A risk prediction model of multiple organ dysfunction syndrome in ICU sepsis based on Logistic regression analysis

Abstract Objective：An ICU sepsis risk prediction model for multiple organ dysfunction syndrome（MODS） was constructed based on Logistic regression analysis and the effect was tested.Methods：Using the convenience sampling method to select 220 septic patients admitted to ICU from January 2020 to January 2022，who were divided into control group and MODS group according to the presence of MODS，univariate and multivariate Logistic regression analysis was used to screen independent risk factors for multiple organ dysfunction syndrome，from which the regression equation of the risk prediction model was fitted to test the effect of the model prediction.Results：38 cases with MODS.According to multivariate analysis，combined chronic diseases，qSOFA scoregt;2，elevated APACHE Ⅱ score，PCT，creatinine and TNF-α were all independent risk factors for MODS in ICU sepsis patients（Plt;0.05）.According to the independent predictor fitting prediction model regression equation，model Hosmer-Lemeshow test showed that χ2=4.561，P=0.683gt;0.05，suggesting that the prediction results were consistent with the actual situation，model ROC curve analysis showed that AUC was 0.805（95%CI 0.729-0.877），the optimal risk cut-off of 0.347，the maximum Yoden index of 0.673，corresponding sensitivity and specificity of 0.823 and 0.850 respectively，and the prediction accuracy of 85.45%.Conclusion：Based on the risk factors of MODS in ICU sepsis patients，the risk prediction model has good fit and differentiation ability，and high accuracy，which can provide an effective tool to predict the risk of MODS dysfunction syndrome in ICU sepsis patients.

Keywords sepsis;multiple organ dysfunction syndrome，MODS;risk factors;prediction model

摘要 目的：基于Logistic回歸分析構(gòu)建重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）膿毒癥多器官功能障礙綜合征（MODS）風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行效果檢驗(yàn)。方法：采用便利抽樣法選取本院2020年1月—2022年1月ICU收治的膿毒癥病人220例，根據(jù)有無(wú)出現(xiàn)MODS分為對(duì)照組和MODS組，采用單因素分析、多因素Logistic回歸分析篩選ICU膿毒癥病人出現(xiàn)MODS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，據(jù)此擬合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的回歸方程，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)效果。結(jié)果：ICU膿毒癥病人發(fā)生MODS 38例。多因素分析結(jié)果顯示，合并慢性病、qSOFA評(píng)分＞2分、APACHE Ⅱ評(píng)分升高、降鈣素原升高、肌酐升高、腫瘤壞死因子-α升高等均為ICU膿毒癥病人MODS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（Plt;0.05）。根據(jù)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子擬合預(yù)測(cè)模型回歸方程，模型Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)顯示，χ2=4.561，P=0.683，提示預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況相符，模型受試者工作特征曲線（ROC）曲線分析顯示，ROC曲線下面積（AUC）為0.805［95%CI（0.729，0.877）］，最佳風(fēng)險(xiǎn)截?cái)嘀禐?.347，最大約登指數(shù)為0.673，對(duì)應(yīng)靈敏度、特異度分別為0.823、0.850，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為85.45%。結(jié)論：本研究在ICU膿毒癥病人發(fā)生MODS的危險(xiǎn)因素基礎(chǔ)上，建立的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型具有良好擬合程度和區(qū)分能力，且準(zhǔn)確度較高，能為預(yù)測(cè)ICU膿毒癥病人發(fā)生MODS風(fēng)險(xiǎn)提供有效工具。

