[摘要]目的構建和驗證結合總膽紅素和白蛋白比值(B/A)的預測模型,以預測高膽紅素血癥新生兒發(fā)生急性膽紅素腦病(ABE)的風險。方法選取2015年1月至2022年12月期間在黃河三門峽醫(yī)院住院的535例高膽紅素血癥新生兒為研究對象,根據(jù)有無ABE的發(fā)生,將患兒分為ABE新生兒(n=96)和無ABE新生兒(n=439)兩組。比較兩組新生兒人口統(tǒng)計學特征、病理信息及入院檢查結果等,受試者工作特征(ROC)曲線分析各變量預測ABE發(fā)生的能力。單因素和多因素Logistic回歸分析評估急性膽紅素腦病的影響因素,并進一步構建列線圖模型。采用ROC曲線、校正曲線評估模型的效能,采用臨床決策曲線(DCA)評估模型的臨床實用價值。結果多因素Logistic回歸分析顯示,母齡、白細胞計數(shù)、總膽紅素、B/A、高敏C反應蛋白(CRP)是新生兒膽紅素腦病的獨立危險因素(aOR值分別為2.548、3.640、1.236、6.289、1.680,Plt;0.05),白蛋白是新生兒膽紅素腦病的獨立保護因素(aOR=0.456,Plt;0.05);進一步構建了基于母親年齡、白細胞計數(shù)、B/A、CRP共4個變量的ABE發(fā)生風險的列線圖,模型C指數(shù)為0.879,曲線下面積(AUC)為0.899(95%CI:0.869~0.930),且校準曲線顯示模型具有較好的辨別能力;DCA顯示模型在實際臨床工作中使得患者有更多獲益。結論B/A是高膽紅素血癥新生兒發(fā)生ABE的獨立影響因素和有效預測指標,構建的包含B/A的列線圖,具有良好預測能力。
[關鍵詞]急性膽紅素腦?。晃kU因素;列線圖;總膽紅素與白蛋白比值
Doi:10.3969/j.issn.1673-5293.2024.12.005
[中圖分類號]R174.1[文獻標識碼]A" [文章編號]1673-5293(2024)12-0034-08
[Abstract] Objective To construct and validate a prediction model based on ratio of total bilirubin to albumin (B/A) to predict risk of acute bilirubin encephalopathy (ABE) in neonates with hyperbilirubinemia. Methods A total of 535 neonates with hyperbilirubinemia who hospitalized in Yellow River Sanmenxia Hospital from January 2015 to December 2022 were selected as research subjects.According to whether ABE occurred,the neonates were divided into two groups:ABE neonate group (n=96) and ABEfree neonate group (n=439).Demographic characteristics,pathological information and admission examination results of the neonates were compared between the two groups.Receiver operating characteristic (ROC) curve was use to analyze predictive value of each variable for occurrence of ABE.Univariate and multivariate Logistic regression analyses were used to evaluate influencing factors of ABE,and then a nomogram model was constructed.ROC curve and calibration curve were used to evaluate efficacy of the model,and decision curve analysis (DCA) was used to evaluate clinical practical value of the model. Results Multivariate Logistic regression analysis showed that maternal age,neonates white blood cell count(WBC),total bilirubin,B/A ratio,hypersensitive Creactive protein (hsCRP) were independent risk factors for occurrence of ABE [adjusted odds ratio (aOR) values were 2.548,3.640,1.236,6.289 and 1.680 respectively,all Plt;0.05],and albumin was a protective factor for occurrence of ABE (aOR=0.456,Plt;0.05).Then a nomogram of risk of ABE occurrence based on a total of 4 variables including maternal age,neonates WBC,B/A ratio and hsCRP was constructed.The Cindex of the model was 0.879,the AUC was 0.899 (95%CI:0.8690.930),and the calibration curve showed that the model had good discrimination ability.The DCA showed that the model benefited to the neonates more in actual clinical work. Conclusion B/A ratio is an independent factor and an effective predictor of ABE in neonates with hyperbilirubinemia.
