Niniejsze badanie kompleksowo oceniło objawy kliniczne, wskaźniki laboratoryjne i cechy obrazowania u dzieci z MPP w celu zidentyfikowania niezależnych czynników ryzyka RMPP oraz stworzenia dynamicznego nomogramu online do wczesnego przewidywania.
Artykuł badawczy
Niniejsze badanie kompleksowo oceniło objawy kliniczne, wskaźniki laboratoryjne i cechy obrazowania u dzieci z MPP w celu zidentyfikowania niezależnych czynników ryzyka RMPP oraz stworzenia dynamicznego nomogramu online do wczesnego przewidywania.
Oporczysta Mycoplasma pneumoniae zapalenie płuc (OZMP) u dzieci wiąże się ze wzmożonymi reakcjami zapalnymi, bardziej złożonym leczeniem i wyższym ryzykiem powikłań płucnych. Wczesne rozpoznanie dzieci z wysokim ryzykiem może wspomóc terminowe dostosowanie terapii. W niniejszym retrospektywnym badaniu uwzględniono 500 hospitalizowanych dzieci z Mycoplasma pneumoniae zapaleniem płuc w okresie od listopada 2022 do listopada 2023. Kohortę losowo podzielono na zestaw treningowy (n = 375) i zestaw walidacji (n = 125). Analizy regresji logistycznej jedno- i wielowymiarowej wykazały sześć niezależnych predyktorów OZMP: czas trwania gorączki przed przyjęciem do szpitala, maksymalna temperatura ciała, poziom dehydrogenazy mleczanowej, korki plwociny lub wysięk opłucnowy, stwardnienie płuc i niedotlenienie. Na podstawie tych zmiennych skonstruowano dynamiczną nomogramę internetową. Model wykazał dobrą moc dyskryminacyjną, z obszarem pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika/indeksem C wynoszącym 0,840 (95% CI, 0,785–0,892) w zestawie treningowym i 0,831 (95% CI, 0,743–0,906) w zestawie walidacji. Krzywe kalibracji wykazały dobrą zgodność między przewidywanymi a obserwowanymi ryzykami, a analizy krzywych decyzyjnych sugerowały kliniczną korzyść netto w większości prawdopodobieństw progowych. Dzieci z przedłużoną gorączką, wysoką szczytową temperaturą, podwyższonym poziomem dehydrogenazy mleczanowej, niedotlenieniem i CT dowodem stwardnienia płuc lub kołków plwociny/wysięku opłucnowego powinny być uważane za dzieci z podwyższonym ryzykiem OZMP i mogą wymagać ściślejszego monitorowania oraz terminowej korekty leczenia.
Mycoplasma pneumoniae (MP) jest głównym patogenem odbytej w środowisku społecznym pneumonii u dzieci, szczególnie wśród przedszkolaków i dzieci w wieku szkolnym1. Zapalenie płuc wywołane przez Mycoplasma pneumoniae (MPP) stanowi znaczną część przypadków pneumonii u dzieci, a jego częstość wzrosła w ostatnich latach2. Większość dzieci ma korzystny przebieg po odpowiednim leczeniu; jednak niektóre rozwijają uporczywą gorączkę, pogarszające się objawy oddechowe lub postępujące zmiany radiograficzne po co najmniej 7 dniach standardowej terapii makrolidami, co może być związane z opornością na makrolidy i/lub opóźnionym leczeniem. Stan ten jest ogólnie definiowany jako refraktory Mycoplasma pneumoniae zapalenie płuc (RMPP). RMPP jest związany z szybszym postępem, bardziej złożonym leczeniem i wyższym ryzykiem powikłań płucnych i pozapłucnych, co sprawia, że wczesne zidentyfikowanie ryzyka jest klinicznie ważne.
