يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
طورت هذه الدراسة الاسترجاعية أحادية المركز نموذج انحدار لوجستي وتم التحقق من صحته داخلياً للتنبؤ بنقص التروية الدماغية المتأخر بعد النزف تحت العنكبوتي الناتج عن تمدد الأوعية الدموية. وفي 680 مريضاً، أظهرت ستة متغيرات سريرية ومخبرية وتصويرية مبكرة قيمة تنبؤية أولية. وثمة حاجة إلى مزيد من التحقق الخارجي من الصحة قبل الاستخدام السريري.
يُعد نقص التروية الدماغية المتأخر (DCI) سبباً هاماً للإصابة العصبية الثانوية بعد النزف تحت العنكبوتية الناتج عن تمدد الأوعية الدموية (aSAH). قامت هذه الدراسة الاسترجاعية أحادية المركز بتطوير وتقييم نماذج تنبؤية لنقص التروية الدماغية المتأخر باستخدام بيانات من 680 مريضاً بالغاً مصاباً بـ aSAH تم علاجهم بين يوليو 2022 وديسمبر 2024. تم تقسيم المرضى باستخدام تقسيم بنسبة 8:2 طبقاً للنتائج إلى مجموعة تدريب شملت 544 مريضاً ومجموعة تحقق داخلية مستقلة شملت 136 مريضاً. حدث نقص التروية الدماغية المتأخر لدى 175 مريضاً في مجموعة التدريب و42 مريضاً في مجموعة التحقق الداخلية. تم إجراء اختيار المتنبئات في مجموعة التدريب باستخدام انحدار "أقل تقلص مطلق واختيار عامل" (LASSO) مع تحقق تبادلي بمقدار 10 طيات. تم الاحتفاظ بستة متغيرات وهي: العمر، والوذمة الدماغية، ونقص ألبومين الدم، ودرجة فيشر المعدلة، ودرجة هانت-هيس، ودرجة الاتحاد العالمي لجراحي الأعصاب. تمت مقارنة نماذج الانحدار اللوجستي، وتعزيز التدرج الشديد (XGBoost)، وآلة تعزيز التدرج الخفيف (LightGBM)، وآلة المتجهات الداعمة (SVM)، ونماذج الجيران الأقرب (k-NN). أظهر الانحدار اللوجستي مساحة تحت منحنى خصائص التشغيل للمستقبل بلغت 0.832 (فاصل ثقة 95%، 0.758–0.906) في مجموعة التحقق الداخلية. وكان ميل المعايرة، وتقاطع المعايرة، ومقياس برير 0.98 و0.02 و0.168 على التوالي، رغم عدم توفر فواصل الثقة لتقديرات المعايرة هذه. تمثل هذه النتائج أداءً أولياً في مجموعة تحقق داخلية مستقلة واحدة. وتمنع حالياً سجلات التكرار غير المكتملة، وغياب تقاطع النموذج، ونقص تصحيح التفاؤل القائم على إعادة أخذ العينات، وغياب التحقق الخارجي، إمكانية حساب الاحتمالات على مستوى المريض والتطبيق السريري.
تم اقتراح عدة نماذج تنبؤية لحالات DCI بعد الإصابة بـ aSAH، ولكن الكثير منها كان محدوداً بسبب صغر أحجام العينات، وعدم اكتمال تقييم المعايرة، وعدم كفاية التقارير حول إجراءات تطوير النماذج، والافتقار إلى التحقق الخارجي. وقد ركزت العديد من الدراسات بشكل أساسي على التمييز، بينما تم الإبلاغ عن المعايرة وقابلية التكرار وتقييم التأثير السريري بشكل أقل اتساقاً. لذلك، يجب تقييم أداء النموذج باستخدام طرق شفافة وتفسير النتائج بحذر عندما يكون التحقق مقتصرًا على مركز واحد.
هدفت الدراسة الحالية إلى تطوير وتقييم داخلي لنماذج تنبؤية للإصابة بـ DCI باستخدام متغيرات سريرية ومخبرية وتصويرية مبكرة متاحة بشكل روتيني. وقد تمت مقارنة خمسة مناهج للنمذجة باستخدام المجموعة ذاتها من المتنبئات المختارة. وكان الهدف من نقطة التنبؤ الزمنية هو ما بعد التقييم الأولي عند التنويم، والتقييم المخبري، وتصوير الأشعة، ولكن قبل فترة الخطر الرئيسية للإصابة بـ DCI. وقد تم تطوير هذه النماذج لغرض تقدير المخاطر القائم على البحث، ولم تكن مخصصة لتشخيص DCI، أو استبدال التقييم السريري، أو تحديد العلاج بشكل مستقل. ويتطلب الأمر إجراء تحقق خارجي، وإعادة معايرة، واختبار التأثير السريري قبل الاستخدام في الممارسة السريرية.
