李影 喬俠

小兒支原體肺炎(mycoplasmal pneumoniae pneumonia,MPP)是由支原體感染后引發(fā)小兒支氣管和肺泡的急性炎癥,以持續(xù)性干咳、發(fā)熱、氣促等為臨床主要表現(xiàn)癥狀[1-3]。隨著癥狀進一步加重,可導(dǎo)致呼吸窘迫、肺不張、壞死性肺炎等諸多重度肺部癥狀。研究表明[4],約有42%的哮喘和喘息發(fā)作與支原體肺炎有關(guān),其中,哮喘的發(fā)生發(fā)展、復(fù)發(fā)均受支原體肺炎感染影響,不利于患兒正常的發(fā)育和生長。故早期有效預(yù)測小兒MPP合并哮喘的風(fēng)險,對指導(dǎo)臨床早干預(yù)、早治療尤為重要。列線圖是一種經(jīng)過數(shù)學(xué)統(tǒng)計轉(zhuǎn)換成可視化圖形的風(fēng)險預(yù)測工具,單獨列出并以評分的形式量化各預(yù)測變量,即可生成某種臨床事件對于特定個體的發(fā)生的準確概率[5]。故本文旨在建立列線圖模型,為小兒MPP合并哮喘防治工作提供依據(jù)。

資料與方法

一、研究對象

回顧性選取我院兒科2019年10月～2021年9月收治的249例MPP患兒作為研究對象,隨訪3個月,根據(jù)是否合并哮喘將其分為哮喘組和非哮喘組。納入標準:(1)符合《兒童肺炎支原體肺炎診治專家共識(2015年版)》中MPP診斷標準[6]。(2)經(jīng)查體、X線或病原學(xué)檢測等確診為MPP。(3)年齡<12歲。(4)住院患兒。(5)在同一居所居住時間≥ 6個月。(6)患兒法定監(jiān)護人知情同意受試。排除標準:(1)本次感染前合并血液、肝臟、心臟、皮膚等系統(tǒng)疾病癥狀。(2)病情惡化,轉(zhuǎn)院或轉(zhuǎn)移到重癥監(jiān)護室接受治療。(3)合并肺炎衣原體、嗜肺軍團菌、呼吸道合胞病毒、立克次體、腺病毒等其它病原體感染。(4)合并腎病綜合征、病毒性腦炎、鏈球菌感染后腎小球腎炎、熱性驚厥者。(5)臨床資料不齊全者。本研究通過我院倫理委員會審批[亳醫(yī)倫審(2019)第(023)號]。

二、 研究方法

參考患兒病歷收集資料,其中包含性別、年齡、病程、是否煙草暴露、是否氣道高反應(yīng)、是否肥胖、是否早產(chǎn)、肺功能、血紅蛋白水平、白蛋白水平、鐵蛋白水平、白細胞計數(shù)水平、抗菌藥物使用時間水平、血清補體水平、白細胞介素6水平、血管內(nèi)皮生長因子水平、維生素D水平、是否家族哮喘史、是否胸腔積液、是否睡眠障礙。

三、 標本采集和檢測

清晨空腹狀態(tài)下分別抽取所有患兒肘部靜脈血5 mL置入抗凝負壓管,等待檢驗;應(yīng)用離心機行3000 r·min-1離心處理15 min后,取血漿,檢測各指標。其中(1)血紅蛋白正常水平:新生兒在115～250 g/L、1歲以內(nèi)兒童在110～160 g/L、1～6歲兒童在110～140 g/L、7～14歲在110～130 g/L。(2)白蛋白正常水平:新生兒在2.0～5.5 g/L、1歲以內(nèi)兒童在2.4～4.4 g/L、1～6歲兒童在2.4～4.4 g/L、7～14歲兒童在2.4～4.4 g/L。(3)鐵蛋白正常水平:50～150μg/L。(4)白細胞計數(shù)正常水平:新生兒在(5.5～30.0 )×109/L、1歲以內(nèi)兒童在(5.5～17.0)×109/L、1～6歲兒童在(5.5～17.0)×109/L、7～14歲兒童在(4.5～13.0)×109/L。(5)血清補體正常水平:C3a:0.9～1.8 g/L、C4a:0.1～0.4 g/L、C5a:60～150 mg/dL。(6)白細胞介素6正常水平:新生兒小于70 pg/mL、1歲以內(nèi)兒童小于40 pg/mL、1～3歲兒童小于20 pg/mL、4～6歲兒童小于15 pg/mL、7～17歲兒童小于10 pg/mL。(7)血管內(nèi)皮生長因子正常水平:新生兒在40～160 pg/mL、1歲以內(nèi)兒童在50～160 pg/mL、1～3歲兒童在60～130 pg/mL、4～6歲兒童在80～200 pg/mL、7～9歲兒童在80～200 pg/mL、10～12歲兒童在80～250 pg/mL。(8)維生素D正常水平:20～100 ng/mL或50～250 nmol/L。

