径向基函数神经网络评估慢性肾脏病肾小球滤过率

• 作 者: 徐静
• 机 构: 大连医科大学
• 出 处: 大连医科大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 慢性肾脏病 肾小球滤过率 99mTc-DTPA 肾动态显像法 人工神经网络

目的:在临床实践中,准确的评估慢性肾脏病（Chronic Kidney Diseases,CKD）患者的肾小球滤过率（Glomerular Filtration Rate,GFR）十分重要,可用的评估方法很多,但这些方法大多不能真实的反映GFR,为此,本文开发了一种径向基函数（Radial BasisFunction,RBF）神经网络,探讨RBF神经网络在评估CKD患者GFR方面的性能。方法:以2012年6月至2016年2月于我院肾内科住院并行^99mTc-DTPA肾动态显像检查、尚未行肾脏替代治疗的CKD患者651例为研究对象,标准肾小球滤过率（standard Glomerular Filtration Rate,sGFR）由^99mTc-DTPA肾动态显像法测定,并同时收集患者的性别、年龄、尿素氮（Blood Urea Nitrogen,BUN）、血肌酐（Serum creatinine,Scr）、白蛋白（albumin,ALB）等指标。原始数据做归一化处理,并将其按照2.4:1比例随机分选为训练集（460例）和测试集（191例）。以sGFR作为标准值训练460例患者数据,建立估算GFR的RBF神经网络,用191例测试集数据验证该模型,并利用其估计GFR得到eGFR_RBF。GFR还由4变量的肾脏疾病膳食改良（Modification of Diet in Renal Disease,MDRD）方程和6变量的MDRD方程估计分别得到eGFR₄、eGFR₆。在各CKD分期组间及组内比较GFR,分析eGFR_RBF、eGFR₄、eGFR₆与sGFR的相关性及这3种方法估算的eGFR在偏差、绝对偏差、绝对偏离率、15%、30%、50%符合率以及偏差均值、95%一致性区间等方面的差异,描述各种评估GFR方法的准确度和精确度,来评价RBF神经网络在评估CKD患者GFR方面的性能。结果:eGFR与sGFR的相关性分析显示,eGFR₄、eGFR₆和eGFR_RBF与sGFR均呈密切相关关系（r=0.894、0.910、0.912）（P<0.05）,CKD2-5期的eGFR_RBF值与sGFR值无明显差异（P﹥0.0125）,CKD1期的eGFR_RBF值小于sGFR值（P<0.0125）,CKD4期的eGFR₄值和eGFR₆值明显低于sGFR值（P<0.0125）,其他各期的eGFR₄值和eGFR₆值与sGFR值的差异无统计学意义（P﹥0.0125）,说明RBF神经网络能够很好的评估CKD2-5期患者的GFR,结果与^99mTc-DTPA肾动态显像法无明显差异,但是却低估了CKD1期患者的GFR,而4变量的MDRD方程和6变量的MDRD方程能够较好的估计CKD1-3期及CKD5期患者的GFR,却低估了CKD4期患者的GFR。在估算GFR的准确性方面,eGFR_RBF与sGFR的偏差中位数绝对值、绝对偏差中位数及eGFR_RBF偏离sGFR的绝对偏离率均显著低于eGFR₄与sGFR和eGFR₆与sGFR（P<0.0167）,eGFR_RBF在sGFR的15%、30%和50%的百分比比eGFR₄和eGFR₆高,尤其是在CKD2期、4期,说明RBF神经网络能够为CKD2期、4期患者提供比4变量的MDRD方程和6变量的MDRD方程更准确的GFR估计值。在估算GFR的精确性方面,eGFR_RBF与sGFR偏差的四分位间距、绝对偏差的四分位间距和95%一致性区间均比eGFR₄与sGFR和eGFR₆与sGFR小,尤其是对于CKD1-3期,这表明RBF神经网络尤其能够为CKD1-3期患者提供更精确的GFR估计值。另外,对于CKD5期,eGFR_RBF与sGFR的偏差中位数绝对值、绝对偏差中位数、偏差均值及eGFR_RBF偏离sGFR的绝对偏离率均明显大于eGFR₄与sGFR和eGFR₆与sGFR（P<0.0167）,eGFR_RBF与sGFR的偏差四分位间距、绝对偏差四分位间距及95%一致性区间长度均大于eGFR₄与sGFR和eGFR₆与sGFR,同时eGFR_RBF的15%符合率、30%符合率、50%符合率也比eGFR₄和eGFR₆显著低（P<0.0167）,而eGFR₄与sGFR和eGFR₆与sGFR的差异无统计学意义（P﹥0.0167）,这说明4变量的MDRD方程和6变量的MDRD方程能够为CKD5期患者提供比RBF神经网络更准确和更精确的GFR估计值。结论:1、RBF神经网络能够很好的评估CKD2-5期患者的GFR,结果与^99mTc-DTPA肾动态显像法无明显差异,尤其为CKD2期患者提供了比4变量的MDRD方程和6变量的MDRD方程更准确和更精确的GFR估计值,但是却低估了CKD1期患者的GFR。2、4变量的MDRD方程和6变量的MDRD方程能够较好的估计CKD1-3期及CKD5期患者的GFR,尤其为CKD5期患者提供了比RBF神经网络更准确和更精确的GFR估计值,但是却低估了CKD4期患者的GFR。