CN112562867A - 一种预测极早期hiv感染风险的装置、存储介质和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预测极早期HIV感染风险的装置和电子装置。所述预测极早期HIV感染风险的装置包括参数获取部件、计算部件和预测部件，所述参数获取部件用于获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 +CD38 +的表达比例PCD38%；所述计算部件根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算；所述预测部件用于将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。本发明实施例提出的预测极早期HIV感染风险的装置和电子装置，能够在极早期7‑20天快速预测HIV感染状况。
Description
技术领域
本发明属于医疗检测技术领域，具体涉及一种预测极早期HIV感染风险的装置、存储介质和电子装置。
背景技术
HIV-1感染的自然史包括最初的急性期/早期感染、持续较长时间的无症状期，直至发展到艾滋病期并最终死亡的的全过程，这一过程时间漫长，临床表现错综复杂，其中急性期/早期感染阶段具有非常特殊的临床意义和科学研究价值。
急性HIV-1感染（Acute HIV-1 Infection, AHI）是指从感染HIV到HIV抗体阳转之间的这段时间，此期大约在感染后一个月内（个别可长达三月），特点为通过ELISA检测血浆中HIV-1抗体为阴性，和/或免疫印迹试验（Western Blotting，WB）显示HIV-1抗体为阴性或不确定（< 3个条带阳性），而血浆中含有高水平HIV-1 RNA，或者P24抗原为阳性。
早期HIV-1感染（Early HIV-1 Infection, EHI）是指感染HIV后，从血浆中HIV-1抗体开始阳转，到血中HIV-1病毒载量下降并稳定到一定水平（调定点，Set point）的阶段（这个时间通常指感染后6个月）。
淋巴细胞比例明显升高是HIV急性期感染的特点，宿主免疫在急性期也受到很大的影响。在HIV感染的急性期由于强大的细胞毒性淋巴细胞(CTL)效应可导致CD4+T细胞一过性的下降，然后迅速回升。CD8+T细胞是机体抵御病毒感染的重要组成部分，在HIV感染的急性期，CD8+T细胞会大量增殖。
同时，异常的免疫激活可能是独立于HIV病毒复制的致病机制之一。由于HIV感染的急性期，免疫应答水平可能比慢性期更高，较高的免疫激活水平和大量的HIV-1病毒产生，表现出病毒载量与CD8+ CD38+和CD8+HLA-DR+有更好的相关性。
尽管目前使用的第四代抗原/抗体EIA检测和血浆中病毒RNA检测大大缩短了病毒抗体阳性的阴性窗口，但极早期确诊或排除急性HIV感染仍是一个非常困难的临床决策。目前使用的第四代EIA在内的一系列筛选EIA一般在3-6周后开始检测HIV抗体，而HIV-1RNA或p24抗原虽然可在2-4周测出，但准确度较低。因此需要一种能够基于免疫测定法在极早期快速预测HIV感染状况的装置。
发明内容
为了解决上述不在极早期快速预测HIV感染状况的技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种预测极早期HIV感染风险的装置和电子装置。所述预测极早期HIV感染风险的装置包括参数获取部件、计算部件和预测部件，
所述参数获取部件用于获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%；
所述计算部件根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算；
所述预测部件用于将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
进一步，对于65～80岁的测试者，计算公式为：
A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，
其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。
进一步，所述参数获取部件还获取测试者的CD8 + HLA-DR+表达比例PDR%。
进一步，对于18～44岁的测试者，计算公式为：
A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，
其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。
进一步，对于45～64岁的测试者，计算公式为：
A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，
其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。
进一步，对于18～64岁的测试者，计算公式为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，
其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。
根据本发明的另一方面，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行如下的方法，
获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%；
根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算；
将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
进一步，对于65～80岁的测试者，计算公式为：
A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，
其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。
进一步，还获取测试者的CD8 + HLA-DR+表达比例PDR%。
进一步，对于18～44岁的测试者，计算公式为：
A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，
其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。
进一步，对于45～64岁的测试者，计算公式为：
A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，
其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。
进一步，对于18～64岁的测试者，计算公式为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，
