基于決策曲線和劑量反應分析評估腺病毒載量對兒童感染重癥腺病毒肺炎后發展為閉塞性細支氣管炎的預測價值

廖 蔻 代繼宏 鐘林平 林繼雷

閉塞性細支氣管炎(BO)是一種少見的由小氣道損傷后炎癥及纖維化病變所引起的臨床綜合征，以小呼吸道阻塞和氣流受限為特點。多見于兒童，臨床以重癥肺炎或其他原因引起的進行性呼吸困難及氣流受阻為主要表現，預后不良。感染是引起兒童 BO 的最常見原因[1,2]，腺病毒(ADV)感染是公認的引起兒童BO的主要病原[3]。

ADV是一種DNA病毒，主要通過呼吸道傳染，是兒童常見的呼吸道感染的病原體，其中重癥腺病毒肺炎(SAP)占重癥肺炎19.3%[4]。SAP主要表現為發熱時間長、呼吸道癥狀重、易發生多系統并發癥、病死率高，且近期ADV流行在全國范圍內升高，引起了大家對SAP的高度重視。有研究表明SAP患兒易遺留慢性氣道和肺疾病，其中BO的發生率高達47.4%[5]。但是目前對于SAP發展為BO的危險性尚無有效預測指標。有研究表明ADV載量與肺炎的嚴重程度呈正相關,ADV載量可顯著增加重癥肺炎的風險，具體機制不清[6]。

1 方法

1.1 研究設計 通過病例對照研究確立SAP發展為BO的危險因素，并對危險因素行關聯強度分析，通過決策曲線分析預測臨床價值。

1.2 診斷標準

1.2.1 腺病毒肺炎診斷標準[7]①體溫常持續≥39℃，可伴咳嗽、喘息，②肺部可有細濕啰音或哮鳴音，③鼻咽抽吸物核酸檢測顯示ADV陽性(>400拷貝·mL-1)。

1.2.2 重癥肺炎診斷標準[8]存在以下任何一項，①一般情況差，②拒食或脫水癥，③意識障礙，④呼吸頻率明顯增快(嬰兒>70·min-1；年長兒>50·min-1)，⑤紫紺，⑥呼吸困難(呻吟、三凹征、鼻翼扇動)，⑦肺浸潤(多肺葉或≥2/3的肺受累)，⑧胸腔積液，⑨經皮血氧飽和度≤0.92，⑩肺外并發癥(腦膜炎、腦膿腫，心包炎、心內膜炎，骨髓炎，關節炎，膿毒癥，溶血尿毒癥綜合征等)。

1.2.3 BO臨床診斷標準[2]①持續或反復喘息或咳嗽、呼吸急促、呼吸困難、運動不耐受，②雙肺可聞及廣泛哮鳴音、濕啰音，并持續>6周，對支氣管舒張劑反應差，③高分辨率CT顯示BO改變(如馬賽克征、支氣管擴張、支氣管壁增厚)；④肺功能顯示小氣道阻塞性通氣功能障礙或混合型通氣功能障礙，支氣管舒張實驗多為陰性。

1.3 納入標準 2015年1月至2019年2月重慶醫科大學附屬兒童醫院(我院)住院治療的1～18歲SAP(符合腺病毒肺炎診斷同時符合重癥肺炎標準)患兒，出院后半年明確是否符合BO臨床診斷標準，且排除其他引起咳嗽的疾病(如支氣管哮喘、各種先天性肺發育畸形、肺結核、彌漫性泛細支氣管炎等)。

1.4 排除標準 ①患SAP前已診斷BO者，②既往有骨髓移植或心肺移植者，③出院后診斷BO前再次感染其他病原體導致重癥肺炎者，④住院期間未行胸部CT檢查，⑤住院期間死亡或自動出院者，⑥無法明確是否發展為BO，如失訪，或出院半年有可疑癥狀(反復咳嗽或喘息)但監護人拒絕完善胸部CT檢查明確診斷。