關(guān)鍵詞 膿毒癥；多器官功能障礙綜合征；危險(xiǎn)因素；預(yù)測(cè)模型

doi：10.12102/j.issn.2095-8668.2024.07.012

膿毒癥是指由感染因素所致的全身性炎癥反應(yīng)綜合征，嚴(yán)重者病人體內(nèi)可出現(xiàn)炎癥瀑布樣釋放，導(dǎo)致促炎抗炎失衡，進(jìn)而誘發(fā)多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。MODS具有起病急、病情危重及進(jìn)展快等特點(diǎn)，且死亡率較高［1］。臨床以早期識(shí)別危險(xiǎn)因素，及時(shí)控制和對(duì)癥治療作為預(yù)防MODS發(fā)生及發(fā)展的主要舉措［2］。然而，當(dāng)前研究就重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）膿毒癥誘發(fā)MODS的研究層面多側(cè)重于現(xiàn)狀調(diào)查及影響因素分析或改善策略制訂方面，暫無(wú)評(píng)估MODS風(fēng)險(xiǎn)的有效工具［3］。為提高臨床風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)確性及防治管理策略的前瞻性，本研究基于前期學(xué)者結(jié)論，采用多因素分析的數(shù)理方法對(duì)ICU膿毒癥誘發(fā)MODS密切相關(guān)的危險(xiǎn)因素進(jìn)行篩選，并基于Logistic回歸分析構(gòu)建ICU膿毒癥MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，以便醫(yī)護(hù)工作人員能快速、精準(zhǔn)地篩選和識(shí)別有高危風(fēng)險(xiǎn)的病人，為護(hù)理介入方案的執(zhí)行準(zhǔn)確率提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究為橫斷面研究，采用便利抽樣法選取本院2020年1月—2022年1月ICU收治的膿毒癥病人220例，根據(jù)有無(wú)出現(xiàn)MODS分為對(duì)照組和MODS組。樣本量計(jì)算：根據(jù)非劣性試驗(yàn)計(jì)數(shù)資料例數(shù)估計(jì)公式［4］，樣本量為自變量數(shù)的5～10倍，考慮10%～20%的無(wú)效病例；本研究通過(guò)文獻(xiàn)檢索、篩選、分析，得到ICU膿毒癥出現(xiàn)MODS的可能危險(xiǎn)因素有22個(gè)，代入計(jì)算最小樣本量=15×5×（1+20%）=220，符合最小樣本量要求。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）符合《中國(guó)嚴(yán)重膿毒癥/膿毒性休克治療指南》［5］中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)；2）無(wú)既往病史；3）對(duì)本研究知情且自愿參與。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）年齡＜18歲或＞80歲；2）伴有自身免疫性疾??；3）妊娠或哺乳期婦女；4）合并嚴(yán)重的心血管疾?。?）肝腎功能不全者；6）臨床資料缺失；7）轉(zhuǎn)院或其他原因退出研究。

1.2 研究工具

1.2.1 MODS判斷標(biāo)準(zhǔn)

參考《感染誘發(fā)的老年多器官功能障礙綜合征診斷與治療中國(guó)指南2019》［6］：1）感染誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生失控性全身炎癥反應(yīng)（即膿毒癥）；2）腸道細(xì)菌/內(nèi)毒素移位；3）多個(gè)遠(yuǎn)隔器官功能受損。其中感染的診斷需滿足以下條件中的2個(gè)：1）體溫gt;38 ℃或lt;36 ℃；2）靜息心率gt;90/min；3）過(guò)度通氣（呼吸gt;20/min或動(dòng)脈血氧分壓lt;32 mmHg；4）全血白細(xì)胞增多（gt;12×109/L）或白細(xì)胞減少（lt;4×109/L）；5）C反應(yīng)蛋白（C reactive protein，CRP）或降鈣素原（procalcitonin，PCT）升高。

1.2.2 資料收集

1）入院后采用一般資料調(diào)查表完成資料收集，內(nèi)容包括：性別、年齡、合并慢性病、病程（患病至入院）、感染部位、手術(shù)情況、住院時(shí)間、是否長(zhǎng)期使用抗生素、序貫器官衰竭評(píng)估評(píng)分（Quick，Sequential Organ Failure Assessment，qSOFA）［7］、心率、平均動(dòng)脈壓、格拉斯哥昏迷評(píng)分（Glasgow Coma Scale，GCS）［8］、急性生理和慢性健康狀況評(píng)分Ⅱ（Acute Physiology And Chronic Health Evaluation，APACHE Ⅱ）［9］。2）完成生化指標(biāo)收集：白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比容、PCT、血鈉、血鉀、肌酐、動(dòng)脈血pH值、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、動(dòng)脈血氧分壓等。

