本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)，特別是涉及一種膿毒癥心肌病診斷模型的構(gòu)建方法及診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、膿毒癥是機體對感染反應(yīng)失調(diào)引起的危及生命的器官功能障礙，是住院危重病患者的首要死因。據(jù)統(tǒng)計，2017?年全球約4890萬人發(fā)生膿毒癥，其中1100萬人死亡，占全球死亡人數(shù)的20%。心臟是膿毒癥受累的主要器官，由膿毒癥誘發(fā)的心功能障礙稱為膿毒癥心肌病?(sepsis?induced?cardiomyopathy，sic)，特征為心臟整體但可逆的功能障礙，10%-70%的膿毒癥患者會發(fā)生sic，死亡率高達(dá)70%?-90%，嚴(yán)重惡化了膿毒癥預(yù)后。sic具有明顯異質(zhì)性，其臨床表現(xiàn)多樣、發(fā)病機制未明，早期診斷困難，缺乏特異性治療方法，是重癥醫(yī)學(xué)研究熱點之一。

2、目前，sic沒有統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但目前研究證實sic具備如下基本特征：(1)急性、可逆性，發(fā)病后7~10天心功能逐漸恢復(fù)正常；(2)全心、雙心室收縮和/或舒張功能障礙，伴收縮力下降；(3)左心室擴張；(4)對液體復(fù)蘇和兒茶酚胺類藥物反應(yīng)不佳；(5)除外急性冠狀動脈狹窄所致的心肌缺血。

3、parker等在20世紀(jì)80年代使用心室造影研究心功能，初步認(rèn)識了膿毒癥心肌病，即左心室擴張伴收縮功能障礙，7~10天恢復(fù)。這項研究激起眾多學(xué)者對膿毒癥心肌病的關(guān)注，使用超聲心動圖等多種手段觀察膿毒癥患者左室收縮、左室舒張及右室功能的變化。隨著研究的深入，人們逐漸認(rèn)識到膿毒癥心肌病具有多種多樣的臨床表型，可表現(xiàn)為左心室收縮功能障礙(lvsdf)、左心室舒張功能障礙(lvddf)、右心室功能障礙(rvdf)、彌漫性心室功能障礙和（或）混合性心室功能障礙（mixed）。膿毒癥心肌病臨床表現(xiàn)的異質(zhì)性及其導(dǎo)致的不同類型的血流動力學(xué)改變和不同的臨床結(jié)局，使研究者認(rèn)識到正確早期識別膿毒癥心肌病不同亞型。對膿毒癥心肌病精準(zhǔn)施治至關(guān)重要。

4、超聲心動圖是評估心臟結(jié)構(gòu)和功能的基本手段，早期將左室射血分?jǐn)?shù)（leftventricular?ejection?fraction?，lvef）下降作為診斷sic的標(biāo)準(zhǔn)。然而lvef反映的是左室收縮和左室后負(fù)荷耦聯(lián)疊加的結(jié)果，受后負(fù)荷影響明顯。感染性休克患者常存在外周血管阻力下降，即使左室心肌內(nèi)在收縮力已經(jīng)降低，因同時存在的后負(fù)荷下降，也可表現(xiàn)出正常的lvef。同時膿毒癥患者lvef的分布呈現(xiàn)“u”型非線性分布，即使是高動力狀態(tài)即lvef＞70%的患者也具有較高的短期病死率。因此，lvef作為sic的單一診斷標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致sic診斷延遲或漏診。表明lvef并非診斷膿毒癥心肌病的最佳超聲指標(biāo)。因此，不受心臟前后負(fù)荷影響，反應(yīng)心肌內(nèi)在收縮力的指標(biāo)，更可能反映膿毒癥心肌功能狀態(tài)。組織多普勒測量二尖瓣環(huán)室間隔或側(cè)壁處二尖瓣環(huán)收縮期峰值速度(s’)，可用于評價左心室整體功能，該指標(biāo)比lvef對負(fù)荷條件的依賴性更小。然而，薈萃分析證實膿毒癥存活者和死亡者之間的二尖瓣環(huán)處s′波值沒有差異，原因在于s′波測量受角度依賴的限制，測量是單向(縱向)和單維度(一個切面)評估，體位受限的危重癥患者獲取最佳檢查切面圖像較為困難通過測量心室整體縱向應(yīng)變(gls)，斑點追蹤超聲心動圖(ste)為早期發(fā)現(xiàn)心臟功能障礙提供了重要見解。而斑點追蹤超聲心動圖在評估膿毒癥心肌功能方面的應(yīng)用仍處于探索的早期階段。

