《Frontiers in Oncology》：Development and validation of a nomogram for predicting chest drainage after CT-guided percutaneous lung biopsy: a multicenter retrospective study
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目的： 开发并外部验证一个仅包含术前预测变量的岭逻辑回归（ridge logistic regression）模型，用于评估CT引导经皮肺穿刺核心针活检（CT-guided percutaneous core-needle lung biopsy, CT-
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目的： 开发并外部验证一个仅包含术前预测变量的岭逻辑回归（ridge logistic regression）模型，用于评估CT引导经皮肺穿刺核心针活检（CT-guided percutaneous core-needle lung biopsy, CT-PCNB）后需要胸腔引流的个体概率。
方法： 这项多中心回顾性研究共纳入2,492例患者。其中，2015年至2025年在机构1接受活检的2,092例患者全部用于模型开发，2025年在机构2接受治疗的400例患者构成外部验证队列。预先指定了穿刺针进入前可获得的9个变量：年龄、性别、计划体位、肺气肿、病灶短轴直径、病灶纵向位置、解剖肺叶、计划跨叶间裂穿刺以及脏层胸膜毗邻关系。研究人员拟合了岭惩罚逻辑回归模型；惩罚参数通过分层10折交叉验证并采用一标准误规则（one-standard-error rule）选择，完整的建模过程通过1,000次bootstrap重采样进行内部验证。冻结模型直接应用于机构2，未进行重新拟合、重新校准或阈值优化。开发样本量和外部验证样本量分别使用Riley框架进行回顾性正式评估。
结果： 机构1中127/2,092例患者（6.1%）需要胸腔引流，机构2中为34/400例（8.5%）。在机构1，表观AUC为0.786（95% CI，0.745-0.827），优化校正后的AUC为0.766。冻结模型在机构2的AUC为0.683（95% CI，0.579-0.779），Brier评分为0.0755（95% CI，0.0550-0.0982）。外部校准截距为0.41（95% CI，0.00-0.72），校准斜率为1.13（95% CI，0.52-1.85），观察值与期望值之比（observed-to-expected ratio, O/E ratio）为1.44（95% CI，1.00-1.89），表明存在系统性低估。在保守假设下，开发样本量略小于所需样本量。在预先设定的严格精度目标下，外部验证需要约17,397例患者和1,479个事件，而现有队列仅有400例患者和34个事件。因此，外部验证结果应被解读为独立但初步的验证。
结论： 该术前模型在独立的外部机构队列中显示出中等区分度，但低估了绝对风险。在常规临床使用前，需要进行前瞻性多中心验证，并在适当情况下进行局部重新校准。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
CT引导经皮肺穿刺核心针活检（CT-guided percutaneous core-needle biopsy, CT-PCNB）是获取肺病变组织学样本的常用手段。气胸是该操作最常见的并发症，但仅有部分患者需要胸腔引流。胸腔引流意味着额外的干预措施、患者不适、观察时间或住院时间延长，并可能延迟后续治疗。既往研究虽已报道肺气肿、病灶深度、叶间裂穿越、病灶大小和患者体位等因素与气胸或胸腔引流相关，但部分既往模型纳入了在目标预测时间点尚无法获得的操作中变量，可能引入时间依赖性偏倚或反向因果，降低术前预测的可解释性和可实施性。因此，研究人员旨在开发并外部验证一个仅包含穿刺针进入前可获得信息的预测模型，用于估计个体需要胸腔引流概率。
二、研究设计与核心方法
这是一项多中心回顾性研究，经两家参与中心伦理委员会批准并豁免书面知情同意。机构1自2015年1月至2025年12月连续筛查接受CT-PCNB的患者，机构2的外部队列为2025年在该机构接受该操作的患者。纳入标准为完整的基线临床和影像数据以及操作后CT和胸片随访；排除标准为临床或影像数据不完整、缺乏操作后影像随访，以及因认知障碍或精神疾病无法配合所需体位或屏气指令。最终样本包括机构1的2,092例患者和机构2的400例患者。所有机构1患者用于模型开发，机构2仅用于冻结模型的外部验证。每个患者为分析单位，仅纳入符合条件首次活检，不存在患者内重复观察。
预测时间点定义为穿刺针进入前、操作者审阅术前CT并规划穿刺路径之后。九个变量被预先指定：年龄（岁）、性别（女性/男性）、计划患者体位（仰卧/俯卧/侧卧）、视觉评估肺气肿（无/有）、病灶短轴直径（mm）、病灶纵向位置（肺均分为五个头尾区域：上/上中/中/下中/下）、解剖肺叶（LUL/LLL/RUL/RML/RLL）、计划叶间裂穿越（否/是）以及脏层胸膜毗邻关系（病灶至脏层胸膜距离≤10 mm；否/是）。为评估肺气肿这一主要视觉评估影像预测变量的可重复性，按机构队列规模比例抽样200例CT检查，每家中心两名观察者间隔一周完成两轮判读，采用未加权Cohen's kappa评估观察者间和观察者内一致性。
