馬靈草，董婷，戴晗青，岳紅，陳海芳，臧艷姿

聲門(mén)型喉癌是喉癌最常見(jiàn)的分型，手術(shù)是其重要的治療手段[1-2]，但大多數(shù)喉癌患者手術(shù)過(guò)程中需切開(kāi)氣管，為維持患者術(shù)中呼吸，需要建立人工氣道，術(shù)后可能出現(xiàn)下呼吸道感染等并發(fā)癥，干擾患者術(shù)后康復(fù)及肺功能恢復(fù)[3]。因此，建立感染預(yù)警模型對(duì)預(yù)防聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染具有重要意義。喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染率為8%～13%[4]，感染和非感染人數(shù)不平衡。傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)不平衡數(shù)據(jù)處理效果欠佳[5]，對(duì)多數(shù)類(lèi)預(yù)測(cè)效果高，而對(duì)少數(shù)類(lèi)預(yù)測(cè)效果較差，不適合喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染預(yù)警模型構(gòu)建。為解決數(shù)量不平衡數(shù)據(jù)分類(lèi)問(wèn)題，有研究者引入重采樣技術(shù)重建數(shù)據(jù)平衡少數(shù)類(lèi)與多數(shù)類(lèi)的數(shù)據(jù)數(shù)量。少數(shù)類(lèi)樣本合成過(guò)抽樣技術(shù)(Synthetic Minority Over-sampling Technique，SMOTE)由Chawla等[6]于2011年提出，其根據(jù)少數(shù)類(lèi)屬性特征隨機(jī)產(chǎn)生相似樣本，有效地平衡少數(shù)類(lèi)與多數(shù)類(lèi)之間數(shù)量，減少數(shù)據(jù)集過(guò)度傾斜。SMOTE算法已成功用于建立腦損傷繼發(fā)精神障礙[7]、絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松性骨折[8]等少數(shù)類(lèi)預(yù)警模型。本研究收集接受腫瘤根治手術(shù)的聲門(mén)型喉癌患者臨床資料，構(gòu)建基于SMOTE算法的感染預(yù)警模型，旨在為預(yù)防喉癌患者術(shù)后上呼吸道感染提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年1月至2019年1月河南省人民醫(yī)院收治的接受腫瘤根治手術(shù)聲門(mén)型喉癌患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理和影像診斷確診為喉門(mén)型細(xì)胞癌；②年齡≥18歲; ③臨床資料完整，病歷中記錄有術(shù)后下呼吸道感染狀況；④全喉或部分喉切除治療；⑤手術(shù)達(dá)到根除原發(fā)癌灶標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前已合并呼吸系統(tǒng)疾病，先天性免疫系統(tǒng)缺陷和其他惡性腫瘤；②術(shù)后轉(zhuǎn)入ICU昏迷、病?；虿⊥?；③術(shù)后轉(zhuǎn)院或臨床資料不完整。共收集有效資料596例,男326例，女270例；未婚58例，已婚403例，離異100例，喪偶35例；小學(xué)155例，中學(xué)(含中專)265例，大專以上176例；居住地為城市296例，農(nóng)村300例；使用抗生素時(shí)間1～7(3.28±0.64) d。腫瘤分期：Ⅱ期121例，Ⅲ期272例，Ⅳ期203例。有飲酒史369例，患有高血壓266例。

1.2方法

1.2.1收集臨床資料 研究者使用自制調(diào)查表收集喉癌患者信息：①人口學(xué)信息，包括性別、年齡、學(xué)歷、BMI值、癌癥分期等。②手術(shù)情況，包括手術(shù)類(lèi)型、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量等。③術(shù)后情況，包括使用抗生素、吸痰、霧化、使用呼吸機(jī)、術(shù)后拔管時(shí)間，使用人工鼻情況和術(shù)后是否存在下呼吸道感染等。

1.2.2術(shù)后下呼吸道感染診斷標(biāo)準(zhǔn) ①胸部X線檢出支氣管或肺部炎癥改變；②靜脈血檢出白細(xì)胞數(shù)和(或)嗜中性粒細(xì)胞比例上升；③下呼吸道分泌物培養(yǎng)試驗(yàn)檢出菌株超標(biāo)?；颊咝g(shù)后1周內(nèi)出現(xiàn)滿足①②或①③者可判斷為術(shù)后下呼吸道感染[9]。