Z RMPP związanych jest kilka klinicznych, laboratoryjnych i obrazowych wskaźników. Zgłaszane predyktory obejmują dehydrogenazę mleczanową (LDH), D-dimer, interleukinę (IL)-6, IL-10, wysięk opłucnowy, zatykanie oskrzeli śluzem, stwardnienie płuc, przedłużoną gorączkę, wysoką szczytową temperaturę, starszy wiek i niedotlenienie3,4,5,6,7,8,9. Te zmienne odzwierciedlają różne aspekty aktywności choroby, w tym odpowiedź zapalną, uszkodzenie tkanek, aktywację krzepnięcia, obturację dróg oddechowych i upośledzone unerwienie. Jednak RMPP jest zwykle wynikiem wielu współdziałających czynników, a ocena na podstawie pojedynczej zmiennej może zapewnić ograniczoną spersonalizowaną estymację ryzyka.
Obecne klinczne prognozy opierają się głównie na opinii lekarza, progowej interpretacji wyników badań laboratoryjnych, ocenie obrazowej lub statycznych modelach punktacji. Opis klinczny jest elastyczny, ale subiektywny, podczas gdy progi pojedynczych wskaźników są proste, ale mogą nie uwzględniać połączonego wpływu ciężkości klinicznej, stanu zapalnego i postępu radiograficznego. Nomogramma integruje wiele niezależnych predyktorów w spersonalizowanej estymacji prawdopodobieństwa i zapewnia bardziej intuicyjną ocenę ryzyka niż pojedyncze zmienne. Nomogramma internetowa i dynamiczna pozwala dodatkowo na bezpośrednie wprowadzanie danych pacjenta i szybkie obliczenia przy łóżku, co może wspierać wczesne monitorowanie i dostosowanie leczenia.
Modele prognostyczne pozostają narzędziami wspomagającymi decyzje i nie mogą zastąpić opinii klinicznej. Ich wydajność zależy od jakości danych, definicji zmiennych i walidacji w niezależnych populacjach. Istniejące badania oparte na nomograma dla RMPP zostały już przeprowadzone6,7; jednak nadal potrzebne są zewnętrznie walidowany narzędzie dynamiczne i systematyczne porównania między modelami. Nomogramma internetowa opracowana w niniejszym badaniu jest przeznaczona do stosowania w oddziałach pediatrycznych i sytuacjach nagłych, gdzie rutynowo dostępne są tomografia komputerowa klatki piersiowej, pomiar LDH i monitorowanie nasycenia tlenem. Lekarze powinni interpretować prognozy z ostrożnością, jeśli są stosowane do populacji o znacznie innych profilach epidemiologicznych, w ustawieniach opieki zdrowotnej z ograniczonymi zasobami obrazowania lub u pacjentów przyjmowanych z wcześniejszym podaniem kortykosteroidów lub antybiotyków drugiej linii, co może zmieniać markery zapalne.
Badanie to zostało zatwierdzone przez Komitet Etyczny Szpitala dla Kobiet i Dzieci w Jinhua (nr 2024KY099). Pisemną zgodę na udział w badaniu udzieliły rodziców lub opiekunowie dzieci.