تُعد نقص التروية الدماغية المتأخر (DCI) أحد هذه الإصابات الثانوية التي كانت من بين الحالات الأكثر أهمية من الناحية السريرية والتي يمكن الوقاية منها بعد حدوث نزف تحت العنكبوتية الشرياني (aSAH). ونقص التروية الدماغية المتأخر هو مضاعفة تظهر عادةً بعد عدة أيام من حدوث النوبة، وتحديداً خلال 3–14 يوماً، وترتبط بظهور خلل عصبي بؤري جديد، أو تدهور في مستوى الوعي، و/أو بدء حدوث احتشاء دماغي في التصوير العصبي اللاحق. وعلى الرغم من وجود بعض الاختلافات في الممارسات التشخيصية بين المؤسسات المختلفة، إلا أن نقص التروية الدماغية المتأخر يرتبط دائماً بإقامة طويلة في وحدة العناية المركزة، واستهلاك عالٍ للموارد، وتكهنات عصبية سيئة. وتتراوح نسبة حدوث نقص التروية الدماغية المتأخر المبلغ عنها عادةً بين 30–40 بالمائة، مما يؤكد مدى انتشاره وتأثيراته الإنذارية الكبيرة1,2,3,4,5,6. والجدير بالذكر أن نقص التروية الدماغية المتأخر ليس عملية ذات مسار واحد؛ فبينما كان التركيز دائماً على التشنج الوعائي الدماغي في الأوعية الكبيرة، تظهر الأدلة المتراكمة أيضاً أن إصابة الدماغ المبكرة، وإزالة الاستقطاب القشري المنتشر، والالتهاب العصبي، والخثار الدقيق، والخلل الوظيفي البطاني، وضعف التنظيم الذاتي، وفشل الدورة الدموية الدقيقة، كلها عوامل تساهم في خطر الإصابة بنقص التروية. وتساعد هذه الفسيولوجيا المرضية متعددة العوامل في تفسير لماذا قد لا تمنع العلاجات التي تستهدف التشنج الوعائي حدوث الاحتشاء المرتبط بنقص التروية الدماغية المتأخر بشكل كامل، ولماذا يصعب تحديد المرضى المعرضين لمخاطر عالية في السياق السريري المعتاد.
يعد تصنيف مخاطر الإصابة بنقص التروية الدماغي المتأخر (DCI) الذي يلي النزف تحت العنكبوتي الشرياني (aSAH) أولوية قصوى، لأنه من خلال التحديد السريع للمرضى المعرضين لمخاطر عالية، قد يكون من الممكن مراقبتهم بشكل أوثق وتصعيد التدابير الوقائية أو العلاجية على الفور7. يمكن أن تتضمن خطط المراقبة في الممارسة السريرية استخدام اختبارات عصبية أكثر تكراراً، وتصوير الدوبلر بالموجات فوق الصوتية عبر الجمجمة، وتقنيات تصوير متطورة مثل التصوير المقطعي المحوسب للتروية، وتحسين الديناميكا الدموية وحجم السوائل داخل الأوعية، والالتزام الصارم بالعلاج بـ nimodipine، والتحديد المبكر للتدهور العصبي، مثل استسقاء الرأس، أو إعادة النزف، أو النوبات الصرعية، أو العدوى، أو الاختلالات الأيضية. ومع ذلك، تميل مقاييس الشدة العالمية وخبرة الأطباء إلى التأثير على القرارات السريرية بدلاً من تقديرات احتمالية الإصابة بـ DCI المخصصة والقائمة على البيانات8,9,10. وأحد الأسباب في ذلك هو أن الأدبيات تشير إلى أن عوامل الخطر غير متجانسة، وأن التفاعل بين عوامل المريض، وعبء النزف، والاضطرابات الفسيولوجية، ومقاييس التصنيف العصبي قد يكون غير خطي ومعقداً. وقد بحث الباحثون السابقون في التنبؤات المحتملة لـ DCI، بما في ذلك العمر، وارتفاع ضغط الدم، والحالة العصبية الأساسية، وخصائص تمدد الأوعية الدموية، والمؤشرات المخبرية (مثل صوديوم ومؤشر ألبومين المصل)، وميزات التصوير التي تشير إلى حمولة النزف، والعوامل المتعلقة بفترة ما حول الجراحة أو العلاج. كانت تقنيات الانحدار التقليدية مفيدة، ولكن قد تكون محدودة عندما تكون المتنبئات مرتبطة، أو عندما تكون العلاقة بين المتنبئات والمخاطر غير خطية، أو عند وجود تفاعلات بين المتغيرات11. وبالتزامن مع ذلك، تم اقتراح أدوات متعددة (أكثرها شيوعاً المخططات البيانية "nomograms") لتقييم مخاطر DCI. ورغم أن المخططات البيانية عملية وجذابة بصرياً، إلا أن معظمها يعتمد على عينات صغيرة، وتتضمن متغيرات قليلة، وقد تعاني من الإفراط في التوفيق "overfit" أو ضعف التحقق من صحتها. بالإضافة إلى ذلك، فإن النماذج التي تم تطويرها واختبارها في مركز واحد قد لا تكون قابلة للتطبيق بسهولة في مرافق أخرى بسبب الاختلافات في تركيبة المرضى، وتفسير الصور، والعلاج، وعتبات تشخيص DCI.
