文章信息
- 徐以康, 刘蕾, 刘丽敏, 马晶茹, 王嘉钰, 马军, 甄紫伊
- XU Yikang, LIU Lei, LIU Limin, MA Jingru, WANG Jiayu, MA Jun, ZHEN Ziyi
- 基于LASSO回归的塔城地区人群冠状动脉狭窄程度预测模型构建及验证
- Construction and validation of a prediction model for coronary artery stenosis based on LASSO regression
- 中国医科大学学报, 2025, 54(2): 139-143, 149
- Journal of China Medical University, 2025, 54(2): 139-143, 149
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文章历史
- 收稿日期:2024-05-06
- 网络出版时间:2025-01-15 17:15:29
2. 辽宁中医药大学护理学院社区护理教研室, 沈阳 110033;
3. 塔城市人民医院心内科, 新疆 塔城 834700;
4. 沈阳医学院公共卫生学院流行病与卫生统计学教研室, 沈阳 110034
2. Department of Community Nur-sing, School of Nursing, Liaoning University of Tranditional Chinese Medicine, Shenyang 110033, China;
3. Department of Cardiology, Tacheng People's Hospital, Tacheng 834700, China;
4. Department of Epidemiology and Health Statistics, School of Public Health, Shenyang Medical College, Shenyang 110034, China
全球缺血性心脏病负担报告[2]显示,全球2019年约有1.97亿冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease,CHD)患者,估计914万人因患CHD死亡。《中国心血管健康与疾病报告2022概要》 [3]的数据表明,我国CHD患者约1 139万,且其患病率、死亡率呈上升趋势[4]。最新的研究[5]显示,新疆地区居民的缺血性心脏病疾病负担是上海等地区的4倍,而西北地区的心血管疾病医疗资源及医院疾病防治能力却相对落后[6-7]。研究[8-10]显示,尽早对高危人群进行评估和筛查,消除人群的不健康行为,可有效降低CHD患病率。本研究拟探讨塔城市人民医院住院治疗患者的冠状动脉中重度狭窄(狭窄程度 > 50%)的危险因素,应用logistic回归建立风险预测模型,以期为评估CHD风险、选择治疗方案、优化医疗资源提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 研究对象回顾性选取2021年1月至2023年6月在塔城市人民医院心内科住院并行冠状动脉造影检查的629例冠状动脉中重度狭窄患者作为研究对象。依据随机数字表法,按7∶3比例随机分为训练组(n = 440)和验证组(n = 189)。纳入标准:年龄≥18岁;依据冠状动脉造影结果确定冠状动脉中重度狭窄,即至少有1根主要冠状动脉的狭窄程度 > 50% [11]。排除标准:患有风湿性心脏病、严重心脏瓣膜病、肺功能衰竭、凝血功能障碍及恶性肿瘤等,临床资料信息不全。本研究已获得沈阳医学院附属第二医院伦理委员会批准(2023-48)。所有患者知情同意。
1.2 资料收集查阅患者的电子病历,收集其一般资料、疾病相关资料和实验室及辅助检查结果。社会人口学资料包括性别、年龄、民族、饮酒史、吸烟史、腰围、体重指数(body mass index,BMI)、婚姻状况。疾病相关资料包括入院时的心率和血压,糖尿病、慢性肾功能不全、高脂血症、心房颤动/心房扑动、高血压、心力衰竭、卒中或心肌梗死病史。实验室检查指标包括血脂、心钠素、血肌酐、血离子、超敏C反应蛋白、尿酸、尿素氮。辅助检查有颈动脉超声及选择性冠状动脉造影。
1.3 统计学分析采用SPSS 26.0软件和R软件(4.0.5)进行统计分析。计量资料用x±s表示,组间比较符合正态分布者使用t检验,不符合正态分布者使用秩和检验。计数资料用构成比(%)表示,组间比较使用χ2检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
采用LASSO回归精准筛选出危险因子,训练组使用logistic回归构建预测模型,以列线图可视化形式直观呈现,用验证组进行内部验证。应用受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线下面积(area under the curve,AUC)来评估模型的预测效能。AUC > 0.5~0.7,模型预测性能一般;AUC > 0.7~0.9,模型预测性能良好;AUC > 0.9,模型预测性能优秀[12]。应用Brier评分评价模型校准度,Brier评分越接近0,代表模型的校准度越精准[13]。应用临床决策曲线分析(decision curve analysis,DCA)验证模型在临床实践中的实用性。
2 结果 2.1 基本情况629例患者中,轻度狭窄158例(25.12%),中重度狭窄471例(74.88%);男394例(62.64%),女235例(37.36%);平均年龄(62.75±11.45)岁。验证组和训练组的一般资料、疾病相关资料及实验室辅助检查结果比较,差异无统计学意义(P > 0.05)。
2.2 危险因素筛选LASSO回归筛选出5个危险因素,即年龄、高血压、非汉族、脑血管病史、高脂血症。使用10倍交叉验证的方法确定最优λ值,结果见图 1。当log(λ)=0.038时,图 1中2条虚线范围内的模型标准偏差改变幅度较小,模型最为精简。图 2所示曲线为候选危险因素的系数轨迹,模型的压缩程度随λ值增大而增大,从而得到最少的候选变量。
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| 图 1 基于LASSO回归的危险因素筛选 Fig.1 Risk factor screening based on LASSO |
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| 图 2 系数分布图 Fig.2 Coefficient distribution map regression |
