基于LASSO回歸的非酒精性脂肪性肝病進(jìn)展性肝纖維化預(yù)測模型的構(gòu)建及分析

馮 鞏， 張 燕， 嚴(yán)琴琴， 劉 婧， 劉曼玲， 范立萍， 林思岑, 賀 娜， 彌 曼

1 西安醫(yī)學(xué)院， 西安 710021； 2 空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬唐都醫(yī)院 呼吸內(nèi)科， 西安 710000；3 西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 消化內(nèi)科， 西安 710077

非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 是最常見的慢性肝病，包括單純性非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎 (non-alcoholic steatohepatitis, NASH)。NASH已成為肝硬化、肝癌和肝移植的重要病因，NAFLD和2型糖尿病以及心血管疾病[1]的高發(fā)密切相關(guān)。NAFLD患者會發(fā)生不同程度的肝纖維化，纖維化年平均進(jìn)展率為9%[2]，而晚期肝纖維化患者10年生存率為81.55%[3]。先前的研究[4-5]表明，在活檢證實(shí)的NAFLD中，纖維化程度是影響進(jìn)展至終末期肝病和死亡最重要的因素，而不是NASH。因此，對NAFLD患者肝纖維化的準(zhǔn)確評估，有利于對病情的準(zhǔn)確評估、治療方法的制訂和預(yù)后的判斷[1]。

肝活檢一直是判斷NAFLD患者肝纖維化程度的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，肝活檢是一種有創(chuàng)檢查，大多數(shù)患者難以接受，并且對于患者而言，不便于多次利用肝活檢來判斷病情[3]。因此，學(xué)術(shù)界一直試圖尋找無創(chuàng)性的方法來準(zhǔn)確評估NAFLD患者的肝纖維化程度。本課題組在前期構(gòu)建出NAFLD無創(chuàng)性篩查模型[6-7]，旨在便于基層NAFLD的早期篩查。在此基礎(chǔ)上，本組進(jìn)一步通過LAASO回歸方法，構(gòu)建NAFLD進(jìn)展性纖維化無創(chuàng)預(yù)測模型，以適應(yīng)基層醫(yī)院的需要，提高診斷效能。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2018年1月-2019年8月在西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院診斷的NAFLD患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)18～75歲的成年患者；(2)符合NAFLD的診斷標(biāo)準(zhǔn)，其中NAFLD的診斷標(biāo)準(zhǔn)參考中華醫(yī)學(xué)會肝病學(xué)分會制定的《非酒精性脂肪性肝病防治指南(2018年更新版)》[8]。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)在過去2年內(nèi)飲酒量>20 g/d；(2)病毒性肝炎(B或C)、自身免疫性肝炎、原發(fā)性硬化性膽管炎等患者；(3)長期服用非類固醇抗炎藥、鈣通道阻滯劑、三苯氧胺、胺碘酮、皮質(zhì)酮、異煙肼和甲氨蝶呤者；(4)孕婦或哺乳期婦女；(5)肝癌或其他良惡性腫瘤患者；(6)有重要數(shù)據(jù)遺失、資料不全者。

1.2 觀察指標(biāo)

1.2.1 臨床及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo) 收集研究對象的臨床及實(shí)驗(yàn)室檢查數(shù)據(jù)，包括一般資料，如性別、年齡、身高、體質(zhì)量、腰圍、腹圍、臀圍和腰臀比(WHR)；生化指標(biāo)，如空腹血糖(FPG)、空腹血漿胰島素(FINS)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、AST、ALT、GGT、IV型膠原、Ⅲ型前膠原、總蛋白、白蛋白、球蛋白等。

1.2.2 肝臟硬度值(LSM)測量 FibroScan型號為Echosens公司生產(chǎn)的Fibroscan-502機(jī)型。LSM的測量結(jié)果以千帕(kPa)表示。根據(jù)《瞬時彈性成像技術(shù)(TE)臨床應(yīng)用專家共識(2015年)》[9]，TE可用于NAFLD肝纖維化的診斷，LSM臨界值可參考7.9 kPa，從而診斷進(jìn)展性肝纖維化。

1.3 倫理學(xué)審查 該項(xiàng)研究方案獲得西安學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會審批(NO.XYFY2018LSK-003)，參與者均簽署知情同意書。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及生化指標(biāo) 納入NAFLD患者258例，其中非進(jìn)展性纖維化組184例，進(jìn)展性纖維化組74例。在一般資料方面，WHR、年齡、BMI、是否為肥胖人群在兩組之間均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P值均<0.05)(表1)。兩組患者生化指標(biāo)中ALT、AST、ALP、GGT、血紅蛋白、透明質(zhì)酸、Ⅲ型前膠原、Ⅳ型膠原、HOMA-IR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)(表2)。

