《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Longitudinal SOFA score trajectories and risk stratification in ICU patients with Staphylococcus aureus bloodstream infection: insights from group-based trajectory modeling
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本研究创新性地应用轨迹建模（GBTM）与可解释机器学习（XGBoost），首次系统揭示ICU患者金黄色葡萄球菌血流感染（SA-BSI）进程中序贯器官衰竭评分（SOFA）的动态轨迹规律。研究发现三种可重复的器官功能障碍（OD）演变模式，其中严重恶化组死亡风险显著增加（HR 4.60）。通过SHAP值解析发现，心血管功能障碍是预后的核心驱动因素，为ICU早期精准干预提供了重要理论依据。
研究背景与意义
金黄色葡萄球菌血流感染（SA-BSI）是ICU中危及生命的重症感染，病死率高达20%-40%。传统静态评估方法难以捕捉器官功能障碍（OD）的动态演变特征。序贯器官衰竭评估（SOFA）评分虽可量化六大器官系统功能，但单时间点测量无法反映疾病的非线性进展。本研究首次将组基轨迹建模（GBTM）应用于SA-BSI患者SOFA评分的动态分析，旨在揭示潜在的异质性临床轨迹。
研究方法设计
研究纳入2008-2024年两个独立ICU队列（MIMIC-IV n=834，浙大二院n=151），采集感染日前1天至后3天（Day -1至+3）的每日SOFA评分。通过GBTM识别潜在轨迹亚组，采用多变量Cox回归评估与院内死亡率的关系。基于入院24小时基线数据构建XGBoost预测模型，并通过SHAP值解析特征贡献度。
轨迹模式的发现与验证
GBTM分析揭示三种可重复的SOFA轨迹模式：第1组（48.2%）呈稳定低评分轨迹；第2组（39.9%）显示中度恶化趋势；第3组（11.9%）表现为早期急剧恶化后持续高危模式。轨迹结构在两个队列中高度一致（组3比例：11.9% vs 15.2%），证实其跨人群稳健性。
器官损伤的生物学梯度
随着轨迹组别升级，生物标志物呈现显著梯度变化：血清肌酐（SCr）从组1到组3升高1.8倍，总胆红素（TBil）升高2.3倍。SOFA亚组分分析显示，组3患者心血管评分持续高位（峰值3.2分），显著高于呼吸（2.1分）和肾脏评分（1.8分），提示循环衰竭是预后的核心驱动因素。浙大二院队列补充炎症标志物显示，组3患者C反应蛋白（CRP）和降钙素原（PCT）水平分别达组1的4.6倍和5.2倍。
预后关联与机器学习预测
多变量Cox回归证实轨迹分组独立预测死亡风险：组3死亡风险为组1的4.60倍（95%CI 3.49-6.07）。XGBoost模型对组3预测表现优异（AUC 0.96），SHAP分析揭示关键预测因子：稳定轨迹与低SOFA/SCr相关，恶化轨迹由乳酸升高（SHAP值+0.32）和动脉血pH降低（-0.28）主导。
临床启示与应用前景
本研究构建的轨迹-机器学习框架突破传统评分局限，实现三大创新：首次建立SA-BSI特异性OD动态分型系统；发现心血管功能障碍的关键预后价值；开发出可解释的早期预警工具。该模型在血培养结果待报阶段即可识别高风险患者，为抗菌药物精准管理提供决策支持。未来整合病原体特征数据后，有望推动感染性疾病精准医疗新范式。
方法学特色与局限
研究采用最大似然估计处理纵向缺失数据，避免插值偏差。但回顾性设计存在选择偏倚，且MIMIC队列缺乏炎症标志物数据。新近提出的SOFA-2评分系统未纳入分析，未来需验证其在轨迹建模中的增量价值。
结论与展望
SOFA轨迹分型有效捕捉SA-BSI异质性病程，机器学习模型实现早期风险预警。这种动态表型分析框架为ICU精准医疗提供新思路，后续应开展前瞻性多中心验证并整合微生物学特征，最终实现感染性疾病的个体化治理。