1.5 分組考慮 隨訪半年發展為BO為BO組，未發展為BO為非BO組。

1.6 資料截取 鑒于本文通過LASSO回歸篩選變量，以最低離均差的一個標準差作為選取變量的標準，再納入多因素Logistic回歸分析，因此盡可能多的從住院病志中提取患兒臨床特征。性別，年齡，早產，剖宮產，影像學檢查報告提示的先天性氣道發育異常和先天性心臟病，營養不良，是否反復高熱(病程中每天發熱>3次，最高體溫≥39℃)，發熱持續時間，呼吸衰竭，CT報告顯示節段性肺實變、肺不張、胸腔積液、肺壞死，住院期間的實驗室指標截取最大異常值(血WBC、L%、Hb、PLT、ALT、AST、ALB、LDH、CRP、PCT、AVD載量)，是否因SAP使用丙種球蛋白>400 mg·kg-1，是否因SAP靜脈使用糖皮質激素，是否診斷呼吸衰竭(血氣分析提示氧飽和度<50%，或者在鼻導管給氧和面罩給氧下仍有進行性呼吸困難)，是否因SAP行有創機械通氣，是否有消化系統并發癥，如腹瀉、嘔吐、中毒性腸麻痹等，是否有心血管并發癥，如心包炎、心內膜炎、心肌損傷、心律失常等，是否有血液系統并發癥，如繼發性血小板增多癥、凝血功能障礙、噬血細胞性淋巴組織細胞增多癥等，是否有神經系統并發癥，如中毒性腦病或腦炎等，是否合并細菌感染，如痰培養細菌陽性，是否合并病毒感染，如呼吸道合胞病毒(RSV)、甲型及乙型流感病毒和副流感病毒1、2、3型陽性，是否進入ICU。

1.7 病毒檢測 入我院后24 h內獲得受試者的鼻咽抽吸物，利用間接免疫熒光病毒檢測ADV、RSV、流感和副流感病毒；采用聚合酶鏈反應檢測ADV載量HAdV和支原體感染。

1.8 統計學方法 所有數據均采用R 3.60軟件進行統計學分析，本研究因ADV拷貝數個體差異較大，故取其自然對數進行計算。正態分布計量資料以均值±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；偏態分布計量資料以中位數(四分位距)表示，組間比較采用Mann．WhitneyU檢驗。計數資料以率或百分比表示，組間比較采用卡方檢驗。利用Lasso Logistic回歸模型進行變量選擇，通過交叉驗證選擇模型中最優調和參數λ，分析篩選SAP發展為BO的影響因素。再用logistic多元回歸分析納入多個因素，再以ADV載量為診斷指標，繪制ROC曲線，尋找ADV載量最佳截斷值；以該截斷值為參考值，應用樣條函數與logistic回歸相結合的限制性立方樣條法分析ADV載量與SAP發展為BO的劑量反應關系，其中ADV載量為連續變量，根據其百分位數的分布截取4個節點( P5，P35，P65，P95)，在R 3.6軟件中繪制限制性立方樣條圖。最后對ADV載量進行決策曲線分析，以凈獲益率為縱坐標，高風險閾值為橫坐標，繪制決策的臨床分析(DCA)和臨床影響分析(CIA)曲線。同時本研究采用Spearman相關分析探索ADV載量與CRP及LDH之間的關系。

2 結果

2.1 一般情況 通過我院病案系統檢索符合本文納入標準的222例SAP患兒，排除出院后半年內再次感染其他病原體導致重癥肺炎6例，住院期間死亡10例，家屬要求自動出院9例，住院期間缺少胸部CT資料12例，出院后失訪28例，有可疑癥狀但無法明確BO診斷18例。139例SAP患兒進入本文分析，BO組34例，非BO組105例。表1顯示兩組人群的臨床特征。

表1 SAP患兒中BO組和非BO組臨床資料比較[n(%)]

2.2 ADV載量與發展為BO的關系 選擇經單因素分析差異有統計學意義的18個指標作為自變量，SAP是否發展為BO作為因變量，行Logistic回歸分析。利用Lasso logistic模型分析，通過交叉檢驗法選擇最佳λ值。折疊次數為10次(圖1A)。縱坐標代表目標參量，下橫坐標代表log(λ)，上橫坐標是該模型中非零系數變量的個數，因為交叉驗證，對于每個λ值，在紅點所示目標參量的均值左右，可得到一個目標參量的置信區間。圖1兩條虛線代表兩個特殊的λ值即Lambda.min和Lambda.1se。Lambda.min指所有λ中得到最小目標參量均值的λ值，Lambda.1se指Lambda.min一個方差范圍內得到最精簡模型的λ值。本研究選取Lambda.1se的值為0.084，此時進入模型的變量有：發熱持續時間、是否有創機械通氣、ADV載量和LDH。

圖1B顯示，隨著λ值的變化模型變量的篩選情況，每條曲線代表每一個自變量系數的變化軌跡，縱坐標是系數的值，下橫坐標是 log(λ) ，上橫坐標是此時模型中非零系數的個數。隨著 λ 值增大，模型壓縮程度越大，進入模型的自變量個數減少，模型選擇主要變量的功能變強。通過對篩選入的變量行多元logistic回歸分析表明，ADV載量是SAP發展為BO的獨立危險因素(OR=1.247，95% CI：1.088～1.459，P=0.01)。

2.3 ADV載量對SAP發展為BO的診斷價值 以ADV載量為診斷指標，行敏感度和特異質分析，圖1C顯示，ROC曲線下面積(AUC)=0.712(95%CI：0.61～0.81)。約登指數最高時的ADV載量的自然對數為17.2設置為最佳截斷值，預測SAP發展為BO的敏感度69.5%，特異度67.6%。