表1 2組患者一般資料比較

表2 2組患者生化指標(biāo)比較

2.2 LASSO回歸篩選結(jié)果 使用LASSO回歸算法從臨床指標(biāo)中選擇出3個具有非零系數(shù)的顯著纖維化相關(guān)指標(biāo)，分別為Ⅳ型膠原、BMI、AST(圖1)。

2.3 LAASO回歸模型的構(gòu)建 利用logistic 回歸篩選出3個變量，Ⅳ型膠原、BMI、AST所對應(yīng)的非零系數(shù)分別為0.006 58、0.018 84、0.002 74，因此所構(gòu)造的預(yù)測模型為：0.002 74×AST+0.006 58×Ⅳ型膠原+0.018 84×BMI。預(yù)測模型的AUC為0.843，95%CI: 0.790～0.897，敏感度為0.851，特異度為0.810(圖2)。校準(zhǔn)度使用校準(zhǔn)曲線進(jìn)行評估，校準(zhǔn)度反映了預(yù)測的概論和實(shí)際觀測的概率的一致性。從圖3中可以看出，預(yù)測的概論和實(shí)際觀測的概率具有較好的一致性。

2.4 LAASO回歸模型與經(jīng)典模型之間的比較 進(jìn)展性纖維化經(jīng)典預(yù)測模型包括APRI、NFS和FIB-4，通過ROC曲線，比較經(jīng)典模型和LAASO回歸模型的診斷效能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是AUC還是敏感度、特異度，LAASO回歸模型均優(yōu)于經(jīng)典模型(圖4，表3)。

3 討論

TE通過測量LSM，從而反映肝纖維化程度。由于具有無創(chuàng)、簡便、快速、易于操作、可重復(fù)性、安全性和耐受性好的特點(diǎn)，目前已被AASLD、EASL及中國慢性乙型肝炎防治指南推薦為HBV、HCV相關(guān)肝纖維化臨床評估的重要手段。在臨床實(shí)際工作中，難以大量獲得NAFLD肝組織活檢的病例，因此無法對其纖維化程度做出精準(zhǔn)評估。基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，F(xiàn)ibroScan 檢測對患者肝臟硬度值測定有較高的敏感度和特異度，在國內(nèi)外均得到認(rèn)可，因此本研究以FibroScan 檢測值為參照標(biāo)準(zhǔn)，通過人體學(xué)指標(biāo)結(jié)合簡單的血清學(xué)指標(biāo)，重新構(gòu)建回歸模型，以實(shí)現(xiàn)對NAFLD顯著肝纖維化的無創(chuàng)診斷。

表3 LAASO回歸模型與APRI、FIB-4、NFS的診斷效能比較

本研究運(yùn)用LASSO回歸進(jìn)行了變量的篩選和模型的構(gòu)建。相比于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，LASSO回歸有著獨(dú)特的優(yōu)勢[10]，在尋求預(yù)后因素，處理多種高維數(shù)據(jù)方面(諸如PET圖像的放射特征[11]、環(huán)境腸病生物標(biāo)志物[12]和相關(guān)個體的全基因組關(guān)聯(lián)分析之類的問題[13])，由于各指標(biāo)之間可能存在共線性關(guān)系，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法可能會使效率低下。LASSO回歸適用于處理高維數(shù)據(jù)或大量數(shù)據(jù)，可篩選與研究目的相關(guān)的特征性指變量。因此，筆者將LASSO回歸算法作為本研究的核心數(shù)據(jù)處理方法。

目前已有的無創(chuàng)性診斷NAFLD進(jìn)展性肝纖維化的評分系統(tǒng)主要有3種，分別為NFS、FIB-4和APRI。本研究結(jié)果顯示，在預(yù)測進(jìn)展性肝纖維化(LSM≥7.9 kPa)方面，LASSO模型的AUC、敏感度和特異度均是最高，說明LASSO模型的診斷效能均優(yōu)于NFS、FIB-4和APRI。而且回歸模型中的數(shù)據(jù)均來自于臨床測量及實(shí)驗(yàn)室檢測指標(biāo)，具有很好的客觀性。因此，使用LASSO回歸構(gòu)建的預(yù)測模型，可獲得性好、易推廣、實(shí)用性強(qiáng)，可用于輔助評估NAFLD進(jìn)展性纖維化狀態(tài)，從而避免不必要的肝臟活檢。

本研究也有不足之處。首先，本研究樣本量小，不能客觀地反映數(shù)據(jù)的可靠性和結(jié)果的可信度，未來將增大樣本量，將不同地區(qū)和種族人群納入，通過多中心、大樣本的隊(duì)列研究，進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)測模型的效能。其次，NAFLD進(jìn)展性纖維化的診斷標(biāo)準(zhǔn)是基于TE的LSM值，而不是以金標(biāo)準(zhǔn)肝活組織檢查作為參照，在準(zhǔn)確性上稍顯不足；其次，本研究所采用的數(shù)據(jù)來自單中心，能否適用于其他研究，仍值得探索，有待于進(jìn)一步的多中心臨床數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。