5、總之，目前，尚未明確用于sic的特定超聲參數(shù)及其意義。而且由于膿毒性心肌病的臨床表型極為復(fù)雜，發(fā)病機制不明，這些現(xiàn)狀導(dǎo)致膿毒癥心肌病診斷存在困難，通過上述可知，僅依賴于單一超聲參數(shù)如心室整體縱向應(yīng)變(gls)或左心室射血分?jǐn)?shù)(lvef)，無法全面反映心臟功能，而多指標(biāo)組合參數(shù)不明確且缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)。因此，亟需構(gòu)建一種能夠通過結(jié)合多超聲參數(shù)，來量化診斷膿毒癥心肌病的方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種膿毒癥心肌病診斷模型的構(gòu)建方法及診斷系統(tǒng)，通過結(jié)合多模態(tài)的心臟超聲數(shù)據(jù)，全面、動態(tài)地量化評估了膿毒癥患者的心臟功能，通過回歸分析確定超聲診斷膿毒性心肌的獨立預(yù)測因子并對其進行可視化，實現(xiàn)了膿毒癥心肌病的量化診斷。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種膿毒癥心肌病診斷模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

4、s1、多模態(tài)數(shù)據(jù)采集：對膿毒癥患者進行多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)動態(tài)采集和臨床資料采集；

5、s2、根據(jù)多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)評估膿毒癥心肌病患者的心臟左、右心室整體及局部舒縮功能，并結(jié)合所述臨床資料進行膿毒癥心肌病初步診斷；

6、s3、使用rcaret包將膿毒癥患者的多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗證集，并采用glmnet?r軟件包對訓(xùn)練集進行最小絕對收縮和lasso回歸分析，以確定超聲診斷的初步預(yù)測因子；

7、s4、對初步預(yù)測因子進行l(wèi)ogistics回歸分析，確定獨立預(yù)測因子，所述獨立預(yù)測因子用于反映膿毒癥患者的心臟功能；

8、s5、通過rms包將獨立預(yù)測因子反譯于nomoscore中，得到列線圖，將獨立預(yù)測因子按照其權(quán)重進行可視化呈現(xiàn)，并量化膿毒癥心肌病發(fā)生的概率。

9、進一步的，所述臨床資料包括人口統(tǒng)計學(xué)和臨床特征、臨床和實驗室數(shù)據(jù)以及預(yù)后指標(biāo)；

10、所述人口統(tǒng)計學(xué)和臨床特征包括年齡、性別、身高、體重、初級診斷、感染部位、已知病因、基礎(chǔ)疾?。?/p>

11、所述臨床和實驗室數(shù)據(jù)包括心率、平均動脈壓、血管活性藥物用量、ph、氧合指數(shù)、急性生理慢性病理評分、感染相關(guān)急性器官功能評分、白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞計數(shù)、淋巴細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞壓積水平、血小板計數(shù)、降鈣素水平、c反應(yīng)蛋白、白介素6、總膽紅素水平、血清肌酐水平、肌鈣蛋白i水平、腦鈉肽前體；

12、所述預(yù)后指標(biāo)包括主要預(yù)后指標(biāo)和次要預(yù)后指標(biāo)，主要預(yù)后指標(biāo)為28天的死亡率，次要預(yù)后指標(biāo)為呼吸機使用時間及住進icu時間。

13、進一步的，所述進行多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)動態(tài)采集，具體包括：

14、在患者進入icu的第1-5天，采用包括二維成像、m模式、彩色多普勒、脈沖多普勒、組織多普勒和斑點追蹤成像的多模態(tài)心臟超聲技術(shù)評估膿毒癥患者的心臟功能，評估標(biāo)準(zhǔn)包括對左心室收縮和舒張功能的評估、對右心室收縮功能的評估,

15、其中，所述對左心室收縮和舒張功能的評估包括：斑點追蹤測量的左心室長軸應(yīng)變、左室射血分?jǐn)?shù)、左心室流出道時間-速度積分、舒張早期二尖瓣流速、舒張晚期二尖瓣流速、e/a比值、二尖瓣環(huán)組織多普勒舒張早期速度，在心室間隔側(cè)和心室游離壁側(cè)、e/e'比值、通過二維超聲測量的左心房直徑計算出的左心房容積指數(shù)，以及最大三尖瓣反流速度；

