用于识别中风后复杂区域疼痛综合征预测因素的决策树算法

作者：刘永珍 北京市海淀医院
复杂区域疼痛综合征 (CRPS) 是一种由疼痛性创伤、神经损伤、四肢制动、中风、脊髓损伤和心肌梗塞引起的神经性疼痛疾病。 CRPS 根据周围神经损伤的不存在（I 型）或存在（II 型）进行分类。中风后CRPS，以前称为肩手综合征，由于缺乏明显的周围神经损伤而被归类为I型。中风后 CRPS 会出现各种症状，如疼痛、痛觉过敏、异常性疼痛、肿胀、手腕和手部活动范围受限、水肿以及手腕和手部发热和发红。先前的研究报道，中风后 CRPS 的患病率为 12.5% 至 50.0%。中风发病后6个月内其患病率约为30%，是最常见的并发症之一。目前，尚无预防中风后 CRPS 的指南。因此，中风后 CRPS 的早期诊断和治疗对于减轻疼痛、改善中风后的功能至关重要。然而，卒中后CRPS的病理生理机制仍不清楚。先前的几项研究报告称，肩部半脱位和严重的上肢运动障碍是发生中风后 CRPS 的危险因素。此外，我们之前表明受影响上肢的不活动会影响中风后 CRPS 的发展。肢体固定被认为是发生 I 型 CRPS 的危险因素，即使在健康动物和人类中也是如此因此，肩部半脱位和严重上肢运动障碍导致的废用也可能是卒中后 CRPS 的危险因素。然而，在临床情况下，肩部半脱位或严重运动麻痹后上肢废用的患者不一定会发生中风后 CRPS。先前的一项研究报告称，长时间不活动（包括非受影响区域）会加剧疼痛患者的疼痛和残疾。中风后运动麻痹常发生于上肢和下肢，导致全身性身体活动不足，这可能被认为是中风后CRPS的危险因素。然而，尚无研究探讨这些因素是否与中风后 CRPS 的发展有关。人工智能（称为机器学习 (ML)）的应用已扩展到包括中风治疗。先前的研究应用机器学习来识别预测膝骨关节炎患者治疗反应的变量。在这些机器学习算法中，决策树算法因其透明性和高可视性而受到临床应用的青睐。决策树算法是一种数据挖掘技术，无论解释变量的规模如何，都可以应用它。它根据自变量的值将连续案例细分为独立组，最终将它们分类为不同的组。树形图以分层方式组织，最重要的关系位于顶部，以便于理解因素之间的相互关系。运用这一点来识别很有可能发生中风后 CRPS 的患者，可能有助于康复计划预防中风后 CRPS 的发生。本研究旨在利用 ML 方法确定影响中风后 CRPS 发展的危险因素，例如除上肢废用外，还包括由于运动麻痹和身体缺乏活动而导致的下肢废用在本研究中，我们使用决策树算法开发了 CART 模型，以识别中风患者发生中风后 CRPS 的危险因素。 CART 分析的结果表明，身体不活动时间和上肢和下肢废用的严重程度可以区分中风后 CRPS 的发展。先前的研究仅关注受影响的上肢功能然而，我们的结果表明，严重的下肢废用和全身性身体活动不足（包括非受影响区域）与中风后 CRPS 的发生有关。我们发现，在发生 CRPS 之前患有上肢废用以及下肢废用和全身缺乏身体活动的患者更有可能发生中风后 CRPS。此外，决策树分析的结果将身体不活动时间（坐位和卧位的 IPAQ-SF ≥ 635 分钟/天）和上肢和下肢废用（FMA-UE 评分 < 19.5；FMA-LE 评分 < 16.5）确定为中风后 CRPS 发生的危险因素当患者在发生 CRPS 之前缺乏身体活动时，中风后 CRPS 的发生率非常低 (1.5%)。先前的一项研究报告称，由于全身缺乏运动是发生肌肉骨骼疼痛的危险因素，因此增加体力活动非常重要18。我们的研究结果表明，全身缺乏运动也是中风患者疼痛的危险因素，增加体力活动可能会预防中风后 CRPS 的发生。此外，在发生 CRPS 之前缺乏身体活动但没有严重上肢废用的患者不会发生中风后 CRPS。然而，在高度缺乏身体活动和严重上肢废用但没有严重下肢废用的患者中，中风后 CRPS 的发生率增加至约 30%。中风后 CRPS 的发生率显着增加至约 80%，伴随着大量的身体活动不足和严重的上肢和下肢废用。我们的研究结果表明，虽然全身缺乏运动是中风后 CRPS 发生的危险因素，受影响区域同时存在严重的上肢和/或下肢废用，大大增加了中风后 CRPS 的发生率。因此，为了预防中风后 CRPS 的发展，有必要在不引起疼痛症状和全身不活动的情况下评估和处理受影响的上肢功能和下肢功能。最近的一项荟萃分析报告称，中风后 CRPS 的发生与严重的上肢运动麻痹、痉挛和肩关节半脱位有关17。特别是，瘫痪上肢的废用可能与中风后 CRPS 的发生有关。在这项研究中，我们还发现上肢的严重废用与中风后 CRPS 的发生有关。先前对 CRPS 动物模型的研究报道，肢体固定会导致周围神经纤维密度、炎症介质产生和神经肽信号传导发生变化。这些变化导致持续的伤害性刺激，从而导致中枢变化，例如脊髓中枢的敏化。最终，这些外周和中枢变化导致对伤害性刺激的反应性增加，包括异常性疼痛和痛觉过敏。由于瘫痪上肢废用而导致的这些外周和中枢变化也可能与中风后 CRPS 发展的机制有关。