[Key words] acute bilirubin encephalopathy;risk factor;nomogram;total bilirubin to albumin ratio
高膽紅素血癥是新生兒的常見疾病,發(fā)生于超過84%的晚期早產(chǎn)兒和足月新生兒[1]。雖然大多數(shù)患者在2周齡時消退,但仍有部分患者會出現(xiàn)嚴重的并發(fā)癥。急性膽紅素腦?。╝cute bilirubin encephalopathy,ABE)是高膽紅素血癥的嚴重并發(fā)癥,患有ABE中期或晚期的嬰兒發(fā)生死亡或慢性膽紅素腦?。ê它S疸)的風險較高。
美國兒科學會(American Academy of Pediatrics,AAP)針對新生兒預防膽紅素腦病的指南是基于血清總膽紅素(total serum bilirubin,TSB)水平制定的[2]。然而,膽紅素的神經(jīng)毒性被認為主要由不與白蛋白結合的非結合膽紅素(稱為游離或未結合膽紅素)決定,而不是TSB[34],因此,TSB對膽紅素神經(jīng)毒性的預測能力較差。
一些研究人員將總膽紅素與白蛋白相結合(total serum bilirubin/albuin,B/A)用來預測ABE發(fā)生,結果表明B/A比值在預測高膽紅素血癥新生兒患者的并發(fā)癥和預后中起重要作用[57]。但目前國內仍然缺乏TSB與其他臨床預測因子聯(lián)合應用預測ABE的相關研究。列線圖預測模型作為一種用于預測個體特定結果的統(tǒng)計工具,本質是回歸模型的可視化,被認為能夠準確地幫助臨床醫(yī)生進行臨床決策[8],已廣泛應用于臨床研究中[910]。因此,本研究的目的是發(fā)現(xiàn)具有預測性的臨床因素,然后與其他有價值的變量相結合,構建和驗證列線圖模型,以預測高膽紅素新生兒發(fā)生ABE的風險。
1資料與方法
1.1研究對象
選取2015年1月至2022年12月期間在黃河三門峽醫(yī)院住院的535例高膽紅素血癥新生兒為研究對象,根據(jù)有無ABE的發(fā)生,將患兒分為ABE新生兒(n=96)和無ABE新生兒(n=439)兩組。納入標準為:①入院日齡≤28d;②病史資料完整可靠。排除標準:
①排除內環(huán)境紊亂、圍產(chǎn)期窒息、宮內感染、染色體異常等造成的神經(jīng)系統(tǒng)異常;
②患顱內感染、缺氧缺血性腦病、先天性顱腦畸形等;③數(shù)據(jù)不完整:人口統(tǒng)計學特征、實驗室檢查、臨床相關變量的任何變量缺失。本研究獲得黃河三門峽醫(yī)院倫理委員會的批準(倫理審查號:2023臨倫審第20230108013)。
根據(jù)患兒入院24h內的病例記錄,采用膽紅素誘導神經(jīng)功能障礙方案(bilirubininduced neurological dysfunction score,BIND評分)評估患兒的精神狀態(tài)、肌張力、哭鬧情況??侭IND評分在1~3之間表明膽紅素的毒性很微弱,通常是可逆的;4~6分被認為是中度但可能可逆的ABE;7~9分提示嚴重ABE,可能導致核黃疸并引起長期后遺癥。在本研究中,ABE定義為BIND≥4,即中度及以上評分。所有患兒均進行BIND評分并篩選出中重度ABE。
1.2資料搜集
從我院醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system,HIS)和實驗室信息系統(tǒng)(laboratory information system,LIS)等數(shù)據(jù)庫平臺中提取了與以下變量相關的數(shù)據(jù):①患兒人口統(tǒng)計學特征:胎齡、性別、分娩類型、胎膜早破、新生兒窒息、出生體重等;②母親人口統(tǒng)計學特征:母親年齡、妊娠期高血壓疾病、妊娠期糖尿病、宮內窘迫等;③實驗室指標(入院最近一次檢查):血紅蛋白(hemoglobin,Hb)、紅細胞計數(shù)、白細胞計數(shù)、高敏C反應蛋白(hypersensitive Creactive protein,CRP)、TSB、白蛋白(albuin,ALB)、B/A。
