骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤術(shù)后切口感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型列線圖的建立

李文強(qiáng)，李樂翔，王波，錢齊榮

1 海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院，上海200003；2 新疆喀什地區(qū)第一人民醫(yī)院

術(shù)后切口感染是骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤手術(shù)的嚴(yán)重并發(fā)癥[1]。術(shù)后切開感染一旦發(fā)生，不但影響手術(shù)效果及其功能恢復(fù)，亦會(huì)增加患者的心理負(fù)擔(dān)和治療費(fèi)用。因此，術(shù)前評(píng)估骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤患者術(shù)后切口感染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防術(shù)后切口感染的發(fā)生有重要臨床意義。多項(xiàng)研究證實(shí)，列線圖作為一種新的預(yù)測(cè)模型對(duì)于疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率預(yù)測(cè)具有較高的準(zhǔn)確性和良好的穩(wěn)定性，目前已在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[2]。高素華等[3]結(jié)合炎性細(xì)胞因子指標(biāo)成功構(gòu)建了原發(fā)性肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)的列線圖模型，可較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)肝細(xì)胞癌切除術(shù)患者術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)情況。王曉霞等[4]建立2型糖尿病患者心腦血管疾病影響因素列線圖模型，為臨床提供了更加便捷直觀的糖尿病患者心腦血管疾病患病風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)估工具。本研究我們基于患者臨床相關(guān)的預(yù)測(cè)變量構(gòu)建骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤手術(shù)患者術(shù)后感染相關(guān)的列線圖模型，并對(duì)模型效能和模型穩(wěn)定性進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證評(píng)估。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2015年1月～2018年12月海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院和喀什地區(qū)第一人民醫(yī)院收治的920例關(guān)節(jié)及骨腫瘤手術(shù)患者，男519例、女401例，年齡17～69歲。其中，半月板修復(fù)或摘除術(shù)、關(guān)節(jié)游離體摘除術(shù)、關(guān)節(jié)滑膜囊腫切除術(shù)、椎間盤髓核摘除術(shù)、人工股骨頭置換術(shù)、全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)623例，骨軟骨瘤切除術(shù)、骨腫瘤刮除植骨術(shù)251例，其他手術(shù)46例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤患者；②術(shù)前皮膚完好，手術(shù)切口周圍無外傷及感染；③術(shù)前無全身感染性疾??；④臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①骨及關(guān)節(jié)創(chuàng)傷患者；②骨腫瘤可能存在局部及全身感染者；③臨床資料不全患者。

1.2 研究方法 回顧性收集920例患者的病歷資料，包括性別、年齡、BMI、合并糖尿病情況，術(shù)前血液中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白、血清前白蛋白水平，手術(shù)部位、手術(shù)時(shí)間、術(shù)后抗生素應(yīng)用時(shí)間。根據(jù)切口感染診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]：術(shù)后患者出現(xiàn)不同程度的白細(xì)胞、C反應(yīng)蛋白上升、體溫升高，切口部位出現(xiàn)紅腫熱痛以及切口局部有深壓痛等癥狀體征。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)將患者分為術(shù)后切口無感染組和感染組，比較兩組的臨床特點(diǎn)，篩選感染的相關(guān)變量，依據(jù)多因素分析結(jié)果，采用逐部回歸擬合構(gòu)建骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型列線圖。此外，為了控制變量數(shù)目，避免結(jié)果的偏倚，本研究將中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比值(NLR)定義為一個(gè)新的變量[6]。

2 結(jié)果

2.1 感染組與無感染組的臨床參數(shù)比較 920例患者，術(shù)后無切口感染899例(無感染組)，發(fā)生切口感染21例(感染組)。感染組男12例、女9例，合并糖尿病3例，手術(shù)部位位于上肢2例、下肢11例、軀干8例。無感染組男590例、女309例，合并糖尿病121例，手術(shù)部位位于上肢325例、下肢437例、軀干137例。兩組性別、年齡、術(shù)前中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、NLR、血清前白蛋白、手術(shù)部位、手術(shù)時(shí)間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見表1。

表1 感染組與無感染組臨床參數(shù)比較

2.2 術(shù)后切口感染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的Lasso回歸分析 以感染結(jié)局為因變量，將性別、年齡、BMI、合并糖尿病、NLR、前白蛋白、手術(shù)部位這7個(gè)預(yù)測(cè)變量納入到Lasso回歸模型中，篩選術(shù)后感染相關(guān)的臨床變量。在log(lambda)取最小值時(shí)，顯示性別、年齡、BMI、NLR、前白蛋白、手術(shù)部位6個(gè)預(yù)測(cè)變量可能是術(shù)后感染的相關(guān)因素。