يمكن لطرق التعلم الآلي أن تكمل نماذج التنبؤ السريرية التقليدية، لأنها تسمح باستكشاف أبعاد أكثر من البيانات السريرية وملاحظة اتجاهات أكثر تعقيداً دون الحاجة إلى وضع افتراضات خطية صارمة. وقد وجدت نماذج التنبؤ القائمة على التعلم الآلي (ML) تطبيقات متزايدة في مجال أمراض الأوعية الدموية الدماغية في السنوات الأخيرة، بما في ذلك التنبؤ بالنتائج والمضاعفات، بالإضافة إلى دعم اتخاذ القرار12,13,14. وتشمل خوارزميات التعلم الآلي الشائعة استخدام طرق الأشجار التجميعية مثل تعزيز التدرج الشديد (XGBoost) وآلة تعزيز التدرج الخفيفة (LightGBM)، والمصنفات القائمة على النواة مثل آلات متجه الدعم (SVMs)، والمصنفات القائمة على المسافة مثل k-أقرب جيران (KNN). وتتميز هذه النماذج، من حيث المبدأ، بقدرتها على نمذجة العلاقات غير الخطية والتفاعلات بشكل أكبر مما تفعله النهج التقليدية15. ومع ذلك، هناك أيضاً مخاوف عملية مرتبطة بنماذج التعلم الآلي، مثل خطر الإفراط في التخصيص (overfitting)، وانخفاض القابلية للتفسير، والحاجة إلى التعامل مع المعالجة المسبقة، والضبط، والمعايرة، والتقييم، والتحقق. ومن الجدير بالذكر أنه في مجموعة واسعة من السيناريوهات السريرية، يمكن للانحدار اللوجستي محدد المواصفات جيداً أن يؤدي بنفس كفاءة، أو حتى بفعالية أكبر من الخوارزميات الأكثر تعقيداً، خاصة عندما يكون عدد المتنبئات صغيراً ونسبة الإشارة إلى الضوضاء متوسطة. وبناءً على ذلك، فإن هناك حاجة إلى إجراء تحليل مقارن لمختلف الخوارزميات باستخدام متنبئات ومقاييس تقييم مماثلة لتحديد النموذج الذي يتوافق مع الأداء والقابلية للتطبيق السريري16,17,18.
لقد تم اقتراح العديد من نماذج التنبؤ بنقص التروية الدماغية المتأخر سابقاً؛ ومع ذلك، فإن الكثير منها يعاني من قيود جوهرية، بما في ذلك صغر حجم العينات، ومحدودية تقييم المعايرة، وغياب المقارنة المباشرة بين الخوارزميات، وعدم كفاية التحقق من الصحة. علاوة على ذلك، غالباً ما تركز الدراسات السابقة على القدرة التمييزية مع نقص في الإبلاغ عن مقاييس المعايرة والفائدة السريرية، وهي عناصر أساسية للقابلية للتطبيق في الواقع العملي. تعالج الدراسة الحالية هذه الفجوات من خلال تطوير نموذج تنبؤي في مجموعة دراسة كبيرة نسبياً، وتطبيق اختيار منهجي للمؤشرات التنبؤية باستخدام انحدار "أقل تقلص واختيار مطلق" (LASSO)، ومقارنة خوارزميات تعلم آلي متعددة ضمن إطار نمذجة موحد، وتقييم شامل للأداء التمييزي والمعايرة وأداء تحليل القرار.