四、 哮喘診斷標準符合《支氣管哮喘防治指南(2020年版)》[7]。

五、肺功能檢測

采用肺功能檢測儀(型號:意大利MIR米爾Ⅲ型)檢測,目前,臨床根據(jù)受試兒童年齡或配合度通常采用潮氣呼吸法和常規(guī)通氣法進行檢測。針對難以配合的患兒采用潮氣呼吸法檢測;對年齡范圍在4～5歲、且能夠配合的患兒采用常規(guī)通氣法,對年齡>5歲的患兒普遍采用常規(guī)通氣法檢測。

六、 肥胖、早產(chǎn)判斷標準

肥胖:體質(zhì)量指數(shù)>28 kg/m2;早產(chǎn):妊娠達到28周但不足37周分娩者。

七、 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件分析數(shù)據(jù),計數(shù)資料行χ2檢驗,采用Lasso回歸篩選非零系數(shù)的預(yù)測因素,Logistic回歸分析篩選影響因素,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用R(R3.5.3)軟件包和rms程序包制作列線圖,采用rms程序包計算一致性指數(shù)(C-index),并繪制校正曲線、ROC曲線和決策曲線評估模型的預(yù)測效能。

結(jié) 果

一、 249例小兒MPP合并哮喘發(fā)作情況

經(jīng)檢測確認哮喘發(fā)作有43例,其發(fā)生率為17.27%。

二、兩組患兒資料比較

對比兩組患者參數(shù)資料,結(jié)果表明,不同性別、年齡、病程、是否肥胖、是否早產(chǎn)、肺功能、血紅蛋白水平、白蛋白水平、鐵蛋白水平、白細胞計數(shù)、是否家族哮喘史、是否睡眠障礙等資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),而是否煙草暴露、是否氣道高反應(yīng)、抗菌藥物使用時間、血清補體水平、白細胞介素-6水平、血管內(nèi)皮生長因子水平、維生素D水平、是否胸腔積液資料間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表1)。

表1 249例MPP患兒臨床資料比較[n(%)]

三、 小兒MPP合并哮喘的預(yù)測因素篩選

基于249例MPP患兒的參數(shù)資料進行Lasso回歸分析,通過交叉驗證篩選最優(yōu)λ值(見圖1)。(圖1)上橫坐標表示模型中非零系數(shù)變量的個數(shù),下橫坐標表示Log(λ),縱坐標表示目標參量。圖中兩條虛線代表lambda.1se值和lambda.min值。Lambda.min是指在全部λ值中,獲得一個最小目標參量均值;lambda.1se是指在lambda.min一個方差范圍內(nèi)得出最精簡模型的λ值,本研究lambda.1se的值為0.021。此時進入模型的變量最終產(chǎn)生了8個具有非零系數(shù)的特征的預(yù)測因素。(圖2)中每一條曲線代表了每一個自變量系數(shù)的變化軌跡,上橫坐標是模型中非零系數(shù)的個數(shù),下橫坐標是loglog(λ),縱坐標是系數(shù)的值。隨著模型壓縮程度增大,λ值變大,模型選取變量的功能就會增強,從而進入模型的自變量個數(shù)也會越來越少。結(jié)果顯示,8個具有非零系數(shù)的特征的預(yù)測因素即為是否煙草暴露、是否氣道高反應(yīng)、抗菌藥物使用時間、血清補體水平、白細胞介素-6水平、血管內(nèi)皮生長因子水平、維生素D水平、是否胸腔積液。