Dane pacjentów
W niniejszym retrospektywnym badaniu uwzględniono dzieci z Mycoplasma pneumoniae zapaleniem płuc (MPP) hospitalizowanymi w Szpitalu Dziecięcym przy Szpitalu dla Kobiet i Dzieci w Jinhua w okresie od listopada 2022 r. do listopada 2023 r. Rozpoznanie MPP postawiono na podstawie objawów układu oddechowego, wyników obrazowania klatki piersiowej i dodatnich wyników testów DNA lub RNA Mycoplasma pneumoniae. Ogólne MPP (GMPP) odnosi się do dzieci, które odpowiedziały odpowiednio na standardową terapię makrolidami, podczas gdy RMPP zostało zdefiniowane jako utrzymująca się gorączka, zaostrzenie objawów lub progresja zmian w obrazie RTG po co najmniej 7 dniach standardowej terapii makrolidami10. Kryteriami włączenia były wiek <14 lat, potwierdzone zakażenie Mycoplasma pneumoniae, objawy układu oddechowego oraz zmiany w obrazowaniu zgodne z zapaleniem płuc. Kryteriami wykluczenia była mieszana infekcja w ciągu 10 dni po rozpoczęciu choroby, białaczka, przewlekła choroba płuc, niedobory odporności, wcześniejsza terapia immunosupresyjna, hospitalizacja w fazie rekonwalescencji lub niekompletne dokumentacja. Standardowa terapia odnosiła się do azytromycyny w dawce 10 mg/kg raz na dobę doustnie lub dożylnie, z maksymalną dawką 500 mg/dobę. Dzieci, które nie spełniały kryteriów RMPP, sklasyfikowano jako ogólne MPP (GMPP). Łącznie 500 kwalifikujących się dzieci zostało losowo podzielonych na grupę treningową (n = 375) i grupę walidacyjną (n = 125) za pomocą oprogramowania R w wersji 4.1.2 (funkcja: sample(), set.seed = 42). Grupa walidacyjna została zarezerwowana wyłącznie do zewnętrznej oceny modelu i nie była używana w żadnym etapie budowy modelu. Dane z elektronicznych kart pacjenta zostały wyekstrahowanie przy użyciu znormalizowanego szablonu ekstrakcji opracowanym wcześniej. Pola danych obejmowały dane demograficzne, objawy kliniczne, wyniki badań laboratoryjnych, wyniki obrazowania i zapisy dotyczące leczenia. Dwóch przeszkolonych badaczy niezależnie wyekstrahowało dane, a różnice rozwiązano za porozumieniem. Wyniki TK klatki piersiowej oceniają radiologowie, którzy nie mieli dostępu do informacji o grupach klinicznych i wyników badań laboratoryjnych. Wiarygodność interpretacji obrazu TK między badaczami oceniono za pomocą statystyki kappa Cohena dla binarnych wyników obrazowania (zatory plwociny lub wysięk opłucnowy: tak/nie; utkanie płuc: tak/nie). Ostatecznie 129 dzieci sklasyfikowano jako RMPP, a 371 jako ogólne MPP.
Zmienne
Zmienne demograficzne, kliniczne, laboratoryjne i dotyczące obrazowania wyekstrahowano z elektronicznych kart pacjenta za pomocą wstępnie zdefiniowanego formularza. Zmienne kliniczne obejmowały wiek, płeć, czas trwania gorączki przed hospitalizacją, szczytową temperaturę ciała i niedotlenienie. Czas trwania gorączki zdefiniowano jako okres od wystąpienia gorączki do hospitalizacji. Szczytowa temperatura ciała to najwyższa zmierzona temperatura przed lub w ciągu 24 godzin po hospitalizacji. Niedotlenienie zdefiniowano jako obniżone ciśnienie tlenku w tętnicy obwodowej <92% w powietrzu pokojowym lub potrzeba tlenoterapii. Zmienne laboratoryjne obejmowały LBC, HGB, PLT, CRP, ALB, ALT, CK-MB, LDH, D-dimer, IL-6, IL-8, IL-10, IL-17, PCT i NE%. Próbki krwi żylnej na czczo pobrane zostały w ciągu 24 godzin po hospitalizacji, a czas pobrania próbek w stosunku do wystąpienia gorączki i rozpoczęcia terapii antybiotykowej był rejestrowany, jeśli był dostępny. Do potwierdzenia etiologii stosowano testy DNA lub RNA Mycoplasma pneumoniae. Badanie RT-PCR na DNA lub RNA Mycoplasma pneumoniae wykonane z wymazu z gardła dało wynik dodatni. Ilość DNA/RNA nie została uwzględniona, ponieważ ujednolicone dane dotyczące ilości nie były dostępne dla wszystkich pacjentów. TK klatki piersiowej wykonane w ciągu 3 dni przed lub po hospitalizacji przeglądano pod kątem zatoków plwociny, wysięku opłucnowego i utkania płuc. „Zatoki plwociny lub wysięk opłucnowy” rejestrowano jako dodatni, gdy którykolwiek z tych objawów był obecny. Utkanie płuc zdefiniowano jako segmentalne lub płatowe cienie cienkiej tkanki płucnej w TK. Stosowano 256-warstwowy skaner TK. Dzieci ułożone były w pozycji leżącej na plecach, a skanowanie klatki piersiowej wykonano w poziomie z czujnikiem o odpowiedniej szerokości w trakcie wstrzymania oddechu lub podczas snu. Zakres skanowania obejmował od wierzchołka płuca do podstawy, aby objąć całą tkankę płucną. Parametry skanowania ustawiono następująco: napięcie anode 100 kVp, grubość warstwy 5 mm, grubość warstwy rekonstrukcji 1,25 mm, macierz 512 × 512, czas obrotu obrotnicy 0,28 s, indeks hałasu 12. Obrazy rekonstruowano za pomocą algorytmów ASIR-V i DLIR. Każda grupa zawierała zrekonstruowane obrazy z wagami ASIR-V 20%,
Dane kliniczne zebrano w sposób wsteczny i były przetwarzane zgodnie z wymogami poufności instytucjonalnej.