تم اقتراح العديد من نماذج التنبؤ بحدوث DCI بعد aSAH، ولكن العديد منها يعاني من قيود مهمة، بما في ذلك صغر حجم المجموعات، والتقييم المحدود للمعايرة، وعدم اكتمال تقارير تطوير النماذج، والافتقار إلى التحقق الخارجي أو الزمني. بالإضافة إلى ذلك، تكتفي العديد من الدراسات بذكر التمييز فقط، بينما يتم تقديم تحليل المنحنى القراري والمعايرة بشكل أقل اتساقاً. لا تحل الدراسة الحالية مشكلة التحقق الخارجي، بل تقدم دراسة لتطوير نموذج والتحقق الداخلي منه في مركز واحد باستخدام متغيرات سريرية ومخبرية وتصويرية متاحة بشكل روتيني. حالة الاستخدام المقصودة هي التصنيف المبكر للمخاطر بعد التنويم والعلاج الأولي لتمدد الأوعية الدموية، وذلك قبل نافذة خطر DCI الرئيسية. قد يساعد هذا النموذج 임 임 السريريين في تحديد المرضى الذين يحتاجون إلى مراقبة عصبية أدق، ومتابعة بالتصوير الوعائي، وتصحيح الاختلالات الفسيولوجية، ومراجعة مبكرة من قبل فريق العناية المركزة للجراحة العصبية. ليس الغرض من النموذج استبدال التقدير السريري، أو تشخيص DCI، أو توجيه العلاج دون إجراء تحقق خارجي واختبار التأثير السريري. اقترحت الدراسات السابقة عدة نماذج للتنبؤ بـ DCI بعد aSAH، ولكن الكثير منها كان محدوداً بسبب صغر حجم العينات، أو عدم اكتمال التقارير حول المعايرة، أو محدودية المقارنات بين طرق النمذجة، أو الافتقار إلى التحقق الخارجي. لا تدعي الدراسة الحالية أنها تقدم أداة اتخاذ قرار مثبتة سريرياً، بل تهدف إلى تطوير نموذج تنبؤ والتحقق منه داخلياً باستخدام متغيرات سريرية ومخبرية وتصويرية مبكرة متاحة بشكل روتيني من مجموعة في مركز واحد. حالة الاستخدام المقصودة هي التصنيف المبكر للمخاطر بعد التنويم والعلاج الأولي لتمدد الأوعية الدموية، قبل فترة خطر DCI الرئيسية. في هذا السياق، فإن ارتفاع المخاطر المتوقعة من شأنه أن يدعم إجراء تقييم عصبي أدق، ومراقبة وعائية، وتصحيح الاختلالات الفسيولوجية، ومراجعة مبكرة من قبل العناية المركزة للجراحة العصبية. لا يهدف النموذج إلى تشخيص DCI أو استبدال التقدير السريري للطبيب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم اعتماد الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية المؤسسية في مستشفى يولين الأول، مقاطعة شنشي، الصين. نظرًا لأن هذه الدراسة كانت تحليلًا استعاديًا للبيانات التي تم جمعها روتينيًا من المستشفى، ولأن جميع البيانات تم إخفاء هويتها قبل التحليل، فقد تم الإعفاء من شرط الحصول على موافقة خطية مستنيرة. أُجريت الدراسة وفقًا لمتطلبات المؤسسة المتعلقة بحماية البيانات ومبادئ إعلان هلسنكي.
البيانات والأساليب
مجمموعة الدراسة والتصميم
كانت هذه دراسة مستقبلية أحادية المركز أُجريت في مستشفى يولين الأول، مقاطعة شنشي، الصين. تم فحص سجلات المرضى الذين تم إدخالهم إلى المستشفى بسبب النزف تحت العنكبوتية الناتج عن تمدد شرياني (aSAH) بين يوليو 2022 وديسمبر 2024. وكان من الشروط أن يكون المرضى البالغين ممن تبلغ أعمارهم 18 سنة أو أكثر، مع تشخيص مؤكّد للنزف تحت العنكبوتية الناتج عن تمدد شرياني (aSAH) من خلال التصوير العصبي والتصوير الوعائي داخل القحف. وكان يُشترط أن يكون المرضى قد تم إدخالهم خلال 72 ساعة من بدء الأعراض، وأن يكونوا قد تلقوا علاجًا للتمدد الوعائي أثناء فترة الإقامة الاستشفائية الأساسية.
يُستبعد المرضى إذا كانوا يعانون من نزيف تحت العنكبوتية الناتج عن رض، أو نزيف تحت العنكبوتية غير المنتفخي، أو مرض دموي مزمن شديد، أو أمراض دماغية رأسية كبرى أخرى تؤثر على تقييم النتيجة، أو سجلات غير كافية لتقييم الإصابة الدماغية المفاجئة (DCI)، أو الوفاة داخل المستشفى قبل انتهاء فترة تقييم كافية للإصابة الدماغية المفاجئة. قد يؤدي استبعاد الوفيات المبكرة داخل المستشفى إلى تحيز البقاء على قيد الحياة، لأن الحالات الأكثر شدة قد تُستبعد من التحليل. لذلك، ينبغي تفسير النتائج على أنها تنطبق أساسًا على المرضى الذين نجوا لفترة كافية لتقييم الإصابة الدماغية المفاجئة.
