مقالة منهجية

نمذجة مسار الخلايا اللمفاوية للتنبؤ بمخاطر الوفيات في حالات ARDS المرتبطة بالالتهاب الرئوي

DOI:

10.3791/69338

نوفمبر 21, 2025

في هذه المقالة

ملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعالج هذه الدراسة فجوة كبيرة في النماذج التنبؤية لمتلازمة الضيق التنفسي الحاد المرتبط بالالتهاب الرئوي من خلال تقديم طريقة جديدة تعتمد على مسارات الخلايا اللمفاوية الديناميكية، بدلا من القياسات ذات نقطة واحدة، لتصنيف مخاطر الوفاة.

الملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تتميز متلازمة الضيق التنفسي الحاد المرتبط بالالتهاب الرئوي (ARDS) بارتفاع معدل الوفيات، ومع ذلك غالبا ما تعتمد النماذج التنبؤية الحالية على مؤشرات حيوية ثابتة تفشل في التقاط الاستجابات المناعية الديناميكية. يقدم هذا البروتوكول إطارا حسابيا قابلا للتكرار يستخدم نمذجة المسار الجماعية (GBTM) لتحديد مسارات عدد الخلايا اللمفاوية المميزة وتقييم قيمتها التنبؤية لمخاطر الوفاة لدى مرضى ARDS المصابين بالالتهاب الرئوي. باستخدام بيانات مستخرجة من قاعدة بيانات MIMIC-IV v2.2، يوضح البروتوكول كل خطوة من تنظيم البيانات والمعالجة المسبقة إلى بناء المسار والتحقق من صحة النماذج. يشمل هذا النهج تحديد المجموعات الفرعية من خلال GBTM، يليه تحليلات لوجستية متعددة المتغيرات وتحليلات انحدار كوكس لقياس الارتباطات بين أنماط المسار ووفيات 28 يوما، مع تعديل المتغيرات السريرية الرئيسية مثل درجة APS III، والبقاء في العناية المركزة، ومعدل ضربات القلب. يتم تقييم أداء النموذج بشكل شامل باستخدام منحنيات ROC، ومخططات المعايرة، وتحليل منحنيات القرار، مما يضمن كل من المتانة الإحصائية وقابلية التفسير السريري. من خلال الاستفادة من بيانات المناعة الطولية بدلا من القياسات الزمنية الفردية، يوفر هذا السير للأطباء استراتيجية شفافة منهجية وقائمة على البيانات لتحسين تصنيف المخاطر واستكشاف التباين المناعي في الأمراض الحرجة. البروتوكول قابل للتكرار بالكامل، وقابل للتكيف مع العلامات الحيوية الطولية الأخرى، ومصمم للتصور والعرض التعليمي، مما يجعله أداة متاحة للباحثين الذين يسعون لدمج نمذجة المؤشرات الحيوية الزمنية في توقعات الرعاية الحرجة.

المقدمة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

متلازمة الضيق التنفسي الحاد (ARDS) هي متلازمة التهابية رئوية حادة شائعة ومعقدة سريريا بمعدل وفيات يصل إلى 40٪1. إذا تم دمج ARDS مع الالتهاب الرئوي، فإنه يرتبط بارتفاع معدلات الوفيات لدى المرضى في حالات حرجة2. أفادت دراسة سريرية نشرت مؤخرا أو تحليلات تلوية حول ARDS عن استنتاجات غير متسقة في العديد من الجوانب، وقد يكون ذلك لأسباب متعددة.3. تعد الخلايا اللمفاوية ضرورية في الاستجابة المناعية أثناء الالتهاب الرئوي، حيث يرتبط اللمفوفون بزيادة التعرض للعدوى الثانوية، وارتفاع شدة الإنتان، والوفيات4. على سبيل المثال، ارتبط عدد الخلايا اللمفاوية بأقل من 0.5 × 109 خلايا/لتر عند القبول بتوقعات ضعيفة5. ومع ذلك، فشلت الأبحاث السابقة في تقديم أدلة مقنعة على العلاقة بين التغيرات الديناميكية في الخلايا اللمفاوية والآثار التنبؤية.

توفر قاعدة بيانات MIMIC-IV بيانات سريرية واقعية مع تغطية واسعة للمرضى، مما يسهل تحليلات المجموعات الفرعية التفصيلية حيث يمكن الوصول إلى أعداد الخلايا اللمفاوية الطولية. لنمذجة هذه الديناميكيات الزمنية، استخدمنا نمذجة المسار القائمة على المجموعة (GBTM)، وهي طريقة شبه معلمية لخلط محدود تحدد المجموعات الفرعية الكامنة التي تتبع اتجاهات طولية مميزة، بدلا من فرض مسار متوسط واحد6. مقارنة بطرق التجميع الطولية أو الزمنية الأخرى، تقدم GBTM مزايا محددة لتحليل المؤشرات الحيوية السريرية: فهي تستوعب الملاحظات غير المتوازنة أو المفقودة الشائعة في السجلات الصحية الإلكترونية، ونمذجة احتمالية الانتماء إلى المجموعات الفرعية مباشرة، وتنتج ملفات مسار سهلة التفسير مثالية لتصنيف المخاطر.

لذلك، تقدم هذه الدراسة بروتوكولا لتطبيق GBTM لتحديد مسارات الخلايا اللمفاوية وتقييم ارتباطها بوفيات 28 يوما لدى مرضى ARDS المصابين بالالتهاب الرئوي. تنطبق هذه المنهجية على بيانات المخبرات الطولية حيث تتوفر على الأقل قياسان لكل مريض خلال أول 7 أيام بعد تشخيص متلازمة الالتهاب الضوئي المتلازم. يوفر هذا النهج إطارا قابلا للتكرار للاستفادة من المؤشرات الحيوية الديناميكية التي يتم جمعها بشكل روتيني لتحسين التقييم التنبؤي واستكشاف التغاير المناعي في الأمراض الحرجة.

