研究目的特发性脊柱侧凸(Idiopathic Scoliosis,IS)是一种脊柱在冠状面向侧方弯曲的三维畸形,青少年期快速进展,导致背部外观畸形伴发相关功能障碍,严重者可因继发胸廓畸形影响心肺发育,甚至心肺衰竭,极大降低患者生活质量,IS仅10~15%可出现畸形进展,因此精确评估侧凸进展趋势是制定治疗方法、获得良好预后前提条件。现有研究多为单因素研究,进展风险预测均存在一定局限性。本研究旨在研究IS进展因素,建立脊柱侧凸多维度进展风险预测模型,为侧凸进展预测提供高敏感性、准确性的临床工具,为IS预防、进展预测及治疗方案选择提供临床依据。研究方法收集2016年10月到2018年12月在上海交通大学医学院附属新华医院康复医学科就诊及随访时间不少于6个月的IS患者所有个人基本信息资料(包括影像学资料),选择实足年龄、Cobb角、Risser征、性别、身高、体重、身体质量指数、坐高、侧凸类型、家族史、躯干旋转角度、顶椎位置、上下端椎位置、侧凸方向、骨盆倾斜角、椎体旋转角度、头部前移距离、腰骶角、治疗方式作为R语言构建模型时的输入变量,清洗数据后以7:3的比例随机分为建模组(训练集)和验证组(测试集)。建模组(训练集)使用SMOTE算法拟合新侧凸进展患者样本数据,并通过R caret包中的梯度提升决策树构建IS进展风险预测模型。梯度提升决策树构建完成后用10折交叉法评估模型表现效果,并对模型贡献率中的预测因素做单因素逻辑回归分析,分析患者侧凸进展情况与各预测因素的关系;并用验证组(测试集)中新的患者样本通过留一法验证模型预测准确性、灵敏度、特异性等。研究采用SPSS 22.0统计软件中的独立样本T检验分析比较进展组与非进展组的基线特征,计量数据采用平均数±标准差表示,显著性差异的标准定为p<0.05。研究结果(1)本研究共纳入134例IS患者,其中男性35例(26.1%),女性99例(73.9%),平均年龄为15.9±3.1岁,6个月后随访,侧凸进展患者17例(12.7%),未进展者117例(87.3%)。侧凸进展患者与未进展患者性别、实足年龄、Risser征等基本特征均无显著性差异(p>0.05)。(2)构建的IS进展预测模型真阳性率为0.95,真阴性率为0.35,ROC曲线下面积为0.8191。(3)在各预测因素对模型的贡献率分析中,随访时的Cobb角大小在预测模型中贡献率最大,为预测IS进展的最重要预测因素。其次是选择的治疗方式、腰骶角、坐高、实足年龄、侧凸类型、躯干旋转角度等因素。此外,随访时的头部前移距离和坐高及初诊时的椎体旋转角度在模型中的贡献率接近于0。(4)单因素逻辑回归通过分析模型中有贡献率的预测因素后发现,仅随访时椎体旋转角度与治疗方式差异有统计学意义(p<0.05)。(5)使用构建的预测模型对分到验证组(测试集)的40例新数据进行侧凸进展性预测,模型预测正确率为0.9,无信息率为0.925,特异性为0.6667,敏感度为0.9189,Kappa值为0.4483,阴性预测值为0.400,阳性预测值为0.9714,检测率为0.8500。研究结论本研究构建完成梯度提升决策树模型,即IS进展风险预测模型;模型表现效果较好;Cobb角、支具治疗结合特定的运动疗法、随访时的腰骶角、初诊时坐高、实足年龄、腰右型侧凸、初诊时腰骶角在预测IS进展中起重要作用,其中,Cobb角是预测IS进展的最重要因素。通过R语言中的SMOTE算法拟合数据后构建完成的IS进展风险预测模型多维度考虑了各预测因素在疾病中的预测作用,有较高的预测准确性和敏感性,能有效预测侧凸进展,但模型特异性和一致性有待进一步提高。本研究是IS进展风险预测模型的初探,后期研究需进一步考虑性别、月经初潮情况等预测因素,开展大样本、多中心研究,在此基础上不断优化IS侧凸进展预测模型,改善模型特异性和一致性,提高模型的预测能力。