基于凝血功能紊乱评分的创伤性脑损伤患者早期急性肾损伤风险列线图预测模型

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2026.14.005

Abstract

Abstract:

Objective To explore the independent factors associated with early acute kidney injury （AKI） in patients with traumatic brain injury （TBI）， construct and validate a nomogram prediction model， and compare its discriminative efficacy with that of random forest and XGBoost models. Methods Clinical data of TBI patients admitted to the Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University from January 2023 to December 2025 were retrospectively collected. The patients were then divided into the AKI group and the non-AKI group according to whether AKI occurred within 48 hours after admission. Univariate and multivariate logistic regression analyses were employed to identify the independent factors associated with early AKI. Subsequently， a nomogram was constructed based on the multivariate model. In addition， random forest and XGBoost models were developed， and the discriminative efficacy of these three models was compared through 5-fold cross-validation. Results A total of 368 patients with TBI were included， among whom 54 （14.7%） developed AKI. Multivariate logistic regression analysis demonstrated that age， blood transfusion， mechanical ventilation， systemic infection， and coagulation dysfunction score were independently associated with early AKI， whereas the Glasgow Coma Scale （GCS） score served as a protective factor （all P < 0.05）. The nomogram presented excellent calibration， with a mean absolute error of 0.034. Decision curve analysis suggested potential clinical benefits across low-to-moderate threshold probabilities. The 5-fold cross-validation area under the curve （AUC） values were 0.862 for the logistic model， 0.870 for the random forest model， and 0.852 for the XGBoost model. According to DeLong tests， there were no statistically significant differences among the three models. SHAP analysis disclosed the relative contribution and importance ranking of each variable. Conclusions The logistic nomogram model， which is based on age， GCS score， blood transfusion， mechanical ventilation， systemic infection， and coagulation dysfunction score， demonstrated excellent discrimination， calibration， and significant potential clinical reference value. It can offer a reliable reference for the early identification of AKI risk and the individualized management of TBI patients in neurosurgical practice. Considering that this was a single-center retrospective study with internal validation， the model still needs to be further validated in multicenter prospective cohorts.

Key words: traumatic brain injury, acute kidney injury, coagulation dysfunction score, nomogram, machine learning

CLC Number:

R651.15

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Figures/Tables 10

Tab.1

Tab.2

Comparison of laboratory test results between the two groups"