تتضمن هذه الدراسة خطوتين. أولا، تم الحصول على بيانات سريرية وبيانات البقاء على قيد الحياة لمتلازمة ARDS مع الالتهاب الرئوي من قاعدة بيانات MIMIC-IV. بعد ذلك، استخدم برنامج R (الإصدار 4.4.1) لرسم مسار تغيرات الخلايا اللمفاوية وتحليل العلاقة بين مسارات الخلايا اللمفاوية ومعدل الوفيات خلال 28 يوما.

البروتوكول

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذه الدراسة لا تتطلب موافقة أخلاقية أو موافقة للمشاركة. تم الحصول على البيانات المستخدمة في هذه الدراسة من قواعد بيانات. استخدمت هذه الدراسة قاعدة بيانات MIMIC-IV غير المحددة الهوية، والتي تمت الموافقة عليها من قبل مجالس المراجعة المؤسسية (IRBs) في مركز بيت إسرائيل ديكونيس الطبي ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تم التنازل عن شرط موافقة المريض الفردية. يجب على الباحثين إكمال دورة معترف بها في أخلاقيات البحث البشري (رقم CITE: 64579441، لانغتشينغ شو) وطلب وصول رسمي للبيانات من منصة PhysioNet.

1. دراسة السكان واستخراج البيانات

  1. احصل على بيانات للدراسة الاسترجاعية من قاعدة بيانات مركز المعلومات الطبية للعناية المركزة (MIMIC)-IV، التي تديرها مختبر الفسيولوجيا الحاسوبية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تشمل البيانات معلومات سريرية ل 58,000 مريض تم إدخالهم إلى العناية المركزة في مركز بيت إسرائيل ديكونيس الطبي (بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية) بين عامي 2008 و2019.
  2. بيانات مختارة لمرضى بالغين (≥ 18 سنة) الذين تم تشخيصهم بمتلازمة الضيق التنفسي الحاد (ARDS) والالتهاب الرئوي. يجب أن يستند التشخيص إلى التصنيف الدولي للأمراض في الطبعتين التاسعة والعاشرة (ICD-9، ICD-10)7، مع تصنيف ARDS ضمن أفضل ثلاثة تشخيصات.
  3. استبعاد البيانات بناء على المعايير التالية: العمر < 18 سنة؛ استخدمت مثبطات المناعة سابقا؛ لديهم أورام، أمراض دموية وأمراض في الجهاز الروماتيزمي؛ كان لديه تاريخ مع زراعة الأعضاء.
  4. استخدم لغة الاستعلام المنظمة (SQL) ضمن أداة إدارة قاعدة بيانات تسمى Navicat Premium لاستخراج بيانات للدفعة النهائية، بما في ذلك التركيبة السكانية، ودرجات السريرية في القبول (APS III، SOFA، مؤشر الأمراض المصاحبة في تشارلسون)، العلامات الحيوية في القبول، مؤشرات المختبر، حالة الوفيات لمدة 28 يوما، مدة الإقامة في المستشفى، ووحدة العناية المركزة. أدرج بيانات لجميع العدادات المطلقة للكريات اللمفاوية المسجلة من أول 7 أيام بعد دخول وحدة العناية المركزة. كود SQL مقدم في الملف التكميلي 1.
  5. تأكد من أن لكل مريض على الأقل مقياسين خلال هذه الفترة ليشملان. انقر على الإخراج، سم البيانات، ثم انقر على تنفيذ لإخراج وحفظ البيانات.

2. نمذجة المسار القائمة على المجموعة (GBTM)

  1. لتحديد مسارات مناعة مميزة، قم بإجراء نمذجة مسار جماعية (GBTM) على عد الخلايا اللمفاوية الطولية باستخدام برنامج R (v4.4.1+) باستخدام حزمة gbmt.
  2. هيكلة البيانات بصيغة طويلة، وتناسب النماذج بأعداد مجموعات مختلفة (1-5) وترتيبات كثيرات الحدود. اختر النموذج الأمثل بناء على التوافق الإحصائي (AIC/BIC)، وقابلية التفسير السريرية للأنماط، واستقرار المجموعة (>5٪ من المجموعة، الاحتمال الخلفي >0.7).
  3. تصور المسارات النهائية لتوضيح ديناميكيات المجموعات الفرعية خلال فترة السبعة أيام. انظر الملف التكميلي 1 لرمز R لنمذجة GBMT.

3. التحليل الإحصائي لنمذجة التنبؤ

  1. للنمذجة التنبؤية، يجب تضمين مقاييس مثل المتوسط، والوسيط، والانحراف المعياري، والمدى، وأرباع المتغيرات المستمرة، بالإضافة إلى جداول التكرار للمتغيرات الفئوية. استخدم النطاق الوسيط والرباعي (IQR) لوصف المتغيرات المستمرة ذات التوزيع غير الطبيعي.
  2. لفحص الفروق في خصائص المتغيرات بين المجموعات، استخدم اختبار فيشر الدقيق، واختبار كاي تربيع بيرسون للمتغيرات التصنيفية، واختبار ويلكوكسون لمجموع الرتبة للمتغيرات المستمرة.
  3. استخدم نماذج الانحدار اللوجستية متعددة المتغيرات ونماذج Cox النسبية للمخاطر لتقييم العلاقة بين مجموعات المسار ووفيات 28 يوما، مع تعديل المتغيرات الرئيسية مثل العمر، ودرجة APS III، وأيام العناية المركزة. راجع تفاصيل الكود في الملف التكميلي 1.
  4. تقييم أداء النموذج من خلال التمييز (المساحة تحت منحنى خاصية تشغيل المستقبل)، والمعايرة (مخططات معايرة معتمدة من البداية على الهواء)، والمنفعة السريرية (تحليل منحنى القرار عبر عتبات المخاطر). اعتبر الدرجة p ثنائية الجانب < 0.05 دلالة على الدلالة الإحصائية.

