基于中医证候和机器学习构建慢性心力衰竭中西医结合的预后模型

来源 :北京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yushui223
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目的:既往研究表明,中医证候要素与慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)预后密切相关。本研究旨在建立以中医证候要素为基础的中西医结合CHF预后模型,并绘制可视化列线图。此外我们进一步探讨了 CHF患者的药物应用特征。方法:(1)CHF预后模型的建立:纳入2018年1月1日至2021年4月30日收入中日友好医院心内科住院治疗的CHF患者,收集患者人口统计学资料、生命体征、共病、实验室检验、超声心动图指标、中医证候要素及药物治疗信息。主要终点为1年内因心力衰竭再住院或心血管死亡复合事件的发生。采用适用于高维数据筛选的最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)方法从数据集中选择最有用的预测变量,通过Cox多因素回归分析确定最终的独立危险因素并建立可视化列线图。利用综合判别改善指数(integrated discrimination improvement,IDI)和净重分类指数(net reclassification improvement,NRI)评估加入中医证候要素后对常规预后模型正确分类能力以及综合判别能力的改善情况。(2)探索CHF患者中药应用特点:借助Excel、IBM SPSS Modeler18.0和IBM SPSS 25.0软件对中药单药、功效进行频数统计,运用Apriori进行关联规则分析,并对两组、三组数据的核心药物分别进行系统聚类分析,挖掘CHF患者中药治疗的配伍特点。结果:(1)CHF患者临床基线特征:本研究最终纳入164人,平均年龄72.23±14.16岁;男性101人,比例为63.70%。随访1年后,有61人发生主要终点事件,事件发生率为 3 7.2%。平均左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)为49.45±15.32%。中医证候要素方面,比例由高到低分别为:血瘀(46.3%)、气虚(45.7%)、水饮(40.2%)、痰浊(34.1%)、阳虚(31.1%)、阴虚(19.5%)。(2)基于中医证候要素的CHF中西医结合预后模型的建立:运用LASSO方法从临床变量中共筛选出9个因素,包括冠心病、高血压、尿酸、N末端B型利钠肽原(N-terminal pro-B type natriuretic peptide,NT-proBNP)、LVEF、肌酸激酶同工酶MB、肌红蛋白、气虚和阴虚。经Cox多因素回归分析后发现,气虚(HR 1.776,95%CI 1.057~2.486),高血压(HR 1.557,95%CI 1.020~2.033)、冠心病(HR 1.235,95%CI 1.103~1.637)、NT-proBNP/2000(HR 1.208,95%CI 1.108~1.579)、LVEF/10(HR 0.808,95%CI 0.708~0.965)5 个因素 CHF患者预后独立相关。模型验证结果显示,该列线图模型的一致性指数为0.757;校正曲线趋近于理想曲线;ROC曲线分析结果显示,该列线图模型预测CHF患者1年内因心力衰竭再住院和心血管死亡的AUC为0.769(95%CI 0.694~0.845)。(3)中药具体应用情况统计:中成药和静脉用中药比例分别为18.9%和14.0%。出现频率最高的前三种中药分别为黄芪(107次)、茯苓(95次)和炙甘草(87次)。中药汤剂中有151人应用补气功效的中药,应用比例最高(92.1%);养阴药应用比例最少(53.7%)。关联规则分析方面,得到药对关联规则10条,置信度较高的药对组合为茯苓→大腹皮、黄芪→三棱、茯苓→泽泻、茯苓→猪苓、茯苓→熟地黄等;共得到置信度较高且中药单药出现频次≥30次的3味药物组合15组,其中较高的有桔梗→酒萸肉+升麻、桂枝→泽泻+白术、茯苓→泽泻+白术、茯苓→太子参+白术、桔梗→升麻+黄芪等。(4)中医证候要素与用药特征:与非气虚患者相比,气虚患者养阴中药应用比例更高(62.7%vs 46.1%,P=0.034),利水功效中药应用比例更低(53.3%vs 70.8%,P=0.021)。与非阳虚患者相比,阳虚患者温阳药应用比例更高(78.4%vs 56.6%,P=0.007),利水药(38.8%vs 61.2%,P=0.005)和活血药(58.8%vs 77.0%,P=0.017)应用比例更低。与非血瘀患者相比,血瘀患者活血化瘀中药(78.9%vs 64.8%,P=0.045)与氯吡格雷/替格瑞洛(78.9%vs 64.8%,P=0.045)的应用比例更高。与非水饮患者相比,水饮患者利水中药(74.2%vs 55.1%,P=0.013)与袢利尿剂(86.4%vs 73.5%,P=0.048)应用比例更高,活血药(62.1%vs77.6%,P=0.032)与β阻滞剂(72.7%vs 85.7%,P=0.040)应用比例更低。与非痰浊患者相比,痰浊患者β阻滞剂(71.4%vs 85.2%,P=0.035)应用比例更低。结论:本研究基于中医证候要素,通过运用LASSO机器学习方法和Cox多因素回归分析,建立了预测CHF患者1年内因心力衰竭再住院和心血管死亡事件的中西医结合预后模型。结果表明,气虚证、冠心病、高血压、低LVEF和高NT-proBNP是CHF患者预后不良的独立危险因素。在中医治疗心力衰竭时,应用最多的药物同样为补气药。临床医生应注重CHF患者的中医辨证,及早识别气虚的危险因素并尽早干预以改善患者预后。
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