病毒性肺炎所致急性呼吸窘迫綜合征早期風險模型的構建

施文文 李泉 陳春光

(宿遷市第一人民醫院,江蘇 宿遷 223800)

病毒性肺炎是社區獲得性肺炎(community-acquired pneumonia,CAP)的一種,主要是由上呼吸道病毒感染向下蔓延所致的肺部炎癥,在成人CAP中占23%[1]。病毒性肺炎可進展為重癥CAP和急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS) ,病死率為20.3%[2]。ARDS作為一種常見的急性呼吸衰竭危重癥,可由各種肺內外致病因素所致[3-4],臨床表現為呼吸窘迫、進行性低氧血癥和心動過速等[5]。有研究[6]顯示,ARDS患者在ICU中存在高病死率,因此,國內外醫護人員已將對ARDS研究的戰略重點轉移至對其致病因素的探索及對其高危患者的早期甄別上[7]。近年來,病毒性肺炎所致ARDS的患者易出現繼發性感染,延長病毒轉陰時間,增加救治風險,預后效果不佳[8]。但目前尚未有研究將預測工具用于病毒性肺炎所致ARDS的早期甄別中,病毒性肺炎所致ARDS的患病風險依舊嚴峻,臨床迫切需要根據相關預警模型建立完善的監測護理方案,以減少病毒性肺炎患者ARDS的發生,減輕社會醫療資源負擔,提高患者的生存質量。本研究建立適合醫護人員預測病毒性肺炎患者ARDS發生的早期風險模型,以期為制定預防病毒性肺炎患者ARDS發生的監測護理方案提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料采用Gorsuch法[9]進行樣本量估算:本研究共有變量45個,樣本量應為總變量數的5～10倍。根據病源情況及考慮丟失率20%,最終納入最大樣本量450例,排除失訪、問卷規律做答等因素,最終納入患者400例。回顧性分析2019年4月-2023年4月我院ICU收治的病毒性肺炎患者400例,依據7∶3比例分為訓練集(n=280)和驗證集(n=120),根據訓練集中患者有無ARDS的發生分為ARDS組(n=97)和非ARDS組(n=183)。納入標準:(1)年齡18～85歲。(2)住院時間≥24 h。(3)病毒性肺炎診斷符合2019年美國胸科協會(American thoracic society,ATS)發布的CAP診治指南[10]。(4)ARDS診斷符合2012年柏林定義[11]。(5)患者及其家屬均知情同意并簽署知情同意書。排除標準:(1)病歷資料丟失。(2)溝通交流阻礙者。(3)妊娠或哺乳期婦女。(4)惡性腫瘤、人類免疫缺陷病毒感染、有造血干細胞或實體器官移植史及使用免疫抑制劑者。(5)合并膿毒性休克、血流動力學不穩定者。本研究經醫院醫學倫理委員會審批(審批號:倫審第20240004號)。

1.2 方法

1.2.1調查工具

1.2.1.1一般資料調查問卷 該問卷自行設計,包括(1)個人情況:性別、年齡、婚姻狀況、居住地、文化程度、工作狀態、BMI、酗酒史和吸煙史等。(2)患病情況:合并肝臟疾病、合并糖尿病、合并多發性骨折、合并充血性心力衰竭和合并腎臟疾病等。(3)手術史情況:心臟手術史、脊柱手術史和主動脈手術史。(4)相關血氣分析及實驗室檢查結果:淋巴細胞計數、血小板計數、肺泡動脈氧分壓差[P(A-a)O2]、C-反應蛋白水平、乳酸脫氫酶水平、丙氨酸轉氨酶水平、D-二聚體水平和白細胞介素-6(IL-6)水平等。

1.2.1.2肺損傷預測評分(lung injury prediction score,LIPS) 參照已被證實有效的美國重癥疾病及創傷肺損傷研究組Gajic等[12]在多中心大樣本對照研究基礎上提出的LIPS評分量表,包含患者高風險手術、易感因素、創傷和危險因素等領域,其ROC曲線下面積、靈敏度和特異度分別為0.80、0.69和0.78,提示評估效能較好。此外,患者住院早期即可獲得LIPS的評分數據,與患者是否行機械通氣無關,LIPS評分能反映患者肺損傷的嚴重程度,總分越高肺損傷越重,或能預防病毒性肺炎患者ARDS的發生。