جمع البيانات
تم استخراج المتغيرات السريرية، والمختبرية، والتصويرية، والمتعلقة بالعلاج من السجل الطبي الإلكتروني باستخدام نموذج محدد مسبقًا لاستخراج البيانات. وشملت المتغيرات المستخرجة عوامل демوغرافية، والسجل الطبي، وخصائص التوسع الوعائي، والدرجة العصبية المبكرة، والنتائج التصويرية المبكرة، ونتائج المختبر، ونهج العلاج، ومضاعفات المستشفى. وكان الوقت المقصود للتنبؤ بعد اكتمال القبول الأولي وتقييم ما حول الجراحة، ولكن قبل النافذة الرئيسية لخطر الإصابة بالعدوى الدماغية المفاجئة (DCI).
تم استخلاص العمر، والجنس، ومؤشر كتلة الجسم، وحالة التدخين، واستخدام الكحول، وارتفاع ضغط الدم، والسكري، وحجم الانتفاخ، وموقع الانتفاخ، والدرجة المعدلة لفيشر، ودرجة هنت-هيس، ودرجة الاتحاد العالمي للجراحين العصبيين، والنزيف داخل البطينات، وإعادة النزيف من سجلات القبول والتصوير الأولي. وتم الحصول على المتغيرات المختبرية، بما في ذلك الهيموغلوبين، والألبومين في المصل، والصوديوم في المصل، من أقدم فحص دم متوفر قبل نقطة التنبؤ الزمنية. تم تقييم وذمة الدماغ باستخدام التصوير الأساسي أو التصوير الفوري بعد العلاج المتوفر قبل تشخيص الإصابة بنقص التروية الدماغية المتأخرة (DCI). لم تُستخدم المتغيرات المسجلة فقط بعد بدء نقص التروية الدماغية المتأخرة (DCI) في تطوير النموذج بهدف تقليل تسرب المعلومات.
عُرّف فقر الدم بأنه الهيموغلوبين <110 غ/ل لدى المرضى من الإناث و <120 غ/ل لدى المرضى الذكور. وعُرِّفت نقص ألبومين الدم بأنه ألبومين مصل الدم <35 غ/ل. تم تعريف نقص صوديوم الدم بأنه صوديوم مصل <130 مليمول/لتر
تمت إدارة المرضى وفقًا لمسار رعاية aSAH المؤسسي. وشملت الإدارة القياسية تأمين التوسع الوعائي في وقت مبكر، والمراقبة العصبية، والتحكم في ضغط الدم، وإدارة السوائل والشوارد، والرصد للبحث عن المضاعفات بما في ذلك الاستسقاء الدماغي، والنزيف المتجدد، والصرع، والعدوى، والتشنج الوعائي، والإصابة الدماغية المفاجئة (DCI). وقد استُخدم الدواء نيموديبين ما لم تكن هناك موانع. وتم إجراء مراقبة التشنج الوعائي باستخدام الفحص العصبي، والتصوير الوعائي، وتصوير دوبلر عبر الجمجمة عند الإشارة السريرية لذلك. وتم التعامل مع الاستسقاء الدماغي بتحويل السائل النخاعي عند الحاجة. وطُبقت تحسينات التروية الدموية والعلاج المنقذ وفقًا لتقييم الفريق العلاجي. وبما أن شدة العلاج وتفاصيل العلاج المنقذ لم تُسجل بالكامل في مجموعة البيانات الاستعادية، لم يمكن تعديل هذه العوامل بشكل كامل في النموذج، واعتبر ذلك من قيود الدراسة.
تشخيص DCI
تم تعريف الإصابة الدماغية المُفاجئة (DCI) على أنها اضطراب عصبي موضعي جديد، أو انخفاض في مستوى الوعي، أو جلطة دماغية جديدة تظهر في التصوير المقطعي المتبقي أو التصوير بالرنين المغناطيسي خلال النافذة الزمنية المتوقعة لخطر الإصابة بالإصابة الدماغية المُفاجئة، ولا يُمكن تفسيرها بواسطة سبب آخر. وتم تعريف النافذة الزمنية لخطر الإصابة بالإصابة الدماغية المُفاجئة على أنها الأيام من 3 إلى 14 بعد حدوث الجلطة النزفية. وتم استعراض التفسيرات البديلة، بما في ذلك النزيف المتكرر، والانسداد البطيني، والتشنجات، والعدوى، واضطرابات الأيض، وتأثير المهدئات، والجلطات المرتبطة بالإجراءات، قبل تصنيف الحدث على أنه إصابة دماغية مُفاجئة.