1.2.3實(shí)施SMOTE過(guò)抽樣算法 SMOTE算法具體按照Blagus等[10]界定的7個(gè)步驟實(shí)施。本研究少數(shù)樣本為感染組，增加樣本倍數(shù)n=未感染組樣本量/感染組樣本量=511/71≈7，最近領(lǐng)點(diǎn)數(shù)k取6，SMOTE算法通過(guò)對(duì)少數(shù)類(lèi)樣本點(diǎn)與其最近鄰樣本點(diǎn)間進(jìn)行隨機(jī)插值，實(shí)現(xiàn)對(duì)少數(shù)類(lèi)樣本的擴(kuò)充，產(chǎn)生的新樣本不會(huì)改變?cè)瓨颖炯目臻g邊界，具有較好的算法信度。

1.2.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0軟件和R3.5.2軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)、Logistic回歸分析。在完成模型構(gòu)建后，模型效能評(píng)估采用十折交叉法驗(yàn)證，效能評(píng)估指標(biāo)包括真陽(yáng)性率、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、F值、ROC曲線下面積。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染情況 596例患者中，38例(感染組)術(shù)后發(fā)生下呼吸道感染，共查出菌株64株，其中革蘭陰性菌44株(銅綠甲單胞菌24株，肺炎克雷伯菌10株，大腸埃希菌4株，陰溝腸桿菌和鮑氏不動(dòng)桿菌各3株)，革蘭陽(yáng)性菌20株(金黃色葡萄球菌13株，凝固酶陰性葡萄球菌7株)。

2.2術(shù)后患者下呼吸道感染影響因素的單因素分析 單因素比較顯示，兩組性別、婚姻狀態(tài)、學(xué)歷、居住地、使用抗生素時(shí)間、癌癥分期、飲酒史和高血壓比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，兩組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的項(xiàng)目及比較見(jiàn)表1。

表1 術(shù)后患者下呼吸道感染影響因素的單因素分析

2.3術(shù)后下呼吸道感染影響因素的Logistic回歸分析 以是否術(shù)后下呼吸道感染為因變量Y(否=0，是=1)，以單因素分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的變量為自變量行Logistic回歸分析，α入=0.05，α出=0.10。結(jié)果顯示年齡X1(原值)、BMIX2(原值)、吸煙史X3(賦值：無(wú)=0，有=1)、糖尿病X4(無(wú)=0，有=1)、肺部疾病X5(無(wú)=0，有=1)、手術(shù)類(lèi)型X6(部分喉切除=1，全喉切除=2)、術(shù)后吸痰X7(否=0，是=1)、術(shù)中出血量X8(原值)、術(shù)后氣道導(dǎo)管留置時(shí)間X9(<平均值=0，≥平均值=1)、使用人工鼻X10(否=0，是=1)為術(shù)后下呼吸道感染的主要影響因素。得到原始預(yù)警模型1：Logit(P)=0.055X1-0.195X2+1.383X3+0.968X4+0.939X5+0.993X6+1.055X7+0.076X8+0.919X9+0.978X10-14.073，經(jīng)Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Logistic回歸模型擬合度良好(P=0.727，決定系數(shù)R2=0.584)。

2.4基于SMOTE算法的預(yù)警模型 選擇Logistic回歸分析納入的影響因素，利用SMOTE算法進(jìn)行14倍(558/38)過(guò)抽樣，得到感染和非感染比例近似為1(實(shí)際抽樣為非感染=558，感染=570，感染/非感染=1.02)，再對(duì)過(guò)抽樣后數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素Logistic回歸，α入=0.05，α出=0.10。分析結(jié)果見(jiàn)表2?；赟MOTE算法的預(yù)警模型2：Logit(P)=0.090X1-0.249X2+1.724X3+1.136X4+1.344X5+0.967X6+1.092X7+0.126X8+1.340X9+1.456X10-14.859，經(jīng)Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)結(jié)果顯示，模型擬合度良好(P=0.823，決定系數(shù)R2=0.625)。

