決策樹C5.0與Logistic回歸模型對產后腹直肌分離預測性能的比較研究

陳小慧, 焦子珊, 王娜娜, 沙凱輝

(1. 江蘇聯合職業技術學院連云港中醫藥分院, 江蘇 連云港, 222007;2. 濱州醫學院附屬醫院, 山東 濱州, 256600)

作為人體腹部的核心肌群之一,腹直肌具有協助呼吸、排便及分娩的功能,對保護腹腔臟器、穩定腰椎活動、控制脊柱和骨盆運動發揮著重要的作用[1-2]。產后腹直肌分離是指因妊娠、分娩等因素,患者兩側腹直肌在腹白線處分離大于2 cm[3]。相關研究[4]表明,腹直肌分離除了能引起腹壁松弛、腹部膨隆,還會導致腹肌無力、腰背部疼痛、盆腔臟器脫垂,嚴重的腹直肌分離還會引起腹壁疝,影響產婦的生活質量?？茖W地鑒別產后腹直肌分離的危險因素并進行高效預測是預防產后腹直肌分離的重要方式[5]。本研究采用決策樹C5.0與Logistic回歸構建產后腹直肌分離的預測模型,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用方便抽樣法選取2022年8—12月476例產后復查的產婦作為研究對象。納入標準: ① 完成建檔、產前規律檢查并分娩者; ② 年齡≥20周歲者; ③ 產后6～8周者; ④ 單胎活產分娩者; ⑤ 能理解并獨立完成研究內容者。排除標準: ① 合并其他嚴重臟器疾病者; ② 先天性腹壁發育不良者; ③ 已接受腹直肌修復者,例如電刺激、針灸、手法按摩等。本研究獲得參與者的知情同意以及醫院倫理委員會的批準。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料: 在查閱相關文獻、咨詢專家的基礎上,由研究者自行設計一般資料調查表,包括產次、身高、體質量、分娩方式、新生兒體質量、性別等一般資料以及孕期高血壓、孕期高血糖、是否尿失禁等病史資料。

1.2.2 盆底肌表面肌電值: 應用電刺激治療儀(加拿大公司Thought Technology所產,型號為SA-9800)評估盆底肌表面肌電值。產婦排空膀胱后平臥在檢查床上,檢查電極潤滑后放入陰道內,產婦根據語音提示進行盆底肌的收縮與放松。測試共包括5個階段、4個內容: ① 靜息電位,目的是測試盆底肌放松狀態下的肌肉張力,在測試前1 min和最后1 min分別進行2次靜息電位的測試,取2次測試的較小值; ② 第2個階段是快速收縮肌電值,目的是測試盆底肌Ⅰ類肌纖維肌力,囑產婦快速收縮盆底肌后放松,共做5次,取最大值; ③ 第3個階段是緊張收縮肌電值,目的是測試盆底?、蝾惣±w維肌力,持續收縮盆底肌5 s后放松,共做5次,取平均值; ④ 第4個階段是耐力收縮肌電值,目的是檢測Ⅱ類肌纖維的收縮耐力,持續收縮盆底肌1 min后放松,取平均值。檢測結束后,系統根據盆底肌的收縮力度自動計算肌電值。

1.2.3 腹直肌分離診斷標準: 運用腹部觸診法[6], 產婦平臥在檢查床上,雙手抱頭,雙腿彎曲。檢查者位于產婦右側,右手4指垂直放置于產婦臍上4.5 cm處,囑產婦呼氣時做仰臥起坐,使頭肩抬離床面,檢查者手指輕輕下壓,以判斷腹直肌分離的程度。采用同法測量臍部以及臍下4.5 cm處腹直肌分離程度,取分離的最大值。參照CANDIDO G等[7]研究中的分類方法,腹直肌未分離者應<2指,輕度腹直肌分離者為2～<3指,中度腹直肌分離者為3～<4指,重度腹直肌分離為≥4指。

