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维持性血液透析患者自体动静脉内瘘血栓形成风险预测模型的构建.pdf
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1、中国血液净化2024年3月 第23卷 第3期 Chin J Blood Purif,March,2024,Vol.23,No.3 血管通路 维持性血液透析患者自体动静脉内瘘血栓形成风险预测模型的构建金晓瑜1李京淑1吴风如1刘露凝1范宇莹2【摘要】目的 基于机器学习方法构建自体动静脉内瘘血栓形成风险预测模型并进行模型验证。方法 以2020年3月2021年12月在哈尔滨医科大学附属第二医院血液净化中心行维持性血液透析的患者为研究对象,应用逻辑回归(logistic regression,Logistic)和随机森林(random forest,RF)构建模型。绘制各模型受试者工作特征曲线(rece
2、iver operating characteristic curve,ROC)和受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC),并用准确率、特异度、灵敏度和F1度量评价模型性能。结果 270例MHD患者中,AVF血栓形成组105例(38.89%),非AVF血栓形成组165例(61.11%),最终纳入吸烟史(OR=2.992,95%CI:1.3066.854,P=0.010)、高血压史(OR=12.376,95%CI:3.43244.624,P0.001)、糖尿病史(OR=7.477,95%CI:2.88719.360,P0.001)、高血脂史(OR=6.947,
3、95%CI:2.73317.659,P0.001)、冠心病史(OR=12.894,95%CI:4.82734.439,P0.001)、穿刺点压迫时间(OR=1.132,95%CI:1.0531.217,P=0.010)、三酰甘油(OR=1.322,95%CI:1.0051.741,P=0.046)等7个因素构建风险预测模型。RF预测模型的AUC为0.944,Logistic模型的AUC为0.895(Z=1.688,P=0.092)。结论 吸烟史、高血压史、糖尿病史、高血脂史、冠心病史、穿刺点压迫时间和三酰甘油是MHD患者发生AVF血栓形成的高危因素,基于上述危险因素构建的2种预测模型性能良好,
4、可互相补充。【关键词】维持性血液透析;动静脉内瘘;预测模型;机器学习;血栓形成中图分类号:R318.16文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1671-4091.2024.03.012Construction of risk prediction model for thrombosis in autogenous arteriovenous fistula in maintenance hemodialysis patientsJIN Xiao-yu1,LI Jing-shu1,WU Feng-ru1,LIU Lu-ning1,FAN Yu-ying21Hemodialysis
5、 Center,The Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin 150001,China;2Schoolof Nursing,Harbin Medical University,Harbin 150081,ChinaCorresponding author:FAN Yu-ying,Email:【Abstract】Objective To construct a risk prediction model for thrombosis in autogenous arteriovenousfistula(AVF
6、)based on machine learning,and to verify the model.Methods A total of 270 patients undergoing maintenance hemodialysis(MHD)in Hemodialysis Center,The Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University from March 2020 to December 2021 were recruited as the study subjects.Logistic regressionand r
7、andom forest were used to construct the models.Receiver operating characteristic curve and area underthe curve(AUC)were plotted for each model.AUC,accuracy,specificity,sensitivity and F1-score were usedto evaluate the models.Results Among 270 MHD patients,105 cases(38.89%)were in AVF thrombosisgroup
8、 and 165 cases(61.11%)in non-AVF thrombosis group.The seven risk factors of smoking history(OR=2.992,95%CI:1.3066.854,P=0.010),hypertension history(OR=12.376,95%CI:3.43244.624,P0.001),diabetes history(OR=7.477,95%CI:2.88719.360,P0.001),hyperlipidemia history(OR=6.947,95%CI:2.73317.659,P0.001),corona
9、ry heart disease history(OR=12.894,95%CI:4.82734.439,P0.001),puncture point compression time(OR=1.132,95%CI:1.0531.217,P=0.010),and triglyceride(OR=1.322,95%CI:1.0051.741,P=0.046)were used to construct risk prediction models.The area under thecurve of random forest prediction model was 0.944,and tha
10、t of logistic regression model was 0.895(Z=1.688,P=0.092).Conclusion Smoking history,hypertension history,diabetes history,hyperlipidemia history,coronary heart disease history,puncture point compression time and triacylglycerol are high risk factors for thrombosis in AVF in MHD patients.The two mod