表2 基于SMOTE算法的Logistic回歸分析結(jié)果

2.5模型評(píng)估 使用ROC曲線驗(yàn)證可得，模型2的ROC曲線下面積為0.927(95%CI：0.888～0.966)，顯著高于模型1的ROC曲線下面積(0.780，95%CI：0.734～0.846)。將模型所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分為10份，每個(gè)模型輪流依次以其中1份為測(cè)試集，其余9份為訓(xùn)練集進(jìn)行10次檢驗(yàn)，采用10折交叉法對(duì)2個(gè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)性能比較，見(jiàn)表3。

表3 2個(gè)預(yù)測(cè)模型在測(cè)試集上預(yù)測(cè)性能比較

3 討論

3.1聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后發(fā)生下呼吸道感染率分析 本研究結(jié)果顯示，聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后發(fā)生下呼吸道感染率為6.38%，低于尹國(guó)華等[11]報(bào)道的11.46%、柴麗娟等[12]報(bào)道的12.75%，這可能因?yàn)楸狙芯渴占±校^(guò)50%接受了相應(yīng)的抗生素治療，且均為早期喉癌患者，腫瘤細(xì)胞對(duì)其免疫系統(tǒng)損害程度相對(duì)較輕，患者自身抵抗感染能力較強(qiáng)。本研究術(shù)后下呼吸道感染患者查出菌株主要為革蘭陰性菌，占整體檢出菌類(lèi)型的68.75%，整體檢出菌株主要為銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌，與他人研究結(jié)果[13-14]相符。

3.2聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的影響因素

3.2.1患者自身因素 本研究發(fā)現(xiàn)，年齡和BMI是聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的顯著影響因素(均P<0.01)，與他人研究相符[15-16]，表現(xiàn)出患者年齡越大，BMI值越低，其術(shù)后下呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)越大。這是因?yàn)槿梭w本身的免疫功能隨年齡增長(zhǎng)而自然性下降，造成高齡喉癌患者抵御感染菌侵襲能力較低，增加了其術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)；而B(niǎo)MI低于正常范圍的患者機(jī)體可能存在營(yíng)養(yǎng)不良，從而導(dǎo)致其自身免疫功能及抗感染效率受到限制。本研究結(jié)果提示，吸煙史、肺部疾病均是聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的顯著影響因素(均P<0.01)，說(shuō)明有吸煙史和合并肺部疾病患者術(shù)后下呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)越高，與他人研究相符[17]。這可能因?yàn)殚L(zhǎng)期吸煙能損傷患者支氣管黏膜，導(dǎo)致呼吸道纖毛變短、斷裂和運(yùn)動(dòng)功能下降，降低支氣管清除感染病原體的能力，吸煙也能增加呼吸道內(nèi)誘導(dǎo)痰內(nèi)炎性因子表達(dá)，惡化感染程度，而各種肺部疾病可致呼吸系統(tǒng)組織及器官長(zhǎng)期受到炎性環(huán)境刺激，造成支氣管黏膜腺體增生并分泌大量黏液，堵塞喉癌患者細(xì)支氣管，從而在下呼吸道內(nèi)形成易感染菌定殖環(huán)境，增加了患者的下呼吸道感染率。糖尿病是聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的顯著影響因素(均P<0.01)，這是因?yàn)槭中g(shù)傷害或癌癥等強(qiáng)刺激源可致合并糖尿病喉癌患者機(jī)體內(nèi)激素調(diào)節(jié)和細(xì)胞因子分泌異常，從而出現(xiàn)應(yīng)激性高血糖[18-19]，高糖環(huán)境能增高喉癌患者機(jī)體內(nèi)反應(yīng)性氧化物表達(dá)，誘導(dǎo)各種促炎因子表達(dá)上升，產(chǎn)生炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)誘發(fā)和惡化其下呼吸道感染。