圖1 Lambda與模型誤差

圖2 Lambda與變量的解路徑

四、 小兒MPP合并哮喘的多因素Logistic回歸分析

以MPP患兒是否發(fā)生哮喘為因變量,將單因素和Lasso分析篩選(P<0.05)的因素(是否煙草暴露、是否氣道高反應(yīng)、抗菌藥物使用時間、血清補體水平、白細胞介素-6水平、血管內(nèi)皮生長因子水平、維生素D水平、是否胸腔積液)為自變量,結(jié)果顯示,煙草暴露、氣道高反應(yīng)、抗菌藥物使用時間> 7天、血清補體水平異常、白細胞介素-6水平異常、血管內(nèi)皮生長因子水平異常以及維生素D水平異常是小兒MPP合并哮喘的獨立危險因素(P<0.05)(見表2,3)。

表2 多因素Logistic回歸分析的變量賦值表

表3 小兒MPP合并哮喘的多因素Logistic回歸分析

五、小兒MPP合并哮喘的列線圖預(yù)警模型的建立與擬合優(yōu)度檢驗

1 小兒MPP合并哮喘的列線圖預(yù)警模型的建立 基于7項獨立危險因素建立小兒MPP合并哮喘的列線圖預(yù)警模型(見圖3)。各條評分線左側(cè)端點均對應(yīng)為0分,右側(cè)端點自“煙草暴露”指標起依次為85分、100分、99分、89分、84分、83分、100分,總分640分。使用方法:例如,1位MPP患兒若存在煙草暴露,氣道高反應(yīng),同時血清補體異常,風(fēng)險系數(shù)是85+100+89=274分,與之對應(yīng)的發(fā)生哮喘風(fēng)險約在13%左右。

圖3 預(yù)測小兒MPP合并哮喘的列線圖模型

2 小兒MPP合并哮喘的列線圖預(yù)警模型的擬合優(yōu)度檢驗 模型驗證結(jié)果顯示:C-index為0.827(95%CI:0.795～0.859),表明本列線圖辨別度較好;校正曲線趨近于理想曲線,表明預(yù)測值與實測值基本一致,預(yù)測準確性良好(見圖4);內(nèi)部驗證小兒MPP合并哮喘模型的ROC曲線下面積(AUC)為0.785(95%CI:0.757～0.813),表明區(qū)分度良好(見圖5);決策曲線顯示閾值概率在5%至65%范圍內(nèi)時,具有較高的凈獲益值(見圖6)。以上均表明本模型具有良好的預(yù)測精準度。

圖4 列線圖模型的校正曲線驗證

圖5 列線圖模型的ROC曲線驗證

圖6 列線圖模型的決策曲線

討 論

小兒MPP是臨床常見肺部感染疾病之一,其病情變化快、預(yù)后差、并發(fā)癥多、病死率高,嚴重威脅著患兒生命健康。研究發(fā)現(xiàn)[4,8],感染肺炎支原體是兒童哮喘的主要誘因,肺炎支原體能夠定居繁殖在呼吸道上皮細胞中,以超抗原形式誘發(fā)巨噬細胞、單核細胞、淋巴細胞等炎性細胞浸潤,聚集并釋放多種生長因子和細胞因子,激活并修復(fù)免疫細胞,抵御細菌破壞。然而,免疫細胞也能夠過度導(dǎo)致炎性反應(yīng)及組織損害,反復(fù)感染肺炎支原體刺激免疫細胞增殖,產(chǎn)生慢性炎癥,誘發(fā)呼吸道高反應(yīng),從而形成哮喘的病理基礎(chǔ)。據(jù)文獻報道[9],肺炎支原體感染約占哮喘發(fā)作誘因的3.3%～50%,且肺炎支原體可作為過敏原引發(fā)哮喘。因此,早期識別小兒MPP誘發(fā)哮喘的危險因素對于臨床防治工作具有重要價值意義。