1.2.1.3肺炎嚴重指數(pneumonia severity index,PSI) 參照已被證實有效的美國胸科醫師協會提出的PSI評分量表,其對發病住院和病死的總預測準確率較我國肺炎病情評估標準更佳[13]。PSI=年齡+危險因素總分(女性-10分),總分-10～285,總分越高肺炎越重。馮耘等[14]研究顯示,PSI對患者30 d死亡風險的預測ROC曲線下面積、靈敏度為和特異度分別為0.88、0.90和0.57,提示預測效能較好。因此,PSI評分能反映患者肺部炎癥的程度。

1.2.1.4英國國家早期預警評分(national early warning wcore,NEWS) 參照英國皇家醫師學會于2012年制訂的統一早期預警評分量表[15],其包含7個項目,即患者的血氧飽和度、是否進行氧療、腋窩溫度、收縮壓、意識狀態、呼吸頻率和心率,每個項目計0～3分,總分為0～21分,總分越高病情越重。NEWS能連續監測于重癥監護患者,屬于一種能甄別潛在危險因素預警評估病情的量表,在患者床旁即可獲得評分數據,但目前NEWS尚無統一的最佳截斷值,或可預防病毒性肺炎患者ARDS的發生。

1.2.2資料收集 患者在測定第1次動脈血氣分析后向患者及其家屬發放自行設計的一般資料調查表,現場發放,必要時為患者提供講解,幫助患者填寫,填寫完畢后當場收回。根據資料計算LIPS、PSI和NEWS,核查病歷資料的準確性并重復核算進行確認。

2 結果

2.1 患者一般資料400例患者中,男237例,女163例;平均年齡(55.88±12.58)歲;平均BMI(23.11±5.34);主要評分指標LIPS評分和NEWS評分分別為5(3,5)分和6(5,12)分;PSI評分(110.59±31.76)分。根據患者有無ARDS的發生進行分組,分為ARDS組97例(34.64%)以及非ARDS組183例(65.36%)。

2.2 影響病毒性肺炎患者ARDS發生的危險因素單因素分析見表1。

表1 影響病毒性肺炎患者ARDS發生的危險因素單因素分析

2.3 影響病毒性肺炎患者ARDS發生的危險因素多因素分析以病毒性肺炎患者有無ARDS的發生分組為因變量(ARDS組賦值為1,非ARDS組賦值為0),以單因素分析中有統計學意義的值為自變量進行賦值。變量賦值表,見表2。采用多因素二元logistic回歸分析,結果顯示:年齡、合并糖尿病、LIPS、NEWS、PSI是影響病毒性肺炎患者ARDS發生的獨立危險因素,見表3。

表2 變量賦值表

表3 影響病毒性肺炎患者ARDS發生的危險因素多因素分析

2.4 病毒性肺炎患者ARDS發生早期風險預測模型的建立與分析

2.4.1早期風險預測模型列線圖的繪制 根據多因素二元logistic回歸分析結果中影響病毒性肺炎患者ARDS發生的5個獨立危險因素,采用R 4.2.1軟件建模繪制其早期風險預測模型列線圖,見圖1。通過列線圖對每個獨立危險因素按最上方的評分標尺評分,根據所有納入因素的總分向下繪制一條垂直線,即可得病毒性肺炎患者ARDS的發生概率。模型公式:Z=0.055×年齡+1.312×合并糖尿病+0.318×肺損傷預測評分+0.126×英國國家早期預警評分+0.028×肺炎嚴重指數-16.430。

圖1 病毒性肺炎患者ARDS發生早期風險列線圖預測模型

2.4.2預測模型的預測效果及其各變量的比較分析 通過繪制列線圖模型預測病毒性肺炎患者ARDS發生的ROC曲線,結合SPSS軟件根據各獨立危險因素繪制各變量的ROC曲線,評估該模型的預測效果及各納入變量預測價值的比較分析,見表4和圖2。