1.3 統計學方法

2 結 果

2.1 產后腹直肌分離的發生情況

本次問卷共發放490份,對錯選、漏選及邏輯錯誤等不合格的問卷予以剔除,最終回收問卷467份,有效回收率為95.31%。產婦的平均年齡為(29.25±4.32)歲,發生腹直肌分離者289例(61.88%, 289/467), 其中輕度腹直肌分離者184例(39.40%, 184/467), 中度腹直肌分離者88例(18.84%, 88/467), 重度腹直肌分離者17例(3.64%, 17/467)。

2.2 產婦的一般資料與產后腹直肌分離的關系

單因素分析顯示,腹直肌分離組與正常組產婦在年齡、新生兒出生體質量、產后體質量指數(BMI)、快速收縮肌電值、緊張收縮肌電值、分娩方式、喂養方式、產次、產后腰背痛共9個因素方面的差異有統計學意義(P<0.05), 見表1。

表1 腹直肌分離組與正常組的一般資料比較

2.3 產后腹直肌分離的決策樹模型

將單因素分析中差異有統計學意義(P<0.05)的變量納入決策樹C5.0中,獲得樹深度為8的決策樹模型圖,見圖1。

2.4 產后腹直肌分離的Logistic回歸模型

模型顯示,產婦的年齡、快速收縮肌電值、產后腰背痛、喂養方式是產后腹直肌分離的獨立危險因素(P<0.05), 應用Hosmer-Lemeshow檢驗模型符合程度,結果為P=0.23, 說明模型擬合度良好。見表2。

表2 產后腹直肌分離的Logistic回歸分析

2.5 產后腹直肌分離決策樹C5.0與Logistic回歸模型預測性能的比較

決策樹C5.0在訓練集與測試集中的準確度、靈敏度、特異度、陰性預測值、陽性預測值、約登指數、AUC均高于Logistic回歸模型,且AUC的差異有統計學意義(P<0.01)。見表3、表4、表5和圖2、圖3。

表3 決策樹C5.0和Logistic回歸模型在訓練集與測試集中樣本分類結果

表4 決策樹C5.0和Logistic回歸模型在訓練集與測試集中的預測性能比較

表5 決策樹C5.0和Logistic回歸模型在訓練集和測試集中AUC的比較

3 討 論

3.1 產后腹直肌分離的病因與臨床現狀

腹直肌分離是產后常見的并發癥,其病因和發病機制較為復雜。在妊娠晚期,隨著胎兒的不斷增大,腹壁肌肉、結締組織被拉伸變薄,所承受的張力也在逐漸增加; 同時,為了適應不斷增大的子宮,人體會分泌孕激素、松弛素等作用于腹壁及盆底肌,使腹壁肌肉、結締組織松弛變軟,加之產次、年齡等個體差異的影響,導致兩側腹直肌在腹白線處發生分離[8]。目前,腹直肌分離的診斷標準與測量方法尚未統一,這也導致不同的研究者對產后腹直肌分離患病率的報道存在一定差異。劉雅麗等[9]開展的一項系統綜述發現,中國育齡期婦女腹直肌分離的患病率為45.14%。SPERSTAD J B等[10]研究發現,產后6周、產后半年腹直肌患病率分別為60%、45%。本研究中,產后腹直肌分離的患病率為61.88%?？傮w而言,產后腹直肌分離的患病率較高,給產婦的心理及身體健康可造成一定的影響。

3.2 產后腹直肌分離決策樹C5.0模型的臨床價值

產后健康管理受到臨床醫生和產婦的重視。國內對于腹直肌分離更加側重于產后的修復治療,而忽略了產前及妊娠期的預防。了解產后腹直肌分離的危險因素,有針對性地采取相應的預防措施,對降低產后腹直肌分離的患病率、提高產后生活質量具有重要的意義。本研究分別采用Logistic回歸模型與決策樹C5.0模型對產后腹直肌分離的危險因素進行預測,以探討產后腹直肌分離的危險因素與最優模型。Logistic回歸模型操作簡單、高效,容易理解,從特征權重即可看出不同變量對最后結果的影響,是探討二分類問題中最常應用的方法。決策樹是一種新型的數據處理方式,屬于機器學習的一種,通過對訓練樣本的學習,建立分類規則; 依據分類規則,實現對新樣本的分類,是直觀運用概率分析的一種圖解法,由于這種決策分支畫成的圖形很像一棵樹的枝干,因此被稱為決策樹。目前, Logistic回歸模型在醫學領域應用廣泛,決策樹C5.0應用相對較少。