3.2.2手術(shù)因素 本研究結(jié)果顯示，全喉切除患者術(shù)后下呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)高于部分喉切除者(P<0.01)。分析原因?yàn)槿砬谐中g(shù)時(shí)切除組織范圍大，術(shù)后切口較長(zhǎng)致下呼吸道直接暴露于外部環(huán)境，易于細(xì)菌侵入呼吸道；此外，喉全切患者留置呼吸氣管套管時(shí)間更久，從而增加下呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)。術(shù)中出血量也是聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的影響因素(P<0.01)，分析原因?yàn)樾g(shù)中出血量越多，患者受到手術(shù)損傷越大，生理狀態(tài)越差，術(shù)后身體免疫功能受到的限制越明顯，降低患者術(shù)后呼吸道及其他易感組織或器官的自抗感染能力。

3.2.3術(shù)后氣道管理因素 研究顯示，術(shù)后氣道導(dǎo)管留置時(shí)間>2 h可致氣管內(nèi)壁纖毛倒伏、破壞，>6 h纖毛壞死、脫落，從而導(dǎo)致感染病菌易移生于下呼吸道誘發(fā)感染[20]。本研究結(jié)果也顯示，術(shù)后吸痰、術(shù)后氣道導(dǎo)管留置時(shí)間和使用人工鼻均是聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染的影響因素(均P<0.01)，表現(xiàn)出術(shù)后接受吸痰、術(shù)后導(dǎo)管留置時(shí)間越久和使用人工鼻患者下呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)越大，這是因?yàn)槲惦m能吸出患者呼吸道內(nèi)分泌物，保持氣道暢通，但吸痰過(guò)程中吸痰管可能把口腔內(nèi)菌群帶入下呼吸道和損傷呼吸道黏膜，引起呼吸道感染。而喉癌患者術(shù)后需經(jīng)插管和使用人工鼻建立輔助呼吸氣道，也可能造成置入通氣導(dǎo)管損傷呼吸道黏膜，破壞呼吸道防御屏障。

3.3對(duì)臨床護(hù)理的指導(dǎo)價(jià)值 表3顯示，2個(gè)預(yù)警模型對(duì)訓(xùn)練集真陽(yáng)性率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但模型2對(duì)訓(xùn)練集陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、F值和ROC曲線下面積顯著高于原始Logistic回歸預(yù)警模型(P<0.05，P<0.01)，說(shuō)明使用SMOTE算法構(gòu)建的新預(yù)警模型預(yù)測(cè)效應(yīng)更優(yōu)秀。按照該預(yù)警模型，護(hù)士應(yīng)根據(jù)患者基本情況及合并基礎(chǔ)疾病情況進(jìn)行分級(jí)護(hù)理，積極治療護(hù)理各種基礎(chǔ)疾病及肺部疾病；在圍術(shù)期做好患者口腔、鼻腔、手術(shù)切口及留置管切口消毒和抗感染護(hù)理，吸痰時(shí)嚴(yán)格遵守?zé)o菌原則，必要時(shí)采取超聲霧化吸入方式濕化氣道，針對(duì)有高危感染風(fēng)險(xiǎn)者密切監(jiān)測(cè)其感染指標(biāo)，術(shù)后首日開(kāi)始采集下呼吸道分泌物進(jìn)行微生物培養(yǎng)，基于試驗(yàn)結(jié)果決定選擇敏感抗生素，強(qiáng)化呼吸道管理，同時(shí)做好環(huán)境清潔消毒；指導(dǎo)家屬準(zhǔn)備適宜的食譜，選擇每日少量多餐的方式以提高患者腸道吸收率，提高免疫力[21]。

4 小結(jié)

聲門(mén)型喉癌患者術(shù)后下呼吸道感染受年齡、BMI、吸煙史、糖尿病、肺部疾病、全喉切除、術(shù)后吸痰、術(shù)中出血量、術(shù)后拔管時(shí)間和使用人工鼻影響。使用SMOTE算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣技術(shù)重建，得到的預(yù)警模型比傳統(tǒng)Logistic回歸建立的模型預(yù)測(cè)效應(yīng)更優(yōu)。本研究選擇研究對(duì)象為聲門(mén)型喉癌患者，未對(duì)中晚期患者進(jìn)行研究，也未分析喉癌遠(yuǎn)期相關(guān)因素，需要進(jìn)一步研究以完善。