本研究膿毒癥要求為具有膿毒癥臨床癥狀且血培養(yǎng)結果呈陽性的新生兒病例。新生兒窒息定義為具有以下3個特征:①臍動脈表現(xiàn)出嚴重的代謝性酸中毒(pHlt;7);②Apgar評分lt;4;③神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥和(或)多器官功能障礙。其中新生兒出生體重、白細胞、紅細胞、白蛋白和血紅蛋白等的正常值參照實用新生兒學(第五版)診斷標準。
1.3統(tǒng)計學方法
采用R 4.2.0軟件、SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。列線圖的開發(fā)和驗證使用“rms”R包進行,決策曲線分析(decision curve analysis,DCA)使用“rmda”R包進行。Plt;0.05被認為差異具有統(tǒng)計學意義。
符合正態(tài)分布的連續(xù)變量以均值±標準差(x-±s)表示,組間比較采用t檢驗;非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用中位數(shù)及四分位間距M(Q1~Q3)表示,組間比較采用MannWhitney U test;計數(shù)資料用例數(shù)(n)和百分比(%)表示,組間比較采用χ2檢驗。將篩選出來具有差異的單因素變量,進行受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線分析,并計算曲線下面積(area under the curve,AUC)。使用單因素和多因素Logistic回歸分析來評估急性膽紅素腦病的影響因素。
根據(jù)多因素Logistic回歸分析結果,進一步構建列線圖。使用一致性指數(shù)(C指數(shù))、ROC曲線(AUC為0.5~lt;0.7具有低等可信度,0.7~0.9具有中等可信度,>0.9具有高等可信度)來評估列線圖的性能。繪制校準曲線以確定校準,并且校準曲線通過500次自舉重采樣進行驗證,從而減少過度擬合偏差。
2結果
2.1兩組新生兒一般資料比較
研究期間我院確診高膽紅素血癥患者住院患兒604例,排除數(shù)據(jù)不完整33例、顱內感染8例、缺氧缺血性腦病16例、染色體異常4例、先天性顱腦畸形2 例、電解質紊亂2例、宮內感染4例,最終535例患兒進入本文分析,其中男310例,女225例;膽紅素腦病患兒96例,無膽紅素腦病患兒439例。
與無膽紅素腦病組相比,膽紅素腦病組的胎齡更小,母齡更大,膿毒癥、白細胞計數(shù)異常、血紅蛋白異常比例更高,總膽紅素、B/A、CRP水平更高,體重、白蛋白水平更低,差異具有統(tǒng)計學意義(Z/χ2值介于1.938~111.120之間,P<0.05);其余指標差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0.05),見表1。
2.2 ROC曲線分析
通過ROC曲線分析計算出體重、總膽紅素、白蛋白、B/A、CRP等連續(xù)變量的最佳截斷值,其AUC分別為0.625、0.765、0.600、0.782、0.663,見圖1及表2。
2.3構建基于Nomogram的新生兒膽紅素腦病臨床預測模型
單因素Logistic回歸分析顯示,胎齡、母齡、膿毒癥、白細胞計數(shù)、血紅蛋白、體重、總膽紅素、白蛋白、B/A、CRP是新生兒膽紅素腦病的影響因素;進一步多因素Logistic回歸分析顯示,母齡、白細胞計數(shù)、總膽紅素、B/A、CRP是新生兒膽紅素腦病的獨立危險因素(aOR值分別為2.548、3.640、1.236、6.289、1.680,Plt;0.05),白蛋白是新生兒膽紅素腦病的獨立保護因素(aOR=0.456,Plt;0.05),見表3。其中B/A為總膽紅素與白蛋白比值,考慮模型的簡潔性及防止模型出現(xiàn)過擬合情況,總膽紅素與白蛋白未被納入模型中。取其中與預后關聯(lián)最緊密的臨床因素,進一步構建了基于母齡、白細胞計數(shù)、B/A、CRP共4個變量的新生兒膽紅素腦病發(fā)生風險的列線圖預測模型(圖2)。通過將每個變量的分數(shù)相加得到總分,可從列線圖中得到相應的風險概率。
2.4列線圖模型的驗證
本研究的列線圖模型C指數(shù)為0.879(C指數(shù)越接近1代表列線圖的可信性越高),繪制模型ROC曲線,計算AUC為0.899(95%CI:0.869~0.930),見圖3。構建校準曲線,評估模型的準確性,明確模型有無過擬合現(xiàn)象,結果顯示構建的模型具有較好的辨別能力,見圖4。