其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。
本发明的有益效果：本发明实施例提出的预测极早期HIV感染风险的装置、存储介质和电子装置，能够在极早期快速预测HIV感染状况。
附图说明
图1是本发明实施例提出的预测极早期HIV感染风险的装置的结构框图；
图2为18～64岁测试者的计算公式的ROC曲线；
图3为65～80岁测试者的计算公式的ROC曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
根据已有研究及临床病例，发明人提出一种理论：在感染HIV后的极早期（7-20天），如果出现CD4 +T/CD8 +T比值明显倒置（比值小于1），CD8 ++ CD38 +和CD8 + HLA-DR+表达比例异常升高，结合HIV急性期感染者发热、颈部淋巴结肿大、皮疹、腹泻、咽痛等常见临床表现，及高危性行为等流行病学特征，在无法检测HIV病毒载量及其抗体的前提下，可对感染HIV病毒的风险进行预测。
根据本发明的第一方面，本发明实施例提出了一种预测极早期HIV感染风险的装置，所述装置包括参数获取部件、计算部件和预测部件。
所述参数获取部件用于获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%和 CD8 +HLA-DR+表达比例PDR%。
所述计算部件根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算。
在本发明实施例中，通过分析对比多例健康人和HIV急性期感染者的临床和细胞免疫学特征变化趋势，利用SPSS软件，基于Logistic二元回归模型，得到与测试者年龄相对应计算公式，如下：
| 年龄X | 计算公式 | 界值 | 灵敏度 | 特异度 |
| 18～44岁 | A1*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+B1*P<sub>DR</sub>+C1*P<sub>CD38</sub>-D1 | -1.042 | 97.72 | 98.46 |
| 45～64岁 | A2*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+B2*P<sub>DR</sub>+C2*P<sub>CD38</sub>-D2 | 0.013 | 98.62 | 99.19 |
| 65～80岁 | A3*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+C3*P<sub>CD38</sub>-D3 | 2.051 | 98.17 | 100 |
即，对于18～44岁的测试者，计算公式为：A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。当A1=-6.436、B1=0.122、C1=0.095、D1=6.332时，灵敏度为97.72，特异度为98.46。基于实验数据的丰富和更新，A1、B1、C1和D1的取值会略有变化，因此，本专利中加入了±10%的调整范围。
对于45～64岁的测试者，计算公式为：A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。当A2=-6.626、B2=0.133、C2=0.099、D2=5.211时，灵敏度为98.62，特异度为99.19。
对于65～80岁的测试者，计算公式为：A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。当A3=-2.653、C3=0.227、D3=2.104时，灵敏度为98.17，特异度为100，图3为65～80岁测试者的计算公式的ROC曲线。
其中，灵敏度=真阳性人数/（真阳性人数+假阴性人数）*100%，表示正确判断阳性感染者的概率。
特异度=真阴性人数/（真阴性人数+假阳性人数））*100%，表示正确判断非阳性感染者的概率。
当计算公式的计算结果超过所对应的界值，表示存在感染HIV的风险。
由于不同年龄段人员的上述各项指标存在差异，按照年龄分层分析，结果显示18～44岁和45～64岁组公式无显著区别，可将18～64岁测试者的计算公式统一替换为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，
其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。当A4=-6.996、B4=0.129、C4=0.094、D4=6.281时，灵敏度为98.17，特异度为98.44，图2为18～64岁测试者的计算公式的ROC曲线。
所述预测部件用于将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
当计算公式的计算结果超过所对应的界值时，则预测存在感染HIV的风险。
对于预测存在感染风险的人员，结合人员个体情况（如输血、高危行为等），并通过排查除外已知表现类似的病毒感染如急性的疱疹病毒（如巨细胞病毒、EB病毒等）感染，确定该人员是否感染的是HIV病毒。
在一个预测实例中，被测人员21岁，于2019年7月初发生高危MSM行为，7月15日出现发热，7月30日、8月6日、8月26日和9月2日的检验结果如下：
其中，根据计算公式A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，7月30日的计算结果为4.9263，大于界值-1.139，预测为HIV病毒感染，此时HIV-RNA 拷贝低于检测下限，无法预测是否感染，依据传统的检验技术，该人员于12月2日被确诊为HIV病毒感染阳性。
根据本发明的第二方面，本发明实施例还提出一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行如下的方法，
获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%和 CD8 + HLA-DR+表达比例PDR%。
所述计算部件根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算。
在本发明实施例中，通过分析对比多例健康人和HIV急性期感染者的临床和细胞免疫学特征变化趋势，利用SPSS软件，基于Logistic二元回归模型，得到与测试者年龄相对应计算公式，如下：
| 年龄X | 计算公式 | 界值 | 灵敏度 | 特异度 |
| 18～44岁 | A1*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+B1*P<sub>DR</sub>+C1*P<sub>CD38</sub>-D1 | -1.042 | 97.72 | 98.46 |
| 45～64岁 | A2*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+B2*P<sub>DR</sub>+C2*P<sub>CD38</sub>-D2 | 0.013 | 98.62 | 99.19 |