Populacja badawcza
W sumie uwzględniono 500 kwalifikujących się dzieci, w tym 272 chłopców i 228 dziewczynek. Kohorta treningowa obejmowała 375 dzieci, z których 286 miało MPP (ogólne MPP), a 89 miało RMPP. Kohorta walidacyjna obejmowała 125 dzieci, z których 85 miało MPP, a 40 miało RMPP. Kohorty treningowa i walidacyjna były porównywalne pod względem wieku (mediana 5,2 vs. 5,4 lat, P = 0,681), rozkładu płci (mężczyźni 54,1% vs. 53,6%, P = 0,924), proporcji RMPP (23,7% vs. 32,0%, P = 0,078) oraz wszystkich zmiennych klinicznych, laboratoryjnych i obrazowych na poziomie wyjściowym (wszystkie P > 0,05), potwierdzając, że losowa alokacji umożliwiła zbilansowanie kohorty odpowiedniej do opracowania i walidacji modelu. W kohorcie treningowej wiek i płeć były podobne między grupami GMPP i RMPP. W porównaniu z dziećmi z GMPP, te z RMPP miały dłuższą gorączkę przed przyjęciem do szpitala, wyższą szczytową temperaturę ciała, wyższy CRP, D-dimer, LDH, IL-6 i IL-8 oraz wyższą częstość występowania zatyków plwocinowych lub wysięku opłucnej, stwardnienia płuc i niedotlenienia. Podobne trendy obserwowano w kohorcie walidacyjnej (Tabela 1).
Selekcja cech
W kohorcie treningowej regresja logistyczna jednowarianatowa zidentyfikowała dziewięć zmiennych związanych z RMPP: czas gorączki przed przyjęciem do szpitala, szczytowa temperatura ciała, CRP, D-dimer, LDH, IL-6, zatyki plwocinowe lub wysięk opłucnej, stwardnienie płuc i niedotlenienie. Zmienne bez istotności statystycznej nie zostały wprowadzone do modelu wielowariantowego. Przed modelowaniem wielowariantowym oceniono multikolinearność wśród dziewięciu kandydujących do przewidywania zmiennych za pomocą VIF (Tabela uzupełniająca 1); wszystkie wartości VIF wahały się od 1,12 do 3,87, znacznie poniżej konwencjonalnej wartości progowej 10, potwierdzając, że multikolinearność nie była zagrożeniem. Wielowariatowa regresja logistyczna wykazała, że czas gorączki przed przyjęciem do szpitala, szczytowa temperatura ciała, LDH, zatyki plwocinowe lub wysięk opłucnej, stwardnienie płuc i niedotlenienie pozostały niezależnymi przewidywania RMPP. CRP, D-dimer i IL-6 nie były niezależnie powiązane z RMPP po korekcie. Te sześć predyktorów zostało użytych do skonstruowania nomogramu (Tabela 2).