النتائج

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خصائص المرضى
تم تضمين ما مجموعه 161 مريضا في هذه الدراسة. نفذ بروتوكول GBTM (الخطوة 2) بنجاح في تحديد ثلاثة مسارات مميزة للخلايا اللمفاوية، كما هو موضح في الشكل 1. تؤكد هذه النتيجة نجاح تقارب النماذج وفصل المجموعات الفرعية الصحيح، وهو نقطة تحقق رئيسية للانتقال إلى النمذجة التنبؤية. استند هذا القرار إلى توازن بين التوافق الإحصائي (الجدول التكميلي 1) وقابلية التفسير السريري: بينما أظهرت النماذج التي تحتوي على أربع أو خمس فئات قيم AIC/BIC أفضل قليلا، قدم النموذج المكون من ثلاث فئات مسارات مميزة وقابلة للتنفيذ سريريا — تمثل تثبيتا مستمرا للمناعة، وتعافي متوسط، وإعادة تشكيل مناعية سريعة — مع حجم مجموعة واستقرار كافيين لتحليل تنبؤي قوي. المسار الأول، وهو الفئة التي ترتفع باستمرار، شمل 62 مريضا (38.5٪) وتميز بزيادة مستمرة شبه خطية في عدد الخلايا اللمفاوية من اليوم الأول حتى اليوم السابع. لكن نقطة البداية كانت منخفضة جدا. المسار الثاني، وهو فئة على شكل حرف U، شمل 36 مريضا (22.3٪) وأظهر انخفاضا مبكرا في عدد الخلايا اللمفاوية خلال الأيامالثلاثة الأولى ، تلاه تعافي تدريجي بعد ذلك. المسار الثالث، وهو فئة الانخفاض المبكر ثم الارتفاع السريع، شمل 63 مريضا (39.1٪) أظهروا انخفاضا طفيفا في عدد الخلايا اللمفاوية خلال الأيام 1–3 واتجاه تصاعدي واضح من اليوم الرابع فصاعدا. وفي الوقت نفسه، تكون نقطة البداية قريبة من القيمة الطبيعية. اختلفت الخصائص الأساسية بشكل كبير عبر هذه المسارات، مما يؤكد أهميتها السريرية (الجدول 1). كان المرضى في المسار الأول أكبر سنا وأظهروا شدة مرض أعلى (درجات أعلى في APS III وSOFA)، وأدنى عدد لخلايا لمفاوية في الأساس الأساسي، وأعلى معدل وفيات خلال 28 يوما (24.2٪). كما هو موضح في الجدول 2، اختلفت عدة خصائص أساسية بشكل كبير بين الناجين وغير الناجين. كان غير الناجين أكبر سنا وغالبا ما ينتمون إلى مسار الخلايا اللمفاوية ذات المعدل العالي للوفيات. كما شهدوا بقايا أطول في العناية المركزة، وارتفاع انتشار ارتفاع ضغط الدم، ومرض أكثر شدة عند القبول (درجات أعلى في APS III وزيادة عبء الأمراض المصاحبة). وأخيرا، لم يظهروا على الناجين معدلات ضربات قلب مرتفعة وزيادة في نيتروجين اليوريا في الدم.

الانحدار اللوجستي متعدد المتغيرات
تم تنفيذ بروتوكول الانحدار اللوجستي (الخطوة 4) لتحديد مؤشرات مستقلة لمعدلات الوفيات خلال 28 يوما لدى مرضى ARDS المعقدة بسبب التهاب رئوي. في الوضع غير المعدل (النموذج 1)، وباستخدام المسار 1 كمرجع، لم يثبت المسار 2 (OR 0.51؛ 95٪ CI 0.15–1.45؛ p = 0.228) ولا المسار 3 (OR 0.10؛ 95٪ CI 0.02–0.39؛ p = 0.003) أهميتهما باستثناء الأخير، الذي ارتبط بانخفاض ملحوظ في احتمالات الوفيات خلال 28 يوما. بعد تعديل العوامل المربكة (النموذج 3)، ظل المسار 3 مؤشرا مستقلا لانخفاض معدل الوفيات (OR 0.06؛ فترة الثقة 95٪ 0.01–0.36؛ p = 0.006؛ الجدول 3). احتفظت مدة الإقامة في المستشفى بتأثير وقائي (OR 0.59 في اليوم؛ فترة الثقة 95٪ 0.40–0.78؛ p = 0.002)، بينما زاد كل يوم في وحدة العناية المركزة من خطر الوفاة (OR 1.75؛ فترة الثقة 95٪ 1.32–2.57؛ ص < 0.001). كانت درجات APS III الأعلى (OR 1.04 لكل نقطة؛ فترة الثقة 95٪ 1.00–1.08؛ p = 0.047) ومعدل ضربات القلب عند القبول مرتفع (OR 1.05 لكل نبضة في الدقيقة؛ فترة الثقة 95٪ 1.01–1.10؛ p = 0.019) أيضا ذات دلالة، بينما لم تصل الجنس، مؤشر تشارلسون، وBUN إلى دلالة. تؤكد هذه النتائج قدرة البروتوكول على اشتقاق ارتباط قوي ومتوازن بين مسارات المناعة والنتائج. تم استخدام مخططات الغابات للتصور في نفس الوقت (الشكل 2). أظهرت مقاييس أداء النماذج (الخطوة 4) متانة نهجنا. أظهر النموذج قدرة تمييزية ممتازة (AUC = 0.932؛ الشكل 3). تشير هذه القيمة العالية، التي تتجاوز بشكل كبير معيار 0.5 للصدفة العشوائية، إلى أن النموذج المستمد من البروتوكول يميز بفعالية بين الناجين وغير الناجين. أشار منحنى المعايرة (الشكل 4) إلى توافق جيد بين الاحتمالات المتوقعة والملاحظة، مع أقل قدر ممكن من سوء المعايرة في الطرفين، مما يدعم موثوقية النموذج. أظهر تحليل منحنى القرار (الشكل 5) فائدة صافية ثابتة عبر احتمالات العتبة تتراوح بين 5٪–45٪، مع فائدة ذروة قريبة من 10٪، مما يشير إلى إمكانيات النموذج لاتخاذ القرار السريري.