| 65～80岁 | A3*N<sub>CD4</sub>/N<sub>CD8</sub>+C3*P<sub>CD38</sub>-D3 | 2.051 | 98.17 | 100 |
即，对于18～44岁的测试者，计算公式为：A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。当A1=-6.436、B1=0.122、C1=0.095、D1=6.332时，灵敏度为97.72，特异度为98.46。
对于45～64岁的测试者，计算公式为：A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。当A2=-6.626、B2=0.133、C2=0.099、D2=5.211时，灵敏度为98.62，特异度为99.19；
对于65～80岁的测试者，计算公式为：A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。当A3=-2.653、C3=0.227、D3=2.104时，灵敏度为98.17，特异度为100，图3为65～80岁测试者的计算公式的ROC曲线。
其中，灵敏度=真阳性人数/（真阳性人数+假阴性人数）*100%，表示正确判断阳性感染者的概率。
特异度=真阴性人数/（真阴性人数+假阳性人数））*100%，表示正确判断非阳性感染者的概率。
当计算公式的计算结果超过所对应的界值，表示存在感染HIV的风险。
由于不同年龄段人员的上述各项指标存在差异，按照年龄分层分析，结果显示18～44岁和45～64岁组公式无显著区别，可将18～64岁测试者的计算公式统一替换为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，
其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。当A4=-6.996、B4=0.129、C4=0.094、D4=6.281时，灵敏度为98.17，特异度为98.44，图2为18～64岁测试者的计算公式的ROC曲线。
将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
当计算公式的计算结果超过所对应的界值时，则预测存在感染HIV的风险。
对于预测存在感染风险的人员，结合人员个体情况（如输血、高危行为等），并通过排查除外已知表现类似的病毒感染如急性的疱疹病毒（如巨细胞病毒、EB病毒等）感染，确定该人员是否感染的是HIV病毒。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，所述装置包括参数获取部件、计算部件和预测部件，
所述参数获取部件用于获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%；
所述计算部件根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算；
所述预测部件用于将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
2.如权利要求1所述的预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，对于65～80岁的测试者，计算公式为：
A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。
3.如权利要求1所述的预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，所述参数获取部件还获取测试者的CD8 + HLA-DR+表达比例PDR%。
4.如权利要求3所述的预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，对于18～44岁的测试者，计算公式为：
A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。
5.如权利要求3所述的预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，对于45～64岁的测试者，计算公式为：
A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。
6.如权利要求3所述的预测极早期HIV感染风险的装置，其特征在于，对于18～64岁的测试者，计算公式为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。
7.一种电子装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行如下的方法，
获取测试者的年龄X、CD4 +T细胞的计数NCD4、CD8 +T细胞的计数NCD8、CD8 + CD38 +的表达比例PCD38%；
根据测试者年龄X，选取对应的计算公式，将所获取的参数代入到计算公式中进行计算；
将计算公式的计算结果与相应界值进行比较，根据比较结果预测极早期HIV感染状况。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，对于65～80岁的测试者，计算公式为：
A3*NCD4/NCD8+C3*PCD38-D3，其中，A3=-2.653±10%，C3=0.227±10%，D3=2.104±10%，界值为2.051。
9.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，还获取测试者的CD8 + HLA-DR+表达比例PDR%。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，对于18～44岁的测试者，计算公式为：
A1*NCD4/NCD8+B1*PDR+C1*PCD38-D1，其中，A1=-6.436±10%，B1=0.122±10%，C1=0.095±10%，D1=6.332±10%，界值为-1.042。
11.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，对于45～64岁的测试者，计算公式为：
A2*NCD4/NCD8+B2* PDR +C2*PCD38-D2，其中，A2=-6.626±10%，B2=0.133±10%，C2=0.099±10%，D2=5.211±10%，界值为0.013。
12.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，对于18～64岁的测试者，计算公式为：
A4*NCD4/NCD8+B4*PDR+C4*PCD38-D4，其中，A4=-6.996±10%，B4=0.129±10%，C4=0.094±10%，D4=6.281±10%，界值为-1.139。
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