见表 1。取单因素分析中有统计学差异的因素为自变量，将结局事件作为因变量，对其展开二元 Logistic 回归分析，结果显示 FEV1%预计值、既往加重次数、EOS%、白蛋白、三联用药史是 AECOPD 患者的影响因素（约0.05），最终得到公式：P越1/(1+e-x)，x越2.796原0.018伊FEV1%预计值垣1.516伊既往加重次数原0.098伊血清白蛋白垣0.206伊EOS%原1.169伊三联用药史，e 为自然对数，见表 1。候选变量性别男女年龄（岁）BMI（kg/m2）吸烟史既往加重次数（次）FEV1/FVC（%）加重（=80）55（68.80）25（31.20）73.00（66.75，78.00）20.63（18.67，22.83）46（57.50）1（0，2）58.36（51.45，65.12）未加重（=244）175（71.70）69（28.30）75.00（70.00，80.00）19.72（18.60，23.04）132（54.10）059.30（51.70，65.32）（95%）0.867（0.5011.502）0.972（0.9421.002）1.037（0.9641.115）0.871（0.5231.450）4.535（2.9816.900）0.999（0.9731.026）0.6110.0690.3280.5960.0000.958建模组表1建模组单因素逻辑回归分析 渊%冤袁渊25袁75冤116论 著第 37 卷第 6 期医学信息Vol.37 No.62024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024候选变量FEV1预计值（%）白细胞（伊109/L）EOS（%）CRP（mg/L）血清钠（mmol/L）白蛋白（g/L）肌酐（滋mol/L）尿素（mmol/L）三联用药史合并症高血压糖尿病呼吸衰竭癌症冠心病血管病史加重（=80）46.60（39.18，60.40）6.86（5.18，9.12）1.15（0.27，2.62）5.41（1.26，47.33）141.00（139.00，144.00）34.00（31.00，37.25）70.00（61.75，77.50）6.10（5.07，7.48）43（53.75）16（20.00）5（6.25）13（16.25）7（8.75）5（6.25）2（2.50）未加重（=244）56.95（40.58，75.32）6.66（5.03，9.50）0.50（0.10，1.90）9.88（1.74，44.35）141.00（139.00，143.00）36.00（34.00，39.00）74.00（62.00，87.25）6.00（4.70，7.80）78（31.97）53（21.72）18（7.38）34（13.93）15（6.15）20（8.20）14（5.74）（95%）0.981（0.9680.995）0.994（0.9251.068）1.189（1.0291.373）0.999（0.9941.005）1.019（0.9771.063）0.887（0.8310.946）1.000（0.9921.008）0.993（0.9041.090）2.473（1.4774.141）0.896（0.4791.677）0.837（0.3002.332）1.198（0.5982.403）1.464（0.5753.729）0.747（0.2712.059）0.421（0.0941.895）0.0080.8640.0190.7920.3800.0000.9570.8800.0010.7320.7340.6100.4240.5720.260建模组表1渊续冤2.3 AECOPD 患者风险模型预测效果及拟合度分析以模型的预测公式为依据，计算患者的分数，使用ROC 曲线对模型分数与患者发生急性加重的拟合效果进行检验，结果显示建模组该模型 ROC 曲线下面积为 0.839（95%：0.7840.895，约0.001），以最大约登指数（0.579）选择最佳临界值为 0.221，其灵敏度和特异度分别为 80.00%和 77.90%，Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验结果为=0.177。验证组中此模型 ROC 曲线下面积为 0.875，灵敏度为 79.30%，特异度为 88.70%，准确率为 86.80%，见图 1。2.4 AECOPD 患者风险模型的评估 通过比较预测风险范围内的实际概率和预测概率，提示此模型具有良好的校准能力，COPD 患者 1 年内发生急性加重的预测风险和实际风险较为一致，见图 2。通过决策曲线分析显示，此风险模型的临床决策的净收益是有益的，见图 3。注：A：建模组；B：验证组图1 COPD患者1年内发生急性加重的最终预测模型的ROC曲线图AB117论 著第 37 卷第 6 期医学信息Vol.37 No.62024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.20243讨论AECOPD 的发生会对患者的生活质量、健康状况造成严重影响，也与肺功能的下降、进一步发生急性加重的风险有很大关系，但最重要的是影响患者死亡率6-8。因此，构建一个合适的 COPD 急性加重风险预测模型，早期识别出加重风险高的患者，并采取相应的措施可减少不必要的伤害。既往研究发现9，气道阻塞和既往加重次数是COPD 患者未来急性加重的重要预测指标。有研究表明10，COPD 患者病情的严重程度与每年住院次数呈正相关。且超过 85%的入院患者 FEV1%预计值可达到 GOLD3 期或 4 期11。这说明 COPD 患者的肺功能低下与其随后发生急性加重的风险密切相关。COPD 频繁的急性加重是一种长期的积聚现象，患者在第一次急性发作之后，有可能出现第二次发作，而且频繁的急性加重和较高的死亡率有关11。本研究结果显示，前 1 年因急性加重而入院的 COPD 患者在未来 1 年内的加重风险是未因加重而入院患者的 4.535 倍，说明应尽量及时采取措施减少患者加重次数，降低未来再次发病的风险。目前，COPD 患者治疗主要是为了预防和控制症状，防止肺功能下降，从而减少病情恶化的风险12。COPD 患者治疗的药物有短效和长效支气管扩张剂，包括长效抗胆碱能药物（LAMA）、长效 茁2受体激 动 剂（LABA）、短 效 吸 入 型 抗 胆 碱 能 药 物（SAMA）、短效 茁2受体激动剂（SABA）和吸入性糖皮质激素（ICS）。应用 ICS 治疗的患者与未应用 ICS 治疗相比，再入院风险降低了 0.753。因此，为防止AECOPD 患者再次加重入院，在治疗中应尽量应用ICS13。