高原地区儿童反复呼吸道感染发生风险预测列线图模型的构建与验证

张雪琼，刘斯巧，白晓静，邓英

反复呼吸道感染（recurrent respiratory tract infections，RRTIs）是儿童常见病、多发病，相关资料显示，全球范围内因RRTIs死亡的5岁以下患儿每年高达1 000万例，大部分死亡患儿来自发展中国家［1］。我国调查数据显示，诊断为RRTIs的患儿占因呼吸系统疾病就诊患儿的10%～20%［2］。除此之外，在门诊诊疗过程中，由于对感染病原体的鉴定存在不确定性，故医生多采取经验性用药，这势必会出现抗生素使用不当的情况而延长治疗疗程，增加社会经济负担。因此，儿童RRTIs的预防尤为重要。一项针对居住在秘鲁安第斯山脉儿童的研究显示，其总体急性呼吸道感染发生率为62%，且海拔越高其急性呼吸道感染发生率越高［3］，这提示高海拔地区儿童RRTIs情况不容忽视。分析原因，高海拔地区因气候寒冷多变，患儿机体耗氧量增加，致使呼吸系统疾病严重程度加重，进而导致RRTIs发生概率升高。而探究RRTIs的危险因素尤为重要，目前已知的RRTIs影响因素包括病原体感染、环境因素、免疫系统未健全、儿童时期营养状况等［4］。但高海拔地区儿童发生RRTIs的影响因素目前尚不清楚，且尚未见相关预测模型。近年来，列线图作为临床预测模型工具已被广泛用于疾病的诊断及预测，其能在多因素回归分析的基础上，将多个预测指标进行整合，将复杂的回归方程可视化以快速评估疾病发生概率［5］。本研究旨在建立高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型，并验证其临床适用性，以期为临床决策提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2019年1月至2020年10月甘孜藏族自治州人民医院收治的因初次呼吸道感染就诊的高原地区（海拔3 000 m以上）患儿221例为研究对象。纳入标准：（1）符合《诸福棠实用儿科学》［6］中呼吸道感染的诊断标准；（2）年龄≤12岁；（3）临床资料完整。排除标准：（1）合并哮喘、过敏性疾病者；（2）合并先天性肺发育不全者；（3）合并严重并发症，如心力衰竭、呼吸衰竭等者；（4）存在免疫功能缺陷者。剔除标准：（1）拒绝随访者；（2）因就诊距离远、研究对象可能迁走等原因失访者。采用留出法将患儿按照7∶3的比例分为训练集（n=154）和测试集（n=67）。本研究经甘孜藏族自治州人民医院伦理委员会审核批准（ZP202037），患儿家属均签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 一般资料收集 收集训练集患儿一般资料，包括性别、年龄、体质指数、居住地、感染部位、慢性呼吸系统疾病家族史、出生情况（出生方式、窒息史、早产史、出生体质量）、生活方式（户外活动时间、睡眠时间、母乳喂养时间、被动吸烟情况）。

1.2.2 营养相关指标检测 抽取训练集患儿清晨空腹静脉血2 ml，采用元素测试分析仪（BNH3400型）以原子吸收光谱分析法测定血清锌、铁、钙、镁；采用快速铁蛋白仪（T5391-10MG型）检测血清铁蛋白；采用液相色谱仪（SY-5060型）以酶联免疫吸附试验（双抗体夹心法）测定血清25羟维生素D〔25-hydroxyvitamin D，25（OH）D〕。在无阳光照射的室内采集训练集患儿空腹静脉血2 ml于抗凝真空采血管中，4 000 r/min离心10 min（离心半径15 cm），取200 μl上清液于EP管中，采用高效液相色谱仪以反相高效液相色谱荧光检测法测定血清维生素A、维生素E；采用美国贝克曼全血细胞计数分析仪（AU5800型）测量血红蛋白。均由专人测定且严格按照说明书要求进行操作。