变量	总计（n = 368）	非AKI组（n = 314）	AKI组（n = 54）	Z/χ2/t值	P值
肌红蛋白（x ± s）/（ng/mL）	56.75 ± 17.26	56.21 ± 17.30	59.91 ± 16.81	-1.489	0.141
肾小球滤过率（x ± s）/（mL/min）	94.97 ± 17.81	95.49 ± 18.20	91.94 ± 15.12	1.542	0.127
天门冬氨酸氨基转移酶［M（P₂₅_，P₇₅）］/（U/L）	35.50（24.00，45.25）	36.00（25.25，46.00）	34.50（21.00，44.00）	1.182	0.237
丙氨酸氨基转移酶［M（P₂₅_，P₇₅）］/（U/L）	42.00（27.00，59.00）	42.00（26.25，59.00）	42.50（27.00，53.00）	0.328	0.743
白蛋白［M（P₂₅_，P₇₅）］/（g/L）	44.20（41.30，46.30）	44.20（41.15，46.20）	44.25（41.73，47.25）	-0.863	0.388
肌酐［M（P₂₅_，P₇₅）］/（μmol/L）	80.00（65.00，95.00）	80.50（65.00，95.00）	78.50（65.00，96.50）	-0.151	0.880
C反应蛋白［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mg/L）	5.00（2.68，9.25）	4.90（2.60，9.57）	5.30（2.87，7.55）	0.263	0.792
降钙素原［M（P₂₅_，P₇₅）］/（ng/mL）	0.05（0.03，0.08）	0.05（0.03，0.08）	0.05（0.03，0.08）	0.056	0.955
白细胞［M（P₂₅_，P₇₅）］/（× 10⁹·L^-1）	10.40（7.68，13.62）	10.45（7.73，13.67）	10.00（7.30，13.15）	0.097	0.923
红细胞［M（P₂₅_，P₇₅）］/（× 10¹²·L^-1）	3.95（3.46，4.33）	3.94（3.46，4.33）	4.02（3.44，4.31）	-0.175	0.861
红细胞比容［M（P₂₅_，P₇₅）］/%	35.40（31.67，39.30）	35.40（31.70，39.27）	35.35（30.97，39.42）	0.486	0.627
血红蛋白［M（P₂₅_，P₇₅）］/（g/L）	119.00（102.75，132.25）	119.00（102.25，133.00）	117.00（103.75，129.00）	0.737	0.461
尿素氮［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	4.64（3.21，6.43）	4.64（3.21，6.34）	5.00（3.57，6.43）	-0.931	0.352
钾［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	4.00（3.70，4.30）	4.00（3.70，4.30）	4.10（3.52，4.50）	-0.457	0.648
钠［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	139.00（137.00，142.00）	139.00（137.00，142.00）	139.00（136.25，141.00）	0.742	0.458
氯［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	104.00（101.00，107.00）	104.00（101.00，108.00）	103.00（100.25，106.00）	1.295	0.195
钙［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	2.12（2.00，2.23）	2.12（2.02，2.23）	2.11（1.98，2.23）	0.731	0.465
镁［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	0.78（0.66，0.86）	0.78（0.70，0.86）	0.74（0.66，0.82）	0.892	0.373
碳酸氢根［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	23.00（20.00，25.00）	23.00（21.00，25.00）	23.00（20.00，25.00）	-0.106	0.916
阴离子间隙［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	12.00（10.00，15.00）	12.00（10.00，15.00）	12.00（10.00，16.75）	-0.669	0.504
葡萄糖［M（P₂₅_，P₇₅）］/（mmol/L）	6.40（5.40，7.60）	6.40（5.40，7.40）	6.70（5.70，7.90）	-1.127	0.260
PT［M（P₂₅_，P₇₅）］/s	12.80（11.90，14.00）	12.70（11.90，13.88）	13.40（12.12，15.28）	-2.296	0.022
%FO［M（P₂₅_，P₇₅）］/%	2.64（1.73，4.15）	2.68（1.71，4.24）	2.54（1.92，3.80）	0.253	0.800
甘露醇（否）	25（6.8）	22（7.0）	3（5.6）	-^*	1.000
输血（否）	328（89.1）	289（92.0）	39（72.2）	18.675	< 0.001
血管活性药物（否）	335（91.0）	289（92.0）	46（85.2）	-^*	0.120
机械通气（否）	281（76.4）	252（80.3）	29（53.7）	17.993	< 0.001
利尿剂（否）	349（94.8）	299（95.2）	50（92.6）	-^*	0.500
神经外科手术干预（否）	260（70.7）	230（73.2）	30（55.6）	6.956	0.008
全身性感染（否）	303（82.3）	267（85.0）	36（66.7）	10.686	0.001
癫痫（否）	349（94.8）	297（94.6）	52（96.3）	-^*	1.000
中枢性高热（否）	345（93.8）	295（93.9）	50（92.6）	-^*	0.759

Tab.2

Tab.3

Tab.4

Tab.5

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

References 44

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变量	总计（n = 368）	非AKI组（n = 314）	AKI组（n = 54）	Z/χ2/t值	P值
年龄［M（P₂₅_，P₇₅）］/岁	55.00（35.00，70.00）	54.00（32.00，70.00）	62.00（53.00，70.75）	-2.626	0.009
性别（男）	255（69.3）	219（69.7）	36（66.7）	0.205	0.651
高血压（否）	219（59.5）	184（58.6）	35（64.8）	0.739	0.390
糖尿病（否）	270（73.4）	231（73.6）	39（72.2）	0.043	0.836
平均动脉压（x ± s）/mmHg	92.15 ± 16.47	91.78 ± 16.16	94.28 ± 18.16	-0.946	0.347
GCS评分［M（P₂₅_，P₇₅）］	11.00（8.00，14.00）	12.00（8.00，15.00）	8.00（6.00，10.00）	6.012	< 0.001
颅骨骨折（否）	295（80.2）	255（81.2）	40（74.1）	1.476	0.224
硬膜外出血（否）	262（71.2）	227（72.3）	35（64.8）	1.256	0.262
硬膜下出血（否）	256（69.6）	220（70.1）	36（66.7）	0.251	0.616
蛛网膜下腔出血（否）	280（76.1）	237（75.5）	43（79.6）	0.437	0.509
脑室内出血（否）	354（96.2）	302（96.2）	52（96.3）	-^*	1.000
中线偏移> 5 mm（否）	305（82.9）	267（85.0）	38（70.4）	6.980	0.008
脑挫伤部位				-^*	0.040
无	112（30.4）	93（29.6）	19（35.2）
额叶	97（26.4）	91（29.0）	6（11.1）
颞叶	118（32.1）	98（31.2）	20（37.0）
顶叶	11（3.0）	9（2.9）	2（3.7）
枕叶	21（5.7）	17（5.4）	4（7.4）
其他	9（2.4）	6（1.9）	3（5.6）

变量	总计（n = 368）	非AKI组（n = 314）	AKI组（n = 54）	Z/χ2值	P值
PLT［M（P₂₅_，P₇₅）］/（× 10⁹·L^-1）	204.00（162.75，260.25）	206.00（167.00，262.00）	191.50（132.75，247.75）	1.869	0.062
INR［M（P₂₅_，P₇₅）］	1.15（1.10，1.30）	1.10（1.10，1.20）	1.20（1.10，1.30）	-3.249	0.001
APTT［M（P₂₅_，P₇₅）］/s	27.80（25.60，30.50）	27.80（25.60，30.50）	27.95（25.73，32.18）	-0.792	0.428
PLT评分				-^*	0.003
0	286（77.7）	253（80.6）	33（61.1）
1	59（16.0）	46（14.6）	13（24.1）
2	23（6.2）	15（4.8）	8（14.8）
INR评分				-^*	< 0.001
0	269（73.1）	240（76.4）	29（53.7）
1	74（20.1）	58（18.5）	16（29.6）
2	25（6.8）	16（5.1）	9（16.7）
APTT评分				-^*	0.105
0	349（94.8）	300（95.5）	49（90.7）
1	8（2.2）	7（2.2）	1（1.9）
2	11（3.0）	7（2.2）	4（7.4）
凝血功能紊乱评分	212（57.6）	193（61.5）	19（35.2）	-^*	< 0.001
0
1	91（24.7）	77（24.5）	14（25.9）
2	40（10.9）	28（8.9）	12（22.2）
3	15（4.1）	11（3.5）	4（7.4）
4	7（1.9）	4（1.3）	3（5.6）
5	3（0.8）	1（0.3）	2（3.7）
凝血功能紊乱				13.030	< 0.001
0	212（57.6）	193（61.5）	19（35.2）
1	156（42.4）	121（38.5）	35（64.8）
凝血功能紊乱分级				-^*	< 0.001
0	212（57.6）	193（61.5）	19（35.2）
1	131（35.6）	105（33.4）	26（48.1）
2	25（6.8）	16（5.1）	9（16.7）

变量	单因素分析 OR（95%CI）	P值	多因素分析^*OR（95%CI）	P值	多因素分析^&OR（95%CI）	P值
年龄/岁	1.023（1.007 ~ 1.039）	0.005	1.023（1.005 ~ 1.044）	0.013	1.023（1.005 ~ 1.042）	0.016
GCS评分	0.777（0.709 ~ 0.846）	< 0.001	0.801（0.721 ~ 0.885）	< 0.001	0.808（0.729 ~ 0.891）	< 0.001
输血	4.446（2.127 ~ 9.098）	< 0.001	3.676（1.565 ~ 8.603）	0.003	3.817（1.642 ~ 8.831）	0.002
机械通气	3.504（1.911 ~ 6.410）	< 0.001	2.373（1.144 ~ 4.900）	0.019	2.262（1.097 ~ 4.633）	0.026
全身性感染	2.840（1.469 ~ 5.371）	0.002	2.680（1.216 ~ 5.845）	0.013	2.674（1.223 ~ 5.760）	0.012
凝血功能紊乱评分	1.741（1.369 ~ 2.227）	< 0.001	1.852（1.392 ~ 2.503）	< 0.001	-	-
凝血功能紊乱分级	2.424（1.570 ~ 3.770）	< 0.001	-	-	2.482（1.497 ~ 4.194）	< 0.001
PT/s	1.134（1.005 ~ 1.273）	0.035	-	-	-	-
INR	5.676（1.493 ~ 21.154）	0.009	-	-	-	-
凝血功能紊乱	2.938（1.625 ~ 5.460）	< 0.001	-	-	-	-
PLT评分	2.057（1.338 ~ 3.126）	< 0.001	-	-	-	-
INR评分	2.188（1.442 ~ 3.304）	< 0.001	-	-	-	-
中线偏移> 5 mm	2.391（1.211 ~ 4.578）	0.009	1.615（0.701 ~ 3.629）	0.251	1.693（0.739 ~ 3.784）	0.204
神经外科手术干预	2.190（1.204 ~ 3.955）	0.010	1.208（0.579 ~ 2.481）	0.609	1.144（0.549 ~ 2.339）	0.715

变量	轻中型TBI				重型TBI
变量	单因素分析OR（95%CI）	P值	多因素分析 OR（95%CI）	P值	单因素分析OR（95%CI）	P值	多因素分析OR（95%CI）	P值
年龄/岁	1.026（1.002 ~ 1.050）	0.037	1.045（1.012 ~ 1.079）	0.007	1.028（1.006 ~ 1.051）	0.014	1.026（1.001 ~ 1.052）	0.041
GCS评分	0.612（0.489 ~ 0.765）	< 0.001	0.544（0.411 ~ 0.721）	< 0.001	-	-	-	-
凝血功能紊乱评分	1.814（1.275 ~ 2.581）	< 0.001	1.765（1.114 ~ 2.796）	0.016	1.567（1.108 ~ 2.217）	0.011	1.645（1.096 ~ 2.469）	0.016
凝血功能紊乱分级	3.188（1.665 ~ 6.105）	< 0.001	-	-	-	-	-	-
机械通气	3.784（1.563 ~ 9.162）	0.003	3.472（1.170 ~ 10.302）	0.025	-	-	-	-
PLT评分	2.243（1.250 ~ 4.026）	0.007	-	-	-	-	-	-
镁/（mmol/L）	0.010（0.001 ~ 0.309）	0.009	0.068（0.001 ~ 3.217）	0.172	-	-	-	-
INR评分	2.252（1.228 ~ 4.132）	0.009	-	-	1.814（1.010 ~ 3.260）	0.046	-	-
中线偏移> 5 mm	3.426（1.295 ~ 9.065）	0.013	3.055（0.902 ~ 10.352）	0.073	-	-	-	-
神经外科手术干预	2.753（1.152 ~ 6.580）	0.022	0.819（0.275 ~ 2.439）	0.719	-	-	-	-
输血	-	-	-	-	4.111（1.520 ~ 11.116）	0.005	5.897（1.841 ~ 18.892）	0.003
全身性感染	-	-	-	-	3.487（1.361 ~ 8.936）	0.009	3.910（1.351 ~ 11.316）	0.012

Nomogram prediction model for early acute kidney injury in patients with traumatic brain injury based on a coagulation dysfunction score

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