腺病毒感染患兒急性胃腸炎表型列線圖預測模型的建立及驗證

魏博濤，馬翠安，沈陽，周耀，劉語橋

人腺病毒（HAdv）感染近年在我國呈上升趨勢［1］。呼吸道、結膜和胃腸道是HAdv感染的常見部位［2］。兒童HAdv感染最常見的臨床表型為急性呼吸道表型和急性胃腸炎表型［3-4］。感染后可導致血液生化指標以及多種炎性因子變化，甚至產生炎癥風暴［5-6］。目前，HAdv引起的兒童急性呼吸道感染尤其是HAdv肺炎已引起廣泛關注，但HAdv感染的急性胃腸炎表型卻往往被忽視。急性胃腸炎表型的診斷主要依賴典型的消化系統癥狀，而其出現往往具有滯后性，患兒早期僅有發熱、食欲減退等表現，容易造成漏診和誤診，增加了轉為重癥的風險［7］。因此，在早期HAdv感染中，精準預測急性胃腸炎表型具有重要意義。

近年來，列線圖作為一種可視化、有效的臨床模型預測工具已被大量用于疾病的早期診斷及預測［8］。此外，最小絕對值收斂和選擇算子（LASSO）回歸在預測因子的篩選方面較傳統方法具有明顯優勢［9］。本研究旨在利用LASSO回歸建立兒童HAdv急性胃腸炎表型早期診斷的列線圖預測模型并驗證其臨床適用性，以期為臨床決策提供支持。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取2019年1月—9月于天津市兒童醫院感染科住院治療的HAdv感染患兒為訓練集。納入標準：經呼吸道分泌物HAdv檢測陽性或糞便HAdv抗原檢測陽性者。排除標準：（1）臨床數據不完整者。（2）近半年內發生過感染性疾病者。（3）合并其他病原感染者。（4）患自身免疫系統、血液系統疾病或腫瘤者。（5）不配合本研究者。急性胃腸炎表型判定標準［10］：（1）24 h排便≥3次，且大便性狀有改變，如呈稀便、水樣便等，大便常規鏡檢白細胞數＜15個∕視野，未見紅細胞。（2）24 h排便＜3次，但伴有大便性狀改變和嘔吐癥狀或以嘔吐為主的癥狀。急性呼吸道表型判定標準［11］：持續發熱5 d并伴有呼吸道癥狀以及急性期實驗室指標如白細胞、丙氨酸轉氨酶（ALT）、天冬氨酸轉氨酶（AST）、乳酸脫氫酶（LDH）等升高。共納入患兒144例，其中男69例，女75例，年齡0.17～11歲，中位年齡3.00（1.00，5.00）歲，2歲以下患兒36例（25%）。急性胃腸炎表型40例（27.8%），呼吸道表型104例（72.2%）。另外選取2019年10月—2020年1月于我院感染科住院治療的HAdv感染患兒35例作為外部驗證集，其中男14例，女21例，年齡0.58～11歲，中位年齡4.00（2.00，6.00）歲。急性胃腸炎表型8例（22.9%），呼吸道表型27例（77.1%）。本研究經過我院醫學倫理委員會審核，所有研究對象均被充分告知研究方案，監護人簽署知情同意書。

1.2資料收集 收集患兒的性別、年齡、發熱天數、扁桃體滲出情況、結膜充血狀態。入院后采用實時熒光定量PCR（qPCR）檢測呼吸道分泌物HAdv-DNA，試劑盒購自深圳市普瑞康生物技術有限公司。糞便樣本收集于發病后3～5 d或癥狀出現后3～13 d，采用雙抗體夾心法檢測糞便樣本中腺病毒抗原，試劑盒購自杭州艾博生物醫藥有限公司。采用二激光六色免疫熒光多參數流式細胞分析儀（美國BD公司，FACSCantoⅡ）檢測外周血T淋巴細胞亞群：CD4＋T細胞百分比、CD8＋T細胞百分比及CD4＋T細胞∕CD8＋T細胞比值。采用德國羅氏COBAS 8000 C701全自動生化分析模塊儀器以酶速率法檢測ALT、AST、γ-谷氨酰轉肽酶（γ-GT）和LDH等生化指標。雙抗體夾心酶聯免疫吸附法（Multiskan Ascent全自動酶標儀）檢測白細胞介素（IL）-6。所有實驗室檢測均由天津市兒童醫院檢驗科完成。