1.2.3 随访 于所有患儿出院当天开始，通过电话、微信、门诊检查等方式对其随访1年，每月随访1次，2021-11-01为随访结束时间，记录RRTIs发生情况。根据RRTIs发生情况将训练集患儿分为RRTIs组和普通感染组。RRTIs定义：1年以内上、下呼吸道感染的发生次数超过了同龄正常儿童的范围（出现咽痛、发热、流涕等临床症状结合血液分析结果，白细胞计数偏低则诊断为RRTIs；其中下呼吸道感染发生次数：0～2岁＞5次/年，3～5岁＞4次/年，6～14岁＞2次/年；上呼吸道感染发生次数：0～2岁＞7次/年，3～5岁＞6次/年，6～14岁＞5次/年）［7］。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。计量资料以（±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验；训练集患儿发生RRTIs的影响因素分析采用多因素Logistic回归分析；基于多因素Logistic回归分析结果，建立高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型；采用Bootstrap抽样法重复抽样1 000次，计算一致性指数（concordance index，CI），同时绘制校准曲线以评估该列线图模型预测训练集患儿发生RRTIs的效能；采用ROC曲线分析该列线图模型对测试集患儿发生RRTIs的预测价值。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况 截至2021-11-01，共5例患儿失访，最终本研究共纳入216例患儿，其中训练集153例〔发生RRTIs 51例（33.3%）〕、测试集63例〔发生RRTIs 20例（31.7%）〕。

2.2 训练集RRTIs组和普通感染组患儿一般资料比较训练集RRTIs组和普通感染组患儿性别、年龄、体质指数、居住地、感染部位、慢性呼吸系统疾病家族史、出生方式、窒息史、早产史、户外活动时间、睡眠时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；训练集RRTIs组患儿出生体质量低于普通感染组，母乳喂养时间短于普通感染组，被动吸烟率高于普通感染组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 训练集RRTIs组和普通感染组患儿一般资料比较Table 1 Comparison of general data between RRTIs group and common infection group in training set

2.3 训练集RRTIs组和普通感染组患儿营养相关指标比较 训练集RRTIs组和普通感染组患儿锌、铁、钙、镁、铁蛋白、25（OH）D、血红蛋白比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；训练集RRTIs组患儿维生素A、维生素E低于普通感染组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 训练集RRTIs组和普通感染组患儿营养相关指标比较（±s）Table 2 Comparison of nutrition related indexes between RRTIs group and common infection group in training set

表2 训练集RRTIs组和普通感染组患儿营养相关指标比较（±s）Table 2 Comparison of nutrition related indexes between RRTIs group and common infection group in training set

注：25（OH）D=25羟维生素D

营养相关指标 RRTIs组（n=51）普通感染组（n=102） t值 P值锌（μmol/L） 43.2±4.0 43.9±4.2 1.068 0.288铁（μmol/L） 6.2±1.3 6.3±1.4 0.398 0.691钙（μmol/L） 19.7±3.0 19.8±3.0 0.176 0.861镁（μmol/L） 1.39±0.31 1.41±0.33 0.368 0.714铁蛋白（μg/L） 56.6±7.0 58.0±7.8 1.061 0.291 25（OH）D（mmol/L） 62.4±8.5 64.0±9.0 1.086 0.280维生素A（mg/L） 0.4±0.1 0.5±0.2 2.899 0.004维生素E（mg/L） 6.0±1.9 7.6±1.8 5.088 ＜0.001血红蛋白（g/L） 116.2±11.0 119.8±15.7 1.656 0.100

2.4 训练集患儿发生RRTIs影响因素的多因素Logistic回归分析 以出生体质量（实测值）、母乳喂养时间（实测值）、被动吸烟情况（赋值：是=1，否=0）、维生素A（实测值）、维生素E（实测值）为自变量，训练集患儿是否发生RRTIs为因变量（赋值：是=1，否=0），进行多因素Logistic回归分析（变量筛选采用逐步法，α入=0.05，α出=0.1），结果显示，出生体质量增加、母乳喂养时间延长及维生素A、维生素E升高是训练集患儿发生RRTIs的保护因素，被动吸烟是训练集患儿发生RRTIs的危险因素（P＜0.05），见表3。

