The Innovation | 模型预测: 及早识别 COVID-19 重症高风险个体
最新数据显示，新型冠状病毒肺炎(COVID-19)全球确诊患者已接近400万，死亡人数超过26万，已经形成全球大流行。目前，对COVID-19重症和危重症患者的治疗尚无特效药。
因此，如何在早期甄别潜在的COVID-19危重症患者，及早干预，阻断其向重症、危重症发展，是降低COVID-19患者死亡率、避免医疗系统“击穿”的最有效手段之一。
深圳市第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)和南方科技大学生物医学工程系联合研究团队在前期的临床实践和研究中发现：COVID-19患者的免疫状态与疾病的进展和预后密切相关。在此基础上，他们建立了一个使用便捷的数学模型(图1)，纳入包括免疫功能等相关的指标，可预测COVID-19患者发展为重症的风险。
该研究成果“Predicting Illness Severity and Short-term Outcomes of COVID-19: A Retrospective Cohort Study in China”近期在 Cell Press 合作期刊 The Innovation 第一期发表(投稿时间: 2020年4月7日；接收时间: 2020年4月10日)。
图1 预测模型AUC
基于2020年1月11日-2月18日在深圳市唯一定点收治医院住院治疗的417例COVID-19患者，联合团队分析了患者的流行病学特征、临床特征及实验室检验数据，发现：
在这些患者中，轻型-普通型患者325例(占77.9%)，重型-危重型患者92例 (占22.1%)。两组人群的人口学特征及基线临床检测结果指标存在显著性差异，包括年龄，性别，体质指数，外周血淋巴细胞总数，中性粒细胞数，血小板数，CD4+T 淋巴细胞, CD8+T 淋巴细胞, D-二聚体，谷氨酸氨基转移酶，肾小球滤过率，血肌酐, 肌红蛋白, 脑钠肽，肌钙蛋白，乳酸脱氢酶, 降钙素原，C反应蛋白，血清白细胞介素-6，血沉等。
分析249例出院患者的基线生化指标和住院时间长短的关系，发现与住院时间短( ≤ 20天)的患者相比，住院时间长( > 20天)的患者基线血小板水平更低，血沉、IL-6和肌红蛋白水平更高。
基于上述发现，研究团队将反映免疫状态的差异指标引入到 logistic 回归模型进行分析，建立了一个使用便捷的数学模型。这个模型包括四个参数: 年龄(Age)，体质指数(BMI)，CD4+T 淋巴细胞和血清白细胞介素-6(IL-6)水平，AUC达到0.911，可实现对COVID-19患者发展为重症的风险进行有效预测。
图2 COVID-19重症化的发生率
根据模型的计算，COVID-19患者发展为重症的高危因素为：
（1）Age ≥ 55 years ;
（2）BMI > 27 kg/m2 ;
（3）IL-6 ≥ 20 pg/ml ;
（4）CD4+T cell ≤ 400/μL。
这些发现提示，在COVID-19的早期阶段，可根据该模型对患者的病情进展进行预测，及早识别重症高危患者并进行早期干预治疗，改善预后。DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.04.007
全文链接：
https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(20)30007-2
作者简介
深圳市第三人民医院（南方科技大学第二附属医院）陈楚明博士是本论文的第一作者，王海慧、梁智超和彭凌是共同第一作者。刘映霞教授是通讯作者，南方科技大学生物医学工程系刘泉影博士是本文共同通讯作者。
陈楚明博士主要从事感染性疾病的临床诊治和相关研究，已有系列研究成果发表于Antivirus Research, Scientific Reports等国际学术期刊。现就职于深圳市第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)。
刘映霞教授系深圳市第三人民医院（南方科技大学第二附属医院）感染病国家临床重点专科带头人，博士生导师。其有关感染性疾病的研究成果已发表于Cell Host & Microbe (cover article), Gastroenterology, Clinical Infectious Diseases等国际权威学术期刊。近期，其团队已在JAMA、National Science Review, Journal of Allergy and Clinical Immunology 等国际知名期刊发表了系列新冠肺炎相关的研究论文。
刘泉影博士主要从事神经计算与建模、人工智能与脑科学的交叉学科研究，已有系列研究成果发表于NeuroImage, Human Brain Mapping, Journal of Neural Engineering 等国际权威学术期刊。于2017年在瑞士苏黎世联邦理工学院生物医学工程方向博士毕业，后进入加州理工学院计算数学系进行博后研究。现就职于南方科技大学生物医学工程系。