2.5列線圖的臨床獲益分析
進一步評估包含B/A比值的列線圖預后模型是否可以使高膽紅素新生兒患者在臨床實踐中受益。列線圖的DCA評估了患者的凈受益(凈受益率越大,預后模型的預測能力越好),結果表明基于包含B/A比值的列線圖預測模型在實際臨床工作中使得患者有更多獲益,見圖5。
3討論
本研究分析表明母親年齡、白細胞計數(shù)、總膽紅素、白蛋白、B/A比值、CRP是高膽紅素新生兒發(fā)生膽紅素腦病的獨立影響因素,我們構建并驗證了B/A比值聯(lián)合母齡、白細胞計數(shù)、CRP的列線圖預測模型,基于這4個預測因子的列線圖模型的AUC值為0.899,表明我們構建的模型具有較好的精確性,校準曲線和DCA也表明列線圖具有良好的診斷性能。這種可視化的列線圖作為一種簡便的工具,有助于識別膽紅素腦病高風險的個體,幫助醫(yī)生進行臨床決策。
3.1 B/A比值與膽紅素腦病發(fā)生的關系
肝臟是一種免疫學復雜的器官,在炎癥中起關鍵作用,膽紅素水平是肝功能障礙的代表標志物[11]。白蛋白是膽紅素轉移到肝臟的載體[12],白蛋白具有多個結合位點,能夠與膽紅素結合,形成膽紅素白蛋白復合物,從而增加膽紅素在血液中的溶解度,便于在體內運輸。當白蛋白含量降低或膽紅素產(chǎn)生過多,可能導致膽紅素與白蛋白的結合能力下降,未結合的膽紅素增多,容易透過血腦屏障引發(fā)膽紅素腦病等疾病。低白蛋白血癥(足月新生兒血清白蛋白lt;3.0g/dL,早產(chǎn)新生兒lt;2.5g/dL)是膽紅素神經(jīng)毒性的危險因素,因為低血清白蛋白水平可能通過降低膽紅素白蛋白結合能力來增加膽紅素腦病的風險[13]。此外,低白蛋白血癥已被證明是死亡率、發(fā)病率增加及住院時間延長的獨立危險因素。
雖然高膽紅素血癥和低白蛋白血癥常見于新生兒患者,但很少有研究關注B/A比值[1315]。有研究報告,B/A比值可更好地估計血漿游離膽紅素值,B/A比值越大,游離膽紅素水平越高,更易與神經(jīng)細胞膜結合損傷細胞[16]。因此,B/A比值不僅反映體內膽紅素水平,也能反映白蛋白水平,而且B/A比值在臨床實踐中容易計算,這表明它可能是高膽紅素血癥新生兒患神經(jīng)系統(tǒng)損傷潛在的臨床預測指標。
既往的研究嘗試使用血液學指標聯(lián)合影像學研究預測ABE[7,17],然而預測效果不盡人意[1819]。最近的一項研究報道了一種預測模型,該模型包括三個因素(TSB、B/A比值和膿毒癥)來評估ABE的風險[20],但該模型研究結果需要進一步的臨床驗證。此外,該預測模型得到的分數(shù)不能直接轉換為預測概率,臨床實用性較為局限。
在本研究中,我們進行了膽紅素腦病單因素ROC曲線分析,研究顯示B/A比值的AUC值高于總膽紅素(0.782 vs. 0.765),表明B/A擁有更好的早產(chǎn)兒膽紅素神經(jīng)毒性風險預測能力。在既往的報道中,血清B/A比值有望作為新生兒膽紅素腦病和神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的預測指標[7,2122]。還有研究表明,TSB水平與膽紅素神經(jīng)毒性相關性差,不是神經(jīng)系統(tǒng)結局的敏感或特異性預測指標[2324]。
本研究單因素及多因素Logistic回歸分析表明B/A是膽紅素腦病的獨立危險因素,且B/A比TSB更能預測ABE。因此,臨床上不僅要關注總膽紅素值,還要加強B/A值的動態(tài)監(jiān)測,及早采取干預措施更好地預防膽紅素腦病的發(fā)生。
3.2白細胞與膽紅素腦病發(fā)生的關系
白細胞水平異常被認為是黃疸發(fā)生的重要原因[25],我們的研究結果表明它也是ABE的獨立危險因素。白細胞水平異常多與感染有關,感染可導致紅細胞破壞,結合膽紅素攝取減少,肝臟限速酶活性抑制,黃疸嚴重程度增加。同時感染引起的血腦屏障通透性增加也進一步加重了膽紅素的神經(jīng)毒性作用。
Zhang等[20]報道膿毒癥是ABE的危險因素,但在本研究中ABE與非ABE新生兒之間沒有顯著差異,這可能與血培養(yǎng)陽性率低有關。既往的研究中膿毒癥被定義為白細胞異常、C反應蛋白陽性或血培養(yǎng)陽性。在本研究中,膿毒癥被定義為新生兒同時具有膿毒癥的臨床癥狀和血培養(yǎng)結果陽性。在臨床上,膿毒癥并不能很好地預測ABE,因為它需要很長時間才能通過血培養(yǎng)得到證實。我們的結果提示,ABE的真正危險因素可能是白細胞水平異常,而不是膿毒癥。
