lasso-logistic回歸模型在經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)后感染性休克影響因素分析中的應(yīng)用

項(xiàng)鳳鳴 周 潔 張丹云 張 弦

溫州市中心醫(yī)院泌尿外科，325000 浙江 溫州

泌尿系結(jié)石是泌尿外科的常見病之一。據(jù)報(bào)道，泌尿系結(jié)石的患病率約為5%～15%，10年后復(fù)發(fā)率高達(dá)50%[1-2]。經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)(percutaneous nephrolithotomy,PCNL)因其具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、結(jié)石清除率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為治療復(fù)雜性上尿路結(jié)石的首選方法[3-4]。感染性休克(septic shock, SS)是由尿源性膿毒血癥進(jìn)展而來,作為PCNL術(shù)后最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,一旦控制不好，可直接威及患者生命[5]。及早認(rèn)識到SS的高危患者可以幫助我們采取預(yù)防策略來逆轉(zhuǎn)SS的發(fā)展。由于PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生率較低，而影響因素又較多，變量之間可能存在共線性，此時(shí)仍然采用經(jīng)典回歸分析方法會增加犯Ⅱ類錯誤的可能[6-7]。

lasso回歸是一種用于多共線數(shù)據(jù)或高維數(shù)據(jù)的高級變量選擇算法。以往的研究證實(shí)，將lasso回歸引入到多共線數(shù)據(jù)或高維數(shù)據(jù)分析中，不僅可以簡化模型的復(fù)雜性，而且可以提高模型的預(yù)測精度[8]。因此，本研究的目的是基于lasso-logistic回歸模型分析經(jīng)皮腎鏡碎石術(shù)后感染性休克的相關(guān)因素，為減少SS的發(fā)生提供有價(jià)值的指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

回顧性分析2009年3月至2020年1月在溫州市中心醫(yī)院泌尿外科行PCNL的802例患者臨床資料，其中術(shù)后出現(xiàn)感染性休克21例，未發(fā)生感染性休克781例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前確診為腎結(jié)石或輸尿管上段結(jié)石的患者，并已行經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)；②首次建立通道的經(jīng)皮腎鏡碎石取石手術(shù)患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①長期接受免疫抑制治療的患者；②同時(shí)接受雙側(cè)部位結(jié)石手術(shù)的患者；③合并腎功能衰竭的患者；④臨床資料缺失的患者。本研究已經(jīng)我院倫理委員審查通過。

1.2 研究方法

采用統(tǒng)一的個案調(diào)查表，從我院電子病歷系統(tǒng)及手麻信息系統(tǒng)中收集患者術(shù)前、術(shù)中以及術(shù)后臨床資料。包括：(1)患者的一般資料，包括性別、年齡、術(shù)前合并癥情況以及術(shù)前身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)；(2)影像學(xué)資料，包括結(jié)石大小、部位、成分、殘余結(jié)石以及有無腎積水；(3)實(shí)驗(yàn)室檢查，包括術(shù)前尿培養(yǎng)結(jié)果以及血紅蛋白下降情況；(4)手術(shù)情況，包括手術(shù)持續(xù)時(shí)間；(5)術(shù)后情況：術(shù)后是否出現(xiàn)感染性休克。

1.3 診斷標(biāo)準(zhǔn)

患者術(shù)后同時(shí)滿足以下2個條件則可診斷為感染性休克[9]。(1)已證實(shí)的菌血癥或臨床懷疑為膿毒癥。(2)符合如下全身炎癥反應(yīng)綜合征診斷標(biāo)準(zhǔn)中至少兩條標(biāo)準(zhǔn)者：①體溫>38.3℃或<36℃；②心率>90次/分；③呼吸頻率>20次/分，或PaCO2<32 mmHg；④白細(xì)胞≥12×109/L或≤4×109/L 或不成熟白細(xì)胞>10%；(3)難治性低血壓(收縮壓<90 mmHg)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有統(tǒng)計(jì)分析均采用R 3.6.3軟件進(jìn)行。定性資料采用n(%)表示。應(yīng)用lasso-logistic回歸模型篩選經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)后發(fā)生感染性休克的影響因素，使用交叉驗(yàn)證法選擇λ值，以誤差最小的λ值為標(biāo)準(zhǔn)，所對應(yīng)的因素種類即為篩選出來的術(shù)后發(fā)生感染性休克影響因素。將lasso-logistic回歸模型與全變量逐步logistic 回歸模型、逐步logistic 回歸模型進(jìn)行比較，采用赤池信息準(zhǔn)則(akaike information criterion，AIC)和貝葉斯信息準(zhǔn)則(bayesian information criterion，BIC)評估其擬合效果。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05(雙側(cè))。

2 結(jié)果

2.1 PCNL術(shù)后感染性休克影響因素的單因素分析

共有802例行經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)患者納入研究，其中術(shù)后發(fā)生感染性休克21例,未發(fā)生感染性休克781例。兩組患者基線特征資料相比，年齡、性別、術(shù)前BMI、高血壓史、糖尿病史、結(jié)石部位、殘余結(jié)石以及腎積水差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，結(jié)石大小、術(shù)前尿培養(yǎng)、血紅蛋白下降值以及手術(shù)時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)，見表1。