本研究篩選出煙草暴露、氣道高反應(yīng)、抗菌藥物使用時間> 7天、血清補體水平異常、白細胞介素-6水平異常、血管內(nèi)皮生長因子水平異常以及維生素D水平異常是小兒MPP合并哮喘的獨立危險因素。(1)煙草暴露:本研究證實煙草暴露的MPP患兒哮喘發(fā)生率是煙草未暴露患兒的3.014倍,篩選煙草暴露是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與陳智荷等[10]研究結(jié)論一致。究其原因,煙草燃燒后所產(chǎn)生的有害物質(zhì)高達上千種,一氧化碳、多環(huán)芳烴、煙堿是其中最為常見,當前研究表明[11-12],多環(huán)芳烴、煙堿這2種主要有害物質(zhì)對小兒哮喘發(fā)病有著重要影響。多環(huán)芳烴可加快呼吸道的過敏進程,改變呼吸道內(nèi)徑和彈性發(fā)育,增加IgE變應(yīng)原特異性,在組織炎性反應(yīng)中致使嗜酸性粒細胞占主導(dǎo)地位,影響表皮生長因子釋放,從而造成MPP患兒肺結(jié)構(gòu)重塑,誘發(fā)哮喘。煙堿可透過肺組織與乙酰膽堿受體結(jié)合,使呼吸道膠原蛋白異常沉著,加快呼吸道結(jié)構(gòu)改變,導(dǎo)致被動呼氣量減少,肺功能降低,呼吸道高反應(yīng)性增加。(2)氣道高反應(yīng):本研究證實存在氣道高反應(yīng)的MPP患兒哮喘發(fā)生率是沒有氣道高反應(yīng)患兒的4.758倍,篩選氣道高反應(yīng)是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與張萍等[13]研究結(jié)論一致。支原體肺炎感染所致上皮細胞壞死可減少舒張因子分泌,加劇氣道狹窄進程和氣道平滑肌收縮。同時,壞死的上皮細胞脫落后會暴露氣道壁傳入神經(jīng),提升氣道敏感性。氣道內(nèi)大量堆積的分泌物、壞死組織及炎性細胞,可作用在暴露的傳入神經(jīng),誘導(dǎo)大量分泌神經(jīng)多肽。此外,支原體肺炎可滅活氣道上皮細胞內(nèi)中性肽內(nèi)切酶,降低神經(jīng)激肽清除能力,在平滑肌收縮的同時也能增加氣道黏膜下腺體分泌和微血管滲出,誘發(fā)哮喘發(fā)作。(3)抗菌藥物使用時間> 7天:本研究證實抗菌藥物使用時間> 7天的MPP患兒哮喘發(fā)生率是抗菌藥物使用時間≤ 7天患兒的3.438倍,篩選抗菌藥物使用時間> 7天是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與Donovan等[14]研究結(jié)論一致。研究表明[15],兒童哮喘與孕期青霉素、磺胺類及大環(huán)內(nèi)酯類藥物的應(yīng)用相關(guān)。微生態(tài)環(huán)境改變尤其是胃腸道菌群是抗生素誘導(dǎo)兒童哮喘重要機制,人體免疫系統(tǒng)中微生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要作用,而抗生素過度應(yīng)用會減少兒童體內(nèi)的微生物,誘發(fā)哮喘等變應(yīng)性疾病。(4)血清補體水平異常:本研究證實血清補體水平異常的MPP患兒哮喘發(fā)生率是血清補體水平正?；純旱?.049倍,篩選血清補體水平異常是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與孫京煥等[16]研究結(jié)論一致。研究表明[17],MPP患兒病情嚴重程度與免疫球蛋白濃度、血清補體均呈正相關(guān),肺炎病程中炎癥應(yīng)激反應(yīng)的過度激活也與血清補體和免疫球蛋白異常密切相關(guān)。血清中的一些補體成分如C3a和C5a等可通過激活單核細胞和嗜酸性粒細胞等免疫細胞,引起哮喘癥狀。此外,血清補體異常也會引起細胞膜滲透性改變,導(dǎo)致組織水腫,引起哮喘癥狀。(5)白細胞介素-6水平異常:本研究證實白細胞介素-6水平異常的MPP患兒哮喘發(fā)生率是白細胞介素-6水平正?；純旱?.395倍,篩選白細胞介素-6水平異常是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與邱文輝等[18]研究結(jié)論一致。白細胞介素-6是一種炎癥性細胞因子,可以引起多種炎癥反應(yīng)。白細胞介素-6可促進炎癥介質(zhì)的分泌,進一步加劇氣道炎癥反應(yīng),引起氣道黏膜水腫、粘液分泌增多等哮喘癥狀。此外,白細胞介素-6還可以誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常興奮性,進而引發(fā)氣道高反應(yīng)性和氣道平滑肌收縮,加劇哮喘癥狀。研究發(fā)現(xiàn)[18],白細胞介素-6水平值超過34.7 pg/mL時具有重要的診斷價值,可作為兒童哮喘的參考指標。(6)血管內(nèi)皮生長因子水平異常:本研究證實血管內(nèi)皮生長因子水平異常的MPP患兒哮喘發(fā)生率是血管內(nèi)皮生長因子水平正?；純旱?.963倍,篩選血管內(nèi)皮生長因子水平異常是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與于斌等[19]研究結(jié)論一致。支原體肺炎感染可導(dǎo)致血清血管內(nèi)皮生長因子水平上升,上調(diào)血管內(nèi)皮素-1釋放,刺激黏液大量分泌、擴大氣道炎癥反應(yīng),誘導(dǎo)支氣管痙攣和平滑肌收縮,誘發(fā)哮喘。(7)維生素D水平異常:本研究證實維生素D水平異常的MPP患兒哮喘發(fā)生率是維生素D水平正?；純旱?.875倍,篩選維生素D水平異常是MPP患兒發(fā)生哮喘的危險因素,與代樹棟等[20]研究結(jié)論一致。研究表明[21],維生素D與肺癌、慢阻肺、哮喘等諸多肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展密切有關(guān)。維生素D水平降低可導(dǎo)致呼吸道黏膜上皮角化、變性及增生,并降低其清除能力,使得炎癥介質(zhì)積聚,誘發(fā)炎癥劇烈反應(yīng),導(dǎo)致氣體交換受阻、肺組織損傷,增加哮喘發(fā)生風(fēng)險。