الانحدار متعدد المتغيرات في كوكس
أسفر بروتوكول الانحدار كوكس (الخطوة 4) عن نتائج تتوافق مع النموذج اللوجستي. مقارنة بالمسار 1، أظهر المرضى في المسار 2 اتجاها غير معنوي نحو انخفاض معدل الوفيات خلال 28 يوما (HR 0.54؛ 95٪ CI 0.20–1.48؛ p = 0.232)، في حين أن المرضى في المسار 3 كان لديهم خطر وفاة أقل بشكل ملحوظ (HR 0.12؛ 95٪ CI 0.03–0.52؛ p = 0.005؛ النموذج 1). بعد تعديل العوامل المربكة (النموذج 3)، ظل المسار الثالث مرتبطا بشكل مستقل بانخفاض معدل الوفيات (HR 0.13؛ فترة الثقة 95٪ 0.03–0.64؛ p = 0.012؛ الجدول 4). كانت أيام المستشفى وقائية (معدل ضربات القلب 0.68 في اليوم؛ فاصل الثقة 95٪ 0.54–0.87؛ p = 0.002)، في حين زاد كل يوم إضافي في وحدة العناية المركزة من الخطر بنسبة 51٪ (معدل ضربات القلب 1.51؛ الثقة 95٪ 1.19–1.91؛ < 0.001). كانت درجات APS III الأعلى (HR 1.02؛ فترة الثقة 95٪ 1.00–1.05؛ p = 0.026) وارتفاع معدل ضربات القلب عند القبول (HR 1.03؛ فترة الثقة 95٪ 1.00–1.07؛ p = 0.041) أيضا مؤشرات معتدلة ولكن ذات دلالة كبيرة للوفيات، بينما لم يصل مؤشر تشارلسون وBUN إلى دلالة إحصائية. يؤكد استقرار هذا الارتباط عبر كلا الإطارين الانحداريين على متانة مسار الخلايا اللمفاوية كمؤشر تنبؤي. تم التحقق من افتراض المخاطر النسبية باستخدام بقايا شونفيلد، دون اكتشاف أي انتهاكات ذات دلالة. تم استخدام قطع الغابات للتصور في نفس الوقت (الشكل 6).

figure-results-1
الشكل 1: مسارات الخلايا اللمفاوية المحددة بواسطة GBTM من الفئة الثالثة. تم إنشاؤه باستخدام حزمة R gbmt. يجب أن يظهر التكرار الناجح ثلاثة مسارات مميزة تمثل تثبيتا مستمرا للمناعة، والتعافي المتوسط، وإعادة التكوين المناعي السريعة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-2
الشكل 2: مخطط الغابة للانحدار اللوجستي متعدد المتغيرات. تم إنشاؤه باستخدام R ggplot2. يجب أن تظهر المتنبئات ذات الدلالة الإحصائية فترات ثقة لا تتقاطع مع OR = 1. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-3
الشكل 3: منحنى ROC للتمييز بين النماذج اللوجستية. يتم إنشاؤه باستخدام حزمة R pROC. AUC = 0.932 تشير إلى أداء ممتاز؛ يجب أن يرتفع المنحنى المكرر بشكل حاد إلى الأعلى إلى اليسار. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-4
الشكل 4: منحنى المعايرة (bootstrap 200). تم إنشاؤه باستخدام حزمة R rms. يتم تأكيد المعايرة الجيدة من خلال ملاءمة المنحنى المصحح للانحياز مع الخط المثالي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-5
الشكل 5: تحليل منحنى القرار من أجل المنفعة السريرية. تم إنشاؤه باستخدام حزمة R rmda. يجب أن يظهر النموذج فائدة صافية مقارنة باستراتيجيات المعاملة كلها أو لا شيء عبر نطاق عتبة 5٪-45٪. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-6
الشكل 6: مخطط الغابة لنموذج كوكس للمخاطر التناسبية. تم إنشاؤه باستخدام حزمة R survminer. يجب أن يميز التكرار الناجح بوضوح بين عوامل الحماية (معدل ضربات القلب < 1) والعوامل المخاطرة (معدل ضربات القلب > 1). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

متغيرالمسار 1 (N=62)المسار 2 (N=36)المسار 3 (N=63)p
العمر، السنوات71 (62.2–81)72 (58–78.2)62 (45.5–81)0.0204
صفة5 (4–6)4 (3–6)4 (3–6)0.0333
نظام GCS15 (15–15)15 (15–15)15 (15–15)0.803
APSIII52 (45–63)40 (28.8–57.5)49 (33.5–57)0.0107
فهرس تشارلسون5 (3–6)4.5 (3–5)3 (2–6)0.213
مرض الانسداد الرئوي المزمن14 (22.6%)11 (30.6%)14 (22.2%)0.602
ارتفاع ضغط الدم42 (67.7%)22 (61.1%)31 (49.2%)0.104
داء السكري18 (29%)13 (36.1%)16 (25.4%)0.529
أمراض القلب32 (51.6%)19 (52.8%)28 (44.4%)0.638
الأوعية الدموية الدماغية12 (19.4%)5 (13.9%)7 (11.1%)0.425
مرض الكلي المزمن9 (14.5%)7 (19.4%)8 (12.7%)0.659
CLD0 (0%)0 (0%)4 (6.3%)0.0412
التهوية11 (17.7%)5 (13.9%)13 (20.6%)0.701
معدل التنفس22 (19–25)19.5 (16–24)22 (18–24)0.0753
معدل ضربات القلب93 (82.2–101)84 (76.8–98.2)93 (88.5–106)0.0371
SBP126 (114.2–138.5)126 (116–134)126 (115–130)0.518
DBP75 (66–84.8)75 (63–79.8)75 (66–81)0.921
WBC10.2 (6.8–16.3)11.8 (9.2–13.9)12.5 (8.8–15)0.208
الهيموغلوبين10.8 (10–12)11.4 (10.5–13.1)11.7 (10.7–12.9)0.117
الصفائح الدمويه223.5 (169.8–279)223.5 (175.8–264.2)226 (192–282)0.775
الخلايا اللمفاوية0.6 (0.4–0.7)1.4 (1.3–1.6)1.1 (0.6–1.9)<0.001
الكرياتينين0.9 (0.8–1.4)0.9 (0.8–1.2)0.8 (0.6–1.2)0.0652
كعكه23 (17–38)20 (14.5–33.2)18 (12.5–24.5)0.0167
بوتاسيوم4 (3.6–4.7)4 (3.8–4.5)4.1 (3.5–4.4)0.488
صوديوم140 (136–143)139 (136–143.2)139 (137–141)0.444
مدة المستشفى والأيام11.5 (7.2–20.8)11 (6.8–14.2)12 (8–16)0.557
مدة العناية المركزة، أيام7 (4.2–12)6 (4–10.2)6 (3–11)0.603
الوفاة خلال 28 يوما15 (24.2%)5 (13.9%)2 (3.2%)0.0029

