高原地區兒童反復呼吸道感染發生風險預測列線圖模型的構建與驗證

張雪瓊，劉斯巧，白曉靜，鄧英

反復呼吸道感染（recurrent respiratory tract infections，RRTIs）是兒童常見病、多發病，相關資料顯示，全球范圍內因RRTIs死亡的5歲以下患兒每年高達1 000萬例，大部分死亡患兒來自發展中國家［1］。我國調查數據顯示，診斷為RRTIs的患兒占因呼吸系統疾病就診患兒的10%～20%［2］。除此之外，在門診診療過程中，由于對感染病原體的鑒定存在不確定性，故醫生多采取經驗性用藥，這勢必會出現抗生素使用不當的情況而延長治療療程，增加社會經濟負擔。因此，兒童RRTIs的預防尤為重要。一項針對居住在秘魯安第斯山脈兒童的研究顯示，其總體急性呼吸道感染發生率為62%，且海拔越高其急性呼吸道感染發生率越高［3］，這提示高海拔地區兒童RRTIs情況不容忽視。分析原因，高海拔地區因氣候寒冷多變，患兒機體耗氧量增加，致使呼吸系統疾病嚴重程度加重，進而導致RRTIs發生概率升高。而探究RRTIs的危險因素尤為重要，目前已知的RRTIs影響因素包括病原體感染、環境因素、免疫系統未健全、兒童時期營養狀況等［4］。但高海拔地區兒童發生RRTIs的影響因素目前尚不清楚，且尚未見相關預測模型。近年來，列線圖作為臨床預測模型工具已被廣泛用于疾病的診斷及預測，其能在多因素回歸分析的基礎上，將多個預測指標進行整合，將復雜的回歸方程可視化以快速評估疾病發生概率［5］。本研究旨在建立高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型，并驗證其臨床適用性，以期為臨床決策提供理論依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2019年1月至2020年10月甘孜藏族自治州人民醫院收治的因初次呼吸道感染就診的高原地區（海拔3 000 m以上）患兒221例為研究對象。納入標準：（1）符合《諸福棠實用兒科學》［6］中呼吸道感染的診斷標準；（2）年齡≤12歲；（3）臨床資料完整。排除標準：（1）合并哮喘、過敏性疾病者；（2）合并先天性肺發育不全者；（3）合并嚴重并發癥，如心力衰竭、呼吸衰竭等者；（4）存在免疫功能缺陷者。剔除標準：（1）拒絕隨訪者；（2）因就診距離遠、研究對象可能遷走等原因失訪者。采用留出法將患兒按照7∶3的比例分為訓練集（n=154）和測試集（n=67）。本研究經甘孜藏族自治州人民醫院倫理委員會審核批準（ZP202037），患兒家屬均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集 收集訓練集患兒一般資料，包括性別、年齡、體質指數、居住地、感染部位、慢性呼吸系統疾病家族史、出生情況（出生方式、窒息史、早產史、出生體質量）、生活方式（戶外活動時間、睡眠時間、母乳喂養時間、被動吸煙情況）。

1.2.2 營養相關指標檢測 抽取訓練集患兒清晨空腹靜脈血2 ml，采用元素測試分析儀（BNH3400型）以原子吸收光譜分析法測定血清鋅、鐵、鈣、鎂；采用快速鐵蛋白儀（T5391-10MG型）檢測血清鐵蛋白；采用液相色譜儀（SY-5060型）以酶聯免疫吸附試驗（雙抗體夾心法）測定血清25羥維生素D〔25-hydroxyvitamin D，25（OH）D〕。在無陽光照射的室內采集訓練集患兒空腹靜脈血2 ml于抗凝真空采血管中，4 000 r/min離心10 min（離心半徑15 cm），取200 μl上清液于EP管中，采用高效液相色譜儀以反相高效液相色譜熒光檢測法測定血清維生素A、維生素E；采用美國貝克曼全血細胞計數分析儀（AU5800型）測量血紅蛋白。均由專人測定且嚴格按照說明書要求進行操作。