2.4 ADV載量與SAP發展為BO關聯強度的劑量反應分析 以ADV載量自然對數值最佳截斷值17.2為參考值，應用樣條函數與logistic 回歸相結合的限制性立方樣條法分析ADV載量與SAP發展為BO的劑量反應關系，圖1D中橫坐標為ADV載量自然對數的連續變化，縱坐標為相對應的預測值(OR)，陰影部分表示95%CI。ADV載量連續變化與SAP發展為BO的關聯強度呈線性劑量反應關系(線性檢驗，P=0.69)。

2.5 ADV載量與SAP發展為BO的決策曲線分析 以凈獲益率為縱坐標，高風險閾值為橫坐標，繪制DCA曲線，其中高風險閾值設為(0,1)。圖1E顯示，當高風險閾值為0.1～0.45時，凈獲益率>0，且有臨床意義，提示ADV載量對SAP發展為BO的預測有重要臨床價值。臨床影響曲線分析圖1F顯示，為假設1 000個病人用ADV載量去預測得到的預測患病人數和實際患病人數相比情況，高風險閾值>0.3預測值和實際值較接近。

2.6 ADV載量與炎癥的關系 因ADV載量、CRP和LDH均不符合正態性分布，故通過Spearman秩相關性分析，ADV載量與CRP存在相關性(r=0.2，P=0.02；ADV載量與LDH也存在相關性(r=0.23，P= 0.005) 。

圖1ADV載量與發展為BO的診斷價值及其決策曲線

注 A：Lambda與模型誤差；B：Lambda 與變量的解路徑；C：ADV載量的ROC曲線下面積；D：基于限制性立方樣條模型分析的ADV載量與SAP為BO的劑量反應關系；E：ADV載量的DCA曲線；F：臨床影響曲線分析

3 討論

對于兒童,ADV感染是導致重癥肺炎的主要病因，可出現嚴重肺部癥狀甚至多器官功能障礙，病死率高達10%，存活者有14%～60%遺留有難以逆轉的肺部后遺癥[9]。一項研究對45例住院的腺病毒肺炎嬰兒進行了前瞻性評估，并進行了5年隨訪，大多數兒童在2歲之前就感染了ADV，在隨訪的5年中，幾乎一半患兒發展為BO[5]。一項研究顯示，在對PBO預后分析中，有42%的患者仍反復喘息發作，32%的支氣管擴張和21%的胸廓畸形[10]，總體預后不良[11-12]。

本文研究139例SAP兒童，34例發展為BO，發現兩組患兒發熱持續時間、呼吸衰竭、有創機械通氣、鼻咽抽吸物ADV載量、PCT、合并細菌感染差異均有統計學意義(P均<0.05)，說明了SAP發展為BO受多個因素影響可能，其中合并感染是潛在的危險因素。通過對篩選的變量行多元logistic回歸分析表明，鼻咽抽吸物ADV載量是SAP發展為BO的獨立危險因素(OR=1.247，95% CI 1.088～1.459，P<0.05)，ROC曲線下面積為0.712，表明ADV載量預測SAP發展為BO的準確性為較高。

本研究就對ADV載量與SAP發展為BO的關聯進行研究分析。結果顯示，ADV載量與SAP發展為BO之間大致呈顯著的正相關。而且還采用了決策曲線直觀地評估ADV載量對SAP發展為BO預測的臨床獲益,結果提示ADV載量對SAP發展為BO的預測有重要臨床價值。因此，當臨床上SAP患兒ADV載量越高，發展為BO的可能性越大，應盡早進行干預治療，預防SAP發展為BO。因此對于SAP患兒，實時監測ADV載量的變化是至關重要的。

目前機體過強免疫炎性反應是對SAP發展到BO的一個公認的重要因素，本文中發現BO組患兒CPR、LDH明顯高于非BO組，但ADV載體增高具體如何引起過高的炎癥反應目前并不明確。有研究顯示ADV載量與肺炎嚴重程度相關[6]；有研究顯示呼吸道合胞病毒(RSV)載量與RSV感染的疾病嚴重程度有關，且病毒的感染，高峰和清除與疾病的發作，高峰和清除存在密切的時間關聯，支持了通過抗病毒化合物實現病毒載量的大幅降低而產生的潛在臨床有效性[13]。本文推測可能在兒童ADV肺炎中，ADV載量不僅影響肺炎的嚴重程度，同時導致更明顯的炎癥。本研究發現BO組CRP、LDH明顯高于非BO組，在對ADV載量與LDH和CRP進行了相關性分析后發現ADV載量與CRP(r=0.2，P<0.05)和LDH均有相關性(r=0.23，P<0.05)。本研究通過LASSO回歸并未納入CRP和LDH，從側面也反應了應用LASSO回歸篩選變量能解決模型的共線性問題，從而更加肯定ADV載量作為一個獨立的危險因素影響BO的發生。