STOP-BANG问卷联合GRACE评分提升心肌梗死后住院期间心血管事件预测效能:一项机器学习辅助的临床验证研究

【字体: 时间:2025年06月01日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对急性冠脉综合征(ACS)患者心血管事件风险预测的临床需求,创新性地将STOP-BANG问卷(阻塞性睡眠呼吸暂停筛查工具)与传统GRACE评分相结合,通过机器学习算法构建预测模型。研究纳入227例心肌梗死患者,发现联合模型使F1值提升0.02、准确率提高8%,决策曲线分析显示在0.4-0.7阈值概率范围内具有显著临床净获益。该研究为优化ACS患者分层管理提供了新思路,成果发表于《Scientific Reports》。

  

心血管疾病是全球健康的主要威胁,心肌梗死(MI)后住院期间发生二次心血管事件的风险高达23.3%,且相关医疗费用翻倍。目前临床广泛使用的GRACE评分虽能预测急性冠脉综合征(ACS)风险,但存在对阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)这一重要危险因素的忽视。OSA患者因间歇性缺氧导致氧化应激和内皮功能障碍,使心血管事件风险增加2-3倍,但传统多导睡眠图检测成本高且普及率低。如何通过简便方法整合OSA风险因素优化现有预测模型,成为临床亟待解决的难题。

为解决这一问题,马什哈德医科大学的研究团队开展了一项前瞻性观察研究,探索STOP-BANG问卷(包含打鼾、疲倦等8项指标的OSA筛查工具)联合GRACE评分对MI患者住院期间心血管事件的预测价值。研究纳入227例STEMI/NSTEMI患者,29.07%发生院内事件(包括死亡、新发房颤等),通过机器学习算法验证模型效能。结果发现,虽然STOP-BANG风险分类无统计学差异,但联合模型使GRACE评分的ROC-AUC从0.70提升至0.76,特征重要性分析显示STOP-BANG评分贡献度居首。该成果为临床风险分层提供了新思路,论文发表于《Scientific Reports》。

研究采用三大关键技术方法:1) 前瞻性队列设计,从伊朗Ghaem医院纳入症状发作48小时内入院的MI患者,排除已接受OSA治疗者;2) 机器学习建模,使用Python环境下的Extra Trees Classifier等7种算法,通过十折交叉验证比较GRACE单独、GRACE+STOP-BANG及全特征模型的性能;3) 决策曲线分析(DCA)评估临床实用性,同时采用SHAP值进行特征重要性排序。

主要研究结果体现在四个部分:

  1. 基线特征分析:事件组患者年龄更大(中位数64 vs 60岁,p=0.003),GRACE评分更高(140.25 vs 116.6,p<0.001),STOP-BANG评分显著升高(5 vs 3分,p<0.001),但按传统风险分层无统计学差异(p=0.3)。

  2. 模型性能比较:Extra Trees Classifier在全特征模型中表现最佳(ROC-AUC=0.82)。GRACE+STOP-BANG模型相比单独GRACE模型,F1值提高0.02至0.59,精度从52%提升至71%。虽然Delong检验显示ROC-AUC改善未达统计学意义(p=0.38),但Brier评分从0.17降至0.16。

  3. 决策曲线分析:在0.4-0.7的阈值概率范围内,联合模型比GRACE单独模型增加净获益,移除STOP-BANG会使净效益曲线明显下移,证实其临床实用性。

  4. 机制探索:特征重要性分析显示,STOP-BANG在Extra Trees和Random Forest模型中均位列第一,GRACE评分仅排第四。决策树可视化发现,STOP-BANG>5.5分、血红蛋白≤11.85 g/dL且GRACE>136.85分的患者中,84%发生院内事件。

讨论部分指出三个关键发现:首先,STOP-BANG通过反映OSA相关的缺氧、交感亢进等病理机制,弥补了GRACE评分对呼吸因素的忽视。其次,尽管ROC-AUC改善不显著,但F1值、精度等指标提升及DCA结果支持其临床价值,这与类似研究结论部分一致但存在人群差异。最后,研究验证了GRACE评分在本土人群中的中等判别力(AUC=0.70),低于欧美研究(AUC≈0.86),提示地域差异对预测工具的影响。

该研究的创新性在于首次通过机器学习证实STOP-BANG对GRACE评分的补充价值,为资源有限地区提供低成本风险优化方案。局限性包括单中心设计、未行多导睡眠图验证OSA等。未来需开展多中心验证,并探索持续气道正压通气(CPAP)治疗是否可改善高风险患者预后。这些发现为完善ACS患者个体化管理策略提供了重要循证依据。

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