الجدول 1: الخصائص الأساسية حسب مسارات الخلايا اللمفاوية. كانت اختبارات الدلالة المستخدمة هي اختبار فيشر الدقيق، اختبار بيرسون لتربيع الكاي، واختبار جمع الترتيب لويلكوكسون.

نوعيالعامالبقاءموتقيمة p
N = 161N = 139N = 22
المسار، ن (٪)0.001
162.0 (38.5%)47.0 (33.8%)15.0 (68.2%)
236.0 (22.4%)31.0 (22.3%)5.0 (22.7%)
363.0 (39.1%)61.0 (43.9%)2.0 (9.1%)
الجنس، ن (٪)0.446
أنثى83.0 (51.6%)70.0 (50.4%)13.0 (59.1%)
ذكر78.0 (48.4%)69.0 (49.6%)9.0 (40.9%)
العمر، الوسيط (Q1، Q3)69.00 (55.00, 81.00)66.00 (52.00, 78.00)79.00 (70.00, 87.00)0.001
أيام المستشفى، الوسيط (الربع الأول، الثالث من الموسم)12.00 (8.00, 17.00)12.00 (8.00, 17.00)11.00 (5.00, 18.00)0.303
أيام العناية المركزة، الوسيط (الربع الأول، الثالث من القسم)6.00 (4.00, 12.00)6.00 (3.00, 11.00)11.00 (5.00, 14.00)0.033
دخول التهوية، n (٪)>0.999
لا132.0 (82.0%)114.0 (82.0%)18.0 (81.8%)
نعم29.0 (18.0%)25.0 (18.0%)4.0 (18.2%)
مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، n (٪)0.719
لا122.0 (75.8%)106.0 (76.3%)16.0 (72.7%)
نعم39.0 (24.2%)33.0 (23.7%)6.0 (27.3%)
ارتفاع ضغط الدم، n (٪)0.019
لا66.0 (41.0%)62.0 (44.6%)4.0 (18.2%)
نعم95.0 (59.0%)77.0 (55.4%)18.0 (81.8%)
السكري، n (٪)0.771
لا114.0 (70.8%)99.0 (71.2%)15.0 (68.2%)
نعم47.0 (29.2%)40.0 (28.8%)7.0 (31.8%)
أمراض القلب، n (٪)0.312
لا82.0 (50.9%)73.0 (52.5%)9.0 (40.9%)
نعم79.0 (49.1%)66.0 (47.5%)13.0 (59.1%)
الأوعية الدموية الدماغية، n (٪)0.104
لا137.0 (85.1%)121.0 (87.1%)16.0 (72.7%)
نعم24.0 (14.9%)18.0 (12.9%)6.0 (27.3%)
مرض الكلى المزمن، n (٪)0.534
لا137.0 (85.1%)117.0 (84.2%)20.0 (90.9%)
نعم24.0 (14.9%)22.0 (15.8%)2.0 (9.1%)
CLD، n (٪)>0.999
لا157.0 (97.5%)135.0 (97.1%)22.0 (100.0%)
نعم4.0 (2.5%)4.0 (2.9%)0.0 (0.0%)
قبول SOFA، الوسيط (الربع الأول، الثالث)5.00 (3.00, 6.00)5.00 (3.00, 6.00)5.50 (3.00, 7.00)0.241
قبول APSIII، الوسيط (الربع الأول، الثالث من الجامعة)49.00 (35.00, 60.00)48.00 (32.00, 57.00)61.50 (50.00, 69.00)<0.001
المتوسط، المتوسط (الربع الأول، الثالث من القسم)15.00 (15.00, 15.00)15.00 (15.00, 15.00)15.00 (14.00, 15.00)0.367
مؤشر الأمراض المصاحبة في تشارلسون، الوسيط (الربع الأول، الثالث من الربع الأول)5.00 (3.00, 6.00)4.00 (2.00, 6.00)5.00 (4.00, 6.00)0.047
معدل التنفس، الوسيط (Q1، Q3)22.00 (18.00, 24.00)22.00 (18.00, 24.00)23.00 (19.00, 26.00)0.091
معدل ضربات القلب، الوسيط (Q1، Q3)93.00 (82.00, 103.00)93.00 (81.00, 101.00)101.00 (93.00, 110.00)0.01
SBP، الوسيط (الربع الأول، الربع الثالث)126.00 (115.00, 135.00)126.00 (115.00, 135.00)126.00 (117.00, 136.00)0.919
DBP، الوسيط (الربع الأول، الثالث من الفريق)75.00 (65.00, 83.00)75.00 (65.00, 83.00)75.00 (63.00, 84.00)0.963
التصنيف، الوسيط (الربع الأول، الثالث من القرن)0.90 (0.70, 1.30)0.90 (0.70, 1.30)0.95 (0.70, 1.40)0.582
BUN، الوسيط (Q1، Q3)20.00 (15.00, 30.00)19.00 (14.00, 27.00)33.50 (20.00, 54.00)0.002
البوتاسيوم، الوسيط (Q1، Q3)4.00 (3.70, 4.50)4.00 (3.60, 4.50)4.25 (3.80, 5.10)0.133
الصوديوم، الوسيط (الربع الأول، الربع الثالث)139.00 (136.00, 142.00)139.00 (136.00, 142.00)140.50 (136.00, 143.00)0.483
WBC، الوسيط (الربع الأول، الربع الثالث)11.50 (7.80, 15.20)11.40 (7.70, 15.20)12.10 (9.10, 18.20)0.321
HBG، الوسيط (الربع الأول، الثالث من القسم)11.30 (10.30, 12.70)11.50 (10.30, 12.80)10.60 (9.80, 11.70)0.072
PLT، الوسيط (Q1، Q3)226.00 (175.00, 279.00)225.00 (174.00, 278.00)236.00 (200.00, 358.00)0.208
اللمفاويات، الوسيط (Q1، Q3)0.83 (0.52, 1.44)0.88 (0.53, 1.45)0.67 (0.45, 0.93)0.111