统计方法上，研究人员采用岭惩罚逻辑回归模型（alpha=0）拟合所有机构1患者，惩罚参数通过分层10折交叉验证和一标准误规则（lambda.1se）选择，lambda.min模型仅作为敏感性分析。内部验证采用1,000次bootstrap重采样，在每个重采样内重建设计矩阵、重复交叉验证选择lambda并重新拟合岭模型，通过从表观性能中减去平均乐观度获得乐观校正性能。模型开发完成后，所有系数和截距被冻结，直接应用于机构2，不进行系数重拟合、重新校准、变量选择或阈值优化。区分度以AUC评估，总体预测误差以Brier评分评估，校准通过校准截距、校准斜率、观察值与期望值之比（O/E ratio）和分组校准图评估。临床效用通过阈值概率1%-30%的决策曲线分析评估。开发样本量使用Riley框架进行回顾性评估，外部验证样本量使用pmvalsampsize实现Riley框架评估。分析在R 4.5.2中完成，主要使用glmnet和pROC包。此外，研究人员开发了R Shiny交互式网页计算器，并通过五个预设案例验证了网页概率与冻结R模型直接计算概率的一致性。
三、研究结果
3.1 患者和队列特征
研究共纳入2,492例患者，机构1胸腔引流发生率为6.1%（127/2,092），机构2为8.5%（34/400）。年龄、性别、肺气肿、纵向位置、解剖肺叶、叶间裂穿越和胸膜毗邻关系总体相似。机构2病灶明显更小（短轴直径中位数10 mm [IQR, 7-18] vs 24 mm [IQR, 16-35]；SMD=0.800），计划体位分布也有差异，尤其是机构2侧卧比例更高（35.8% vs 12.2%；最大层级特异性SMD=0.574）。
3.2 模型设定
年龄和病灶直径的非线性建模未显著改善拟合（似然比卡方=3.13，4 df，P=0.537），两者均以线性项保留。最终岭模型包含源自九个预设变量的16个参数。冻结模型系数表显示，肺气肿（exp(β)=1.8184）和计划叶间裂穿越（exp(β)=2.4488）贡献较大，脏层胸膜毗邻关系贡献为负（exp(β)=0.3994）。在保守假设下，开发至少需要2,533例患者和约154个事件，可用队列2,092例患者和127个事件略小。外部验证对O/E比、校准斜率和AUC精确估计分别需要4,139、17,397和1,106例患者，主导标准为校准斜率：17,397例患者和约1,479个事件。可用外部队列400例患者和34个事件远小于预先设定的严格精度目标要求。线性预测子为LP=-4.31419+0.01748×年龄+0.001403×病灶短轴直径加上适用的虚拟变量系数，预测概率p=1/[1+exp(-LP)]。研究人员展示了从冻结模型精确转换的常规基于点的列线图。
3.3 模型性能
机构1表观AUC为0.786（95% CI，0.745-0.827），bootstrap乐观校正AUC为0.766；表观和乐观校正Brier评分分别为0.0525和0.0534；表观校准截距约为0，表观校准斜率为1.60，乐观校正校准斜率为1.46。冻结模型应用于机构2时，AUC为0.683（95% CI，0.579-0.779），Brier评分为0.0755（95% CI，0.0550-0.0982），校准截距为0.41（95% CI，0.00-0.72），校准斜率为1.13（95% CI，0.52-1.85），O/E比为1.44（95% CI，1.00-1.89）。平均预测风险为5.9%，低于观察事件率8.5%，表明绝对风险系统性低估。由于仅34个外部事件，置信区间较宽。
3.4 临床效用和预测风险分布
决策曲线分析显示，机构1模型在评估的大多数低风险阈值范围内净获益优于任一默认策略。机构2中，潜在净获益主要在约6%-17%阈值范围内，超出此范围接近零。预测风险分布在有无胸腔引流患者间存在重叠，尤其在机构2，但接受引流患者风险总体较高。所有五个在线一致性测试均通过，网页概率与冻结R模型概率最大绝对差为2.78×10-16，低于预设10-10容差。
四、讨论与结论
模型具有有用但有限的预测能力：乐观校正AUC在机构1为0.766，外部降至0.683，这一下降具有临床和方法学重要性。外部队列在病灶大小和计划体位方面存在差异。外部校准显示系统性低估：平均预测风险5.9%对观察事件率8.5%，阳性校准截距和O/E比1.44支持该发现。虽然校准斜率估计接近1，但仅34个外部事件且置信区间宽，外部验证应视为初步验证。通过局部重新校准更新截距可能改善绝对风险估计，但研究人员有意未进行重新校准以忠实评估原始冻结模型。
最终岭模型中，年龄较大、病灶直径较大、男性、肺气肿和计划叶间裂穿越贡献较高预测概率，其中叶间裂穿越和肺气肿贡献相对较大。年龄可能概括肺弹性、组织脆性、复张能力和未测量的合并症或生理储备。肺气肿与较高预测风险的关联在临床上合理，受损的肺泡结构和降低的弹性回缩力可能阻碍肺泡-胸膜瘘自发闭合。计划叶间裂穿越可能涉及额外的脏层胸膜界面，增加胸膜和实质损伤及持续漏气。男性贡献较高预测风险的机制不确定，可能捕捉体型、肺容积、吸烟暴露、实质改变等特征。胸膜毗邻贡献较低预测风险，可能因为此类病灶需要穿越较少含气肺实质。患者体位、纵向位置和解剖肺叶贡献各异，无简单线性或单调模式，可能共同捕捉胸部解剖、肺叶活动性、病灶可及性和计划路径差异。
研究局限性包括：回顾性设计和完整记录纳入要求可能引入选择偏倚；2,092例开发患者和127个事件略低于保守要求；外部队列仅400例患者和34个事件，远低于严格精度目标；患者水平日期不可用，无法评估时间异质性和性能漂移；尽管肺气肿可重复性高，一周间隔可能无法完全排除记忆效应，且其他影像预测变量和肺气肿严重程度的可重复性未评估；吸烟史、穿刺道封闭技术等因素不可用或未完全标准化；验证仅限于一个外部机构。
研究结论： 基于九个常规可用变量的术前岭模型对CT-PCNB后胸腔引流的个体概率显示出中等区分度。外部验证显示系统性低估和较大不确定性。该模型和列线图可支持研究和结构化术前风险沟通，但在常规部署前需要进行前瞻性多中心验证，并在适当情况下进行局部重新校准。
