https://doi.org/10.1038/s41598-025-05432-z
动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aSAH)是一种严重的脑血管疾病,主要影响年轻人,常导致严重神经功能缺损和生活质量下降。尽管手术和血管内治疗取得进展,但由于早期脑损伤(EBI)、延迟性脑损伤(DBI)等并发症,其发病率和死亡率仍较高。现有临床分级系统(如Hunt-Hess量表、WFNS量表)的预测准确性受个体差异限制,因此亟需整合实验室生物标志物与临床评分的多参数预后模型。本研究旨在通过极端梯度提升(XGBoost)算法构建aSAH预后预测模型,优化早期风险评估和临床决策。
研究设计与数据来源
本研究为单中心回顾性研究,遵循STROBE指南,经伦理委员会批准豁免书面知情同意。研究对象为2020年1月至2022年12月重庆医科大学永川医院收治的264例aSAH患者(训练队列),以及2023年1月至2023年12月收治的88例患者(外部验证队列)。纳入标准为年龄≥18岁、经CTA或DSA确诊aSAH、72小时内接受手术治疗;排除标准包括创伤性病因、慢性基础疾病、长期抗凝治疗史等。
数据收集与分组
收集患者基线临床信息(年龄、性别、高血压史等)、临床评分(Hunt-Hess量表、Modified Fisher量表等)及实验室指标(C反应蛋白[CRP]、降钙素原[PCT]、D-二聚体、中性粒细胞-白蛋白比值[NAR]等)。根据6个月改良Rankin量表(mRS)评分将患者分为预后良好组(mRS 0-2)和预后不良组(mRS 3-6)。
统计与建模方法
使用SPSS和R软件进行数据分析,通过主成分分析(PCA)和相关性分析探索变量关系;采用XGBoost算法筛选关键特征,结合逻辑回归构建模型;通过受试者工作特征曲线(ROC)、校准曲线和决策曲线分析(DCA)评估模型性能,主要指标包括曲线下面积(AUC)、Brier评分等。
基线特征
两组队列中女性占比均较高(训练队列64.39%,验证队列82.95%),验证队列预后不良比例(43%)高于训练队列(30%),可能与时间跨度内疾病特征、诊疗策略变化有关。训练队列中,预后不良组的CRP、PCT、NAR、D-二聚体水平及Modified Fisher评分显著高于预后良好组(P<0.05)。
模型关键预测因子
通过XGBoost特征选择和多因素逻辑回归,最终确定5个关键预测因子:降钙素原、C反应蛋白、中性粒细胞-白蛋白比值、D-二聚体、改良Fisher评分。
模型性能
- 区分能力:训练队列AUC为0.87,灵敏度0.81,特异度0.80;外部验证队列AUC为0.85,灵敏度0.71,特异度0.88,表明模型具有较强的判别能力。
- 校准能力:训练队列Brier评分为0.13,验证队列为0.18,校准曲线接近理想线,显示预测概率与实际结果一致性良好。
- 临床实用性:决策曲线分析显示,在0-0.8的阈值概率范围内,模型始终具有净获益,优于单一指标。
联合预测价值
降钙素原与改良Fisher评分联合预测的AUC达0.87,优于单一指标(降钙素原AUC=0.81,改良Fisher评分AUC=0.73),证实整合炎症标志物与临床评分可提升预测准确性。
关键发现意义
- 降钙素原和C反应蛋白作为全身炎症标志物,与神经功能缺损严重程度和延迟性脑缺血(DCI)相关,提示控制炎症可能改善预后。
- 中性粒细胞-白蛋白比值反映全身炎症与营养状态的相互作用,升高提示血脑屏障破坏和二次损伤风险增加。
- D-二聚体升高与凝血功能异常和微血栓形成相关,可预测延迟性脑缺血。
- 改良Fisher评分通过影像学评估出血范围,客观反映病情严重程度,与炎症指标联合可全面评估风险。
研究局限性
- 单中心回顾性设计可能存在选择偏倚,样本量较小。
- 部分生物标志物特异性有限,需动态监测结合其他指标。
- 模型需多中心前瞻性研究进一步验证和优化。
本研究构建的XGBoost模型整合5项临床可实现的预测因子,对aSAH患者6个月预后具有可靠预测价值,外部验证队列表现稳定。该模型为临床风险分层和个体化治疗策略制定提供了有力工具,支持通过靶向干预降低风险、改善预后。
苏海 副主任医师
重庆医科大学附属永川医院
神经外科副主任,副教授、副主任医师、硕士研究生导师
重庆市老年疾病临床研究中心副主任,重庆市神经外科质控中心渝西区域分中心主任,重庆市永川区神经外科质控中心主任
中国人体健康科技促进会神经肿瘤专委会委员
中国研究型医院协会脊柱脊髓分会委员
重庆市健康促进与健康教育学会神经外科专业委员会副主任委员,重庆市医院协会神经外科专委会常委,重庆市抗癌协会神经肿瘤专委会常委,重庆市医学会神经外科专委会委员,重庆市医学会智慧神经外科学组副组长
擅长脑血管疾病、神经肿瘤、神经功能疾病的诊疗;主持各类课题7项,发表各种SCI等论文20余篇;培养研究生7名,规培医师10名
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