الجدول 2: خصائص الناجين وغير الناجين. كانت اختبارات الدلالة المستخدمة هي اختبار فيشر الدقيق، اختبار بيرسون لتربيع الكاي، واختبار جمع الترتيب لويلكوكسون.

مجموعةنوعيأو95٪ CIقيمة p
النموذج 1المسار
1
20.510.15, 1.450.228
30.10.02, 0.390.003
النموذج 2المسار
1
20.460.12, 1.590.236
30.10.01, 0.440.007
عمر1.081.03, 1.130.003
جنس
F
M0.50.15, 1.500.222
hosp_days0.690.52, 0.860.005
ICU_days1.511.22, 2.010.001
النموذج 3المسار
1
20.560.12, 2.320.435
30.060.01, 0.360.006
عمر1.061.00, 1.140.049
جنس
F
M0.420.11, 1.470.187
hosp_days0.590.40, 0.780.002
ICU_days1.751.32, 2.57<0.001
APS III_admission1.041.00, 1.080.047
charlson_comorbidity_index0.890.63, 1.200.49
heart_rate_admission1.051.01, 1.100.019
BUN_adm11.00, 1.010.209

الجدول 3: الانحدار اللوجستي متعدد المتغيرات. الاختصارات: CI = فترة الثقة، OR = نسبة الأرجحية.

مجموعةنوعيNالحدث Nساعه95٪ CIقيمة p
النموذج 1المسار16122
162
2360.540.20, 1.480.232
3630.120.03, 0.520.005
النموذج 2المسار16122
162
2360.510.18, 1.420.197
3630.160.03, 0.700.016
عمر161221.061.02, 1.100.004
جنس16122
F83
M780.620.26, 1.460.274
hosp_days161220.730.58, 0.910.005
ICU_days161221.411.14, 1.730.001
النموذج 3المسار16122
162
2360.650.22, 1.910.437
3630.130.03, 0.640.012
عمر161221.051.00, 1.100.063
جنس16122
F83
M780.670.26, 1.740.411
hosp_days161220.680.54, 0.870.002
ICU_days161221.511.19, 1.91<0.001
APS III_admission161221.021.00, 1.050.026
charlson_comorbidity_index161220.920.71, 1.180.493
heart_rate_admission161221.031.00, 1.070.041
BUN_adm1612211.00, 1.000.293

الجدول 4: انحدار كوكس متعدد المتغيرات. الاختصارات: CI = فترة الثقة، HR = نسبة المخاطر.

الجدول التكميلي 1: ملخص الإحصائيات لكل مجموعة مسار لمفاويات. الاختصارات: AIC = معيار معلومات أكايكي؛ BIC = معيار المعلومات البايزي؛ CAIC = AIC متسق؛ AvePP = متوسط احتمال خلفي. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.

الملف الإضافي 1: الرموز والنص للخطوات 1-3. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.

المناقشة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النتائج الجديدة لتحليلنا تستند إلى قاعدة بيانات MIMIC-IV. طورنا تحليل جديد لتحليل ARDS مع الالتهاب الرئوي الطولي للمجموعات اللمفاوية بناء على أعداد الخلايا اللمفاوية المتاحة على نطاق واسع. وجدنا أن مجموعات عدد الخلايا اللمفاوية الطولية كانت أفضل من عدد الخلايا اللمفاوية عند القبول في تقييم التشخيص.

أثرت الخطوات الإجرائية الحرجة بشكل كبير على النتائج ويجب الإشارة إليها من حيث قابلية التكرار. معيار تصفية البيانات، الذي يتطلب > قياسين للخلايا اللمفاوية خلال 7 أيام، يضمن بيانات طولية كافية. كان اختيار معلمات GBTM، وتحديدا اختيار ثلاثة مسارات بناء على قابلية التفسير السريرية بدلا من التحسينات الإحصائية الهامشية، حاسما لتوليد أنماط ظاهرية قابلة للتنفيذ سريريا.