1.2.3 隨訪 于所有患兒出院當天開始，通過電話、微信、門診檢查等方式對其隨訪1年，每月隨訪1次，2021-11-01為隨訪結束時間，記錄RRTIs發生情況。根據RRTIs發生情況將訓練集患兒分為RRTIs組和普通感染組。RRTIs定義：1年以內上、下呼吸道感染的發生次數超過了同齡正常兒童的范圍（出現咽痛、發熱、流涕等臨床癥狀結合血液分析結果，白細胞計數偏低則診斷為RRTIs；其中下呼吸道感染發生次數：0～2歲＞5次/年，3～5歲＞4次/年，6～14歲＞2次/年；上呼吸道感染發生次數：0～2歲＞7次/年，3～5歲＞6次/年，6～14歲＞5次/年）［7］。

1.3 統計學方法 采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析。計量資料以（±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗；訓練集患兒發生RRTIs的影響因素分析采用多因素Logistic回歸分析；基于多因素Logistic回歸分析結果，建立高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型；采用Bootstrap抽樣法重復抽樣1 000次，計算一致性指數（concordance index，CI），同時繪制校準曲線以評估該列線圖模型預測訓練集患兒發生RRTIs的效能；采用ROC曲線分析該列線圖模型對測試集患兒發生RRTIs的預測價值。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般情況 截至2021-11-01，共5例患兒失訪，最終本研究共納入216例患兒，其中訓練集153例〔發生RRTIs 51例（33.3%）〕、測試集63例〔發生RRTIs 20例（31.7%）〕。

2.2 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒一般資料比較訓練集RRTIs組和普通感染組患兒性別、年齡、體質指數、居住地、感染部位、慢性呼吸系統疾病家族史、出生方式、窒息史、早產史、戶外活動時間、睡眠時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；訓練集RRTIs組患兒出生體質量低于普通感染組，母乳喂養時間短于普通感染組，被動吸煙率高于普通感染組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒一般資料比較Table 1 Comparison of general data between RRTIs group and common infection group in training set

2.3 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒營養相關指標比較 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒鋅、鐵、鈣、鎂、鐵蛋白、25（OH）D、血紅蛋白比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；訓練集RRTIs組患兒維生素A、維生素E低于普通感染組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒營養相關指標比較（±s）Table 2 Comparison of nutrition related indexes between RRTIs group and common infection group in training set

表2 訓練集RRTIs組和普通感染組患兒營養相關指標比較（±s）Table 2 Comparison of nutrition related indexes between RRTIs group and common infection group in training set

注：25（OH）D=25羥維生素D

營養相關指標 RRTIs組（n=51）普通感染組（n=102） t值 P值鋅（μmol/L） 43.2±4.0 43.9±4.2 1.068 0.288鐵（μmol/L） 6.2±1.3 6.3±1.4 0.398 0.691鈣（μmol/L） 19.7±3.0 19.8±3.0 0.176 0.861鎂（μmol/L） 1.39±0.31 1.41±0.33 0.368 0.714鐵蛋白（μg/L） 56.6±7.0 58.0±7.8 1.061 0.291 25（OH）D（mmol/L） 62.4±8.5 64.0±9.0 1.086 0.280維生素A（mg/L） 0.4±0.1 0.5±0.2 2.899 0.004維生素E（mg/L） 6.0±1.9 7.6±1.8 5.088 ＜0.001血紅蛋白（g/L） 116.2±11.0 119.8±15.7 1.656 0.100

2.4 訓練集患兒發生RRTIs影響因素的多因素Logistic回歸分析 以出生體質量（實測值）、母乳喂養時間（實測值）、被動吸煙情況（賦值：是=1，否=0）、維生素A（實測值）、維生素E（實測值）為自變量，訓練集患兒是否發生RRTIs為因變量（賦值：是=1，否=0），進行多因素Logistic回歸分析（變量篩選采用逐步法，α入=0.05，α出=0.1），結果顯示，出生體質量增加、母乳喂養時間延長及維生素A、維生素E升高是訓練集患兒發生RRTIs的保護因素，被動吸煙是訓練集患兒發生RRTIs的危險因素（P＜0.05），見表3。

