列线图预测模型在儿童尿路感染中的应用及诊断意义

向燕君，冯兰英，基鹏，邓山鹰，陈月梅，宋亚莉(四川大学华西医院. 门诊部，. 重症医学科，. 实验医学科，成都 610041)

尿路感染(urinary tract infection, UTI)是儿科常见感染性疾病，反复UTI易导致肾脏功能障碍，造成不可挽回的后果。因此，准确诊断儿童尿路感染至关重要。尿细菌培养及菌落计数[1]是诊断UTI的主要依据，但尿细菌培养及菌落计数耗时长且敏感性低，给临床诊疗带来极大的不便。中华医学会儿科学分会肾脏学组在2016年制定的《泌尿道感染诊治循证指南》[1](下称指南)中指出：尿沉渣检测的细菌和白细胞计数也可用于辅助判断UTI，但其在儿童中的具体应用方案尚不清楚。列线图(nomogram)是临床预测模型的一种图形表示方式，与评分系统一样，也是根据单个预测变量的数值来计算总分，根据总分来计算某种事件发生的风险。本研究旨在通过筛选尿沉渣白细胞和细菌计数在内的实验室指标，建立儿童UTI列线图预测模型，从而为临床提供更方便、快捷和准确的实验室诊断模型。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2019年1月至2021年8月四川大学华西医院就诊的患者作为研究对象，纳入标准：(1)0～17岁，(2)怀疑UTI，(3)进行尿细菌培养及菌落计数检测。判断标准：根据2016年《泌尿道感染诊治循证指南》，男童清洁中段尿培养菌落计数>104/mL，女童>105/mL判断为UTI。共收集连续的有完整临床资料的1 094例患者，其中>2岁为850例(男466例，女384例，诊断UTI 334例)，≤2岁为244例(男151例，女93例，诊断UTI 113例)。收集尿沉渣定量分析中的尿细菌计数、尿白细胞计数、尿上皮细胞计数；血细胞计数检测中白细胞计数、中性粒细胞计数、淋巴细胞计数、血小板计数；收集炎性指标C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)、降钙素原(procalcitonin，PCT)。同时收集临床信息，包括是否发热、尿路有无解剖和功能异常等[2]。本研究经四川大学华西医院伦理委员会批准[2022年审(1287)号]。

1.2仪器与试剂 XN9000全自动血液分析仪、UF-5000全自动尿沉渣分析仪(日本Sysmex公司)，MALDI-TOF MS质谱和Vitek 2 Compact全自动微生物鉴定仪(法国生物梅里埃公司)。Cobas e601电化学发光分析仪及配套PCT和IL-6检测试剂(Roche公司)；IAMMGE 800分析仪及配套CRP检测试剂(美国Beckman公司)。

1.3尿细菌培养及菌落计数 取10 μL清洁中段尿使用血平板进行培养，于35 ℃、5%CO2培养24 h，若出现阳性则培养24 h后计数血平板的菌落数；无细菌生长则继续培养至48 h，仍无细菌生长为阴性。使用Vitek 2 compact全自动细菌鉴定仪，按照说明书描述的方法对阳性生长的菌落进行菌种鉴定。

1.4尿沉渣定量分析 取10 mL清洁中段尿，在UF-5000全自动尿沉渣分析仪使用激光法检测。

1.5全血细胞计数 取EDTA-K2抗凝血液，在XN900全自动血细胞分析仪上进行血细胞计数检测。

1.6CRP、IL-6和PCT检测 取血清标本，用IAMMGE 800分析仪使用免疫比浊法进行CRP检测，用Cobas e601电化学发光分析仪使用电化学发光法进行IL-6和PCT检测。

1.7统计学分析 采用SPSS 20.0统计软件进行。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，不符合正态分布和方差齐性的计量资料以中位数(四分位数)表示，计数资料以数量和百分比表示。采用Studentt检验(符合正态分布计量资料)或两独立样本的Mann-WhitneyU检验(不符合正态分布计量资料)进行两样本的均数比较，采用卡方检验进行两样本率的比较，采用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve，ROC)的曲线下面积(area under curve, AUC)分析各指标的诊断效能。Logistic回归分析、C-index计算、列线图预测模型由R软件4.0.5版本进行分析和绘制。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1临床基本资料 >2岁和≤2岁儿童的UTI和非UTI组相比，感染人群的女性比例、尿液白细胞、细菌计数均高于非感染人群(P<0.001)。在>2岁儿童组，UTI人群的尿上皮细胞计数高于非感染人群(P<0.001)，非感染人群中肾脏功能异常(患儿有肾脏解剖异常如肾盂积水、肾结石、输尿管狭窄等，或肾脏疾病如肾病综合征、尿毒症、肾盂肾炎等)比例高于UTI人群(P<0.001)。2组人群中，年龄、是否发热、尿路是否有解剖异常、血细胞分析相关参数(白细胞、中性粒细胞、淋巴细胞和血小板计数)和炎性指标(CRP、IL-6、PCT)差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.2各指标对儿童UTI的诊断效能评价 >2岁和≤2岁人群中，AUC最大的指标分别为尿细菌计数和尿白细胞计数，AUC分别为 0.761和0.813(95%置信区间分别为0.727～0.794和0.759～0.867)，对诊断2个年龄段尿路感染均有较高价值(P<0.001)，cut-off值分别为38/μL和256/μL，见表1和图1。