1.3統計學方法 采用Stata 15.0進行統計學分析。符合正態分布的計量資料用±s表示，組間比較采用t檢驗；非正態分布的計量資料采用M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗。計數資料以例表示，組間比較采用χ2檢驗。采用R軟件（R 4.0.1）中的“glmnet”R包執行LASSO回歸，將篩選出的預測因素納入多因素Logistic回歸模型構建預測模型。采用“rms”R包構建急性胃腸炎早期診斷列線圖預測模型。Brier評分分別評價模型的校準能力。繪制受試者工作特征（ROC）曲線并計算曲線下面積（AUC）。檢驗水準為α=0.05。

2 結果

2.1 訓練集中患者一般資料比較 訓練集中呼吸道表型組和胃腸炎表型組患者的扁桃體滲出、結膜充血、AST、γ-GT、CD4＋T細胞百分比、CD8＋T細胞百分比，CD4＋T細胞∕CD8＋T細胞比較差異無統計學意義（均P＞0.05）。與呼吸道表型組相比，胃腸炎表型組患兒年齡偏小，女性比例、ALT水平較高，發熱天數較短，IL-6、LDH水平較低（P＜0.05），見表1。

2.2 基于LASSO回歸的預測因子篩選 將年齡、性別、發熱天數、ALT、IL-6、LDH、扁桃體滲出、結膜充血、AST、γ-GT，CD4＋T細胞、CD8＋T細胞百分比，CD4＋T細胞∕CD8＋T細胞作為備選變量，使用LASSO回歸模型進行預測因子篩選，通過交叉驗證的方法篩選參數λ最佳值。當logλ=-2.75時，所選擇的預測因子為4個，此時模型總體偏差最小，LASSO回歸模型最適合。結果顯示年齡、性別、發熱天數、LDH是發生急性胃腸炎表型的獨立預測因子，見圖1。

Tab.1 Comparison of basic clinical characteristics between the two groups of patients表1 訓練集2組患者一般臨床資料比較

Fig.1 LASSO regression model for predictor selection圖1 基于LASSO回歸的預測因子篩選

2.3 急性胃腸炎表型的預測模型構建 以急性胃腸炎表型（0=否，1=是）為因變量，性別（1=男，2=女）、年齡、發熱天數、LDH為自變量納入多因素Logistic回歸分析，結果示女性、年齡小、發熱時間短、LDH降低是兒童HAdv感染胃腸炎表型的危險因素。構建得到兒童HAdv感染急性胃腸炎表型的預測模型：P=ex∕（1+ex），其中e為自然對數，x=2.35+2.889×性別-0.847×年齡-0.643×發熱天數-0.007×LDH，見表2。將該模型可視化表達，形成列線圖，見圖2。該模型預測急性胃腸炎表型的ROC曲線下面積（AUC）為0.951（95%CI：0.923～0.984），敏感度為82.50%，特異度為95.19%，P＜0.05，見圖3。進一步計算模型校準能力的評估，得出Brier評分=0.026，P=0.261，模型預測急性胃腸炎表型風險與實際風險一致性較好。

Tab.2 Logistic regression analysis of acute gastroenteritis phenotype of adovirus infection in children表2 兒童腺病毒感染急性胃腸炎表型的Logistic回歸預測模型

Fig.2 The nomogram of risk assessment for acute gastroenteritis phenotype of adovirus infection in children圖2 兒童HAdv感染胃腸炎表型風險評估列線圖

2.4 預測模型的外部驗證 預測模型在外部驗證集中AUC為0.925（95%CI：0.821～0.998），敏感度為75.42%，特異度為95.90%，P＜0.05，見圖4。

Fig.3 ROC curve of risk nomogram for predicting the phenotype of acute gastroenteritis in children with adenovirus infection in training data圖3 兒童HAdv感染急性胃腸型表型風險預測模型訓練集的ROC曲線