1.2.3 收集方法

本研究主要通過(guò)醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)統(tǒng)一完成調(diào)查和資料收集，所有的調(diào)查資料均由研究者本人親自收集，研究者經(jīng)過(guò)專業(yè)化培訓(xùn)和考核。其中，生化指標(biāo)均取入住ICU后至出現(xiàn)MODS期間檢驗(yàn)結(jié)果最低值；APACHE Ⅱ評(píng)分取入住ICU 24 h內(nèi)的評(píng)分結(jié)果，并采用雙人法錄入數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行核查、統(tǒng)計(jì)分析，共發(fā)放問(wèn)卷220份，回收問(wèn)卷220份，問(wèn)卷有效回收率為100%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，定性資料采用例數(shù)、百分比（%）進(jìn)行描述，組間比較采用χ2檢驗(yàn)，多因素分析采用二分類Logistic回歸分析，結(jié)合回歸分析結(jié)果構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，采用Hosmer-Lemeshow（H-L）檢驗(yàn)、受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）曲線下面積（AUC）及應(yīng)用檢驗(yàn)評(píng)價(jià)模型預(yù)測(cè)效果。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ICU膿毒癥病人MODS的單因素分析

單因素分析顯示，年齡、合并慢性病、長(zhǎng)期使用抗生素、qSOFA評(píng)分、GCS評(píng)分、APACHE Ⅱ評(píng)分、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、PCT、血鈉、肌酐、TNF-α、動(dòng)脈血氧分壓等均為ICU膿毒癥病人MODS發(fā)生的相關(guān)因素（Plt;0.05），見(jiàn)表1。

2.2 ICU膿毒癥病人MODS的多因素分析

以是否發(fā)生MODS作為因變量（無(wú)=0，有=1），將單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的相關(guān)因素作為自變量，據(jù)此構(gòu)建二分類Logistic回歸分析方程，自變量賦值情況見(jiàn)表2；結(jié)果顯示，合并慢性病、qSOFA評(píng)分＞2分、APACHE Ⅱ評(píng)分升高、PCT升高、肌酐升高、TNF-α升高等均為ICU膿毒癥病人MODS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（Plt;0.05），見(jiàn)表3。

2.3 構(gòu)建ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型

根據(jù)二分類Logistic回歸分析構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，提取各預(yù)測(cè)因子（危險(xiǎn)因素）的偏回歸系數(shù)，擬合ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的回歸方程，以實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建：Logit（P）=ln［P/（1-P）］=-2.112+1.584×合并慢性病+0.865×qSOFA評(píng)分（＞2分）+1.479×APACHE Ⅱ評(píng)分（升高）+1.356×PCT（升高）+2.236×肌酐（升高）+1.637×TNF-α（升高）。

2.4 ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型檢驗(yàn)

2.4.1 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

H-L檢驗(yàn)?zāi)芊从衬Ｐ偷臄M合優(yōu)度［10］，以Pgt;0.05為差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即模型有較為滿意的預(yù)測(cè)符合度，研究擬合的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型H-L檢驗(yàn)顯示，χ2=4.561，P=0.683，表明本研究回歸方程模型擬合優(yōu)度較好，見(jiàn)圖1。

2.4.2 鑒別效度檢驗(yàn)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型繪制ROC曲線，計(jì)算AUC，據(jù)此評(píng)價(jià)模型鑒別效度，C-index范圍0.5～1.0，值越大表明區(qū)分度越好；AUC范圍為0.5～1.0，面積越大表明預(yù)測(cè)能力越好［11］。結(jié)果顯示，本研究構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的AUC為0.805［95%CI（0.729，0.877）］，最佳風(fēng)險(xiǎn)截?cái)嘀禐?.347，最大約登指數(shù)為0.673，對(duì)應(yīng)的敏感度、特異度分別為0.823，0.850，見(jiàn)圖2。