表3 訓練集患兒發生RRTIs影響因素的多因素Logistic回歸分析Table 3 Multivariate Logistic regression analysis of influencing factors of RRTIs in children in training set

2.5 高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型的構建與驗證 基于多因素Logistic回歸分析結果，構建高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型，見圖1。該列線圖模型預測訓練集患兒發生RRTIs的CI為0.889〔95%CI（0.837，0.942）〕；校準曲線分析結果顯示，該列線圖模型預測訓練集患兒RRTIs發生率與訓練集患兒RRTIs實際發生率基本吻合，見圖2。ROC曲線分析結果顯示，該列線圖模型預測測試集患兒發生RRTIs的AUC為0.866〔95%CI（0.757，0.939）〕，最佳截斷值為0.490，靈敏度為80.0%，特異度為79.1%，見圖3。

圖1 高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型Figure 1 Nomogram model for predicting the risk of RRTIs in children at high altitude

圖2 列線圖模型預測訓練集患兒RRTIs發生風險的校準曲線Figure 2 Calibration curve of nomogram model for predicting the risk of RRTIs in children in training set

圖3 列線圖模型預測測試集患兒發生RRTIs的ROC曲線Figure 3 ROC curve of nomogram model for predicting RRTIs in children in test set

3 討論

呼吸道感染是世界范圍內的一種常見病，尤其在中低收入國家，其是兒童發生呼吸道疾病和死亡的主要原因之一。RRTIs通常會延長患兒恢復期，導致頻繁的自身免疫性疾病、敗血癥等并發癥。病毒是RRTIs的主要病原體，其感染受時間、地理位置等各種因素的影響，因此不同地區RRTIs發病率不同［8］。WU等［9］研究顯示，與生活在海拔＜2 500 m的兒童相比，生活在海拔≥2 500 m的兒童因呼吸道合胞病毒住院的風險要高33%；同樣，世界衛生組織的一份報告提到，高海拔（冷空氣）是兒童社區獲得性肺炎的一個可能風險因素［10］，這說明高海拔地區RRTIs發生情況不容忽視。但高海拔地區兒童發生RRTIs的影響因素目前尚不清楚，且尚未見相關預測模型。本研究旨在建立高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型，并驗證其臨床適用性。

本研究多因素Logistic回歸分析結果顯示，出生體質量增加是訓練集患兒發生RRTIs的保護因素。兒童呼吸道感染是多種因素綜合作用的結果，低出生體質量一直被認為是兒童發生RRTIs的影響因素［11］。ZASADA等［12］研究顯示，與正常出生體質量兒童相比，超低出生體質量兒童RRTIs發生率明顯升高（11%比31%）。本研究多因素Logistic回歸分析結果還顯示，母乳喂養時間延長是訓練集患兒發生RRTIs的保護因素。母乳中含有多種保護因子，如免疫球蛋白、乳鐵蛋白和淋巴細胞，其有助于提高兒童防御疾病的能力，故母乳喂養時間越長，高原地區兒童RRTIs發生風險越低。此外，本研究多因素Logistic回歸分析結果顯示，被動吸煙是訓練集患兒發生RRTIs的危險因素。分析原因，被動吸煙可損傷氣管支氣管黏膜上皮，削弱黏膜的清除能力，導致RRTIs發生率明顯升高。且報道顯示，每日持續暴露于煙草煙霧＞15 min是兒童的公共健康威脅，煙霧中的有害物質可滲透至氣管及肺部，進而引發感染，加重呼吸道癥狀［13］。