表1 各指标对儿童尿路感染的诊断效能评价

注：A，>2岁儿童尿路感染诊断指标ROC曲线；B，≤2岁儿童尿路感染诊断指标ROC曲线。图1 儿童尿路感染诊断指标ROC曲线

2.3各项指标cut-off值、敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值比较 各项指标在>2和≤2岁人群中，诊断UTI的cut-off值见表2。单个指标相比，尿白细胞计数在敏感性方面更好，在>2和≤2岁人群中，分别达到61.08%和82.30%；而尿细菌计数的特异性更好，2组人群中分别为81.78%和86.26%。尿细菌和尿白细胞计数分别在>2和≤2岁人群中阴性预测值最好，分别为76.04%和81.13%。

表2 各指标在儿童尿路感染诊断中的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值

2.4挑选指标绘制列线图预测模型 对2组人群进行单因素和多因素logistic回归分析，性别、尿白细胞计数和尿细菌计数均为独立的危险因素；结合AUC，挑选计算AUC时P<0.05的指标作为列线图预测模型绘制的指标。>2岁人群中，入选指标为性别、尿白细胞计数、尿细菌计数和尿上皮细胞计数；≤2岁人群中，在此基础上增加了血淋巴细胞计数。>2岁和≤2岁儿童的UTI诊断列线图模型见图2，C-index分别为0.872和0.857。对列线图进行内部重抽样，校正曲线提示模型符合度良好(图3)。

注：A，>2岁儿童；B，≤2岁儿童。图2 不同年龄段儿童尿路感染诊断列线图

注：A，>2岁人群；B，≤2岁人群。图3 列线图校正曲线

3 讨论

UTI是指病原体直接侵入尿路，在尿液中生长繁殖，并侵犯尿路黏膜或组织而引起损伤。感染可累及上、下泌尿道，前者主要为肾盂肾炎，后者主要为膀胱炎[2]。儿童UTI临床症状可不典型[3]，需结合尿沉渣分析与尿细菌学检查诊断，必要时需完善影像学检查，评估有无泌尿系统发育畸形等[4]。

作为儿童UTI诊断的金标准，尿细菌培养和菌落计数在诊断中起着重要作用。但细菌培养耗时且对标本采集时清洁度要求高，不能及时有效地对临床急需处理的情况进行提示。因此，使用简单快捷的尿沉渣分析有更快更好的提示作用[5]。中华医学会儿科学分会肾脏学组的指南[1]仅提供了试纸条亚硝酸盐试验和白细胞酯酶检测的敏感性和特异性，缺乏尿液沉渣检测的数据，本研究的数据对此进行了补充。并根据儿科指南对于>2岁和≤2岁儿童的处置方式不同，进行数据分析时将数据分为>2岁和≤2岁人群两组。

外周血白细胞计数、血小板计数、中性粒细胞计数和淋巴细胞计数及相关的衍生指标NLR和PLR对血液中细菌和真菌感染有明显的提示和诊断作用[6]，另外CRP、IL-6和PCT作为常用炎性指标，在细菌血流感染的早期诊断中有广泛应用[7]。但在本研究诊断儿童UTI时，这些指标都没有相应的临床意义，可能与UTI部位局限，仅涉及肾脏(上尿路感染)和尿路有关。

列线图模型能将Logistic回归的结果图形化、可视化，用于多指标联合预测个体疾病风险，有助于临床患者的个体精准治疗[8]，但在国内儿童UTI的诊断中尚未见报道。本研究使用包括尿沉渣检测的白细胞、细菌、上皮细胞计数在内的指标构建了新的列线图诊断模型，结果提示列线图预测效力较高(>2和≤2岁人群C-index为0.872和0.857)，指标简单易得，便于临床医生操作，能很快得出儿童UTI的风险概率，便于个体化精准用药。

C-index英文名全称concordance index，由范德堡大学生物统计学教授Frank E Harrell Jr于1996年提出[9]，是一个用于判断各种模型区分能力的指标，一般情况下C-index在0.50～0.70为较低准确度，在0.71～0.90之间为中等准确度，而高于0.90为高准确度。本研究2个列线图模型的C-index均接近0.90，证明准确度较高。

本研究在进行设计时使用细菌培养结果作为金标准，由于细菌培养本身的敏感性较低，可能低估了各指标的敏感性。在选用细菌培养结果时，为方便分组，使用的感染标准为男童清洁中段尿菌落计数>104/mL(2016年儿科指南内为可能诊断)和女童菌落计数>105/mL(指南内1次培养结果>105/mL，感染可能性为80%)，因此结果可能存在一定误差。

综上所述，尿液沉渣分析的白细胞计数和细菌计数在儿童UTI诊断中有着很好的提示作用，但其敏感性、特异性、阴阳性预测效果存在差异，在实际应用中，应根据实际需要来选择更适合的指标。利用尿液沉渣分析指标构建儿童UTI列线图预测模型，可以为儿科医师提供参考，对于怀疑UTI的儿童，可通过列线图预测模型进行预测，在尿液细菌培养出结果之前进行及时治疗。