2.4.3 模型臨床應(yīng)用

根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練集、驗(yàn)證集樣本比例為8∶2，據(jù)此計(jì)算得到驗(yàn)證集樣本量為55例。按上述相同納入與排除標(biāo)準(zhǔn)，采用便利抽樣法選取2022年2月—9月收治的ICU膿毒癥病人中選取55例形成驗(yàn)證集，采用模型進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，據(jù)此計(jì)算模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)ICU膿毒癥病人出現(xiàn)MODS的8例病人中實(shí)際感染5例，預(yù)測(cè)未出現(xiàn)MODS的47例病人中實(shí)際未出現(xiàn)42例，計(jì)算得到預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為（42+5）/55×100%=85.45%。

3 討論

3.1 ICU膿毒癥病人MODS危險(xiǎn)因素分析

MODS為在多種急性致病因素所致機(jī)體原發(fā)病變的基礎(chǔ)上，同時(shí)或序貫出現(xiàn)2個(gè)或以上器官的可逆性功能障礙，其惡化的結(jié)局是多器官功能衰竭［12］。MODS發(fā)生迅速，患病后治療難度較大，臨床死亡率較高，盡早獲取關(guān)于MODS發(fā)生的有效信息或預(yù)測(cè)因素，能利于臨床干預(yù)治療措施的針對(duì)性和前瞻性。本研究經(jīng)單因素與多因素分析得到，合并慢性病、qSOFA評(píng)分＞2分、APACHE Ⅱ評(píng)分升高、PCT升高、肌酐升高、TNF-α升高等為ICU膿毒癥病人MODS發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（Plt;0.05）?？赡茉蛉缦?。1）合并慢性?。耗摱景Y合并慢性病者發(fā)生MODS可能性越大，如合并糖尿病病人在患病后機(jī)體被迫處于急性應(yīng)激狀態(tài)，機(jī)體內(nèi)兒茶酚胺、皮質(zhì)醇等水平出現(xiàn)明顯異常上升，導(dǎo)致組織分解和糖原異生增加，胰島素降低，導(dǎo)致應(yīng)激性高血糖發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致高滲血癥，引起細(xì)胞內(nèi)脫水、顱內(nèi)血管擴(kuò)張，嚴(yán)重者還會(huì)發(fā)生多種神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，使病情進(jìn)一步加重及惡化，增加MODS發(fā)生率［13］。2）qSOFA評(píng)分＞2分：qSOFA評(píng)分目的是描述MODS的發(fā)生、發(fā)展并評(píng)價(jià)發(fā)病率，所采用的變量均為持續(xù)變量，具有客觀、簡(jiǎn)單、容易獲得及可靠的特點(diǎn)，對(duì)所評(píng)價(jià)的器官功能有特異性［14］。徐宏博等［15］研究表明，當(dāng)qSOFA評(píng)分出現(xiàn)2項(xiàng)或2項(xiàng)以上陽(yáng)性時(shí)MODS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高，需對(duì)MODS的情況進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。3）APACHE Ⅱ評(píng)分升高：APACHE Ⅱ評(píng)分可對(duì)ICU病人病情評(píng)定和病死率預(yù)測(cè)、確定最佳出院時(shí)機(jī)或選擇治療的時(shí)間，提供客觀、科學(xué)的依據(jù)，最高分為71分，分值越高表明病情越重，生理功能障礙越嚴(yán)重，進(jìn)而增加感染的易感性，病人死亡風(fēng)險(xiǎn)就越大［16］。4）PCT與TNF-α水平升高：PCT作為降鈣素的前體蛋白，具有較高的敏感性，PCT反應(yīng)全身炎癥反應(yīng)的活躍程度，影響PCT水平的因素，包括被感染器官的大小和類型，以及細(xì)菌的種類、炎癥的程度和免疫反應(yīng)的狀況［17］。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，血清PCT水平與感染的嚴(yán)重程度和預(yù)后密切相關(guān)［18-19］，本研究也發(fā)現(xiàn)，PCT水平越高，病人MODS發(fā)生可能性越高。TNF-α作為炎癥細(xì)胞因子，在MODS的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，在炎癥反應(yīng)中也可作為始動(dòng)因子，其水平增高后能通過(guò)激活細(xì)胞因子網(wǎng)導(dǎo)致過(guò)度的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)多種因子異常釋放，引發(fā)聯(lián)級(jí)反應(yīng)，最終促進(jìn)或加重全身炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致MODS發(fā)生［20］。5）肌酐升高：本研究顯示，MODS組肌酐明顯高于對(duì)照組，肌酐與MODS呈正相關(guān)。肌酐是監(jiān)測(cè)膿毒癥發(fā)展的重要指標(biāo)，膿毒癥時(shí)病人體內(nèi)多種免疫通路被激活，毛細(xì)血管通透性增加，血流減慢、血壓下降，進(jìn)而引起腎血流減少，使腎小球?yàn)V過(guò)率明顯下降，導(dǎo)致肌酐明顯升高。當(dāng)肌酐水平過(guò)高時(shí)，表明腎臟功能明顯受損，若未得到及時(shí)控制則極易引發(fā)MODS［21］。