3.3母齡與膽紅素腦病發(fā)生的關系
到目前為止,研究新生兒ABE與母親年齡之間關聯(lián)的研究非常少。但高齡孕婦被認為是多種新生兒疾病的危險因素,高齡孕婦可能會因身體機能下降、孕期并發(fā)癥增多等原因,增加新生兒出現(xiàn)各種健康問題的風險,高齡孕婦可能更容易出現(xiàn)妊娠期糖尿病、高血壓等疾病,這些情況可能影響胎兒的宮內環(huán)境,間接增加新生兒膽紅素代謝異常的概率。其他因素如溶血性疾病、早產(chǎn)、窒息和感染都可能導致ABE的存在[2]。
此外,CRP包括在目前的列線圖模型中。列線圖中這些變量的組合提高了模型的預測準確性,進一步肯定了這些變量在預測新生兒急性膽紅素腦病方面起到了關鍵作用。
然而,本研究仍存在一些局限性。首先是列線圖模型是基于單個中心的回顧性研究構建的。因此,有必要進行前瞻性多中心研究以驗證本研究結果。其次,納入研究的患者數(shù)量相對較少,這可能導致統(tǒng)計能力有限。在未來的研究中,我們將增加樣本量以驗證我們的預測模型。
本研究構建并驗證了B/A比值及其他臨床因素的列線圖,以預測新生兒膽紅素腦病的發(fā)生風險。構建的這種可視化列線圖預測模型在預測新生兒膽紅素腦病方面顯示出了較好的準確性,并擁有卓越的臨床獲益,能指導醫(yī)生進行臨床決策。
[參考文獻]
[1]Vidavalur R,Devapatla S.Trends in hospitalizations of newborns with hyperbilirubinemia and kernicterus in United States:an epidemiological study [J].J Matern Fetal Neonatal Med,2022,35(25):77017706.
[2]Kemper A R,Newman T B,Slaughter J L,et al.Clinical Practice Guideline Revision:Management of Hyperbilirubinemia in the Newborn Infant with 35 or More Weeks of Gestation [J].Pediatrics,2022,150(3):e2022058859.
[3]Hegyi T,Kleinfeld A.Neonatal hyperbilirubinemia and the role of unbound bilirubin [J].J Matern Fetal Neonatal Med,2022,35(25):92019207.
[4]Cayabyab R,Ramanathan R.High unbound bilirubin for age:a neurotoxin with major effects on the developing brain [J].Pediatr Res,2019,85(2):183190.
[5]Amin S B,Wang H,Laroia N,et al.Unbound Bilirubin and Auditory Neuropathy Spectrum Disorder in Late Preterm and Term Infants with Severe Jaundice [J].J Pediatr,2016,173:8489.
[6]Morioka I,Nakamura H,Koda T,et al.Serum unbound bilirubin as a predictor for clinical kernicterus in extremely low birth weight infants at a late age in the neonatal intensive care unit [J].Brain Dev,2015,37(8):753757.
[7]Iskander I,Gamaleldin R,El Houchi S,et al.Serum bilirubin and bilirubin/albumin ratio as a predictor of bilirubin encephalopathy [J].Pediatrics,2014,134(5):e1330e1339.