表3 训练集患儿发生RRTIs影响因素的多因素Logistic回归分析Table 3 Multivariate Logistic regression analysis of influencing factors of RRTIs in children in training set

2.5 高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型的构建与验证 基于多因素Logistic回归分析结果，构建高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型，见图1。该列线图模型预测训练集患儿发生RRTIs的CI为0.889〔95%CI（0.837，0.942）〕；校准曲线分析结果显示，该列线图模型预测训练集患儿RRTIs发生率与训练集患儿RRTIs实际发生率基本吻合，见图2。ROC曲线分析结果显示，该列线图模型预测测试集患儿发生RRTIs的AUC为0.866〔95%CI（0.757，0.939）〕，最佳截断值为0.490，灵敏度为80.0%，特异度为79.1%，见图3。

图1 高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型Figure 1 Nomogram model for predicting the risk of RRTIs in children at high altitude

图2 列线图模型预测训练集患儿RRTIs发生风险的校准曲线Figure 2 Calibration curve of nomogram model for predicting the risk of RRTIs in children in training set

图3 列线图模型预测测试集患儿发生RRTIs的ROC曲线Figure 3 ROC curve of nomogram model for predicting RRTIs in children in test set

3 讨论

呼吸道感染是世界范围内的一种常见病，尤其在中低收入国家，其是儿童发生呼吸道疾病和死亡的主要原因之一。RRTIs通常会延长患儿恢复期，导致频繁的自身免疫性疾病、败血症等并发症。病毒是RRTIs的主要病原体，其感染受时间、地理位置等各种因素的影响，因此不同地区RRTIs发病率不同［8］。WU等［9］研究显示，与生活在海拔＜2 500 m的儿童相比，生活在海拔≥2 500 m的儿童因呼吸道合胞病毒住院的风险要高33%；同样，世界卫生组织的一份报告提到，高海拔（冷空气）是儿童社区获得性肺炎的一个可能风险因素［10］，这说明高海拔地区RRTIs发生情况不容忽视。但高海拔地区儿童发生RRTIs的影响因素目前尚不清楚，且尚未见相关预测模型。本研究旨在建立高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型，并验证其临床适用性。

本研究多因素Logistic回归分析结果显示，出生体质量增加是训练集患儿发生RRTIs的保护因素。儿童呼吸道感染是多种因素综合作用的结果，低出生体质量一直被认为是儿童发生RRTIs的影响因素［11］。ZASADA等［12］研究显示，与正常出生体质量儿童相比，超低出生体质量儿童RRTIs发生率明显升高（11%比31%）。本研究多因素Logistic回归分析结果还显示，母乳喂养时间延长是训练集患儿发生RRTIs的保护因素。母乳中含有多种保护因子，如免疫球蛋白、乳铁蛋白和淋巴细胞，其有助于提高儿童防御疾病的能力，故母乳喂养时间越长，高原地区儿童RRTIs发生风险越低。此外，本研究多因素Logistic回归分析结果显示，被动吸烟是训练集患儿发生RRTIs的危险因素。分析原因，被动吸烟可损伤气管支气管黏膜上皮，削弱黏膜的清除能力，导致RRTIs发生率明显升高。且报道显示，每日持续暴露于烟草烟雾＞15 min是儿童的公共健康威胁，烟雾中的有害物质可渗透至气管及肺部，进而引发感染，加重呼吸道症状［13］。