与单独用药（LABA 或 LAMA）或双联用药（ICS+LABA 或 LABA+LAMA）相比，包括 ICS+LA原BA+LAMA 在内的三联疗法可减少患者复发次数、改善肺功能并提高生活质量，尤其对肺功能差、频繁加重的 COPD 患者更有益14。本研究中三联用药史是 COPD 患者 1 年内急性加重风险的保护因素，说明对于高风险患者，应早期应用三联疗法以减少未来复发次数。外周血嗜酸性粒细胞增多是公认的 COPD 患者急性加重的预测指标。在 COPD 患者中，EOS%升高与其急性加重的风险增加密切相关15。当嗜酸性粒细胞计数逸200 个/滋l 或逸白细胞计数的 2%作为嗜酸性粒细胞计数升高的阈值时，预计 1 年内的COPD 再次加重的概率会增加 3 倍以上，且复发的时间会缩短16。嗜酸性粒细胞在促进患者病情恶化中的作用尚不清楚，但它们释放的介质与急性加重、肺功能下降和气道重塑有关，例如其释放的颗粒蛋白会导致组织损伤和重塑17。本研究结果显示，EOS%较高的患者，其再次加重风险明显增加，这提示 EOS%高的患者体内存在较高的炎症反应，而COPD 进一步发展的核心机制是多种类炎性细胞介导的炎症反应，最终致使其再次加重入院。注：A：建模组；B：验证组图2 COPD患者1年内发生急性加重的最终预测模型的校准图AB图3 COPD患者1年内急性加重的最终预测模型决策曲线图118论 著第 37 卷第 6 期医学信息Vol.37 No.62024 年 3 月Journal of Medical InformationMar.2024大多数因 COPD 急性加重而入院的患者都有营养风险，尤其是高风险患者，很大可能是由于营养缺乏造成肌肉萎缩，进一步导致呼吸肌力量减弱，从而影响患者的呼吸功能，最终导致再次加重。通常情况下，营养缺乏的程度越严重，肺功能则越差，病情进展越快，在此基础上感染和呼吸衰竭的发生概率就会相应增高。因此，营养状况差是 COPD 患者发生严重并发症和住院时间延长的一个重要原因18。血清白蛋白有助于对 COPD 患者的营养状态和急性发作的风险进行评估，帮助临床医生及时采取措施来防止病情进一步恶化19。本研究结果表明，COPD 患者的血清白蛋白越低，提示患者营养缺乏，其再次加重风险相对增加。综上所述，构建的 AECOPD 患者风险模型对于帮助临床医师评估患者急性加重风险有一定帮助，在区分度、校准度和临床决策效益方面表现良好，能够预测到再次加重风险高的 COPD 患者，对其进行早期干预，防止病情进一步进展。但本研究存在回顾性研究固有的局限性，未纳入急性加重的非住院患者，且纳入的相关炎症反应标志物可能受一些合并症及服用药物影响。未来将纳入患者的相关症状进一步开展前瞻性研究，不断提升模型的性能，为临床工作者拟定诊疗决策带来更多帮助。参考文献院1Christenson SA,Smith BM,Bafadhel M,et al.Chronic obstruc鄄tive pulmonary diseaseJ.Lancet,2022,399(10342):2227-2242.2Lindberg A,Lindberg L,Sawalha S,et al.Large underreportingof COPD as cause of death-results from a population-based co鄄hort studyJ.Respiratory Medicine,2021,186:106518.3鲍洪杰.肝素结合蛋白在慢阻肺急性加重中的预测价值D.郑州:郑州大学,2019.4Bellou V,Belbasis L,Konstantinidis AK,et al.Prognostic modelsfor outcome prediction in patients with chronic obstructive pul鄄monary disease:systematic review and critical appraisal J.BMJ,2019,367:l5358.5Guirguis-Blake JM,Senger CA,Webber EM,et al.Screeningfor chronic obstructive pulmonary disease:evidence report andsystematic review for the US Preventive Services Task ForceJ.JAMA,2016,315(13):1378-1393.6Crisafulli E,Barbeta E,Ielpo A,et al.Management of severe a鄄cute exacerbations of COPD:an updated narrative review J.Multidiscip Respir Med,2018,13:36.7Mekanimitdee P,Morasert T,Patumanond J,et al.The MA鄄GENTA model for individual prediction of in-hospital mortali鄄ty in chronic obstructive pulmonary disease with acute exacerba鄄tion in resource-limited countries:A development studyJ.PLoSOne,2021,16(8):e0256866.8Suissa S,DellAniello S,Ernst P.Long-term natural history ofchronic obstructive pulmonary disease:severe exacerbations andmortalityJ.Thorax,2012,67(11):957-963.9Wu YK,Lan CC,Tzeng IS,et al.The COPD-readmission(CORE)score:a novel prediction model for one-year chronicobstructive pulmonary disease readmissions J.Journal of theFormosan Medical Association,2021,120(3):1005-1013.10Tsoumakidou M,Tzanakis N,Voulgaraki O,et al.Is there anycorrelation between the ATS,BTS,ERS and GOLD COPDsseverity scales and the frequency of 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