圖2 病毒性肺炎患者ARDS發生的早期風險預測模型及各變量的ROC曲線

表4 病毒性肺炎患者ARDS發生的早期風險預測模型中各變量的預測價值

2.4.3列線圖模型的內部及外部驗證 以ROC曲線與校準圖對模型進行內部驗證,結果顯示C-indexes指數為0.878,AUC為0.878(95%CI:0.838～0.919),其敏感度為85.60%,特異度為80.30%,且其校準曲線貼近標準曲線,校準一致性較好,見圖3 A和圖3 B。繪制DCA圖評估該模型的臨床獲益情況,訓練集閾值概率范圍較大,或可使需要進行相關臨床干預的人群獲益,見圖3 C。將驗證集的120例患者進行外部驗證,其中年齡為32～87歲,平均年齡(52.74±11.15)歲;LIPS為5(4,6)分,最大值為14分,最小值為1分;NEWS為8(4,11)分,最大值為19分,最小值為1分;PSI為(111.07±31.99)分,ARDS組41例(34.17%),非ARDS組79例(65.83%),對驗證模型的120例患者與構建模型的280例患者病歷資料進行統計分析,結果顯示,年齡、LIPS、NEWS、PSI和合并糖尿病比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。SPSS軟件得出驗證集ROC結果顯示C-indexes指數為0.929,AUC為0.923(95%CI:0.876～0.982),其敏感度為85.40%,特異度為86.10%,且其校準曲線也貼近標準曲線,校準一致性較為良好,見圖4A和圖4B。繪制DCA圖評估該模型的臨床獲益情況,驗證集閾值概率范圍較大,或可使需要進行相關臨床干預的人群獲益,見圖4C。

注:A為ROC曲線;B為校準曲線;C為DCA決策曲線。

注:A為ROC曲線;B為校準曲線;C為DCA決策曲線。

3 討論

3.1 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型中年齡變量的預測效果本研究結果顯示:年齡為影響病毒性肺炎患者ARDS發生的獨立危險因素。其中ARDS組患者年齡顯著大于非ARDS組,分析原因:(1)年齡更高的患者比起年齡低的患者肺功能總體指標變差,肺順應性降低,進而使得呼吸道抵抗力相對減弱。(2)年齡更高的患者比起年齡低的患者機體的促炎反應更加緩慢,炎性反應不斷刺激著免疫細胞,使其反應性不斷下降,進而使免疫系統對病原體的敏感性和反應性逐漸下降。(3)年齡更高的患者比起年齡低的患者更易發生胸腔的結構異常,致使肺部感染,引起呼吸困難。提示要更加重視和關注病毒性肺炎高齡患者的病情發展,實時監測,提前制定適宜的護理干預方案以預防ARDS的發生。

3.2 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型中是否合并糖尿病變量的預測效果近年來對合并糖尿病是否與病毒性肺炎患者并發ARDS有關研究的說法各不相同。Boyle等[16]研究顯示,糖尿病不會增加ARDS的發生風險,也不會明顯影響病癥的轉歸。但本研究結果顯示:合并糖尿病是影響病毒性肺炎患者ARDS發生的獨立危險因素。分析原因:(1)糖尿病患者免疫功能較差,呼吸道的抵抗力降低,加重感染程度,從而發展成重度病毒性肺炎,引起ARDS。(2)病毒性肺炎合并糖尿病患者胰島功能受損,使得血糖紊亂,加重感染刺激機體釋放炎癥因子,加重炎性反應,使得免疫力和血糖調控更加紊亂,最終惡性循環不止,呼吸系統不堪重負,調控紊亂而出現ARDS[17]。因此,臨床需留意病毒性肺炎合并糖尿病患者的病情變化,制定相應調節血糖變化的方案以減輕惡性循環,同時增加患者免疫力以預防ARDS的發生。

3.3 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型中LIPS變量的預測效果美國學者Trillo-Alvarez等[18]研究顯示,LIPS≥4分時即可判定為ARDS高危患者。本研究結果顯示:LIPS作為影響病毒性肺炎ARDS發生的獨立危險因素,其最佳截斷值為4.5分,即LIPS≥4.5分即可判定為病毒性肺炎所致ARDS高?；颊?與之結果相近。但國內學者夏炎火等[19]研究顯示,LIPS>7分方能預測評估為ARDS高危患者,其敏感度和特異度分別為0.837和0.781。分析原因:本研究為單中心、較少樣本量的研究,由于不同地域的社會和自然條件,加之不同單位的醫療護理條件有異,因此試驗并發ARDS的發生率結果也會存在一定差異。