قد تشير مسارات الخلايا اللمفاوية المختلفة إلى ملفات ونتائج مناعية مختلفة في ARDS مع الالتهاب الرئوي، خاصةأثناء عملية العلاج. درجة APSIII هي مؤشر قياس لدرجة الاضطرابات الفسيولوجية الفردية9. كلما ارتفعت درجة APS، كان خلل الأعضاء في الجسم أكثر وضوحا، وزاد سوء التشخيص. مقارنة بالمسار 3، تكون القيمة الأولية للخلايا اللمفاوية لدى مرضى المسار 1 أقل، ودرجة APSIII أعلى. وهذا يشير إلى أن المرضى في المسار 1 هم أكثر عرضة لأن يكونوا في مرحلة ضعف المناعة. المسار 1 (الارتفاع المستمر) يمثل على الأرجح مرضى يعانون من حركة الخلايا اللمفاوية المبكرة المحدودة ووجود لمفاويات مستمرة. كان المسار الثالث (الانخفاض المبكر ثم الارتفاع السريع) مرتبطا بشكل مستقل بأدنى معدل وفيات خلال 28 يوما (معدل ضربات القلب 0.13؛ p = 0.012)، مما يشير إلى أن انخفاض عابر في الخلايا اللمفاوية يتبعه تعافي سريع يمنح توقعات أفضل. يتماشى هذا النمط مع أبحاث سابقة تشير إلى أن الوفاة المبكرة في ARDS ناتجة عن التهاب شديد، بينما الوفاة المتأخرة ترتبط غالبا بتثبيط المناعة10. تسلط هذه النتائج الضوء على الدور المحتمل للعلاجات المخصصة لمختلف أنواع ARDS الممزوجة بأنواع الالتهاب الرئوي. على وجه التحديد، قد يستفيد المرضى الذين لديهم ملف مضاد للالتهاب (المسار 3) من العوامل المضادة للالتهاب مثل الكورتيكوستيرويدات أو أوليناستاتين11. بالنسبة للمرضى الذين لديهم ملف مثبط للمناعة (المسار 1)، قد تكون العلاجات المحفزة للمناعة مثل ثيموزين α1، الذي يعيد عدد الخلايا اللمفاوية، أو IL-7، الذي يعزز تكاثر الخلايا اللمفاوية ويمنع الاستماتة المبرمجة، مفيدة12. تحديد هذه المسارات له آثار سريرية مباشرة على تصنيف المخاطر. من خلال مراقبة عدد الخلايا اللمفاوية خلال أول 3-4 أيام من الإقامة في وحدة العناية المركزة، يمكن للأطباء تحديد المرضى المعرضين لخطر مستمر (المسار 1) الذين قد يكونون مرشحين للتسجيل في تجارب العلاجات المناعية. وعلى العكس، فإن المرضى الذين يتبعون المسار الثالث، رغم الانخفاض الأولي، لديهم توقعات إيجابية وقد يتم تجنيب تدخلات مناعية أكثر عدوانية وربما ضارة. ومع ذلك، فإن هذه المقترحات افتراضية ويجب اختبارها بدقة في الدراسات التدخلية المستقبلية قبل التبني السريري. لذلك، فإن العلاج المستهدف لمتلازمة ARDS مهم بشكل خاص13.

مقارنة بأساليب النمذجة الحالية، يقدم بروتوكولنا القائم على GBTM مزايا منهجية واضحة. بينما تتطلب نماذج التعلم الآلي عادة هندسة ميزات معقدة وموارد حسابية واسعة، يستفيد هذا النهج من البيانات الطولية المتاحة بشكل روتيني مع تنفيذ مباشر. قدرة البروتوكول على التعامل مع القياسات غير المنتظمة والبيانات المفقودة تجعله مناسبا بشكل خاص لمجموعات البيانات السريرية الواقعية. علاوة على ذلك، توفر مجموعات المسار الناتجة أنماط طبيعية سريرية قابلة للتفسير فورا، على عكس طبيعة الصندوق الأسود لبعض خوارزميات التعلم الآلي المعقدة.

كان معدل ضربات القلب أعلى بشكل ملحوظ لدى غير الناجين مقارنة بالناجين في دراستنا. هذا الاستنتاج يتوافق مع دراسة سابقة14. يشير معدل ضربات القلب المرتفع إلى أن الشخص يعاني من انخفاض مستوى الأكسجين، مما يمثل حالة أكثر شدة من ARDS15. علاوة على ذلك، قد يؤدي ارتفاع معدل نبض القلب لفترة طويلة لدى المرضى القلبيين ذوي المخاطر العالية والمرضى في حالات قلبية خطيرة، مما قد يسبب توقعات سلبية16. لذلك، عندما يدخل المريض إلى المستشفى بمعدل ضربات قلب مرتفع بشكل غير طبيعي، من الضروري مراقبة مستويات الأكسجين في الدم لدى المريض عن كثب وأن تكون يقظا لعلامات تدهور الأعراض السريرية لمتلازمة الحساسية المفرطة مع الالتهاب الرئوي. تظهر مدة الاستشفاء ازدواجية تنبؤية: فكل يوم إضافي في الأجنحة العامة قد يشير إلى زخم التعافي، بينما غالبا ما يجسد الحبس المطول في وحدة العناية المركزة دورة مستمرة من المرض الحرج.

لوضع أداء نموذج مسار الخلايا اللمفاوية لدينا في سياق، قارنناه بالنماذج التنبؤية الحديثة لمتلازمة ARDS. على سبيل المثال، طورت دراسة حديثة ركزت تحديدا على الالتهاب الرئوي-ARDS (p-ARDS) ستة نماذج ML، من بينها أظهر نموذج آلة المتجه الداعمة (SVM) أفضل أداء بمعدل AUC 0.7718. نماذج أكثر تقدما تتضمن مؤشرات حيوية محددة (مثل نسبة اللاكتات إلى الألبومين) حسنت الأداء، حيث بلغ معدل AUC يصل إلى 0.811 للوفيات خلال 28 يوما19. في هذا المشهد، حقق هذا النموذج، الذي يدمج مسارات الخلايا اللمفاوية الديناميكية مع المعايير السريرية الأساسية، قدرة تمييزية متفوقة، مع AUC تبلغ 0.932. يشير هذا إلى أن الملف المناعي الطولي الذي تلتقطه اتجاهات الخلايا اللمفاوية قد يوفر معلومات تنبؤية أكثر قوة من قياس نقطة زمنية واحدة أو حتى نماذج تعلم آلي معقدة تعتمد على متغيرات القبول الثابتة.

تمثل كفاءة ومرونة هذا السير التكيف مزايا إضافية. يتيح التصميم الوحدوي لخط أنابيب التحليل لدينا التطبيق السريع على مجموعات بيانات جديدة، مع إمكانية التحليل الكامل من استخراج البيانات إلى التصور خلال ساعات. يمكن تكييف هذا البروتوكول بسهولة لدراسة مؤشرات حيوية ديناميكية أخرى أو مجموعات رعاية حرجة مختلفة، مما يعزز فائدته إلى ما هو أبعد من التطبيق الحالي.