圖1 產后腹直肌分離決策樹C5.0樹形圖

圖2 決策樹C5.0和Logistic回歸模型在訓練集中的ROC曲線圖

然而,相較于Logistic回歸模型,決策樹模型的預測準確性較高,且其結果以樹形圖的形式呈現,更加直觀易懂[11]。本研究結果表明,決策樹C5.0模型在測試集與訓練集中的準確度、靈敏度及AUC等各項指標均優于Logistic回歸模型。決策樹C5.0模型與Logistic回歸模型均顯示,喂養方式、年齡、快速收縮肌電值及產后腰背痛是產后腹直肌分離的預測因子。此外,決策樹模型還納入了分娩方式、新生兒出生體質量及緊張收縮肌電值這3個變量,造成這種差異的原因一方面是由于2種模型的檢驗方法存在差異,另一方面是由于決策樹不斷分層使樣本量減小,更趨于在同一類別的產婦中挖掘危險因素[12]。

3.3 產后腹直肌分離的決策樹C5.0模型分析

在決策樹模型中,第1層的劃分依據為喂養方式,對于純母乳喂養者,其產后腹直肌分離的患病率明顯低于混合喂養者,這說明純母乳喂養不僅有利于新生兒的生長發育,對于母親而言,純母乳喂養也可以降低腹直肌分離的患病率,促進產后恢復。決策樹第2層顯示剖宮產及產婦年齡較大者的產后腹直肌分離的患病率更高,張麗娜[13]也提出高齡分娩、巨大兒、剖宮產均是產后腹直肌分離的重要影響因素。剖宮產術需要將兩側腹直肌沿腹白線進行分離,術后縫合不良以及手術本身對腹直肌的損傷增加了產后腹直肌分離的患病風險。BLOTTA R M等[14]研究指出,腹白線的主要成分為膠原蛋白,隨著年齡的增加,人體膠原蛋白水平下降,腹白線及腹壁肌肉的彈性逐漸減弱,導致腹直肌更容易發生分離。這提示臨床醫生應當在妊娠及產后早期對產婦進行健康教育,合理指導喂養方式,提倡母乳喂養,同時減少無指征性剖宮產,以降低產后腹直肌分離的患病率。決策樹第3～7層析出的危險因素有新生兒出生體質量、快速收縮肌電值、緊張收縮肌電值及產后腰背痛。妊娠期不斷增大的子宮對腹直肌的牽拉是造成腹直肌分離的主要原因,新生兒體質量越大,孕婦腹壁所承受的壓力也就越大,腹直肌向兩側分離的程度就越嚴重,這與王琳等[15]研究結果一致。本研究還發現,在單因素分析中,腹直肌分離組的盆底肌電值相對較高,而同樣在決策樹第5層中,盆底肌電值越高,產后腹直肌分離的程度也越高,分析可能是因腹直肌分離組剖宮產率相對較高、對盆底肌的損傷相對較小造成的。腹直肌、腰背肌與盆底肌均是腹部肌群的一部分,腹直肌發生分離時,其力量減弱,對脊柱前屈、后伸、旋轉等動作的參與度減弱,在一定程度上增加了盆底肌、腰背肌的負擔,長期易造成腰背肌疲勞、疼痛[16]。

本研究也存在一定的局限性: ① 本研究為單中心、回顧性研究,其結果可能存在一定的偏倚; ② 本研究對產后腹直肌分離患者未能進行遠期的隨訪觀察,后續應開展多中心、前瞻性研究,構建更為完善的產后腹直肌分離的風險預測模型。

綜上所述,本研究采用決策樹C5.0與Logistic回歸模型建立了產后腹直肌分離的風險預測模型,結果顯示產后腹直肌分離的患病率較高且影響因素復雜,相較于傳統的Logistic回歸分析法,決策樹C5.0可以更好地預測產后腹直肌分離,為疾病早期篩查與預防提供參考依據。