16、對右心室收縮功能的評估，包括測量三尖瓣環(huán)平面收縮期位移、三尖瓣收縮期血流速度和下腔靜脈塌陷指數(shù)。

17、進一步的，所述評估膿毒癥患者心臟左、右心室整體及局部舒縮功能，具體包括：

18、左室收縮功能障礙的評估標(biāo)準(zhǔn)為左室射血分?jǐn)?shù)小于50%；

19、定義左室舒張功能障礙需至少滿足以下兩個標(biāo)準(zhǔn)：三尖瓣峰流速度超過2.8?m/s，左房容積大于34?ml/m2，組織多普勒成像顯示間隔環(huán)e′波速度低于7?cm/s，外側(cè)環(huán)小于10cm/s，外側(cè)環(huán)e′比超過13，間隔環(huán)e′比超過15；

20、定義右心室收縮功能障礙需滿足以下至少兩個標(biāo)準(zhǔn)；三尖瓣收縮環(huán)平面位移小于16mm，三尖瓣收縮側(cè)環(huán)速度小于15cm?/?s，右心室分?jǐn)?shù)面積變化小于35%。

21、本發(fā)明還提供了根據(jù)所述膿毒癥心肌病診斷模型的構(gòu)建方法所構(gòu)建的膿毒癥心肌病診斷模型。

22、本發(fā)明還提供了一種膿毒癥心肌病的診斷系統(tǒng)，用于執(zhí)行所述的膿毒癥心肌病診斷模型的構(gòu)建方法，包括：

23、數(shù)據(jù)采集模塊，用于對膿毒癥患者進行多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)動態(tài)采集和臨床資料采集；

24、評估模塊，用于根據(jù)多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)初步評估膿毒癥心肌病患者的心臟左、右心室整體及局部舒縮功能，并結(jié)合所述臨床資料進行膿毒癥心肌病初步診斷；

25、初步預(yù)測因子確定模塊，用于使用rcaret包將膿毒癥患者的多模態(tài)超聲數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗證集，并采用glmnet?r軟件包對訓(xùn)練集進行最小絕對收縮和lasso回歸分析，以確定超聲診斷的初步預(yù)測因子；

26、logistics分析模塊，用于對初步預(yù)測因子進行l(wèi)ogistics回歸分析，確定獨立預(yù)測因子，所述獨立預(yù)測因子用于反映膿毒癥患者的心臟功能；

27、預(yù)測可視化模塊，用于通過rms包將獨立預(yù)測因子反譯于nomoscore中，得到列線圖，將獨立預(yù)測因子按照其權(quán)重進行可視化呈現(xiàn)，并量化膿毒癥心肌病發(fā)生的概率。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：本發(fā)明提供的量化診斷膿毒癥心肌病的方法及系統(tǒng)，基于多模態(tài)超聲心動圖全面評估了膿毒癥患者心臟功能并建立了可靠的膿毒癥心肌病超聲診斷預(yù)測模型。通過該模型篩選出獨立預(yù)測因子，全面反映膿毒癥患者的心臟功能，并簡化膿毒癥患者的心臟評估流程。而且通過nomoscore進行可視化呈現(xiàn)，量化了sic發(fā)生的概率，明確了超聲診斷預(yù)測因子在sic診斷中的權(quán)重。本發(fā)明并證實該模型對sic預(yù)測的性能優(yōu)秀，為早期預(yù)測膿毒癥心肌病的發(fā)生提供了敏感度和特異度均高的可視化手段，便于臨床開展及應(yīng)用，具備深遠(yuǎn)的臨床意義。

29、總之，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過單一超聲參數(shù)無法全面反映心臟功能，多指標(biāo)組合參數(shù)不明確且缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)、無法篩選用于sic的特定超聲參數(shù)等問題，篩選出了用于sic診斷的特定超聲參數(shù)（即3個獨立預(yù)測因子）。本發(fā)明為早期預(yù)測sic的發(fā)生提供了一種直觀且敏感性、特異性較高的方法，提高了sic診斷的效率，促進了臨床發(fā)展和應(yīng)用，具有重要的臨床意義。