脂溶性維生素是不可或缺的微量營養素，不同維生素在兒童的生長發育過程中發揮著不同的作用。兒童免疫力下降會增加其患病風險，而維生素A、維生素D、維生素E對機體免疫力可產生較大影響［14］。其中維生素A是維持人類一切上皮組織正常功能所必需的物質，可參與細胞免疫和體液免疫［15］。調查發現，我國農村兒童維生素A缺乏癥的患病率達24.28%，四川甘孜州高原藏區（海拔2～3 km）0～6歲兒童維生素A缺乏癥發生率率為43.34%［16］。ZHANG等［17］研究指出，維生素A與RRTIs患兒的疾病活動程度呈正相關，但其沒有分析維生素A與RRTIs發生風險間的關系；隨后周蘭梅等［18］研究證實，維生素A升高是兒童發生RRTIs的保護因素，但其研究對象僅限于學齡前兒童，未對學齡期兒童RRTIs發生風險進行探討。本研究對高原地區0～12歲兒童的觀察結果顯示，維生素A升高是訓練集患兒發生RRTIs的保護因素，分析原因，維生素A缺乏可使各氣管及肺泡中黏液減少，促進上皮細胞鱗狀化生而增加RRTIs發生風險。既往研究顯示，血清25（OH）D越低，兒童上呼吸道感染的發生風險越高［19］。但本研究結果顯示，訓練集RRTIs組和普通感染組患兒25（OH）D比較差異無統計學意義，這可能與高原地區日照時間相對充足，皮膚接觸陽光后可直接吸收維生素D有關。RAPOSO等［20］研究了維生素E與呼吸道感染的相關性，認為適當增加維生素E可有效降低脂質過氧化對機體的損傷，增強免疫力，極大地降低相關呼吸系統疾病的發生率。HIGGINS等［21］研究發現，維生素E是一種很好的抗氧化劑，可以穩定細胞膜結構，抵抗脂質過氧化，指出補充維生素E可以促進細胞免疫。黃萍等［22］研究顯示，甘孜州高原藏族地區0～6歲兒童維生素E水平低于平原地區，但并未進一步分析其是否可導致RRTIs。本研究多因素Logistic回歸分析結果也顯示，維生素E升高是訓練集患兒發生RRTIs的保護因素，與上述研究結果基本相符，分析原因可能與維生素E可有效增強患兒機體免疫力有關。另外，一項動物實驗結果顯示，補充水溶性維生素E類似物可降低高海拔地區大鼠體內促炎細胞因子，減輕肺組織炎癥反應［23］，這也可以解釋本研究結果。

本研究基于多因素Logistic回歸分析結果，構建了高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型，該列線圖模型預測訓練集患兒發生RRTIs的CI為0.889；校準曲線分析結果顯示，該列線圖模型預測訓練集患兒RRTIs發生率與訓練集患兒RRTIs實際發生率基本吻合；ROC曲線分析結果顯示，該列線圖模型預測測試集患兒發生RRTIs的AUC為0.866，最佳截斷值為0.490，靈敏度為80.0%，特異度為79.1%，提示本列線圖模型對高原地區兒童RRTIs發生風險具有一定預測效能。提示臨床醫護人員可以根據每項危險因素的評分來預測患兒RRTIs發生概率，甄別高風險人群，從而制定合理決策。

綜上所述，出生體質量增加、母乳喂養時間延長及維生素A、維生素E升高是高原地區兒童發生RRTIs的保護因素，被動吸煙是高原地區兒童發生RRTIs的危險因素，基于上述因素構建的高原地區兒童RRTIs發生風險預測列線圖模型對高原地區兒童RRTIs發生風險具有一定預測價值。由于兒童免疫系統處于不斷發育的過程，其免疫功能也不斷完善，隨著年齡增長，機體對維生素的需求量也不斷變化，本研究未對不同年齡段兒童進行分析且樣本量相對較小，后期將彌補這一點深入探究。

作者貢獻：張雪瓊、劉斯巧、白曉靜、鄧英進行文章構思與設計、可行性分析，文獻/資料收集、整理；張雪瓊撰寫論文；鄧英進行論文修訂；張雪瓊、劉斯巧負責文章質量控制及審校，對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。