脂溶性维生素是不可或缺的微量营养素，不同维生素在儿童的生长发育过程中发挥着不同的作用。儿童免疫力下降会增加其患病风险，而维生素A、维生素D、维生素E对机体免疫力可产生较大影响［14］。其中维生素A是维持人类一切上皮组织正常功能所必需的物质，可参与细胞免疫和体液免疫［15］。调查发现，我国农村儿童维生素A缺乏症的患病率达24.28%，四川甘孜州高原藏区（海拔2～3 km）0～6岁儿童维生素A缺乏症发生率率为43.34%［16］。ZHANG等［17］研究指出，维生素A与RRTIs患儿的疾病活动程度呈正相关，但其没有分析维生素A与RRTIs发生风险间的关系；随后周兰梅等［18］研究证实，维生素A升高是儿童发生RRTIs的保护因素，但其研究对象仅限于学龄前儿童，未对学龄期儿童RRTIs发生风险进行探讨。本研究对高原地区0～12岁儿童的观察结果显示，维生素A升高是训练集患儿发生RRTIs的保护因素，分析原因，维生素A缺乏可使各气管及肺泡中黏液减少，促进上皮细胞鳞状化生而增加RRTIs发生风险。既往研究显示，血清25（OH）D越低，儿童上呼吸道感染的发生风险越高［19］。但本研究结果显示，训练集RRTIs组和普通感染组患儿25（OH）D比较差异无统计学意义，这可能与高原地区日照时间相对充足，皮肤接触阳光后可直接吸收维生素D有关。RAPOSO等［20］研究了维生素E与呼吸道感染的相关性，认为适当增加维生素E可有效降低脂质过氧化对机体的损伤，增强免疫力，极大地降低相关呼吸系统疾病的发生率。HIGGINS等［21］研究发现，维生素E是一种很好的抗氧化剂，可以稳定细胞膜结构，抵抗脂质过氧化，指出补充维生素E可以促进细胞免疫。黄萍等［22］研究显示，甘孜州高原藏族地区0～6岁儿童维生素E水平低于平原地区，但并未进一步分析其是否可导致RRTIs。本研究多因素Logistic回归分析结果也显示，维生素E升高是训练集患儿发生RRTIs的保护因素，与上述研究结果基本相符，分析原因可能与维生素E可有效增强患儿机体免疫力有关。另外，一项动物实验结果显示，补充水溶性维生素E类似物可降低高海拔地区大鼠体内促炎细胞因子，减轻肺组织炎症反应［23］，这也可以解释本研究结果。

本研究基于多因素Logistic回归分析结果，构建了高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型，该列线图模型预测训练集患儿发生RRTIs的CI为0.889；校准曲线分析结果显示，该列线图模型预测训练集患儿RRTIs发生率与训练集患儿RRTIs实际发生率基本吻合；ROC曲线分析结果显示，该列线图模型预测测试集患儿发生RRTIs的AUC为0.866，最佳截断值为0.490，灵敏度为80.0%，特异度为79.1%，提示本列线图模型对高原地区儿童RRTIs发生风险具有一定预测效能。提示临床医护人员可以根据每项危险因素的评分来预测患儿RRTIs发生概率，甄别高风险人群，从而制定合理决策。

综上所述，出生体质量增加、母乳喂养时间延长及维生素A、维生素E升高是高原地区儿童发生RRTIs的保护因素，被动吸烟是高原地区儿童发生RRTIs的危险因素，基于上述因素构建的高原地区儿童RRTIs发生风险预测列线图模型对高原地区儿童RRTIs发生风险具有一定预测价值。由于儿童免疫系统处于不断发育的过程，其免疫功能也不断完善，随着年龄增长，机体对维生素的需求量也不断变化，本研究未对不同年龄段儿童进行分析且样本量相对较小，后期将弥补这一点深入探究。

作者贡献：张雪琼、刘斯巧、白晓静、邓英进行文章构思与设计、可行性分析，文献/资料收集、整理；张雪琼撰写论文；邓英进行论文修订；张雪琼、刘斯巧负责文章质量控制及审校，对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。