聯合檢測生物學標志物對肺栓塞的臨床意義

徐 慧 李媛媛 趙登峰

(南陽醫學高等?？茖W校第一附屬醫院，河南 南陽 473058)

引言

肺栓塞(pulmonary embolism，PE)，是由血栓、羊水、空氣、腫瘤細胞等各種栓子阻塞肺動脈或其分支引發肺循環和呼吸功能障礙的一組綜合征。目前，肺栓塞的發病率較高，年發病率為1‰～1.5‰[1]。根據ICOPER報導，急性肺栓塞3個月的全因死亡率為15.3%，其中45.1%的患者直接死于肺栓塞，而且大約75%的患者死于住院早期[2]，主要原因是由于人們對肺栓塞的認識、診斷、治療及預防水平等都還存在著一定的限制，很難做到早期預防、及時診斷和正確治療，因此探索肺栓塞診斷、治療、預防有著重大的臨床意義。肺栓塞確診困難主要是由于其發病過程和臨床表現無明顯特異性，往往需要多層螺旋CT肺動脈造影聯合確診。此外，肺栓塞患者常伴有高血壓、冠心病等慢性疾病，使肺栓塞的臨床表現更為復雜，輔助檢查的敏感性及特異性均較低，使其在臨床檢出率偏低，漏診病例多，故根據患者癥狀、體征、相關檢驗指標及時判斷患者是否為肺栓塞意義重大。

肺栓塞的一般臨床表現為肺動脈高壓、右心功能不全、休克、低血壓等，還可引起血清酶學的變化，比如在臨床上被大家熟知的肌鈣蛋白(cTn)、腦尿鈉肽(brain natriuretic peptide, BNP)等，這對多種心臟疾病的診斷及其危險分層等均具有重要參考[3]。血漿D-二聚體和血氣分析結果與肺栓塞的發生、發展及患者病情等密切相關[4-5]，同時C反應蛋白(C reactive protein，CRP)、纖維蛋白原、肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB，CK-MB)、谷草轉氨酶(aspartate transaminase，AST)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)、血小板分布寬度的變化也與肺栓塞密切相關[6-8]。

本研究嘗試探討不同指標聯合檢測在肺栓塞患者中的應用價值，旨在為肺栓塞的臨床應用提供一定的參考依據，進一步明確血清學指標在肺栓塞病情評估及指導治療中的重要臨床意義。

1 材料與方法

1.1 病例資料

收集2009年1月—2013年6月在我院呼吸科、心內科、急診科及介入科住院治療的肺栓塞患者共180例，其中男性94例、女性86例，年齡30～79歲，平均年齡(50.59±15.28)歲。入選患者均符合2011年美國肺栓塞診治指南中的有關診斷標準[9]：入選病例均有心電圖、動脈血氣、X線胸片、放射性核素肺通氣-灌注掃描、胸部增強CT，并結合臨床病史、癥狀及體征確診。排除標準見參考文獻[6]：健康對照組從同期本院健康體檢人群中隨機選用150例，男85例、女65例，年齡28～75歲，平均(51.45±14.26)歲。兩組一般資料比較，差異無統計學意義，具有可比性。入選者所行相關檢查均已征得患者及其家屬同意,并簽署相關知情同意書。

1.2 檢測方法

標本采集：患者入院后在未吸氧狀態下采集動脈血氣標本，采用美國GEM3000血氣分析儀，15 min內檢測完成。入院后翌日清晨抽取空腹靜脈血20 mL，分別置于潔凈真空管內用于各方生物學指標的檢測。

患者入院即進行動脈血氣分析、BNP(免疫發光法,美國雅培i2000SR儀器)、肌鈣蛋白(夾心法原理)及D-dimer(免疫比濁法,日本SYSMEX CA1500全自動凝血儀)等檢查，正常值范圍可參照各試劑盒說明書。