Fig.4 ROCcurve of risk nomogram for predicting the phenotype of acute gastroenteritis in children with adenovirus infection in validation data圖4 兒童HAdv感染急性胃腸型表型風險預測模型驗證集的ROC曲線

3 討論

HAdv引起的感染性疾病在全球范圍內廣泛流行［4］。由于組織嗜性不同，不同血清型HAdv感染的主要部位不同，進而引起不同的臨床表型［12］。關于兒童HAdv肺炎的研究顯示，兒童HAdv感染引起的臨床表現中以急性呼吸系統疾病最為常見，其次為急性消化系統疾?。?3］。多種病原體均可引起急性胃腸炎［14］，HAdv感染被認為是嬰幼兒病毒性腹瀉的第三大原因［15］。臨床中HAdv感染與其他原因引起的胃腸炎的臨床表現類似，早期較難鑒別，導致誤診、漏診，降低患者臨床獲益。嬰幼兒急性胃腸炎如治療不及時往往會因為脫水、酸中毒、電解質紊亂加重病情，甚至引起死亡。早期識別并明確病因有利于早期干預，包括消化道護理、調整飲食結構等，這對減少嬰幼兒急性胃腸炎并發癥的發生非常重要。最近的研究表明，患兒的年齡、發熱天數等臨床指標和實驗室檢查指標可能與腺病毒感染的不同表型有關［12］。本研究采用LASSO回歸發現年齡、性別、發熱時間和LDH對HAdv感染患兒急性胃腸炎表型具有預測價值。

學齡前兒童是HAdv的易感人群［16-17］。李潔等［18］研究北京地區5歲以下兒童病毒性急性胃腸炎病原構成，發現HAdv感染引起的兒童急性胃腸炎，在24～35月齡陽性率最高。本研究患兒的年齡分布為0.17～11歲，其中2歲以下者雖僅占25%，但結果提示年齡越小越傾向于發生急性胃腸炎型。一項關于5歲以下腹瀉兒童感染HAdv-40∕HAdv-41的流行病學研究發現，在有癥狀和無癥狀病例中，腸道HAdv感染多見于2歲以下兒童［19］。腺病毒消化系統感染多見于HAdv-40∕HAdv-41，這可能與不同血清型HAdv組織嗜性不同有關［20］。本研究提示女性更傾向于急性胃腸炎表型。既往研究顯示，在所有HAdv血清型中男性比女性更易感染［21］，與本研究結果不一致，可能與研究對象選取標準不同有關。李文靜［22］研究發現，HAdv感染的呼吸道表型中發熱時間較長，尤其是重癥HAdv肺炎，發熱時間往往超過2周。而本研究顯示胃腸炎表型組發熱時間較短，呼吸道表型發熱時間較長，與上述研究一致。研究發現，HAdv感染的呼吸道表型LDH較高，其升高的程度可以反映腺病毒肺炎的嚴重程度［23］。本研究亦表明呼吸道表型組LDH水平高于胃腸炎表型組。這很可能與以下因素有關：首先腺病毒不同血清型組織嗜性不同，LDH作為細胞質酶，主要存在于心肌、骨骼肌、肺、肝、脾、腎等組織器官中，重癥感染后，肺組織的細胞溶解或細胞膜受到破壞，LDH升高［24］；其次重癥HAdv肺炎時LDH活性增強與缺氧、炎癥反應密切相關［25］，特別是伴肺部間質損害時會出現LDH水平異常升高。本研究尚存在一些不足：本研究為回顧性研究，潛在的混雜因素可能未被測量；模型的外部驗證主要通過獨立數據處理，樣本量有限，泛化能力較弱，敏感度因此降低；研究未涉及影像學資料，有待今后進一步深入研究。

目前HAdv不同血清型可以通過實驗室檢測獲得，但對實驗室要求較高，結果等待時間長，因此在基層醫療機構應用較為受限。本預測模型通過臨床表現和常規實驗室檢測預測腺病毒感染兒童臨床表型的轉歸，具有較好的區分能力和校準能力，有助于腺病毒感染患兒急性胃腸炎表型的早期識別和篩選，具有一定的臨床意義。