3.4 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型中NEWS變量的預測效果荊晨晨等[20]研究顯示,NEWS預測評估ARDS發生的最佳截斷值為14.5分,靈敏度和特異度分別為68.80%和86.30%,且其中提到由于慢性阻塞性肺疾病的非ARDS患者與ARDS患者均處于低水平意識形態和低血氧飽和度的狀態下,容易判斷混淆,而不適宜單獨使用NEWS來評估ARDS的發生,需要同時測量其他評價變量以確保試驗的準確性。本研究結果顯示:NEWS影響病毒性肺炎患者ARDS發生的最佳截斷值為6.25分,靈敏度和特異度分別為80.40%和54.10%,較不穩定。分析原因:NEWS在國內僅處于試驗階段,還不夠完善,國內外人群的體質也存在一定差異,從而造成了一定試驗誤差,有待進一步完善并確證。

3.5 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型中PSI變量的預測效果《中國成人社區獲得性肺炎診斷和治療指南(2016年版)》[21]指出,PSI>130分被判定為肺炎Ⅴ級,ARDS病死率高達27%。趙晶晶等[22]研究顯示,重癥肺炎患者并發ARDS有關PSI的最佳截斷值為150.5分,敏感度和特異度分別為87.50%和90.0%。本研究結果顯示:PSI作為影響病毒性肺炎ARDS發生的獨立危險因素,其最佳截斷值接近124分,敏感度和特異度分別為68.0%和78.7%。最佳截斷值、敏感度和特異度均較低于PSI在重癥肺炎患者并發ARDS中的評估作用。分析原因:本研究的研究對象包含所有嚴重程度狀態下的病毒性肺炎患者,使得PSI敏感度和特異度都有所降低,但由于全身炎癥反應的失控是患者并發ARDS的根本病因,因此,PSI也可用于協助對病毒性肺炎患者所致ARDS的早期風險判定。

3.6 病毒性肺炎所致ARDS的早期風險預測模型的預測效果及局限性本研究結果建立的早期風險模型ROC曲線下面積是0.878,95%CI(0.838,0.919),靈敏度和特異度分別為0.856和0.803,最佳截斷值預測概率為0.311 410 8,說明模型的總體預測效果良好,該模型能較準確地預測病毒性肺炎患者ARDS的發生風險。在單因素分析中,2組患者吸煙史、住院時間、合并腎臟疾病、合并充血性心力衰竭、IL-6、[P(A-a)O2]、淋巴細胞計數、D-二聚體水平、C-反應蛋白水平、乳酸脫氫酶水平、丙氨酸轉氨酶水平和肌酸激酶水平比較,差異均有統計學意義(P<0.05),但最終均未被納入模型中。原因可能與病毒性肺炎患者在住院期間便出現各種因素導致的呼吸衰竭有關,因此,以上危險因素均不是影響病毒性肺炎患者ARDS發生的獨立危險因素。分析原因:某些患者刻意隱瞞自身情況,使得結果脫離實際情況,由于本研究所選樣本量較少,且為單中心內部研究,因此,需要加大樣本量并篩選出較優質的病例進一步試驗,甚至需要結合多中心行綜合試驗,以增加試驗的準確性。

綜上所述,本研究通過建立病毒性肺炎患者并發ARDS的風險預測模型,最終發現影響病毒性肺炎患者ARDS發生的獨立危險因素包括年齡、LIPS、NEWS、PSI和合并糖尿病,這些因素均可在患者住院早期獲得,幫助醫療護理人員盡早甄別出存在ARDS高風險的病毒性肺炎患者,并采取相應地治療護理方案對ARDS高危患者進行有效實時監測提供借鑒。但本研究的局限性在于作為樣本量較少且為單中心的研究,有待進一步進行多中心、大樣本量的研究,以此提高模型的準確性和試驗的可靠度。