所測量的12種指標為：血漿D-二聚體(D-dimer)、腦尿鈉肽(brain natriuretic peptide，BNP)、動脈血壓分壓(partial pressure of oxygen，PaO2)、心肌肌鈣蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)、C反應蛋白(C reactive protein，CRP)、纖維蛋白原(fibrinogen，Fbg)、肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB，CK-MB)、谷草轉氨酶(aspartate transaminase，AST)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)、血小板分布寬度(platelet distribution width，PDW)、心肌肌鈣蛋白T(cardiac troponin T，cTnT)。

1.3 統計學方法

1.4 支持向量機

用Matlab軟件中的支持向量機算法建模，從準確度、敏感性和特異性3個方面評價模型。全部病例分兩類，第一類為肺栓塞患者，第二類為健康對照(類別標簽分別為0和1)，隨機選取第一類160例、第二類130例作為訓練集，由訓練集數據建立SVM模型，將剩余20例第一類及20例第二類作為測試樣本，輸入SVM模型進行訓練及仿真，納入變量進行建模。TN(真陰性)，表示模型判斷與實際情況均為肺栓塞組的患者數；TP(真陽性)，表示模型判斷與實際情況均為健康對照組的患者數；FN(假陰性)，表示模型判斷為肺栓塞組患者，實際情況為健康對照組的患者數；FP(假陽性)，表示模型判斷為健康對照組患者，實際情況為肺栓塞組的患者數)。

準確性 (accuracy，ACC)=

2 結果

2.1 生物學指標檢測結果

肺栓塞組及健康對照組的生物學指標檢查結果如表1所示，12種生物學指標除了PaO2，其余11種在肺栓塞組中的檢測水平均顯著高于健康對照組的檢測水平(P<0.05)。

2.2 Logistic回歸

以上述12個指標為協變量，以有無肺栓塞為應變量，然后采用向前法做逐步Logistic回歸分析，其結果見表2。其中，有5個指標被選入Logistic回歸

表1 肺栓塞患者12種生物學指標的檢測結果

注：*表示與對照組相比，差異達到顯著水平，P<0.05。

Note: * indicates that the difference is significant compared with the control group,P<0.05.

表2 肺栓塞的Logistic分析結果Tab.2 Logistic analysis results of pulm onary embolism

方程的自變量，即D-二聚體、BNP、cTnI、纖維蛋白原和血小板分布寬度，均P<0.05，表明該5個指標與肺栓塞的發生顯著相關，具體偏回歸系數及P值詳見表2。

2.3 ROC曲線

上述5個指標單獨檢測的ROC曲線見圖1，該ROC曲線下的面積見表3。由表3可知，D-二聚體、BNP、cTnI、纖維蛋白原和血小板分布寬度單獨檢測的AUC分別為0.828、0.747、0.773、0.697、0.760，P值均小于0.01，結果表明這5個指標的分布寬度對肺栓塞均有一定的診斷價值，但價值有限。

2.4 支持向量機模型

納入篩選變量、全部變量的仿真結果分別見圖2、3。其中，○表示實際測試集分類，*表示預測測試集分類，如○和*重合，即●，則表示預測正確。

由圖2可知，TP=16，FP=2，TN=18，FN=4，計算得出支持向量機模型的準確度、特異性和敏感性分別為85.0%、90.0%和80.0%；由圖3可知，TP=16，FP=6，TN=14，FN=4，納入全部變量時其準確度、特異性和敏感性分別為70.0%、70.0%和80.0%。結果表明，納入篩選變量時SVM模型的準確度、敏感性和特異性優于納入全部變量時SVM模型的指標。

圖1 ROC曲線分析Fig.1 ROC curve

表3 ROC曲線下面積Tab.3 Areas under ROC curve

圖2 納入篩選變量的SVM模型仿真結果Fig.2 Simulation results of SVM model including selected variables

圖3 納入全部變量的SVM模型仿真結果Fig.3 Simulation results of SVM model including all variables

3 討論和結論

目前，肺血栓栓塞癥已經嚴重危害到人類健康，其發病率僅次于冠心病、高血壓等常見的心血管疾病。我國肺栓塞的死亡率居高不下，除了與我國的醫療保障水平的現狀有關之外，其重要原因主要是肺栓塞的發病往往不出現任何癥狀，導致其流行病學很難確定，往往是由于偶然因素被確診[10-12]，這給患者的治療和預后都造成了不利的影響。

