基于机器学习的标准化中性粒细胞-血小板比值预测急性缺血性卒中取栓术后早期死亡率

《Journal of Inflammation Research》:Development of the Neutrophil-to-Platelet Ratio (NPR) Integrated with Machine Learning for Predicting Early Mortality After Mechanical Thrombectomy in Acute Ischemic Stroke

【字体: 时间:2026年01月22日 来源:Journal of Inflammation Research 4.1

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  本研究创新性地将标准化中性粒细胞-血小板比值(NPR_std)与机器学习相结合,构建了可预测大动脉闭塞性急性缺血性卒中(LAO-AIS)患者机械取栓(MT)后90天内死亡风险的预测模型。通过Boruta特征筛选和多元回归分析,确定了NPR_std、年龄、去骨瓣减压术(DC)、责任动脉、淋巴细胞计数(LYM)和凝血酶原时间(PT)六大独立预测因子,并开发了临床实用的列线图。XGBoost模型展现出最优预测性能(AUC=0.86),SHAP分析进一步验证NPR_std为核心预测指标,为早期识别高危患者、调整治疗策略提供了重要工具。

  
研究背景与意义
卒中是全球第二大死亡原因,预计到2050年将成为第二大残疾调整生命年(DALYs)负担疾病。其中,大动脉闭塞(LAO)导致的急性缺血性卒中(AIS)占30%–40%,与90天高死亡率密切相关。机械取栓(MT)虽是LAO-AIS的标准疗法,但再灌注损伤和恶性脑水肿等并发症仍导致术后死亡率居高不下,尤其在医疗资源不均的低中等收入国家(LMICs)。神经炎症是卒中后核心病理环节,中性粒细胞作为血栓炎症级联的关键介质,与血小板相互作用放大炎症反应,加剧继发性脑损伤。中性粒细胞-血小板比值(NPR)可反映全身炎症状态,但其在MT后预后预测中的价值尚未明确。
研究方法与数据
本研究回顾性纳入2023年1月至2025年1月期间320例接受MT的LAO-AIS患者,早期死亡(出院或90天内)67例。通过多重插补处理缺失数据(<15%),采用Boruta算法筛选特征,并构建逻辑回归模型和四种机器学习模型(决策树-DT、XGBoost、支持向量机-SVM、朴素贝叶斯-NB)。数据集按7:3随机分为训练集与测试集。
关键发现
多元回归分析识别出六大独立预测因子:
  • NPR_std(OR=4.51, P<0.001):每增加1单位,死亡风险升高3.51倍;
  • 年龄(OR=1.10, P<0.001):每增加1岁,风险增加10%;
  • 去骨瓣减压术(DC)(OR=0.19, P<0.001):保护性因素,降低80%死亡风险;
  • 责任动脉(前循环vs.后循环,OR=0.34, P=0.006):前循环风险更低;
  • 淋巴细胞计数(LYM)(OR=2.14, P=0.008):与死亡风险正相关;
  • 凝血酶原时间(PT)(OR=1.31, P=0.011):每延长1秒,风险增加31%。
模型性能与验证
逻辑回归模型在训练集和测试集的AUC分别为0.926和0.853,校准曲线显示预测值与观测值高度一致。机器学习模型中,XGBoost综合表现最优(测试集AUC=0.86),SHAP分析明确NPR_std为最重要预测因子。列线图整合六项指标,可直观计算个体死亡风险。
机制探讨与临床意义
NPR升高反映中性粒细胞活化与血小板消耗的恶性循环,通过血栓炎症途径(如中性粒细胞胞外诱捕网-NETs形成、炎症因子释放)加剧血脑屏障破坏和脑水肿。本研究首次将标准化NPR与机器学习结合,突破传统指标(如NLR、PLR)的局限性,直接捕捉中性粒细胞-血小板交互作用。提出的临床工作流支持入院快速风险评估,助力高危患者早期强化监护及个体化干预。
局限与展望
单中心回顾性设计可能限制外推性,未纳入取栓次数、再通状态等操作变量。未来需多中心前瞻性研究验证,并探索动态NPR监测的预测价值。
结论
NPR是LAO-AIS患者MT后早期死亡的独立预测因子。基于NPR_std的机器学习模型及列线图为临床提供实用工具,有望通过早期风险分层优化治疗策略,改善预后。
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