تمت مراجعة النتائج من قبل اثنين من الأطباء ذوي الخبرة في إدارة النزف تحت العنكبوتية (aSAH)، بما في ذلك جرّاح أعصاب وطبيب أعصاب/طبيب رعاية عصبية حرجة. قام المراجعون باستعراض الملاحظات السريرية، والفحوصات العصبية، وتقارير التصوير، والتصوير المتابعي. وقد تم إخفاء مخرجات النموذج النهائي عن المقيّمين أثناء تقييم النتائج. وتم حل الخلافات من خلال مناقشة تهدف إلى التوصل إلى توافق في الآراء، مع مراجعة التصوير ذي الصلة والجدول الزمني السريري. لم يتم قياس الاتفاق الرسمي بين المقيّمين، وتمت إضافة هذه المحدودية لأن تصنيف الإصابة الدماغية القلبية (DCI) قد يتطلب حُكمًا سريريًا.
حساب حجم العينة
تم تقدير حجم العينة باستخدام قاعدة "10 أحداث لكل متغير" (EPV) كمبدأ توجيهي11. مع وجود 20 متغيراً تنبؤياً مرشحاً وحدوث متوقع لحالة التصوير المقطعي المزمن (DCI) بنسبة 35% تقريباً، كان الحد الأدنى المطلوب لحجم العينة هو 20 × 10 / 0.35 ≈ 572 مريضاً. وقد تجاوزت عينتنا النهائية البالغة 680 مريضاً هذا المطلب. وعلى الرغم من تطبيق قاعدة الأحداث لكل متغير (EPV) كإرشاد عام، فقد تتطلب نماذج التنبؤ الحديثة، ولا سيما خوارزميات التعلم الآلي، اعتبارات أكثر مرونة فيما يتعلق بحجم العينة. واعتُبر حجم العينة النهائية كافياً لضمان استقرار النموذج، وتقليل خطر الإفراط في التخصيص (overfitting)، وتمكين تقدير موثوق بمقاييس أداء النموذج.
تطوير النموذج والتحقق منه
تم تخصيص المرضى إلى مجموعة تدريبية مكونة من 544 مريضًا ومجموعة تحقق داخلي مستقلة مكونة من 136 مريضًا باستخدام تقسيم مُصنف حسب النتيجة بنسبة 8:2. وقد استُخدم التصنيف حسب النتيجة للحفاظ على نسبة مماثلة من حالات الإصابة بالاعتلال الدماغي المتأخر (DCI) في المجموعتين. وحدث الاعتلال الدماغي المتأخر (DCI) لدى 175 من أصل 544 مريضًا في المجموعة التدريبية و42 من أصل 136 مريضًا في مجموعة التحقق الداخلي. وقد تم الاحتفاظ بتصميم التقسيم 8:2 المستقل لأنه كان الاستراتيجية المحددة مسبقًا لتطوير النموذج، ويوفر مجموعة منفصلة لتقييم الأداء الداخلي الأولي.
تم اختيار المتنبئات فقط في مجموعة التدريب باستخدام انكماش الانحدار المطلق واختيار المؤشر مع التحقق المتقاطع ذي 10 أضعاف. كان معلمة الجزاء المختارة هو λ = 0.031. تم الاحتفاظ بستة متنبئات: العمر، الوذمة الدماغية، نقص ألبومين الدم، درجة فيشر المعدلة، درجة هنت-هيس، ودرجة الاتحاد العالمي للجراحين العصبيين.
تم تطوير نماذج الانحدار اللوجستي، وتعزيز التدرج المتطرف، وآلة تعزيز التدرج الخفيفة، وآلة المتجهات الداعمة، ونموذج الجار الأقرب كـ (k-nearest neighbor) باستخدام نفس المجموعة من المتغيرات التنبؤية المختارة. وقد اقتصرت جميع إجراءات المعالجة المسبقة واختيار المتغيرات التنبؤية وتطوير النموذج على مجموعة التدريب. ولم تُستخدم مجموعة التحقق الداخلي خلال اختيار المتغيرات التنبؤية أو ضبط النموذج، بل تم تقييمها فقط بعد اكتمال تطوير النموذج.
لم يتم الاحتفاظ بالبادئة العددية العشوائية المستخدمة لتخصيص المجموعة الأصلية في سجلات التحليل المؤرشفة، وبالتالي تعذر التحقق منها لاحقًا. كما لم يكن التصحيح البايزي للتفاؤل والتحقق الداخلي المتكرر باستخدام التحقق المتقاطع k-fold متاحين. لذلك، يُوصف التحليل الحالي بأنه تحقق داخلي واحد من نوع hold-out، بدلاً من تقييم أداء مصحح للتفاؤل أو مُحقق باستخدام التحقق المتقاطع المتكرر.
إعادة إنتاجية التعلّم الآلي
استخدم اختيار المتنبئ في تحليل LASSO التحقق المتقاطع ذا 10 أضعاف داخل مجموعة التدريب. تم توحيد المتنبئات المستمرة عند الحاجة وفق خوارزمية النمذجة، وتم تمثيل المتنبئات الفئوية باستخدام فئات سريرية ثنائية محددة مسبقًا. لم تُستخدم مجموعة التحقق في ضبط أو اختيار النموذج.
