基于SMOTE算法的急性缺血性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙風(fēng)險預(yù)警模型的構(gòu)建

中圖分類號：R743.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-1959（2025）12-0006-06

DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2025.12.002

ConstructionofaRiskWarningModel forSwallowingDysfunctioninPatientswith AcuteIschemic StrokeBased on SMOTE Algorithm

ZHANG Jia，XU Jing

（DepartmentofurologythecondAlatedHositalofjngdicalUversityUrumio，ing，a）

Abstract：ObeeTalhisctorsfalogfuciisutestroedtablisndidlag modelbasedonSOTElgoritMetodsAtotalof187patientswithacutescheicstrokeadmitedtoourhospitalfromJauarytoDecember 2022wereseeedAcodngttreatitsadspgiatddditosggoun=6ndallogfuc group（n=17）Uatedistcsalsefoolialataofoosofit independent risk factors fordysphagia，andaprediction model P₁ wasestablished.At the same time，the earlywarningmodel P₂ of the improved data setwasonstructedasedontheMOEalgorittoexpandthlowsampledtasetndteprediciveailityofteodelwaseaatedbyte receiveroperatigueOCsulseasdeasdoesicsioslaedinsedfct were independent risk factors for dysphagia in patients with acute stroke（ Plt;0.05） .The prediction rateof model P₁=1/[1+e^{-（-5.102+0.044×X1+0.164×X2+1.141×X3+0.725×X4）}] ， （20 P₂ =11 +e P₂ model wassignificantly higherthan thatof P₁ modelt=10.642， （204 Plt;0.001 ），andthe sensitivity and specificity of P₂ model in predicting swallowing dysfunction were higher than those of P₁ model.The calibration curveshowstatthemodelpredictshighconsistencybetweenthepredictedprobabilityandtheactualprobabiltofacutestrok.Cocusion Increasedgeesdsiladistdzoelyaedtalogui inpatientswithcuetroke.ouhteOEoversamplingagoi，teidividualiedalwaingodelasedonteaboeisctos ahigh diagnostic efficiency for swallowing dysfunction in patients with acute stroke.

KeyWords：Acute ischemic stroke;Swallowingdysfunction;Oversampling;Model

吞咽功能障礙（swallowingdysfunction）是腦卒中（stroke）后常見的并發(fā)癥，患者主要表現(xiàn)為吞咽困難及飲水或進(jìn)食嗆咳等，不僅可導(dǎo)致卒中患者產(chǎn)生心理障礙，且由于進(jìn)食困難，還可進(jìn)一步引起患者飲食量減少，導(dǎo)致營養(yǎng)攝入不足，并增加了吸入性肺炎，甚至室息等并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，急性腦卒中后患者吞咽功能障礙的發(fā)生率高達(dá) 42% ，且是導(dǎo)致患者住院期間發(fā)生吸入性肺炎和卒中不良預(yù)后的獨(dú)立危險因素[2。卒中后吞咽功能障礙的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，既往研究認(rèn)為，其發(fā)生主要與卒中發(fā)生的病灶部位密切相關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在非吞咽功能區(qū)的腦梗死病灶患者也可出現(xiàn)于吞咽功能障礙患者。由此可見，卒中后吞咽功能障礙的發(fā)生可能是多種因素作用下的結(jié)果，有必要進(jìn)一步探索其發(fā)生的危險因素，并建立個體化的風(fēng)險預(yù)警模型，以充分評估腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的發(fā)生風(fēng)險，進(jìn)而采取個體化的干預(yù)措施，促進(jìn)卒中患者的臨床治療和康復(fù)。本研究基于SMOTE（syntheticmi-norityoversamplingtechnique）過抽樣算法構(gòu)建腦卒中患者發(fā)生吞咽障礙風(fēng)險預(yù)警模型，旨在為有針對性的開展護(hù)理干預(yù)措施提供參考，現(xiàn)報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料回顧性選取2022年1月-12月新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院收治的急性缺血性腦卒中患者作為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)： ① 患者經(jīng)腦部影像學(xué)檢查后，缺血性腦卒中臨床診斷明確，符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南 2018? 中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且為首次發(fā)作； ② 年齡 ?18 周歲，男女不限； ③ 生命體征穩(wěn)定。排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 伴有意識障礙，無法進(jìn)行溝通和交流； ② 入院前合并有影響吞咽功能的其他疾病； ③ 合并有嚴(yán)重的肝腎功能障礙、血液系統(tǒng)疾病或惡性腫瘤性疾病等。根據(jù)上述納入及排除標(biāo)準(zhǔn)，共計(jì)納入187例急性腦卒中患者，其中男101例，女86例；年齡44＼～69歲，平均年齡（ 63.47±9.87 歲；合并高血壓病史129例，糖尿病61例；梗死灶部位右側(cè)大腦半球67例，左側(cè)大腦半球59例，雙側(cè)大腦半球多發(fā)32例，腦干29例。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會批準(zhǔn)同意，由于為回顧性研究，免于患者知情同意。