تستحق عدة قيود النظر فيها. أولا، التحليل الاستعادي لقاعدة بيانات مركزية واحدة (MIMIC-IV) معرض للتداخل غير المقاس، وقد يؤدي الاعتماد على رموز ICD-9/10 لتحديد ARDS بدلا من تعريف برلين المستقبلي إلى تحيز التصنيف الخاطئ ويحد من قابلية التعميم بسبب الاختلافات التشخيصية الإقليمية. ثانيا، حجم المجموعة (n=161)، رغم أنه كاف للنمذجة الأولية، يتطلب التحقق الخارجي في دراسات أكبر متعددة المراكز. ثالثا، غياب ملفات السيتوكين الديناميكية وبيانات العلاج المناعي يقيد التقييم المناعي الشامل. أخيرا، تتطلب المنفعة السريرية لنموذجنا تقييما مستقبليا.

في الختام، تم تحديد ثلاثة مسارات لمفاوية مميزة لدى مرضى ARDS المصابين بالالتهاب الرئوي باستخدام GBTM. كانت مسارات الخلايا اللمفاوية، وارتفاع معدل ضربات القلب، والبقاء في العناية المركزة مؤشرات قوية على الوفيات خلال 28 يوما. قد تدعم هذه النتائج تطوير استراتيجيات إدارة أكثر تخصيصا لمتلازمة ARDS مع الالتهاب الرئوي. قد تركز الدراسات المستقبلية المستقبلية على دراسة فعالية العلاج المناعي المستهدف على مسارات مختلفة لفهم أفضل للتفاعلات المحتملة بين العلاج المناعي والمجموعات الفرعية لمرض ARD.

الإفصاحات

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يوجد لدى المؤلفين تضارب مصالح للكشف عنها.

شكر وتقدير

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعتمد هذه الدراسة على بيانات القاعدة MIMIC-IV. نعبر عن خالص امتناننا لفريق MIMIC-IV المخلص على مساهماتهم. شكرا على رفقة وتشجيع السيد هو.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
المحاكاة مختبر MIT لعلم وظائف الأعضاء الحاسوبيIV 2.2
نافيكات بريميوم بريميوم سوفت سايبرتك المحدودة16
فريق R كور4.4.1
RStudioشركة بوزيت سوفتوير، PBC

المراجع

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bellani, G., et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries. JAMA. 315 (8), 788_800(2016).
  2. Thompson, B. T., et al. Acute Respiratory Distress Syndrome. New Engl J Med. 377 (6), 562_572(2017).
  3. Xu, H., et al. Acute Respiratory Distress Syndrome Heterogeneity and the Septic ARDS Subgroup. Front Immunol. 14, 1277161(2023).
  4. Drewry, A. M., et al. Persistent Lymphopenia after Diagnosis of Sepsis Predicts Mortality. Shock. 5 (5), 391_391(2014).
  5. Drewry, A. M., et al. The Presence of Hypothermia within 24 Hours of Sepsis Diagnosis Predicts Persistent Lymphopenia. Crit Care Med. 43 (6), 1165-1169 (2015).
  6. Nagin, D. S., et al. Group-Based Multi-Trajectory Modeling. Statist Methods Med Res. 27 (7), 2015-2023 (2018).
  7. ICD-10. , https://www.cdc.gov/nchs/icd/icd-10/index.html (2024).
  8. Calfee, C. S., et al. Subphenotypes in Acute Respiratory Distress Syndrome: Latent Class Analysis of Data from Two Randomised Controlled Trials. Lancet Resp Med. 2 (8), 611-620 (2014).
  9. Zhang, L., et al. Prediction of Prognosis in Elderly Patients with Sepsis Based on Machine Learning (Random Survival Forest). BMC Emerg Med. 22 (1), 26(2022).
  10. Delano, M. J., Ward, P. A. Sepsis-Induced Immune Dysfunction: Can Immune Therapies Reduce Mortality. J Clin Invest. 126 (1), 23-31 (2016).
  11. Liu, D., et al. Sepsis-Induced Immunosuppression: Mechanisms, Diagnosis and Current Treatment Options. Military Med Res. 9 (1), 56(2022).
  12. Patil, N. K., et al. Immunotherapy: A Promising Approach to Reverse Sepsis-Induced Immunosuppression. Pharmacol Res. 111, 688-702 (2016).
  13. Su, Y., et al. Mechanisms of pulmonary endothelial barrier dysfunction in acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Chinese Med J Pulmon Crit Care Med. 2 (2), 80-87 (2024).
  14. Tyson, B., et al. Predictors of Survival in Older Adults Hospitalized with COVID-19. Neurol Sci Off J Italian Neurol Soc Italian Soc Clin Neurophysiol. 42 (10), 3953-3958 (2021).
  15. Bai, Y., et al. Dynamic Oxygenation Subgroup Bringing New Insights in ARDS: More Predictive of Outcomes and Response to PEEP than Static PaO2/FiO2. Thorax. , (2025).
  16. Sander, O., et al. Impact of Prolonged Elevated Heart Rate on Incidence of Major Cardiac Events in Critically Ill Patients with a High Risk of Cardiac Complications. Crit Care Med. 33 (1), discussion 241-242 81-88 (2005).
  17. Taylor, S. P., et al. Clinical Subtypes of Sepsis Survivors Predict Readmission and Mortality after Hospital Discharge. Ann Am Thorac Soc. 19 (8), 1355-1363 (2022).
  18. Lv, J., Chen, J., Liu, M. Machine Learning-based prognostic prediction model of pneumonia-associated acute respiratory distress Syndrome. Front Med. 12, 1582426(2025).
  19. Ye, D., Jiang, W., Gu, D. Association between Platelet-albumin-bilirubin grade and the 30-day mortality in patients with acute respiratory distress syndrome: Evidence from the MIMIC-IV Database. Balkan Med J. 42 (1), 66-74 (2025).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

MIMIC IV

مقالات ذات صلة