3.2 ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型有良好的預(yù)測(cè)能力

本研究基于二元Logistic回歸分析結(jié)果，獲取各獨(dú)立危險(xiǎn)因素的偏回歸系數(shù)和常量，建立慢加急性肝衰竭病人短期預(yù)后預(yù)測(cè)模型。采用H-L檢驗(yàn)、AUC、臨床應(yīng)用驗(yàn)證評(píng)價(jià)ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)能力。H-L檢驗(yàn)結(jié)果顯示，χ2=4.561，P=0.683，說(shuō)明預(yù)測(cè)模型觀察到的MODS發(fā)生率與實(shí)際發(fā)生情況符合度較高，可較好地反映臨床實(shí)際情況。研究繪制的ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型AUC能有效反映模型判定結(jié)果的準(zhǔn)確率，研究構(gòu)建模型的AUC為0.805，大于0.7且接近1，提示模型有較好的預(yù)測(cè)能力。另外，在模型臨床應(yīng)用中采用模型進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)ICU膿毒癥病人出現(xiàn)MODS的8例病人中實(shí)際感染5例，預(yù)測(cè)未出現(xiàn)MODS的47例病人中實(shí)際未出現(xiàn)42例，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為85.45%，表明該模型的臨床預(yù)測(cè)能力較強(qiáng)。

4 小結(jié)

ICU膿毒癥病人存在MODS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，研究構(gòu)建的ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型能有效識(shí)別高危病人，為臨床預(yù)防MODS發(fā)生提供參考。但研究在以下方面仍存在不足：1）研究樣本單一且樣本量偏小，研究從同一醫(yī)院取樣，屬于單一中心數(shù)據(jù)，難以保證所選樣本的代表性，且易造成潛在偏倚，導(dǎo)致研究結(jié)論可靠性受到影響；2）研究結(jié)論應(yīng)用受限，根據(jù)Logistic回歸分析結(jié)果擬合ICU膿毒癥病人MODS風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，結(jié)合最佳截?cái)嘀的芘卸ú∪薓ODS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，但并未據(jù)此形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量表，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)MODS風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)管理。今后，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化研究取樣，從多地區(qū)不同級(jí)別醫(yī)院取樣，繼續(xù)開展研究，以驗(yàn)證研究結(jié)論；并結(jié)合Logistic回歸分析中預(yù)測(cè)因子OR值設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量表，確定風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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