1.2吞咽功能障礙評估和分組方法參考由歐洲卒中吞咽障礙學(xué)會制定的《卒中后吞咽困難診斷和治療指南（2021）》中關(guān)于吞咽功能障礙的評估方法，采用洼田飲水試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)吞咽功能評估量表評分對卒中患者吞咽功能進(jìn)行評估。其中，洼田飲水試驗(yàn)結(jié)果1級為正常，3級或3級以上即可診斷為吞咽功能障礙。對2級患者進(jìn)一步行標(biāo)準(zhǔn)吞咽功能評估量表評分，該量表通過3個步驟，共計(jì)20項(xiàng)指標(biāo)（每項(xiàng)1＼～4分）對患者吞咽功能障礙進(jìn)行評估，第1個步驟共計(jì)8個指標(biāo)，無異常者進(jìn)入第2個步驟，包含6個指標(biāo)，所有指標(biāo)重復(fù)3次，成功完成2次或3次則進(jìn)入第3個步驟，共計(jì)5項(xiàng)指標(biāo)。以上任一指標(biāo)異常即可診斷為吞咽功能障礙。將合并有吞咽功能障礙的患者作為吞咽功能障礙組，吞咽功能正常的患者作為吞咽功能正常組。

1.3臨床資料收集于醫(yī)院電子病例系統(tǒng)收集患者一般臨床資料，包括性別、年齡、體重質(zhì)量指數(shù)（BMI）既往病史（高血壓、糖尿病）飲酒史、吸煙史等。同時參照既往研究，收集吞咽功能障礙的潛在風(fēng)險因素，如入院時美國國立衛(wèi)生院卒中量表（NIHstrokescale，NIHSS）評分、缺血病灶位置（大腦半球或腦干）和梗死灶面積（ ?3cm² 或 lt;3cm² 等。所有患者臨床資料均由1名經(jīng)過培訓(xùn)的醫(yī)務(wù)人員收集。1.4SMOTE過抽樣算法SMOTE過抽樣算法通過SPSSMODELER18.1軟件實(shí)現(xiàn)。樣本擴(kuò)充倍數(shù)為吞咽功能障礙組患者例數(shù)/吞咽功能正常患者例數(shù)的商，按照四舍五人取整數(shù) n 具體方法為： ① 通過k- 最近鄰算法計(jì)算與吞咽功能障礙組每個樣本距離最近的 k 個點(diǎn)； ② 選擇吞咽功能障礙組中樣本i，并隨機(jī)抽取其 k 個最近鄰點(diǎn)中的一個樣本j，計(jì)算樣本i和j各變量屬性差值Q; ③ 生成介于0＼～1的隨機(jī)數(shù)R，新樣本 =i+R×Q ④ 重復(fù)步驟 ① ， ③ ，使吞咽功能障礙組患者例數(shù)達(dá)到吞咽功能正常患者例數(shù)的Π_n 倍； ⑤ 重復(fù)步驟 ① （ ④ ，直至咽功能障礙組樣本量處理完畢。通過上述步驟，可隨機(jī)增大特定少數(shù)類樣本的數(shù)量，其優(yōu)勢在于在特征空間中進(jìn)行采樣，所以它不改變原有樣本的空間屬性，準(zhǔn)確率高于傳統(tǒng)的采樣方式。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS23.0和MedCalc19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和繪圖。計(jì)數(shù)資料采用 和 （%） ）表示，組間比較采用 χ² 檢驗(yàn)；計(jì)量資料采用 表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。通過單因素和二元Logistic回歸分析篩選腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙獨(dú)立風(fēng)險因素，并建立預(yù)測模型。采用受試者工作特征曲線（receiver operator characteristic curve，ROC）計(jì)算預(yù)測模型的曲線下面積（areaunder curve，AUC），評估模型的診斷效能。以 AUCgt;0.8 時認(rèn)為具有較高的診斷價值。以 α=0.05 作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2結(jié)果