[8]Chen T,Xu L,Ye L,et al.A new nomogram for recurrencefree survival prediction of gastrointestinal stromal tumors:Comparison with current risk classification methods [J].Eur J Surg Oncol,2019,45(6):11091114.
[9]Balachandran V P,Gonen M,Smith J J,et al.Nomograms in oncology:more than meets the eye [J].Lancet Oncol,2015,16(4):e173e180.
[10]Park S Y.Nomogram:An analogue tool to deliver digital knowledge [J].J Thorac Cardiovasc Surg,2018,155(4):1793.
[11]Strnad P,Tacke F,Koch A,et al.Liverguardian,modifier and target of sepsis [J].Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2017,14(1):5566.
[12]Amin S B.Bilirubin Binding Capacity in the Preterm Neonate [J].Clin Perinatol,2016,43(2):241257.
[13]Watchko J F,Spitzer A R,Clark R H.Prevalence of Hypoalbuminemia and Elevated Bilirubin/Albumin Ratio in a Large Cohort of Infants in the Neonatal Intensive Care Unit [J].J Pediatr,2017,188:280286.
[14]Leite H P,Rodrigues da Silva A V,de Oliveira Iglesias S B,et al.Serum Albumin Is an Independent Predictor of Clinical Outcomes in Critically Ill Children [J].Pediatr Crit Care Med,2016,17(2):e50 e57.
[15]Choi J S,Chung K S,Lee E H,et al.The role of bilirubin to albumin ratio as a predictor for mortality in critically ill patients without existing liver or biliary tract disease [J].Acute Crit Care,2020,35(1):2430.
[16]Donneborg M L,Hansen B M,Petersen J P,et al.An update on unconjugated neonatal hyperbilirubinaemia in Denmark [J].Ugeskr Laeger,2020,182(14a):V11190671.
[17]Liu Z,Ji B,Zhang Y,et al.Machine Learning Assisted MRI Characterization for Diagnosis of Neonatal Acute Bilirubin Encephalopathy [J].Front Neurol,2019,10:1018.
[18]Ebbesen F,Bjerre J V,Vandborg P K.Relation between serum bilirubin levels ≥450μmol/L and bilirubin encephalopathy: a Danish populationbased study [J].Acta Paediatr,2012,101(4):384389.
[19]Kuzniewicz M W,Wickremasinghe A C,Wu Y W,et al.Incidence,etiology,and outcomes of hazardous hyperbilirubinemia in newborns [J].Pediatrics,2014,134(3):504509.
[20]Zhang F,Chen L,Shang S,et al.A clinical prediction rule for acute bilirubin encephalopathy in neonates with extreme hyperbilirubinemia:A retrospective cohort study [J].Medicine (Baltimore),2020,99(9):e19364.
[21]Ardakani S B,Dana V G,Ziaee V,et al.Bilirubin/Albumin ratio for predicting acute bilirubininduced neurologic dysfunction [J].Iran J Pediatr,2011,21(1):2832.
[22]Hulzebos C V,Dijk P H,van Imhoff D E,et al.The bilirubin albumin ratio in the management of hyperbil irubinemia in preterm infants to improve neurodevel opmental outcome:a randomized controlled trial — BARTrial[J].PLoS One,2014,9(6):e99466.
[23]LetamendiaRichard E,Ammar R B,Tridente A,et al.Relationship between transcutaneous bilirubin and circulating unbound bilirubin in jaundiced neonates [J].Early Hum Dev,2016,103:235239.
[24]Wang J,Guo G,Li A,et al.Challenges of phototherapy for neonatal hyperbilirubinemia (Review)[J].Exp Ther Med,2021,21(3):231.
[25]Mishra J P,Mishra J,Padhi R K,et al.Hematological profile in neonatal jaundice [J].J Basic Clin Physiol Pharmacol,2014,25(2):225228.
[專業(yè)責任編輯:艾婷]
[中文編輯:郭樂倩;英文編輯:楊周岐]
[收稿日期]2023-11-27
[作者簡介]王雙雙(1986—),女,主治醫(yī)師,主要從事新生兒疾病研究。
[通訊作者]那利,副主任醫(yī)師。