لم تحفظ مواد التحليل المؤرشفة الشبكات النهائية للضبط، أو المعلمات الفائقة المختارة، أو إصدارات الحزم الكاملة، أو بذور العشوائية الأصلية، أو إجراء توازن الفئات المؤكدة لخوارزميات XGBoost وLightGBM وSVM وKNN. وبالتالي، لم يتم إعادة بناء هذه الإعدادات أو تقديرها. وعليه، ينبغي تفسير المقارنات المتعلّقة بالتعلم الآلي باعتبارها مقارنات استكشافية للخوارزميات، وليس تجارب نمذجة قابلة لإعادة الإنتاج بالكامل. ويجب تلخيص معلومات القابلية لإعادة الإنتاج، سواء المتوفرة أو غير المتوفرة، في الجدول التكميلي 1.
التحكم في التحيز &؛ تحليل الحساسية
تم إدراج المرضى المؤهلين بشكل متتالٍ لتقليل التحيز في الاختيار. واستُخدمت تعريفات متغيرة قياسية ونموذج استخراج بيانات منظم لتقليل التحيز في المعلومات. واقتُصرت المتغيرات التنبؤية على المعلومات المتاحة قبل نقطة الزمن المقصودة للتنبؤ بحدوث DCI لتقليل تسرب المعلومات. وأُجريت عملية اختيار المتغيرات التنبؤية ومعالجتها مسبقًا وتطوير النموذج فقط في مجموعة التدريب.
تمثل درجات فيشر المعدل، وهانت-هيس، ودرجة WFNS جوانب مرتبطة بحمل النزيف وشدة الاضطراب العصبي. وعلى الرغم من أن جميع المتغيرات الثلاثة تم الاحتفاظ بها بعد اختيار LASSO، فإن قيم عامل التضخم العددي للتباين، ونتائج النموذج الحساس الذي يستثني مقاييس الشدة المتداخلة، لم تُدرج في مخرجات التحليل المحفوظة. لم يكن من الممكن إعادة بناء هذه التحليلات من الجداول التجميعية لأنها تتطلب ارتباطات المرضى الفردية ومخرجات النموذج المطابقة. لذلك، لم يتم تفسير المعاملات الفردية لهذه المقاييس الخاصة بالشدة على أنها تأثيرات مستقلة أو سببية. بل تم الاحتفاظ بها فقط كمكونات للنموذج التنبؤي المُختار في مجموعة التدريب.
قابلية تفسير النموذج
كان يُعتقد أن القابلية السريرية تتطلب تفسير النموذج كعنصر حاسم. في النموذج الأكثر فعالية، تم النظر في تأثيرات المتغيرات التنبؤية لتقييم المصداقية السريرية ومدى الموافقة مع المعرفة الفسيولوجية المرضية الحالية المتعلقة بالعدوى الدماغية المتأخرة. سمح هذا الأسلوب بتقييم واضح لسلوك النموذج وحسّن من إمكانية الترجمة السريرية.
البيانات المفقودة
تم تقييم الغياب على مستوى المتغيرات أثناء إعداد البيانات. ومع ذلك، لم تُحفظ الأعداد والنسب المئوية الأصلية للبيانات المفقودة قبل الاستيفاء لكل متغير مرشح في سجلات التحليل المؤرشفة، وبالتالي لا يمكن إعادة بنائها بدقة من الجداول التجميعية. ونتيجةً لذلك، لم يتم افتراض اكتمال البيانات، ولم تُقدَّم أي نسب مئوية للغياب دون تحقق.
يجب إنشاء جدول بيانات تكميلي موثق ومفقود مباشرة من مجموعة البيانات الأصلية على مستوى المريض بعد إزالة معلومات التعريف. يجب أن يُبَيّن الجدول التكميلي 2، لكل متغير مرشح، عدد ونسبة الملاحظات المفقودة قبل معالجة البيانات، والطريقة المستخدمة للتعامل مع حالات النقص، وعدد الملاحظات المشمولة في التحليل النهائي. واعتبرت عدم القدرة على استعادة النمط الأصلي لنقص البيانات حسب المتغير محدودية في هذا التقرير.
التحليل الإحصائي
تم اختيار المتنبئ باستخدام انحدار لاسو مع التحقق المتقاطع المكون من 10 أضعاف في مجموعة التدريب. تم تقييم التمييز باستخدام مساحة تحت منحنى خصائص التشغيل المستقبلية مع فترات ثقة 95%. تم وصف المعايرة باستخدام مخططات المعايرة والتقديرات النقطية لكل من ميل المعايرة، وتقاطع المعايرة، ودرجة باير. لم تكن فترات الثقة المعتمدة على إعادة المعاينة متاحة بالنسبة لمقاييس المعايرة.
تم حساب مقاييس التصنيف المعتمدة على العتبة من مصفوفات الارتباك الخاصة بالتحقق الداخلي المتاحة. لم يتم الاحتفاظ بالعَتبة الاحتمالية العددية الدقيقة التي استُخدمت لتوليد مصفوفات الارتباك المؤرشفة، وبالتالي لم يمكن التحقق منها. لذلك، تم تفسير هذه المقاييس بشكل وصفي، ولم تُستخدم كأساس رئيسي لاختيار النموذج. كما اعتبر تحليل منحنى القرار استكشافيًا لأن النطاق المحدد مسبقًا للعتبة والمخرجات الصافية على مستوى المريض لم يتم الاحتفاظ بها. اعتبرت القيمة الاحتمالية P الثنائية الاتجاه الأقل من 0.05 ذات دلالة إحصائية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مقارنة الخصائص الأساسية بين مجموعات التدريب والتحقق الداخلي
شملت الدراسة إجمالي 680 مريضاً مصاباً بنزيف تحت العنكبوتية الشرياني (aSAH). احتوت مجموعة التدريب على 544 مريضاً، أصيب منهم 175 مريضاً بنقص التروية الدماغي المتأخر (DCI)، بينما احتوت مجموعة التحقق الداخلي على 136 مريضاً، أصيب منهم 42 مريضاً بـ DCI. وبلغ معدل حدوث DCI نسبة 32.2% في مجموعة التدريب و30.9% في مجموعة التحقق الداخلي. الخصائص الأساسية موضحة في الجدول 1. نظراً لأن بعض إدخالات الجدول المؤرشفة ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طورت هذه الدراسة نموذج تنبؤ لـ DCI بعد aSAH وتم التحقق من صحته داخلياً باستخدام متغيرات سريرية ومخبرية وتصويرية مبكرة. تم الاحتفاظ بستة متغيرات بعد عملية اختيار المتنبئات: العمر، وذمة الدماغ، نقص ألبومين الدم، درجة Fisher المعدلة، درجة Hunt-Hess، ودرجة الاتحاد العالمي لجراحي الأعصاب. ومن بين النماذج التي تم تقييمها، أظهر الانحدار اللوجستي تمييزاً داخلياً مستقراً ومعايرة مقبولة. ونظراً لأن مجموعة التحقق قد تم سحبها من نفس المركز والفترة الزمنية التي سُحبت منها مجموعة التدريب، فيجب تفسير النتائج على أنها تحقق داخلي أولي فق...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يقر المؤلفون بدعم موظفي السجلات الطبية في مستشفى يولين الأول (Yulin First Hospital) في استرجاع البيانات السريرية مجهولة المصدر. لم يشارك هؤلاء الموظفون في تصميم الدراسة، أو الفصل في النتائج، أو النمذجة الإحصائية، أو تفسير النتائج، أو إعداد المخطوطة، أو الموافقة على المخطوطة النهائية، وبالتالي لم يستوفوا معايير التأليف.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نظام السجلات الطبية الإلكترونية | مستشفى يولين الأول | غير قابل للتطبيق | مصدر البيانات السريرية الاسترجاعية؛ لم يتم الاحتفاظ باسم المنصة التجارية المحددة في السجلات المؤرشفة. |
| IBM SPSS Statistics | شركة IBM | الإصدار 25.0 | التحليل الإحصائي الوصفي والاستدلالي. |
| تنفيذ خوارزمية الجار الأقرب-K | لم يتم الاحتفاظ بالحزمة/المصدر | غير متوفر | نموذج تعلم آلي استكشافي؛ يجب استعادة الحزمة والإصدار بدقة من بيئة الكود الأصلية. |
| LightGBM | مايكروسوفت / مشروع مفتوح المصدر | الإصدار غير متاح | نموذج تعزيز التدرج الاستكشافي؛ لم يتم الاحتفاظ بالإصدار الدقيق للحزمة والمعلمات الفائقة. |
| برمجية R للإحصاء | مؤسسة R للحوسبة الإحصائية | الإصدار 4.3.2 | النمذجة الإحصائية وتقييم الأداء الداخلي. |
| تنفيذ آلة متجه الدعم | لم يتم الاحتفاظ بالحزمة/المصدر | غير متوفر | نموذج استكشافي للتعلم الآلي؛ لم يتم الاحتفاظ بالحزمة والإعدادات الخاصة بالنواة والإصدار بدقة. |
| XGBoost | مشروع مفتوح المصدر | الإصدار غير متاح | نموذج تعزيز التدرج الاستكشافي؛ لم يتم الاحتفاظ بالإصدار المحدد للحزمة والمعلمات الفائقة. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.