2.1急性缺血性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的單因素分析187例患急性缺血性腦卒中患者中，發(fā)生吞咽功能障礙者60例，發(fā)生率為 32.09% 。兩組臨床資料單因素分析結(jié)果顯示，吞咽功能障礙組年齡、NIHSS評分及缺血病灶位于腦干和梗死灶面積 ?3cm² 的患者比例高于吞咽功能正常組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ Plt;0.05 ，見表1。

2.2急性缺血性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的二元Logistic回歸分析以單因素分析中具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義指標(biāo)（年齡、NIHSS評分、缺血病灶位置和梗死灶面積）作為自變量，以患者是否發(fā)生吞咽功能障礙作為因變量，進(jìn)行二元Logistic回歸分析，各變量賦值見表2。Logistic回歸分析結(jié)果顯示，患者年齡增加、NIHSS評分增高、缺血病灶位于腦干及梗死灶面積 ?3cm² 是急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的獨(dú)立危險因素（ Plt;0.05 ，見表3。模型 P₁=111+e^-（-

2.3基于SMOTE過抽樣算法的Logistic預(yù)警模型構(gòu)建基于初始二元Logistic回歸分析得到的獨(dú)立危險因素，采用SMOTE法對吞咽功能障礙組進(jìn)行過抽樣。需擴(kuò)充倍數(shù) n= 吞咽功能正常組例數(shù)/吞咽功能障礙組例數(shù) =127/60≈2 ，應(yīng)擴(kuò)充樣本量為 60+60× 2=180 例。對過抽樣后的數(shù)據(jù)重新擬合Logistic回歸模型，結(jié)果見表4。基于SMOTE過抽樣算法的預(yù)警模型。

2.4預(yù)測模型 P₁ 和 P₂ 的ROC和校正曲線分析對P₁ 和 P₂ 模型進(jìn)行ROC曲線分析可知， P₂ 模型AUC高于 P₁ 模型，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ .Plt;0.05） ，且 P₂ 模型預(yù)測吞咽功能障礙的敏感度和特異度均高于 P₁ 模型，見表5和圖1。進(jìn)一步對 P₂ 模型各指標(biāo)進(jìn)行ROC曲線分析可知，模型預(yù)測吞咽功能障礙年齡和HIHSS評分的最佳截斷值分別為 ?62 歲和 ?7 分，聯(lián)合預(yù)測的AUC為0.834，最佳截斷值為 ? 0.58，此時模型預(yù)測吞咽功能障礙的敏感度和特異度分別為 81.72% 和 77.19% ，相較于單個指標(biāo)顯著提升。通過校正曲線可知，模型預(yù)測急性腦卒中的預(yù)測概率和實(shí)際概率具有較高的一致性，見表6和圖2。

3討論

吞咽是由人體頜面部和咽部多個肌肉群共同參與的一種運(yùn)動，涉及口腔準(zhǔn)備期、口腔期、咽期和食管期4個過程，接受大腦皮層至延髓等高級中樞控制，上述任一環(huán)節(jié)異常時均可導(dǎo)致吞咽功能障礙，使口腔內(nèi)食物難以安全有效地送入胃內(nèi)。急性缺血性腦卒中可引起腦細(xì)胞梗死，若涉及吞咽運(yùn)動控制中樞，常可出現(xiàn)吞咽功能障礙等并發(fā)癥，不僅增加了患者誤吸風(fēng)險，還可因水分或營養(yǎng)成分?jǐn)z入不足導(dǎo)致營養(yǎng)不良，不利于卒中患者預(yù)后。本研究發(fā)現(xiàn)，急性缺血性腦卒中患者吞咽功能障礙發(fā)生率為 32.09% ，與張娟等[8報道的 35.5% 較為一致，但高于王艷艷等報道的 27.87% ，其主要原因可能與不同研究間對吞咽功能障礙的診斷標(biāo)不同有關(guān)。目前，關(guān)于急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的具體機(jī)制尚不完全清楚，有學(xué)者對其危險因素進(jìn)行了分析，但缺乏定量的評估標(biāo)準(zhǔn)，臨床實(shí)際應(yīng)用價值較為有限。