2.2 PCNL術(shù)后感染性休克影響因素的多因素分析

采用 lasso 回歸分析選擇PCNL術(shù)后感染性休克影響因素，最優(yōu)λ值通過交叉驗(yàn)證來確定，折疊次數(shù)為10次，見圖1。圖1兩條虛線分別代表得到最小目標(biāo)參量均值的λ值lambda.min以及一個方差范圍內(nèi)得到最精簡模型的λ值lambda.1se。本研究選取lambda.min的值為0.005，此時(shí)共有性別、結(jié)石大小、術(shù)前尿培養(yǎng)、血紅蛋白下降值以及手術(shù)時(shí)間5個變量進(jìn)入模型，見表2。模型變量隨著λ值變化的篩選情況見圖2。此外，我們也運(yùn)用傳統(tǒng)logistic回歸建立全變量逐步logistic以及逐步logistic這2個回歸模型。其中全變量逐步logistic納入了所有12個變量進(jìn)行逐步多因素分析，逐步logistic則以單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)石大小、術(shù)前尿培養(yǎng)、血紅蛋白下降值以及手術(shù)時(shí)間等4個因素作為自變量，PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生情況作為因變量，建立回歸模型。

2.3 模型參數(shù)估計(jì)及評價(jià)

為了對比lasso變量選擇的結(jié)果，本研究將lasso-logistic回歸模型與全變量逐步logistic回歸模型、逐步logistic 回歸模型進(jìn)行比較，采用AIC和BIC評估其擬合效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)lasso-logistic回歸模型的AIC以及BIC均為最小，全變量逐步logistic AIC以及BIC均為最大，這表明lasso-logistic回歸模型篩選出的變量擬合和預(yù)測效果相對較好。見表2。

表1 不同個體特征患者經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)后感染性休克情況

表2 經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)后感染性休克影響因素參數(shù)估計(jì)結(jié)果及模型評價(jià)

圖1 log(λ)值與變量數(shù)目對應(yīng)走勢

圖2 log(λ)值與lasso回歸系數(shù)的關(guān)系

3 討論

PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生率相對較低，且影響因素較為復(fù)雜，各變量間可能存在共線性，傳統(tǒng)logistic在處理此類數(shù)據(jù)方面較為局限。與傳統(tǒng)的變量選擇方法相比，lasso回歸克服了傳統(tǒng)方法在變量選擇上的不足，具有預(yù)測能力強(qiáng)、擬合能力好等優(yōu)點(diǎn)[10-11]。本研究應(yīng)用lasso-logistic回歸模型篩選經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)后發(fā)生感染性休克的影響因素，并將lasso-logistic回歸模型與全變量逐步logistic回歸模型、逐步logistic回歸模型進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)lasso-logistic回歸模型的AIC以及BIC均為最小，這表明lasso-logistic回歸模型篩選出的變量擬合和預(yù)測效果相對較好。

本研究中l(wèi)asso-logistic回歸模型、全變量逐步logistic回歸模型以及逐步logistic回歸模型均提示結(jié)石大小、術(shù)前尿培養(yǎng)、血紅蛋白下降值以及手術(shù)時(shí)間是PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的獨(dú)立影響因素。Bansal SS等[12]納入580名患者的單中心回顧性研究表明，結(jié)石大小大于25 mm與PCNL術(shù)后尿膿毒癥的發(fā)生相關(guān)，本研究結(jié)果與其基本一致。機(jī)制研究表明，腎結(jié)石內(nèi)毒素物質(zhì)隨著結(jié)石大小增大而增多，內(nèi)毒素在手術(shù)過程中可逆行進(jìn)入血液，成為膿毒血癥的來源，最終增加感染性休克的發(fā)生率[13]。國內(nèi)曹松強(qiáng)[13]等通過logistic回歸分析PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的危險(xiǎn)因素，單因素結(jié)果表明尿培養(yǎng)陽性與陰性患者術(shù)后感染性休克發(fā)生率分別為2.8%與0.5%(P<0.05),并且通過多因素logistic回歸調(diào)整了其余混雜因素干擾后，結(jié)果仍發(fā)現(xiàn)尿培養(yǎng)陽性是PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，本研究通過lasso-logistic回歸模型也得出與其一致的結(jié)論。因此，術(shù)前尿培養(yǎng)和足量、按療程的抗生素治療是減少PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的關(guān)鍵要素之一。本研究還發(fā)現(xiàn)血紅蛋白下降值≥10 mg/dL也是PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。其可能與通道數(shù)量的增加以及腎皮質(zhì)厚度所引起的創(chuàng)傷增加等兩方面因素有關(guān)[14]。

值得注意的是，本研究中通過lasso-logistic回歸模型發(fā)現(xiàn)性別是PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生的獨(dú)立影響因素，而逐步logistic回歸模型則顯示男性與女性間PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這可能與性別與其他混雜因素之間存在關(guān)聯(lián)，在單因素分析時(shí)，性別的真實(shí)效應(yīng)被其他混雜因素的作用掩蓋所致。

綜上所述，基于性別、結(jié)石大小、術(shù)前尿培養(yǎng)、血紅蛋白下降值以及手術(shù)時(shí)間等5個因素建立的PCNL術(shù)后感染性休克lasso-logistic回歸模型具有較好的擬合和預(yù)測效果。應(yīng)密切監(jiān)測合并上述危險(xiǎn)因素的患者，從而實(shí)現(xiàn)PCNL術(shù)后感染性休克的早期防治，降低PCNL術(shù)后感染性休克發(fā)生。