2.3 预测模型构建
使用440例训练组数据进行建模,将冠状动脉中重度狭窄作为因变量(是=1,否=0),将LASSO回归计算所得5个变量作为自变量,纳入logistic回归分析。自变量赋值情况如下:年龄(岁)、非汉族(是=1,否=0)、脑血管病史(是=1,否=0)、高血压(是=1,否=0)、高脂血症(是=1,否=0。以P < 0.2为筛选标准,将符合要求的变量纳入风险预测模型[14]。结果显示,年龄、非汉族、高脂血症、高血压、脑血管病史为危险因素,见表 1。
| Variable | B | SE | Wald χ2 | P | OR(95%CI) |
| Constant | -9.188 | 1.131 | 66.011 | <0.001 | 0.000(0.000-0.001) |
| Age | 0.118 | 0.017 | 47.657 | <0.001 | 1.126(1.090-1.166) |
| Non-Han ethnicity | 2.301 | 0.378 | 37.098 | <0.001 | 9.984(4.938-21.881) |
| Hypertension | 2.289 | 0.354 | 41.832 | <0.001 | 9.863(5.064-20.433) |
| Hyperlipidemia | 0.834 | 0.328 | 6.478 | 0.011 | 2.302(1.223-4.431) |
| History of stroke | 0.625 | 0.359 | 3.035 | 0.082 | 1.868(0.937-3.850) |
2.4 验证模型
应用189例验证组数据实施模型验证,如图 3所示,验证组AUC值为0.864(95%CI:0.744~0.861),训练组AUC值为0.905(95%CI:0.790~0.863),表明模型预测效能好。如图 4所示,理想曲线与校准曲线偏差较小,验证组Brier得分0.14,训练组Brier得分0.03,真实值与预测值具有一致性。验证组DCA和训练组DCA提示,构建的预测模型具有临床净获益,见图 5。
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| A, training group; B, validation group. 图 3 训练组与验证组预测模型ROC曲线 Fig.3 ROC curves of the prediction model in the training and validation groups |
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| A, training group; B, validation group. 图 4 训练组与验证组预测模型校准曲线 Fig.4 Calibration curves of the prediction model in the training and validation |
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| A, training group; B, validation group. 图 5 训练组与验证组DCA曲线 Fig.5 DCA curves of the prediction model in the training and validation groups |
2.5 列线图绘制
如图 6所示,在使用R软件绘制的可视化列线图横轴上,具体分值对应着5个危险因素,其分值相加得到总分,再对应到风险栏的冠状动脉狭窄程度预测值。总分越高说明冠状动脉发生中重度狭窄的风险越高。
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| 图 6 冠状动脉狭窄程度预测列线图 Fig.6 Nomograms for predicting the degree of coronary artery stenosis |
3 讨论
本研究发现,年龄大、非汉族、脑血管病史、高血压、高脂血症为塔城地区人群冠状动脉中重度狭窄的危险因素。美国心血管疾病研究机构数据[15]显示,冠状动脉发生狭窄的风险随年龄增加而增加,呈正相关。我国居民的CHD患病风险也随着年龄增长而上升[16]。随着血管老化,动脉血管内膜发生不同程度的损伤,动脉管壁内脂质含量增加,均可导致进展性的动脉粥样硬化[17]。研究[19-21]显示,新疆非汉族居民的CHD患病率高于全国的平均患病水平,非汉族居民可能存在更多CHD危险因素,更容易罹患心血管方面疾病,本研究结果也证实了以上结果。塔城地区少数民族喜食油脂含量较高的食物,如腌肉和奶茶,易发生冠状动脉狭窄[22-23]。研究[24]显示,高血压是罹患CHD的重要危险因素,其次是高脂血症,尤其是低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)高。高血压患者常合并高脂血症,二者并存能显著增加CHD的发生风险[25]。患者长期处于血压升高的状态,冠状动脉内皮细胞增生,管腔内径缩小,从而引发心肌供血不足[26]。血管中LDL-C积聚,内皮细胞被活化,血管壁产生炎症、坏死、增殖和钙化,最终产生动脉粥样硬化斑块[27-28],冠状动脉管腔变狭窄。
本研究构建的新疆塔城地区人群冠状动脉狭窄程度预测模型中,训练组和验证组的AUC值分别为0.905(95%CI:0.790~0.863)和0.864(95%CI:0.744~0.861),提示模型具有良好的区分度,校准曲线与理想曲线接近,模型校准度表现良好,训练组和验证组Brier得分分别为0.03和0.14,可见模型预测值与真实值具有高度一致性,提示本研究构建的预测模型预测性能良好。训练组与验证组DCA结果均显示,本研究构建的预测模型能够为实际临床应用带来净获益,可为新疆塔城地区人群冠状动脉狭窄风险的评估提供有力工具。
本研究的局限性在于为单中心研究,且样本量较小,未来可进一步拓展样本规模,涵盖更多中心,纳入更全面的危险因素,并对模型进行外部验证,以提高模型的精准度和通用性。
综上所述,本研究构建了新疆塔城地区人群冠状动脉狭窄程度列线图预测模型,采用科学的赋值方法对各危险因素进行量化评估,可高效评估冠状动脉狭窄程度,有助于早期识别本地区存在冠状动脉中重度狭窄危险因素的人群,从而及早实施干预措施,降低不良结局的发生率。
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2025, Vol. 54