本研究結(jié)果顯示，患者年齡增加、NIHSS評分增高、缺血病灶位于腦干及梗死灶面積 ?3cm² 是急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的獨(dú)立危險因素（ Plt; 0.05）。我國流行病學(xué)調(diào)查顯示[0，隨著年齡增加，吞咽功能障礙發(fā)生率明顯增高。國外研究也提示，64歲以上老年人群吞咽功能障礙風(fēng)險顯著增加，尤其在合并卒中等非器質(zhì)性疾病患者中，其發(fā)生風(fēng)險將進(jìn)一步升高。目前研究認(rèn)為[]，高齡急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的主要原因與年齡相關(guān)的吞咽肌肉量和功能衰退及卒中引起的感覺神經(jīng)損傷有關(guān)。NIHSS評分是目前用于評估卒中患者神經(jīng)功能損傷的常用指標(biāo)，其分值越高，代表患者神經(jīng)功能缺損越嚴(yán)重。本研究結(jié)果提示，患者入院時NIHSS評分升高與吞咽功能異常具有密切關(guān)系。GaravelliF等[3研究發(fā)現(xiàn)，卒中患者人院時NIHSS評分與吞咽功能障礙等非神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生具有密切關(guān)系。其主要原因可能是NIHSS評分越高，患者神經(jīng)缺損越為嚴(yán)重，吞咽運(yùn)動相關(guān)肌肉和神經(jīng)損傷的風(fēng)險越大有關(guān)。研究證實(shí)[4，患者卒中部位與吞咽功能障礙發(fā)生具有密切關(guān)系。本研究提示，相較于大腦半球，缺血灶發(fā)生在腦干位置的患者發(fā)生吞咽功能障礙風(fēng)險明顯升高。李超等[15研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)腦干梗死患者較大腦半球卒中不僅更易發(fā)生吞咽障礙，還與吞咽障礙的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。人體腦干部位涉及舌咽、迷走和舌下等多個神經(jīng)核團(tuán)，而發(fā)生在腦干部位的缺血性病灶，上述神經(jīng)核團(tuán)的損傷風(fēng)險將明顯增加，可導(dǎo)致真性和假性延髓性球麻痹，從而引起吞咽肌肉不完全性麻痹以及和口咽面部感覺遲鈍，使吞咽運(yùn)動和感覺協(xié)同障礙，出現(xiàn)吞咽異常[。除與缺血病灶位置相關(guān)外，本研究還發(fā)現(xiàn)梗死面積與吞咽功能障礙的發(fā)生也具有密切關(guān)系。汪進(jìn)丁等發(fā)現(xiàn)大面積梗死（ ?3cm² 0的卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙風(fēng)險明顯升高，賀利峰等[8進(jìn)一步證實(shí)梗死面積與卒中患者吞咽功能障礙程度呈正相關(guān)。

樣本量不均衡是臨床預(yù)測模型構(gòu)建過程中較為常見的問題，可對模型診斷效能產(chǎn)生嚴(yán)重影響[19]。SMOTE是目前用于處理臨床不平衡數(shù)據(jù)的常用統(tǒng)計(jì)手段，在擴(kuò)充低樣本組的同時，不改變原有樣本的空間屬性，具有較高的信效度[20.21]。本研究在常規(guī)二元Logistic回歸分析基礎(chǔ)上，建立了急性缺血性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙的預(yù)測模型 P₁ ，并通過SMOTE過抽樣算法建立了新的診斷模型 P₂ ，通過對兩個模型進(jìn)行ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，后者預(yù)測吞咽功能障礙的AUC明顯高于前者（ Plt;0.001 ），且具有較高的敏感度和特異度。提示通過SMOTE過抽樣，模型參數(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化，在預(yù)測吞咽功能障礙發(fā)生的效能方面也更高。通過對 P₂ 模型各因素進(jìn)行ROC曲線分析可知，模型聯(lián)合預(yù)測效能高于單個指標(biāo)。

綜上所述，年齡增加、NIHSS評分增高、缺血病灶位于腦干及梗死灶面積 ?3cm² 與急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙具有密切關(guān)系。通過SMOTE過抽樣算法，基于以上危險因素建立的個體化預(yù)警模型對急性腦卒中患者發(fā)生吞咽功能障礙具有較高的診斷效能。醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)該模型在早期進(jìn)行有效的防范與干預(yù)，改善卒中患者預(yù)后。

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收稿日期：2024-04-07；修回日期：2024-05-14

編輯/王萌