本研究通過Logistic回歸分析，篩選出來特異性較高的肺栓塞生物學指標，分別為D-二聚體、BNP、cTnI、纖維蛋白原和血小板分布寬度。D-二聚體是纖維蛋白單體發生纖溶過程中的一種特異性標記物，即在有活化的血栓形成及纖維溶解的生物機體血管內，其水平將會顯著升高。它的形成過程主要是：纖維蛋白單體經活化因子XIII交聯后，再經纖溶酶水解產生一種特異性降解產物[13]。D-二聚體在肺栓塞的臨床診斷價值早已得到肯定，具有靈敏度高的特點，在急性肺栓塞的初篩中有很高的價值，但易受到外部因素的影響。因此，聯合D-二聚體及其他標志物對肺栓塞進行檢測意義重大。

BNP是心室功能障礙的敏感指標，近年來對其進行測定逐漸成為肺栓塞的研究熱點[14]；心肌肌鈣蛋白I是心肌損傷的高度敏感和特異的標志物，只要心肌微小的損傷，心肌肌鈣蛋白I就會升高，近期一些實驗研究與臨床研究均發現，急性肺栓塞患者的血漿cTnI濃度出現升高的現象[15]；纖維蛋白原是監測機體凝血與纖溶系統十分有意義的實驗指標，并對血栓性疾病的診斷、療效的觀察具有重要的參考價值[16]。在本研究中，肺栓塞患者的這3項指標均顯著高于健康對照組的指標，具有一定的臨床意義。同時，由于血小板的激活和聚集是肺栓塞血栓形成過程中的最主要的使動因素，因此血小板的功能變化對于肺栓塞患者的病理生理過程有著直接或間接的關系。血小板分布寬度是臨床運用比較廣泛的、反映血小板體積差異性的重要參數，其檢測方便快捷[17]。本研究的結果表明，血小板分布寬度與肺栓塞之間存在一定的相關性，這將為臨床醫生特別是基層醫生在肺栓塞診斷和治療方面提供幫助。

Logistic回歸分析篩選出的生物學指標(D-二聚體、BNP、cTnI、纖維蛋白原和血小板分布寬度)，單一指標診斷肺栓塞價值有限，AUC均為超過0.85，因此聯合診斷十分有必要。本研究基于篩選出的這5項指標，建立了支持向量機的診斷模型，該模型的準確度、特異性和敏感性分別為87.5.0%、90.0%和85.0%，而納入全部變量時，支持向量機的準確度、特異性和敏感性分別為77.5%、75.0%和80.0%?？梢姡Y選合適的特征子集不僅可以簡化模型，還可以提高模型的診斷效能。目前，預測肺栓塞常用的評分系統有Wells評分和修正的Geneva評分。Wells評分包括癌癥活動、臥床不起或4周內有過大手術、咯血等，修正的Geneva評分包括年齡大于65歲、既往深靜脈血栓形成/肺栓塞病史、1個月內外科手術或骨折等。這兩種評分系統對肺栓塞的危險度進行了分級，但對于某些變量的判斷具有較強的主觀性，仍需實驗室診斷來進一步確診[18]。納建榮等的研究顯示，Wells評分診斷肺栓塞的特異性和敏感性分別為73.4%和88.8%[19]。王華啟等在肺栓塞診斷中應用了D-二聚體和纖維蛋白原的聯合檢測，特異性為60.4%，敏感性為97.9%[20]。本研究建立的支持向量機肺栓塞預測模型大大提高了診斷的特異性，綜合來看優于前述所建的肺栓塞診斷方法。

生物學指標聯合檢測互為補充，彌補了單項檢測的不足，可明顯提高肺栓塞的正確診斷率。但總的來說對肺栓塞的診斷和治療后療效評價還存在一定的局限性，還有待篩選更有意義的指標聯合檢測來廣泛應用于臨床。診斷模型也僅作為一種輔助診斷工具，并不能完全替代醫師進行診斷，臨床上仍需要各方面進行綜合判斷。