Ocenienie liniowości dla LDH
Założenie liniowości dla LDH oceniono za pomocą ograniczonych krzywych splejnowych z 3 węzłami na 10tym, 50tym i 90tym percentylu. Test proporcji prawdopodobieństwa porównujący model splejnowy z modelem liniowym nie wykazał znaczącej poprawy dopasowania (χ2 = 1,23, P = 0,540), co wspiera zachowanie liniowego terminu.
Opracowanie i walidacja dynamicznego nomogramu
Nomogram został skonstruowany na podstawie sześciu niezależnych predykcji z modelu wielowariantowego: czas gorączki przed przyjęciem do szpitala, szczytowa temperatura ciała, LDH, zatyki plwocinowe lub wysięk opłucnej, stwardnienie płuc i niedotlenienie (Rysunek 1). Następnie opracowano dynamiczny kalkulator internetowy na podstawie tego samego modelu. Dla dziecka z czasem gorączki 4 dni, szczytową temperaturą 40 °C, LDH 415 U/L, niedotlenieniem, zatykami plwocinowymi lub wysiękiem opłucnej i stwardnieniem płuc, przewidywany ryzyko RMPP wynosiło 98,6% (95% CI, 92,9%–99,7%) (obliczone za pomocą przystosowanych współczynników regresji logistycznej: logit(p) = −3,131 + 0,280 × czas gorączki + 0,889 × szczytowa temperatura + 0,0105 × LDH + 1,305 × SP_lub_PE + 1,962 × stwardnienie + 1,952 × niedotlenienie; 95% CI wyznaczono na podstawie błędu standardowego modelu w skali logit i przekształcono z powrotem do skali prawdopodobieństwa za pomocą funkcji inwersji logit) (Rysunek 2).
Model wykazał dobre rozróżnienie. Współczynnik C wyniósł 0,840 (95% CI, 0,785–0,892) w kohorcie treningowej i 0,831 (95% CI, 0,743–0,906) w kohorcie walidacyjnej. Analiza ROC wykazała spójne wyniki, z wartościami AUC wynoszącymi odpowiednio 0,840 i 0,831 (Rysunek 3A,B). Optymalny próg dla kohorty treningowej wynosił 0
RMPP jest związany z utrzymującym się stanem zapalnym, słabą reakcją na standardowe leczenie makrolidami i zwiększonym ryzykiem powikłań płucnych i pozapłucnych. Wczesne identyfikowanie dzieci o wysokim ryzyku jest zatem ważne dla terminowej korekty leczenia. W niniejszym badaniu czas trwania gorączki przed przyjęciem do szpitala, szczytowa temperatura ciała, LDH, zatka śluzu w oskrzelach lub wysięk opłucnowy, stwardnienie płuc i niedotlenienie były niezależnie związane z RMPP. Oparty na tych zmiennych dynamiczny nomogram internetowy wykazał stabilną dygresję, dopuszczalną kalibrację i kliniczną czystą korzyść.
Czas trwania gorączki i szczytowa temperatura pozostały ważnymi klinicznymi wskaźnikami. Uporczywa gorączka może odzwierciedlać utrzymującą się aktywację stanu zapalnego i nieodpowiednią wczesną reakcję na leczenie11,12, podczas gdy wysoka szczytowa temperatura wskazuje na silniejszą reakcję ogólnoustrojową. Poprzednie badania również wskazały na dłuższy czas trwania gorączki i wyższą temperaturę ciała u dzieci z RMPP4,8,13. Te wskaźniki są łatwe do uzyskania przy przyjęciu i mogą pomóc w identyfikacji dzieci wymagających ściślejszego obserwowania.
Uraz zapalny i dysregulacja odpowiedzi immunologicznej są centralne dla progresji RMPP. Zakażenie MP może uszkodzić śródbłonek naczyniowy, zakłócić równowagę krzepnięcia i promować uwalnianie cytokin, co przyczynia się do zmian w poziomie D-dimeru i wskaźnikach stanu zapalnego14. Bardziej rozległa zmiana płuc może również zwiększać uszkodzenie komórek i uwalnianie LDH. Poprzednie badania sugerują, że CRP, LDH i IL-6 są związane z RMPP15. W niniejszej kohorcie, CRP, D-dimeru, LDH i IL-6 były istotne w analizie jednoczynnikowej, podczas gdy tylko LDH pozostał istotny po korekcie. Sugeruje to, że efekty CRP, D-dimeru i IL-6 mogą częściowo nakładać się na ciężkość gorączki, uszkodzenie tkanek i postępowanie obrazowania.
