BAV患者TAVR术后PVL预测:2023多中心随机森林模型构建指南

2026-02-14 MedSci xAi 发表于广东省
本文基于全国8中心1080例BAV患者数据,详解TAVR术后瓣周漏预测模型构建流程。涵盖Sievers分类、钙化负荷评估、主动脉根部形态学测量等关键参数,采用随机森林算法进行变量筛选,最终建立高性能预测模型并完成外部验证。

METHODS 研究设计与人群。本研究中,二叶式主动脉瓣(BAV)患者严格按照经导管主动脉瓣置换术(TAVR)适应症指南16,17进行筛查,并在手术前实施了这一筛查过程。具体的纳入和排除标准如下:

纳入标准:1) 重度主动脉瓣狭窄(AS):通过经胸超声心动图测量的平均跨瓣压差≥40 mm Hg,或最大主动脉瓣流速≥4.0 m/s,或主动脉瓣环面积<1.0 cm²,或主动脉瓣环面积指数<0.5 cm²/m²;2) 存在与AS相关的临床症状,如呼吸困难、心绞痛或晕厥,且纽约心脏协会(NYHA)功能分级≥II级;3) 通过经胸超声心动图和计算机断层血管造影术在手术前确认为BAV形态;4) 患者有手术禁忌症或中到高手术风险(胸外科医师学会评分≥4.0%)。

排除标准:1) 自身解剖结构中有3个交界处的瓣叶(即三叶式主动脉瓣或功能性二叶式主动脉瓣)的患者;2) 进行瓣中瓣植入的生物瓣退化患者;3) 过去1个月内发生过心肌梗死或未治疗的严重冠状动脉狭窄患者;4) 左心室血栓、活动性感染性心内膜炎或其他活动性感染患者;5) 其他严重合并症且预期寿命少于1年的患者;6) 不适合进行TAVR的其他情况。

这是一项全国多中心研究:从2021年1月至2023年8月,共纳入了8家中国高容量中心的1,370名接受TAVR的BAV形态患者。其中,43名患者的围手术期数据不足;85名患者的图像质量较差;9名患者转为外科主动脉瓣置换术;39名患者位置不当;6名患者出现瓣环破裂;54名患者进行了第二次THV植入;21名患者出现主动脉根部损伤;33名患者出现器械栓塞。最终,1,080名患者被回顾性分析,以建立模型(图1)。这1,080名患者来自中国8个地理位置和机构不同的中心,包括北部地区4个,西部地区2个,中部地区1个,南部地区1个。随后,从2023年9月至2023年11月,另外5个中心共纳入109名符合条件的患者,以验证模型的预测价值。重要的是,这5个中心完全独立于用于推导队列的8个中心,其中3个位于西部地区,1个位于北部地区。由于样本量较小,本研究未收集2型BAV的数据:初始推导队列中仅包括82例2型BAV患者;而在提供验证队列数据集的5个中心中,仅包括6例2型BAV患者。本研究遵循赫尔辛基宣言,在ClinicalTrials.gov注册(NCT05044338),并获得当地伦理委员会的批准。由于我们的分析仅基于现有的回顾性医疗数据,因此未获取患者的书面知情同意。

定义 BAV是指主动脉瓣发育不良,导致仅有2个瓣叶,且瓣叶间有≤3个对抗边界。目前最常用的分类方法是Sievers分类法,根据瓣叶上的联合线数量分为0型(无联合线)、1型(1条联合线)和2型(2条联合线)(图2A)。本研究共纳入373例0型和707例1型病例。本研究重点关注瓣周漏(PVL),根据既定标准将其分类为瓣周漏、跨瓣漏或混合漏,并进一步分类为无/微量、轻度、中度或重度PVL。所有图像均由每个中心的两名经验丰富的超声心动图专家审查,如有分歧则达成共识。超瓣平面的定义见前文20,水平主动脉定义为瓣环正交平面与水平参考线之间的夹角>48°。植入深度定义为瓣环平面与THV底部之间的距离。此外,THV过度扩张(%)= THV标签尺寸/原生瓣环平均直径。

钙化负荷的严重程度和分布。在多层螺旋CT扫描中识别出主动脉根部后,使用3mensio软件进行图像分析。测量并识别了超瓣平面、瓣环平面和左心室流出道(LVOT)平面的钙化体积(CV),分别记为CV超瓣、CV瓣环和CV LVOT(图2B)。然后,测量并识别了瓣叶、联合线和瓣环周围区域的CV,分别记为CV瓣叶、CV联合线(仅限1型人群)和CV周围(图2C)。为了校正钙化的低估21和不同体型在主动脉CT增强扫描中的衰减差异,确定了校正后的CV(Corr-CV)(Corr-CV = CV/S),其中“S”指每个平面/解剖结构的平均面积。当考虑CV瓣环时,不包括瓣叶自由缘的钙化22。

主动脉根部形态。如前所述,测量了LVOT平面周长(P)(PLVOT)/瓣环平面周长(P瓣环),P瓣环/超瓣平面周长(P超瓣)和PLVOT/P超瓣,以描述主动脉根部形态的变化程度(图2D)。

数据收集。患者选择在中心层面进行,考虑了每个病例的风险特征并与心脏团队讨论后确定。每个病例都有一个详细的病例报告表,记录了患者的基线特征、术前影像评估和手术信息。

统计分析。我们对本研究中包括的所有患者进行了描述性分析,包括推导数据集和验证数据集。正态分布的连续变量报告为均值±标准差(SD),组间差异采用方差分析检验。如果连续变量不符合正态分布,则报告中位数(四分位距IQR),组间差异采用Mann-Whitney U检验。分类变量报告频率(百分比),并采用卡方检验或Fisher精确检验(如适用)比较组间差异。推导数据集按7:3的比例随机分为训练数据集(756例,146例PVL,19.3%)和测试数据集(324例,56例PVL,17.3%)。训练数据集用于变量选择和模型构建,测试数据集用于内部验证。此外,为了验证模型的稳健性,验证数据集用于外部验证。采用受试者工作特征(ROC)曲线下的面积(AUC)、准确率(ACC)、敏感性和特异性作为模型的评价指标,并通过决策曲线和临床影响曲线测试预测的准确率23,24。我们构建了一个包含所有变量的随机森林(RF)模型,并计算了变量的重要性排名(基于Gini系数)。然后,根据变量的重要性,逐个将其纳入预测模型,并计算模型的评价效率。最后,可视化模型的评价结果,并根据评价效率选择性能最佳的模型。单因素逻辑回归(LR)分析中显著(P < 0.10)的变量被纳入多因素分析。分析结果以比值比(OR)和95%置信区间(CI)表示。所有分析使用R编程语言(版本4.3.1,The R Foundation)和RStudio软件(版本2023.6.1.524,RStudio, PBC)进行。所有分析以双侧P值<0.05为统计显著性标准。

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