11、els based on the seven risk factors have good predictive performance and can be complementary each other.基金项目:国家自然科学基金(72174048);黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目(31041220049);中央支持地方高校改革发展资金人才培养项目(31021220009)作者单位:150001 哈尔滨,1哈尔滨医科大学附属第二医院血液透析中心150081 哈尔滨,2哈尔滨医科大学护理学院通讯作者:范宇莹 150081 哈尔滨,2哈尔滨医科大学护理学院 Email: 209中
12、国血液净化2024年3月 第23卷 第3期 Chin J Blood Purif,March,2024,Vol.23,No.3【Key words】Maintenance hemodialysis;Autogenous arteriovenous fistula;Prediction model;Machinelearning;Thrombosis终末期肾病(end stage renal disease,ESRD)由于肾脏功能大部分已经不可逆转或完全丧失,患者需要进行肾脏替代治疗来维持生命,80%的ESRD患者选择维持性血液透析(maintenance hemodialysis,MHD)1。
13、良好的血管通路是MHD患者进行血液透析治疗的基本保证,自体动静脉内瘘(arteriovenous fistula,AVF)因其使用方便、相对安全、使用寿命长等特点,成为 MHD 患者首选的血管通路2。然而,在使用过程中由于长期穿刺及其他原因,患者容易并发血栓形成,导致65%85%的AVF功能丧失3,增加医疗费用。故需及时准确评估并筛查风险。国内研究主要集中在MHD患者AVF血栓形成的影响因素,较少开发风险预测模型。本研究基于机器学习方法构建AVF血栓形成的风险预测模型并进行验证,实现早期预警管理,以期提高AVF的使用效能和患者的生活质量。1 资料与方法1.1研究对象本研究为回顾性纵向研究,以
14、2020 年 3 月2021年12月在哈尔滨医科大学附属第二医院血液净化中心进行维持性血液透析的患者为研究对象。纳入标准:规律血液透析治疗超过3个月;具有成熟AVF且使用良好;年龄大于18岁。排除标准:有血液系统疾病(白血病、凝血因子缺乏等);有精神疾病、认知功能障碍等;收集资料期间转院、肾移植或死亡。本研究经哈尔滨医科大学附属第二医院伦理委员会审批(YJSKY2022-428),研究对象或其亲属知情同意并签署知情同意书。1.2研究方法查阅国内外相关文献并咨询临床专家后,设计资料调查问卷,并确定使用的量表。收取2020年3月2021年12月患者的基线数据及相关量表情况,记录患者1年后的结局指标
15、。1.2.1调查工具1.2.1.1MHD患者相关资料调查表一般资料:包括性别、年龄、体质量指数(body mass index,BMI)、吸烟史、糖尿病史、高血压史及透析龄等;实验室指标:包括血红蛋白、嗜酸性粒细胞、血小板、凝血酶原时间、纤维蛋白原,血浆白蛋白、碱性磷酸酶、三酰甘油以及胆固醇等。收缩压及舒张压结果为患者基线数据1周内透析后血压3次测量值的平均值。感染史指感染乙型肝炎、梅毒、艾滋病等;高血脂史指曾持续 3 个月检验报告显示血浆总胆固醇6.2 mmol/L。1.2.1.2MHD患者AVF自我管理量表该量表由姜惠丽4进行编制,包括3个维度和16个条目,即并发症的识别(9个条目)、并发
16、症的管理(4个条目)、并发症的预防(3 个条目)。总量表具有良好的信效度,可准确反映MHD患者AVF的自我管理水平。分组:发生AVF血栓形成的患者为AVF血栓形成组,未发生AVF血栓形成的患者为非AVF血栓形成组。1.3AVF血栓形成的诊断标准患者体检血管呈条索状且动静脉内瘘杂音及震颤消失;临床医生经彩色多普勒超声诊断仪证实患者动静脉内瘘血栓形成。以上符合其一,即可诊断为AVF血栓形成5。1.4统计学方法数据分析应用SPSS 27软件。符合正态分布的计量资料用(xs)表示,组间比较采用两独立样本t检验;非正态分布的计量资料用M(P25,P75)表示,组间比较采用Wilcoxon检验;计数资料用
17、n(%)表示,组间比较采用卡方检验。用Python 3.9的Sklearn包对数据按8:2比例随机分为训练集和验证集,重复分组 5 次,用于对模型重复训练,验证模型稳定性;借助随机森林(random forest,RF)和自适应增强算法(adaptive boosting,AdaBoost)构建模型。绘制各模型受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC);用准确率、特异度、灵敏性和 F1 度量评价模型性能,取值 01。取值越趋向1时,模型预测性能越好。采用Z检验比较2种模型的曲线下面积(area under the curve,A
18、UC)。P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1一般资料共纳入270例患者。AVF血栓形成组105例,其中男性55例,女性50例,年龄(56.7213.10)岁;非AVF血栓形成组165例,其中男性99例,女性66例,年龄(53.5813.33)岁。2.2MHD患者AVF血栓形成危险因素的单因素分析单因素分析结果显示感染史、吸烟史、高血压 210中国血液净化2024年3月 第23卷 第3期 Chin J Blood Purif,March,2024,Vol.23,No.3表1MHD患者AVF血栓形成危险因素的单因素分析(n=270)项目非AVF血栓形成组(n=165)AVF血栓形成组(n=1
19、05)2/t/Z值P值感染史n(%)6.3800.022是1(0.60)4(3.80)否164(99.40)101(96.20)吸烟史n(%)41.6990.001是50(30.30)74(70.50)否115(69.70)31(29.50)高血压史n(%)38.6090.001是92(55.80)96(91.40)否73(44.20)9(8.60)糖尿病史n(%)46.0590.001是31(18.80)62(59.00)否134(81.20)43(41.00)高血脂史n(%)83.3810.001是15(9.10)64(61.00)否150(90.90)41(39.00)冠心病史n(%)6
20、6.8890.001是16(9.70)58(55.20)否149(90.30)47(44.80)性别n(%)1.5200.217男99(60.00)55(52.40)女66(40.00)50(47.60)婚姻状况n(%)1.0470.306已婚148(89.70)98(93.30)未婚/离异/丧偶17(10.30)7(6.70)文化程度n(%)17.1750.001高中及以下138(83.60)104(89.50)大专及以上27(16.40)11(10.50)居住地区n(%)26.3440.001市区160(97.00)81(77.10)城乡5(3.00)24(22.80)工作状态n(%)17
21、.0990.001退休/无119(72.10)93(88.60)在职46(27.90)12(11.40)家庭人均月收入元,M(P25,P75)1500(1500,2000)1000(1000,1500)-6.5760.001透析龄m,M(P25,P75)3(2,6)6(3,8)5.0020.001穿刺点压迫时间min,M(P25,P75)13(12,18)20(19,28)8.6860.001空腹血糖mmol/L,M(P25,P75)5.89(4.67,7.08)6.89(5.11,8.17)3.5960.001血小板/L,M(P25,P75)210.00(167.00,238.50)215.
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