Wyniki obrazowania i stan utlenowania dostarczyły ważnych informacji predykcyjnych. Poprzednie badania wykazały, że wysięk opłucnowy, atelaktazja, zatka śluzu w oskrzelach i rozległe stwardnienie są ściśle związane z chorobą oporną na leczenie6,16,17,18. W niniejszym badaniu zatka śluzu w oskrzelach lub wysięk opłucnowy i stwardnienie płuc pozostały niezależnymi wskaźnikami, wskazując na bardziej widoczne obturację dróg oddechowych, zapalenie parenchymy lub zajęcie opłucnej. Niedotlenienie było również niezależnie związane z RMPP, zgodnie z raportami na temat ciężkiej lub fulminującej pneumonii MP19,20. Gdy tylko wystąpi zaburzenie wymiany gazowej, prawdopodobieństwo przewlekłego przebiegu choroby może wzrosnąć.
Porównując z wcześniej opublikowanymi modelami predykcyjnymi RMPP, obecny nomogram wykazuje kilka wyróżniających się cech. Liu i in.16 opracowali nomogram oparty na ultrasonografii płuc (AUC 0,821), który uwzględniał wyniki ultrasonografii płuc i IL-6, oferując alternatywę bezpromieniową, ale wymagającą specjalistycznego sprzętu i doświadczenia operatora. Cheng i in. zaproponowali uproszczony nomogram kliniczny (AUC 0,798) oparty na czasie trwania gorączki, LDH i D-dimerze, zaprojektowany dla ustawień bez natychmiastowego dostępu do obrazowania13. Shen i in. skonstruowali model (AUC 0,815) integrujący wskaźniki kliniczne i zapalne7. W porównaniu z tym, obecny model integruje łatwo dostępne dane kliniczne (charakterystyka gorączki), pojedynczy wskaźnik biochemiczny (LDH) i wyniki TK, osiągając porównywalną lub lepszą dyskryminację (AUC 0,840 w treningu i 0,831 w walidacji). Dynamiczny format internetowy zwiększa dalszą przydatność kliniczna, umożliwiając obliczanie ryzyka w czasie rzeczywistym bez ręcznego punktowania. Podczas gdy każdy model ma swoje własne ukierunkowane scenariusze kliniczne i wymagania w zakresie zasobów, obecne narzędzie może być szczególnie dobrze dostosowane do tercjarskich ośrodków pediatrycznych, gdzie TK jest rutynowo wykonywane dla dzieci z ciężką MPP.
W porównaniu z pojedynczymi wskaźnikami lub ocena oparta na doświadczeniu, nomogram integruje przebieg kliniczny, uszkodzenie biochemiczne, ciężkość obrazowania i status utlenowania w indywidualną estymację ryzyka. W porównaniu z punktem statycznym, internetowy format pozwala na bezpośrednie wprowadzanie danych pacjenta i szybkie obliczanie bez ręcznego punktowania. Może to poprawić przydatność przy łóżku i zmniejszyć zmienność w ocenie ryzyka. Model ma na celu wspierać, a nie zastępować, osąd kliniczny. Dzieci z wysokim przewidywanym ryzykiem mogą wymagać ściślejszego monitorowania, powtarzanych
Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do ujawnienia dotyczących treści tego dzieła.
Badanie to zostało sfinansowane przez Program Badawczo-Rozwojowy dla Zastosowań Technologii na rzecz Dobra Publicznego Miasta Jinhua (nr 2024-4-147).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| R software version 4.1.2 | R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria | http://www.r-project.org | |
| Revolution 256-slice CT scanner | GE Healthcare, United States | www.gehealthcare.com |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie