1.本发明属于生物医学诊断领域，具体而言，本发明涉及一种需氧菌性阴道炎风险预测模型。
背景技术：2.阴道感染是育龄期女性最常见的感染性疾病。全球范围内，每年约有超过3亿女性患阴道感染性疾病。全国多中心流行病学调查发现，生殖道感染占妇科、计划生育门诊患者的55％，其中阴道感染占30％-35％，在基层医疗机构该比例更高，达50％-60％。
3.需氧菌性阴道炎是比利时学者donders等于2002年正式报道的一种新的阴道感染类型，其特点是阴道内优势菌乳杆菌减少或缺失、需氧菌增加引起的阴道炎症，占有外阴阴道炎症状患者的5.0％-23.7％，妊娠期发生率为8.3％-10.8％。需氧菌性阴道炎除可引起阴道本身的炎症外，还可导致一系列与生殖健康相关的严重并发症发生。例如，需氧菌性阴道炎及其混合感染可导致上生殖道感染、异位妊娠、不孕、复发性流产、甚至肿瘤，还可增加妊娠不良结局和性传播疾病的发生风险，严重危害女性生殖健康。
4.目前国内外广泛使用donders等提出的生理盐水湿片法对需氧菌性阴道炎进行评价，即采用相差显微镜评估生理盐水湿片显微镜下图像特征。但是，生理盐水湿片无法保存、不可重复阅片，且湿片介质流动，不易于观察，镜检鉴别细菌形态对检验人员和设备(相差显微镜)要求较高。因此，亟待探索新的评估方法弥补生理盐水湿片法的不足。
技术实现要素：5.相比生理盐水湿片而言，革兰染色涂片的优势在于其对细菌识别更清晰、易保存、可重复阅片。因此，为了解决上述技术问题，本发明应用革兰染色涂片对需氧菌性阴道炎的评估作用进行探索，同时筛选特异性需氧菌性阴道炎临床特征，建立阴道分泌物革兰染色涂片结合临床特征的预测模型，为需氧菌性阴道炎的风险评估提供客观支持。
6.因此，本发明的目的是提供用于需氧菌性阴道炎患病风险预测的系统、风险预测的分组方法以及风险预测模型的建立方法。这些系统与方法均基于阴道分泌物革兰染色涂片并与临床特征相结合，可快速方便地进行需氧菌性阴道炎风险评估，且可为生殖道感染的人工智能阅片提供同质化、标准化数据基础。
7.本发明的技术方案如下。
8.一方面，本发明提供一种用于需氧菌性阴道炎患病风险预测的系统，所述系统包括：
9.(1)信息获取与赋值模块，包括
10.(a)用于阴道分泌物革兰染色涂片所示信息的模块，其设置为分别对受试者的阴道分泌物革兰染色涂片所示信息进行赋值：
11.(a-1)乳杆菌分级(lactobacillary grades，lbg)：ⅰ级，赋值0分；ⅱa级，赋值0分；
ⅱ
b级，赋值1分；ⅲ级，赋值2分；
12.(a-2)背景菌落：无明显杂菌，赋值0分；优势菌为肠杆菌样小杆菌，赋值1分；优势菌为球菌样或呈链状，赋值2分；
13.(a-3)白细胞数：白细胞数≤10/hpf，赋值0分；白细胞数＞10/hpf，且≤10/上皮细胞，赋值1分；白细胞数＞10/上皮细胞，赋值2分；
14.(a-4)pbc比例：pbc/上皮细胞＜1％，赋值0分；pbc/上皮细胞≥1％且≤10％，赋值1分；pbc/上皮细胞＞10％，赋值2分；和
15.(b)用于临床信息的模块，其设置为针对受试者的以下临床信息进行赋值：
16.阴道分泌物ph值≤4.5且无异常体征，赋值0分；ph值＞4.5或出现任一项或两项异常体征，赋值1分；ph值＞4.5且出现任一项或两项异常体征，赋值2分，其中异常体征为阴道黏膜充血和黄色分泌物；
17.(2)数据处理模块，其设置为对来自(1)信息获取与赋值模块中(a)和(b)模块的所有赋值进行加和，得到所述受试者的总分；
18.(3)结果输出模块，其设置为根据来自(2)数据处理模块的总分，将总分为0-3分的受试者确定为需氧菌性阴道炎低风险，4-10分的受试者确定为需氧菌性阴道炎高风险。
19.在本发明的上下文中，革兰染色涂片1000倍镜下，革兰阳性大杆菌，无芽孢，细长弯曲或呈球杆状、杆状、单个、成双为乳杆菌样菌；革兰阴性杆菌，无芽孢，单个或成对排列为肠杆菌样小杆菌；球菌样或呈链状是革兰阴性或阳性的单球菌、双球菌或链球菌的镜下形态。革兰染色涂片400倍镜下，细胞体积大，呈扁平多形，核居中、小、圆、致密，为成熟的阴道上皮细胞；体积略小，呈圆形，细胞质致密，核大不成比例为未成熟的阴道上皮细胞，即pbc(基底旁细胞，parabasal epitheliocytes)；体积小，边界清，球形，核大，偶可见核深染者为白细胞。
20.在本发明的上下文中，受试者为灵长类动物，优选人。
21.在本发明的上下文中，lbgⅰ级指优势菌为乳杆菌样菌，无其它细菌；ⅱa级指有其他杂菌，但乳杆菌所占比例≥50％；ⅱb级指乳杆菌比例明显减少，所占比例＜50％；ⅲ级指乳杆菌缺失，其它细菌过度增殖。
22.优选地，在本发明提供的系统中，(a)模块还设置为获取受试者的阴道分泌物革兰染色涂片中(a-1)、(a-2)、(a-3)和(a-4)中所述信息，(b)模块还设置为获取受试者的阴道分泌物ph值与异常体征信息。
23.优选地，在本发明提供的系统中，(a-1)和(a-2)中所述信息为对阴道分泌物革兰染色涂片在1000倍镜下的观察结果；(a-3)和(a-4)中所述信息为对阴道分泌物革兰染色涂片在400倍镜下的观察结果。
24.另一方面，本发明提供一种对受试者进行需氧菌性阴道炎患病风险预测的分组方法，所述分组方法包括以下步骤：
25.(1)对受试者的信息进行赋值：
26.(a)阴道分泌物革兰染色涂片所示信息
27.(a-1)乳杆菌分级(lactobacillary grades，lbg)：ⅰ级，赋值0分；ⅱa级，赋值0分；ⅱb级，赋值1分；ⅲ级，赋值2分；
28.(a-2)背景菌落：无明显杂菌，赋值0分；优势菌为肠杆菌样小杆菌，赋值1分；优势
菌为球菌样或呈链状，赋值2分；
29.(a-3)白细胞数：白细胞数≤10/hpf，赋值0分；白细胞数＞10/hpf，且≤10/上皮细胞，赋值1分；白细胞数＞10/上皮细胞，赋值2分；
30.(a-4)pbc比例：pbc/上皮细胞＜1％，赋值0分；pbc/上皮细胞≥1％且≤10％，赋值1分；pbc/上皮细胞＞10％，赋值2分；和
31.(b)临床信息
32.阴道分泌物ph值≤4.5且无异常体征，赋值0分；ph值＞4.5或出现任一项或两项异常体征，赋值1分；ph值＞4.5且出现任一项或两项异常体征，赋值2分，其中异常体征为阴道黏膜充血和黄色分泌物；
33.(2)对来自步骤(1)的所有赋值进行加和，得到所述受试者的总分；
34.(3)将总分为0-3分的受试者确定为需氧菌性阴道炎低风险组，4-10分的受试者确定为需氧菌性阴道炎高风险组；
35.所述分组方法不用于诊断疾病。
36.优选地，在本发明提供的分组方法中，步骤(1)还包括获取受试者的阴道分泌物革兰染色涂片中(a-1)、(a-2)、(a-3)和(a-4)中所述信息；和，获取受试者的阴道分泌物ph值与异常体征信息。
37.优选地，在本发明提供的分组方法中，步骤(1)中对阴道分泌物革兰染色涂片在1000倍镜下进行观察，来获取(a-1)和(a-2)中所述信息；对阴道分泌物革兰染色涂片在400倍镜下进行观察，来获得(a-3)和(a-4)中所述信息。
38.还一方面，本发明提供一种需氧菌性阴道炎风险预测模型的建立方法，所述建立方法包括以下步骤：
39.(1)获取训练数据集：
40.获取需氧菌性阴道炎患者群与对照受试者群的数据作为训练数据集，所述群中的每一个患者或对照受试者同时具备阴道分泌物革兰染色涂片、生理盐水湿片和临床信息，所述数据包括每一个患者或对照受试者的以下信息：
41.(a)阴道分泌物革兰染色涂片所示信息：(a-1)乳杆菌分级(lactobacillary grades，lbg)；(a-2)背景菌落；(a-3)白细胞数；(a-4)pbc比例；和
42.(b)临床信息：阴道分泌物ph值和异常体征信息，所述异常体征为阴道黏膜充血和黄色分泌物；
43.(2)对信息进行赋值：
44.(a)阴道分泌物革兰染色涂片所示信息
45.(a-1)乳杆菌分级(lactobacillary grades，lbg)：ⅰ级，赋值0分；ⅱa级，赋值0分；ⅱb级，赋值1分；ⅲ级，赋值2分；
46.(a-2)背景菌落：无明显杂菌，赋值0分；优势菌为肠杆菌样小杆菌，赋值1分；优势菌为球菌样或呈链状，赋值2分；
47.(a-3)白细胞数：白细胞数≤10/hpf，赋值0分；白细胞数＞10/hpf，且≤10/上皮细胞，赋值1分；白细胞数＞10/上皮细胞，赋值2分；
48.(a-4)pbc比例：pbc/上皮细胞＜1％，赋值0分；pbc/上皮细胞≥1％且≤10％，赋值1分；pbc/上皮细胞＞10％，赋值2分；
49.(b)临床信息
50.阴道分泌物ph值≤4.5且无异常体征，赋值0分；ph值＞4.5或出现任一项或两项异常体征，赋值1分；ph值＞4.5且出现任一项或两项异常体征，赋值2分，其中异常体征为阴道黏膜充血和黄色分泌物；
51.(3)模型训练：
52.建立四种模型，分别为模型1，赋值总和模型；模型2，二元logistic回归模型；模型3，有序多分类logistic回归模型；模型4，多重线性回归模型；然后将步骤(2)得到的信息赋值分别输入各个模型进行训练，记录各模型的灵敏度、特异度、约登指数，选择约登指数最高的模型作为需氧菌性阴道炎风险预测模型。
53.在本发明的上下文中，模型1至模型4的具体使用示例见实施例3。
54.优选地，本发明提供的建立方法还包括以下步骤：
55.(4)模型验证：
56.获取另一批需氧菌性阴道炎患者群与对照受试者群的数据作为验证数据集，计算步骤(3)得到的需氧菌性阴道炎风险预测模型的灵敏度、特异度，以验证模型的准确性。
57.根据本领域常规方法，验证数据集的样本量可结合例如置信水平、双侧检验容许误差或预期疾病患病率等因素进行计算。根据本发明的具体实施方式，验证数据集的样本量计算使用参数可包括：置信水平1-α＝0.95，双侧检验容许误差β＝0.05-0.1及预期需氧菌性阴道炎的患病率p＝8％-10％。
58.优选地，在本发明提供的建立方法中，步骤(1)中，需氧菌性阴道炎患者与对照受试者分别为符合生理盐水湿片评分的需氧菌性阴道炎患者与非需氧菌性阴道炎女性。根据本发明所属领域一般知识，阴道分泌物生理盐水湿片评分≥3分为需氧菌性阴道炎患者，非需氧菌性阴道炎患者来自同期健康查体女性，且阴道分泌物生理盐水湿片评分＜3分。
59.优选地，在本发明提供的建立方法中，步骤(1)中，需氧菌性阴道炎患者群与对照受试者群中个体数量相等。
60.参见图1，本发明具体方案如下。
61.步骤一：
62.提取就诊于天津医科大学总医院妇科门诊的需氧菌性阴道炎女性及对照女性的相关数据，得到训练数据集，该部分数据集个案需同时具备阴道分泌物革兰染色涂片、生理盐水湿片及对应临床信息。
63.步骤二：
64.对上述数据集中革兰染色涂片显微镜图像的相关数据及对应临床数据进行提取，获取各因子。
65.进一步地，将阴道分泌物革兰染色涂片显微镜图像的细菌形态及数量，白细胞、上皮细胞、pbc数量等各因子作为第一数据；
66.进一步地，对第一数据中各因子，革兰染色涂片显微镜图像中细菌形态及数量，白细胞、上皮细胞、pbc数量，与对应的原生理盐水湿片显微镜下各项指标进行配对比较；
67.进一步地，以对应的阴道分泌物细菌16s rrna基因测序分析结果为基准，验证革兰染色涂片法对第一数据中细菌形态及数量评估的准确性；
68.进一步地，采用kendall’s w方法对第一数据中各因子不同观察者间的一致性进
行评估。
69.进一步地，将临床信息中有无瘙痒、阴道分泌物增加、外阴阴道烧灼感等各因子进行提取作为第二数据。
70.进一步地，采用单因素及多因素logistic回归分析，筛选第二数据中临床特征与需氧菌性阴道炎最相关的多个因子，并作为模型因子纳入分析。
71.进一步地，将筛选出来的临床特征因子进行不同排列组合，评估与生理盐水湿片中毒性白细胞比例的相关性，并将相关性最高的组合作为最终纳入模型的临床特征因子。
72.步骤三：
73.各因子具体表现如下：革兰染色涂片1000倍镜下，革兰阳性大杆菌，无芽孢，细长弯曲或呈球杆状、杆状、单个、成双为乳杆菌样菌；革兰阴性杆菌，无芽孢，单个或成对排列为肠杆菌样小杆菌；球菌样或呈链状是革兰阴性或阳性的单球菌、双球菌或链球菌的镜下形态。革兰染色涂片400倍镜下，细胞体积大，呈扁平多形，核居中、小、圆、致密，为成熟的阴道上皮细胞；体积略小，呈圆形，细胞质致密，核大不成比例为未成熟的阴道上皮细胞，即基底旁细胞；体积小，边界清，球形，核大，偶可见核深染者为白细胞。
74.将上述获取的各因子进行赋值，具体如下：
75.a.对lbg进行如下赋值：对革兰染色涂片在1000倍镜下进行观察，lbgⅰ级指优势菌为乳杆菌样菌，无其它细菌，赋值0分；ⅱa级指有其他杂菌，但乳杆菌所占比例≥50％，赋值0分；ⅱb级指乳杆菌比例明显减少，所占比例＜50％，赋值1分；ⅲ级指乳杆菌缺失，其它细菌过度增殖，赋值2分。
76.b.对背景菌落进行如下赋值：对革兰染色涂片在1000倍镜下进行观察，背景菌落无明显杂菌，赋值0分；背景菌落优势菌为肠杆菌样小杆菌，赋值1分；背景菌落优势菌为球菌样或呈链状，赋值2分。
77.c.对白细胞数进行如下赋值：对革兰染色涂片在400倍镜下进行观察，白细胞数≤10/hpf，赋值0分；白细胞数＞10/hpf，且≤10/上皮细胞，赋值1分；白细胞数＞10/上皮细胞，赋值2分；
78.d.对pbc比例进行如下赋值：对革兰染色涂片在400倍镜下进行观察，pbc/上皮细胞＜1％，赋值0分；pbc/上皮细胞≥1％且≤10％，赋值1分；pbc/上皮细胞＞10％，赋值2分。
79.e.对临床特征因子进行如下赋值：阴道分泌物ph值≤4.5且无异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值0分；ph值＞4.5或出现任一项或两项异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值1分；ph值＞4.5且出现任一项或两项异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值2分。
80.进一步地，将各因子输入到模型池，并建立如下模型：模型1(赋值总和模型)；模型2(二元logistic回归模型)；模型3(有序多分类logistic回归模型)；模型4(多重线性回归模型)。
81.进一步地，评估各模型在预测需氧菌性阴道炎高低风险时的灵敏度、特异度、约登指数；
82.进一步地，选择性能最优的模型作为最终需氧菌性阴道炎风险预测模型。
83.如上建立基于革兰染色涂片的需氧菌性阴道炎风险预测模型，如下所示，所述系统包括以下模块：信息提取与赋值模块、数据处理模块、结果输出模块。0-3分确定为需氧菌
性阴道炎低风险，4-10分确定为需氧菌性阴道炎高风险。
84.步骤四：
85.验证数据集来自天津医科大学总医院妇科门诊微生态室革兰染色涂片数据库及对应的临床信息数据库。
86.进一步地，计算最优模型灵敏度、特异度。
87.与现有技术相比，本发明的优点和有益结果如下：
88.本发明提供了一种基于革兰染色涂片的需氧菌性阴道炎风险预测模型、建立方法及系统，优点如下：
89.1.需氧菌性阴道炎的疾病本身特征包括阴道菌群异常、炎症反应以及黏膜萎缩等方面特征。本发明中首次采用革兰染色涂片评估需氧菌性阴道炎显微镜下特征，可从革兰染色性质、细菌形态两方面提高阴道细菌辨析度，进而更加准确评估革兰阳性大杆菌、革兰阴性杆菌及革兰阳性球菌。革兰染色操作简单、方便，易于质控，涂片可长期保存和重复阅片，稳定性好、同质化高、可靠性好。特别是，革兰染色涂片可显示众多信息，如菌群密集度、菌群多样性等，本发明从中选择出需氧菌性阴道炎的特异性指标，可以更准确地反映本疾病的特征。
90.2.本发明提供的预测模型最终纳入的临床特征项为三项临床特征因子的组合，可从乳杆菌功能下降、炎症严重程度两方面综合反映病情严重程度，且为logistic回归分析筛选出的与原生理盐水湿片的中毒性白细胞相关性最高的因子。并且，这三项因子与原生理盐水湿片的中毒性白细胞比例相关性最高，可用于替代传统生理盐水湿片参数中的中毒性白细胞比例。
91.3.本发明提供的预测模型结合需氧菌性阴道炎革兰染色显微镜图像特征及临床特征，对需氧菌性阴道炎的风险进行定性预测分析，同时对预测模型的性能进行了验证，保证了本发明提供的预测模型准确性。
92.4.本发明提供的预测模型应用及推广优势在于，革兰染色显微镜图像作为可视化系统和数字化存储用于远程医疗或互联网会诊的媒介，可有效弥补基层医院缺乏专业阴道微生态检验人员及相差显微镜的不足；可为生殖道感染的人工智能阅片提供标准化训练数据，从而提升更多基层医院对女性生殖道感染的整体诊疗能力，促进国家分级诊疗制度的推进。
93.就这一点，本发明提供的采取该预测模型的系统与分组方法可以为需氧菌性阴道炎的诊断与排除提供中间结果或辅助信息。
附图说明
94.以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
95.图1显示了本发明的具体技术方案。
96.图2显示了革兰染色涂片与生理盐水湿片镜下lbg表现对比，其中从上到下依次为镜检指标各自0-2分组，从左往右依次为同一女性阴道分泌物生理盐水湿片(400
×
)、革兰染色涂片(400
×
)、革兰染色涂片(1000
×
)。
97.图3显示了革兰染色涂片与生理盐水湿片镜下背景菌落表现对比，其中从上到下依次为镜检指标各自0-2分组，从左往右依次为同一女性阴道分泌物生理盐水湿片(400
×
)、革兰染色涂片(400
×
)、革兰染色涂片(1000
×
)。
98.图4显示了革兰染色涂片与生理盐水湿片镜下白细胞数对比，其中从上到下依次为镜检指标各自0-2分组，从左往右依次为同一女性阴道分泌物生理盐水湿片(400
×
)、革兰染色涂片(400
×
)、革兰染色涂片(1000
×
)。
99.图5显示了革兰染色涂片与生理盐水湿片镜下pbc表现对比，其中从上到下依次为镜检指标各自0-2分组，从左往右依次为同一女性阴道分泌物生理盐水湿片(400
×
)、革兰染色涂片(400
×
)、革兰染色涂片(1000
×
)。
100.图6显示了基于细菌16s rrna基因测序结果革兰染色涂片和生理盐水湿片镜检lbg准确性的比较。
101.图7显示了基于细菌16s rrna基因测序结果革兰染色涂片和生理盐水湿片镜检背景菌落准确性的比较。
具体实施方式
102.下面通过附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。以下所述仅是本发明的优选实施方案；应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
103.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
104.实施例1阴道分泌物革兰染色涂片中相关因子的鉴别
105.提取就诊于天津医科大学总医院妇科门诊的需氧菌性阴道炎女性及对照女性的相关数据构建训练数据集，该部分数据集个案需同时具备阴道分泌物革兰染色涂片、生理盐水湿片及对应临床信息，比较革兰染色涂片与生理盐水湿片显微镜下图像相关数据的差异。
106.第一数据来自天津医科大学总医院妇科门诊微生态室的需氧菌性阴道炎女性及对照女性的数据(n＝325vs.n＝325)，650例个案的一般信息见表1。
107.表1训练数据集个案信息
108.[0109][0110]
提取相关个案的革兰染色涂片与对应的生理盐水湿片的显微镜图像特征，包括细菌形态及数量、白细胞、上皮细胞、pbc数量(图2至图5)。其中对部分需氧菌性阴道炎女性及对照女性(n＝80vs.n＝160)的阴道分泌物进行细菌16s rrna基因测序，作为辅助判断依据。
[0111]
对训练数据集中阴道分泌物革兰染色涂片与生理盐水湿片的显微镜下图像特征数据进行比较，结果显示：革兰染色涂片与生理盐水湿片图像在同一放大倍数下，白细胞数、pbc比例差异均无统计学意义(p＝0.152，p＝0.881)；1000倍革兰染色涂片的lbg、背景菌落与400倍生理盐水湿片数据差异无统计学意义(p＝0.110，p＝0.233)。此外，革兰染色涂片无法识别中毒性白细胞。
[0112]
以240例对应的阴道分泌物细菌16s rrna基因高通量测序分析结果为基准，验证革兰染色涂片法对第一数据中细菌形态及数量评估的准确性(图6至图7)。结果显示：
[0113]
图6中a，b示：生理盐水湿片和革兰染色涂片镜检评估lbg的比较。按照生理盐水湿片镜检lbg结果分为ⅰ级、ⅱa级、ⅱb级与ⅲ级组，乳杆菌平均相对丰度逐级递减，但ⅰ级与ⅱa级、ⅱb级与ⅲ级组间差异无统计学意义；根据上述分组法，按照革兰染色涂片镜检lbg结果同样分为4组，革兰染色涂片各lbg组间乳杆菌平均相对丰度逐级下降，且组间差异均有统计学意义(p＜0.0001)，提示革兰染色涂片1000倍镜检相较生理盐水湿片镜检对lbg的判定更准确。
[0114]
图7中a，b示：生理盐水湿片和革兰染色涂片镜检评估背景菌落的比较。按照生理盐水湿片镜检背景菌落结果分为0分组(无明显杂菌)、1分组(优势菌为肠杆菌样小杆菌)、2分组(优势菌为球菌样或呈链状)，0分组和1分组分别以乳杆菌和肠杆菌样小杆菌平均相对丰度最高(p＜0.0001，p＜0.0001)，但2分组中，球菌样或呈链状的平均相对丰度并不显著高于另两种形态细菌(p＝0.612)；根据上述分组法，依据革兰染色涂片镜检背景菌落结果，同样分为3组，0分组和1分组分别以乳杆菌和肠杆菌样小杆菌平均相对丰度最高(p＜0.0001，p＜0.0001)，2分组以球菌样或呈链状的平均相对丰度最高(p＜0.0001)，且显著高于乳杆菌及肠杆菌样小杆菌(p＝0.007，p＜0.0001)，提示革兰染色涂片1000倍镜检相较生理盐水湿片镜检对球菌和小杆菌区分度更高。
[0115]
进一步地，对第一数据中各因子不同观察者间的一致性进行比较：使用革兰染色涂片显微镜图像评估lbg、背景菌落的观察者间一致性明显优于生理盐水湿片(kw＝0.926vs.0.866；0.825vs.0.768)，说明革兰染色涂片评估细菌指标可靠性更高；两种方法评估白细胞数和pbc比例的观察者间一致性相当(kw＝0.828vs.0.801；0.597vs.0.582)。见表2。
[0116]
表2革兰染色涂片和生理盐水湿片图像特征观察者间一致性
[0117]
评价指标革兰染色涂片kw值生理盐水湿片kw值lbg0.9260.866背景菌落0.8250.768白细胞数0.8280.801pbc/上皮细胞0.5970.582
[0118]
实施例2临床信息中相关因子的鉴别
[0119]
第二数据来自天津医科大学总医院妇科门诊微生态室临床信息数据库，提取第一数据对应个案的临床信息，包括ph值、瘙痒、阴道分泌物增加、外阴阴道烧灼感、性交痛，及妇科检查结果等，包括阴道黏膜充血、阴道分泌物(颜色、性状、量、气味)等。
[0120]
进一步地，采用logistic单因素及多因素回归分析对需氧菌性阴道炎临床特征进行筛选，最终纳入模型的因子包括阴道分泌物ph值＞4.5、黄色分泌物、阴道黏膜充血(表3)。
[0121]
表3需氧菌性阴道炎临床特征logistic回归分析
[0122][0123][0124]
将以上筛选出来的三项临床特征及其不同排列组合(ph值、黄色分泌物+阴道黏膜充血；黄色分泌物、ph值+阴道黏膜充血；阴道黏膜充血、ph值+黄色分泌物)进行赋值(表4)，与生理盐水湿片的中毒性白细胞比例进行相关性比较，结果显示：ph值、黄色分泌物+阴道黏膜充血这一组合方式与原生理盐水湿片的中毒性白细胞比例相关性最高(r＝0.532)。因此，最终纳入模型的临床特征因子组合为ph值、黄色分泌物+阴道黏膜充血。见表4。
[0125]
表4三项临床特征及其不同排列组合与中毒性白细胞比例相关性分析
[0126] rpph值(1分)、黄色分泌物+阴道黏膜充血(1分)0.5320.000黄色分泌物(1分)、ph值+阴道黏膜充血(1分)0.4660.000阴道黏膜充血(1分)、ph值+黄色分泌物(1分)0.4310.000ph值(1分)0.4690.000黄色分泌物(1分)0.3370.000阴道黏膜充血(1分)0.4010.000
[0127]
实施例3模型的建立
[0128]
将实施例1选取的革兰染色涂片显微镜下图像特征因子与实施例2选取的临床特征因子，纳入模型池并进行比较，建立本发明的预测模型。
[0129]
首先，对确定的各因子进行赋值：
[0130]
革兰染色涂片1000倍镜下，革兰阳性大杆菌，无芽孢，细长弯曲或呈球杆状、杆状、单个、成双为乳杆菌样菌；革兰阴性杆菌，无芽孢，单个或成对排列为肠杆菌样小杆菌；球菌样或呈链状是革兰阴性或阳性的单球菌、双球菌或链球菌的镜下形态。革兰染色涂片400倍镜下，细胞体积大，呈扁平多形，核居中、小、圆、致密，为阴道脱落表层上皮细胞；体积较小，呈圆形，细胞质致密，核大不成比例者为未成熟的阴道上皮细胞，即基底旁细胞；体积小，边界清，球形，核大，偶可见核深染者为白细胞。
[0131]
具体赋值如下：
[0132]
①
对乳杆菌分级进行如下赋值：对革兰染色涂片在1000倍镜下进行观察，ⅰ级指优势菌为乳杆菌样菌，无其它细菌，赋值0分；ⅱa级指有其他杂菌，但乳杆菌所占比例≥50％，赋值0分；ⅱb级指乳杆菌比例明显减少，所占比例＜50％，赋值1分；ⅲ级指乳杆菌严重减少或缺失，其它细菌过度增殖，赋值2分。
[0133]
②
对背景菌落进行如下赋值：对革兰染色涂片在1000倍镜下进行观察，背景菌落无明显杂菌，赋值0分；背景菌落优势菌为肠杆菌样小杆菌，即革兰阴性小杆菌，赋值1分；背景菌落优势菌为球菌样或呈链状，即革兰阴性或阳性的单球菌、双球菌或链球菌，赋值2分。
[0134]
③
对白细胞数进行如下赋值：对革兰染色涂片在400倍镜下进行观察，白细胞数≤10/hpf，赋值0分；白细胞数＞10/hpf，且≤10/上皮细胞，赋值1分；白细胞数＞10/上皮细胞，赋值2分。
[0135]
④
对pbc比例进行如下赋值：对革兰染色涂片在400倍镜下进行观察，pbc/上皮细胞＜1％，赋值0分；pbc/上皮细胞≥1％且≤10％，赋值1分；pbc/上皮细胞＞10％，赋值2分。
[0136]
⑤
对临床特征项进行如下赋值：ph值≤4.5且无异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值0分；1分为ph值＞4.5或出现任一项或两项异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值1分；ph值＞4.5且出现任一项或两项异常体征(黄色分泌物、阴道黏膜充血)，赋值2分。
[0137]
对以上5个因子赋值后，纳入模型池并进行不同统计方法模型的计算，构建模型1-模型4，具体如下：
[0138]
模型1：赋值总和模型，即将5个因子各自得分相加得到总分，以原生理盐水湿片分组为依据，使用roc曲线计算赋值总和模型判断需氧菌性阴道炎高风险的cut-off值(预测模型总分4-10分时为需氧菌性阴道炎高风险，0-3分为需氧菌性阴道炎低风险)。
[0139]
模型2：二元logistic回归模型，使用二元logistic回归分析，计算此模型中5个因子在判断需氧菌性阴道炎高风险的系数及显著性，见表5。
[0140]
表5二元logistic回归分析结果
[0141]
[0142][0143]
模型3：有序多分类logistic回归模型，将5个因子代入有序多分类logistic回归模型，得到预测不同严重程度需氧菌性阴道炎风险的回归方程，见表6。
[0144]
表6有序多分类logistic回归分析结果
[0145]
[0146][0147]
模型4：多元线性回归模型。使用多元线性回归模型，计算5个因子预测需氧菌性阴道炎风险的回归方程，见表7。
[0148]
表7多元线性回归模型分析结果
[0149][0150][0151]
多元线性回归方程：
[0152]
需氧菌性阴道炎风险＝-0.126+0.142
×
临床评分+0.121
×
lbg评分+0.742
×
背景菌落评分+0.277
×
白细胞数评分+0.344
×
pbc比例得分
[0153]
使用以上模型1-4分别在训练数据集计算各模型的灵敏度、特异度及约登指数(表8)。其中模型1赋值总和模型在预测需氧菌性阴道炎高风险的约登指数最高，为优选方案。
[0154]
表8各模型预测需氧菌性阴道炎性能比较
[0155][0156]
最终，得到基于革兰染色涂片的需氧菌性阴道炎风险预测模型，见表9。
[0157]
表9基于革兰染色涂片的需氧菌性阴道炎风险预测模型
*
[0158][0159]
10
*
预测模型总分4-10分时为需氧菌性阴道炎高风险，0-3分为需氧菌性阴道炎低风险；
#
异常体征包括黄色分泌物、阴道黏膜充血。
[0160]
最终，建立一种基于革兰染色涂片的需氧菌性阴道炎风险预测模型的系统，所述系统包括以下模块：
[0161]
(1)信息获取与赋值模块：所述模块设置为对革兰染色涂片如下因子进行信息提取并赋值，包括lbg(1000
×
)、背景菌落(1000
×
)、白细胞数(400
×
)、pbc比例(400
×
)；对临床特征如下因子进行信息提取并赋值，包括ph值、黄色分泌物、阴道黏膜充血。
[0162]
(2)数据处理模块：所述模块设置为对来自模块(1)中的各因子得分进行加和，得到相应个案的总分。
[0163]
(3)结果输出模块：所述模块设置为根据来自(2)模块的总分，确定需氧菌性阴道炎的风险，0-3分确定为需氧菌性阴道炎低风险，4-10分确定为需氧菌性阴道炎高风险。
[0164]
实施例4模型的验证
[0165]
就本发明的模型的预测性能，进一步收集验证数据集，对模型的准确性进行进一步验证。
[0166]
验证数据集样本量经pass 15.0统计软件计算，置信水平1-α＝0.95，双侧检验容许误差β＝0.05，预期需氧菌性阴道炎患病率约为8％，计算所需样本量为492例。因此抽取来自天津医科大学总医院妇科门诊微生态室革兰染色涂片数据库及临床信息数据库，作为验证数据集(n＝500)，包括需氧菌性阴道炎53例、需氧菌性阴道炎混合感染60例，细菌性阴道病、外阴阴道假丝酵母菌病及其混合感染89例，阴道微生态正常及阴道微生态失调者298例。
[0167]
结果显示，在一般人群中，本模型预测需氧菌性阴道炎高风险的灵敏度为84.91％，特异度为95.97％，具有较高的准确度。
[0168]
结论
[0169]
本发明提出的预测模型系统装置是针对女性生殖道感染领域当中的常见病、多发病需氧菌性阴道炎而设计，对需氧菌性阴道炎风险进行精准评估有助于指导临床干预，减少需氧菌性阴道炎及其混合感染可能导致的妊娠不良结局的发生，降低医疗花费，对保护女性生殖健康具有重大意义。本模型通过对需氧菌性阴道炎特征性显微镜下图像及临床特征进行深度挖掘，建立微观显微镜图像与宏观临床特征相结合的预测模型，准确预测需氧菌性阴道炎风险。通过改善阅片类型及方法，清楚显示细菌革兰染色形态特征，提高了细菌判定的准确性；结合临床特征，弥补了单纯实验室评估的不足，增强了该预测模型的稳定性和可靠性。总之，该模型为需氧菌性阴道炎提供了更为准确的预测方法。该模型的推广，将为女性生殖道感染领域中人工智能阅片及远程医疗的发展奠定基础。
[0170]
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。