基于动脉瘤形态学、血流动力学和一般临床指标构建开颅夹闭术中颅内动脉瘤破裂的预测模型及效能验证
Construction of a model for predicting intracranial aneurysm rupture during craniotomy and clipping based on aneurysm morphological,hemodynamic and general clinical indicators and verification of its predictive efficacy
摘要目的 基于动脉瘤形态学、血流动力学和一般临床指标,通过逻辑回归(LR)和极端梯度提升(XGBoost)方法构建开颅夹闭术中颅内动脉瘤(IA)破裂的预测模型,并对其预测效能进行验证和对比.方法 招募2020 年1 月至2025 年4 月邢台市中心医院收治的 IA 患者330 例,以7∶3 比例随机将其分为训练集(231 例)与验证集(99 例).所有患者均接受开颅夹闭术治疗,根据术中 IA 发生破裂情况将其分为破裂组和未破裂组.于术前通过计算机断层扫描血管造影(CTA)检查,获取动脉瘤形态学指标以及血流动力学指标,并收集患者一般临床资料.分别采用LR 和XGBoost 方法构建开颅夹闭术中IA 破裂的预测模型,采用受试者工作特征(ROC)曲线和校正曲线对两种模型的预测效能进行评估.结果 在训练集与验证集中,破裂组高血压、颅内动脉粥样硬化占比、系统炎症反应指数(SIRI)、瘤体最大径、纵横比(AR,瘤体长径/瘤颈宽度)、尺寸比(SR,瘤体最大径/载瘤动脉直径)、壁面剪切力梯度(WSSGA)及震荡剪切指数(OSI)均高于未破裂组,标准化表面最大剪切力(NWSSM)低于未破裂组,差异有统计学意义(P<0.05).基于训练集数据,LR 分析结果显示,高血压、颅内动脉粥样硬化、SIRI、AR、SR、OSI、NWSSM 是开颅夹闭术中 IA 破裂的影响因素(P<0.05).预测模型方程:Logit(P)=-1.215+1.096×高血压+1.329×颅内动脉粥样硬化+0.629×SIRI+0.707×AR+0.719×SR+0.838×OSI-0.833×NWSSM.XGBoost 方法构建的预测模型中,特征重要性排序前6 位因素依次为 OSI、SIRI、SR、NWSSM、AR 和颅内动脉粥样硬化.基于训练集数据的ROC 曲线分析结果显示,XGBoost 模型和LR 模型均可有效预测开颅夹闭术中 IA 破裂的发生情况[AUC(95%CI)=0.915(0.875~0.955);AUC(95%CI)=0.838(0.780~0.897)].校正曲线分析结果显示,XGBoost 模型和 LR 模型的校准度分别为 0.885 和 0.828,一致性指数分别为0.879 和0.812.基于验证集数据的效能分析结果也显示,XGBoost 模型较 LR 模型具有更好的预测效能和准确性.结论 基于 OSI、SIRI、SR、NWSSM、AR 和颅内动脉粥样硬化等 6 个指标的 XGBoost模型可有效预测开颅夹闭术中 IA 破裂的发生情况,有助于临床医师及早识别高风险患者,改善患者预后.
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