疾病預(yù)測是醫(yī)學(xué)評估患者預(yù)后結(jié)局的重要工具,列線圖以可視化的圖形代替?zhèn)鹘y(tǒng)繁瑣的數(shù)學(xué)公式,對目標事件的風(fēng)險程度進行預(yù)測,也便于預(yù)測疾病的長期預(yù)后[22]。列線圖模型中每項變量均有對應(yīng)的賦分線段和對應(yīng)的得分值,整合變量分數(shù)值后即可計算總分數(shù)值,對應(yīng)模型底部的風(fēng)險值,從而獲得目標事件發(fā)生風(fēng)險。列線圖基于統(tǒng)計分析結(jié)果明確預(yù)測變量的比例系數(shù),綜合各個變量的影響程度,將預(yù)測結(jié)果以簡明的圖形展示,其中煙草暴露為85分、氣道高反應(yīng)為100分、抗菌藥物使用時間> 7d為99分、血清補體水平異常為89分、白細胞介素-6水平異常為84分、血管內(nèi)皮生長因子水平異常為83分、維生素D水平異常為100分。為了防止模型過度擬合以及保障其準確性,本研究進行了多方面驗證,結(jié)果顯示,校正曲線與理想曲線走勢基本一致,AUC為0.785,另外,閾值概率在5%～65%范圍內(nèi)有較高的凈獲益值,表明本模型預(yù)測效能良好。醫(yī)務(wù)人員可以通過MPP患兒各變量得分情況預(yù)測哮喘發(fā)生概率,盡早識別高風(fēng)險患兒并將其列為重點監(jiān)護對象。同時,對可以控制的危險因素給予一定的預(yù)防措施,并及時調(diào)整診療方案。

綜上所述,本研究構(gòu)建的列線圖預(yù)測準確性較高,能夠較為可靠地評估MPP患兒合并哮喘風(fēng)險,滿足了臨床上對于整合模型的需求,還有助于醫(yī)務(wù)人員、監(jiān)護人了解病情進展,從而推動個體化醫(yī)療的穩(wěn)步發(fā)展。此外,樣本量均來自于同一醫(yī)院,數(shù)據(jù)選擇可能會存在一定的偏倚,同時也沒有進行模型外部驗證;另外,納入變量不全面,可能存在遺漏有價值的指標。