2.3 術(shù)后切口感染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的Logistic回歸分析 以0.05作為回歸模型的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，將Lasso回歸6個(gè)預(yù)測(cè)變量納入到多因素Logistic回歸中，顯示性別(女性)、NLR、前白蛋白是患者術(shù)后切口感染概率增加的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。見表2。

表2 術(shù)后切口感染風(fēng)險(xiǎn)的多因素Logistic回歸分析

2.4 術(shù)后切口感染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的列線圖模型 采用R軟件“rms”包進(jìn)行列線圖模型構(gòu)建。綜合Lasso、Logistic回歸分析結(jié)果，結(jié)合年齡對(duì)患者術(shù)后康復(fù)有重要影響的臨床工作實(shí)際，本研究增加年齡這一預(yù)測(cè)變量，最終性別、年齡、NLR、前白蛋白4個(gè)預(yù)測(cè)變量被用來成功構(gòu)建了骨關(guān)節(jié)及腫瘤患者術(shù)后切口感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型列線圖。

2.5 列線圖模型穩(wěn)定性及預(yù)測(cè)效能評(píng)價(jià) 使用一致性指數(shù)(C-index)、Calibration矯正曲線及ROC曲線評(píng)估模型的穩(wěn)定性。本研究構(gòu)建的模型C-index為0.801，模型ROC曲線下面積為0.787(圖1)；Calibration矯正曲線結(jié)果顯示，實(shí)際預(yù)測(cè)曲線和模擬預(yù)測(cè)曲線走勢(shì)基本一致(圖2)，提示模型具有良好的預(yù)測(cè)效能。

圖1 列線圖模型評(píng)價(jià)ROC曲線

3 討論

列線圖模型作為便捷的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)工具，由于其準(zhǔn)確性和高效性，目前已被廣泛用于臨床隊(duì)列研究。我們基于患者臨床相關(guān)預(yù)測(cè)變量構(gòu)建了骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤患者術(shù)后切口感染相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的列線圖模型，并第一次被應(yīng)用于評(píng)估骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤患者術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)。

本研究構(gòu)建模型中，包含了性別、年齡、NLR、前白蛋白4個(gè)變量。NLR是指中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值，是一種新的炎性評(píng)價(jià)指標(biāo)。有研究顯示，NLR對(duì)于炎癥的預(yù)測(cè)較其他參數(shù)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，作為比值，NLR不會(huì)因?yàn)榘准?xì)胞亞型計(jì)數(shù)偏移而發(fā)生較大變化[7,8]。徐東紅等[9]通過對(duì)比糖尿病酮癥酸中毒感染組和未感染組的實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)的差異，發(fā)現(xiàn)糖尿病酮癥酸中毒患者感染率與NLR水平呈正相關(guān)。我們研究結(jié)果顯示，無論是Lasso回歸還是多因素Logistic回歸，都提示NLR可能是影響患者術(shù)后切口感染發(fā)生的危險(xiǎn)因素。此研究與徐東紅等結(jié)論基本一致。目前諸多學(xué)者研究證實(shí)，血清前白蛋白水平與患者術(shù)后感染發(fā)生密切相關(guān)。李宏等[10]采用置入鈦板修復(fù)治療口腔頜面腫瘤并觀察術(shù)后切口感染患者炎癥因子的變化，發(fā)現(xiàn)術(shù)后切口感染患者血清前白蛋白水平降低。本研究結(jié)果顯示，血清前白蛋白水平與術(shù)后切口感染發(fā)生相關(guān)，但并非血清前白蛋白水平越高患者預(yù)后越好。血清前白蛋白水平低于正常范圍患者術(shù)后切口感染的風(fēng)險(xiǎn)增大這一結(jié)論是肯定的，但血清前白蛋白水平高于正常范圍患者術(shù)后切口感染的風(fēng)險(xiǎn)并未降低。因此，患者術(shù)前應(yīng)注意將血清白蛋白調(diào)整在正常范圍。

圖2 列線圖模型預(yù)測(cè)效能Calibration矯正曲線

本研究結(jié)果還提示,相對(duì)于男性而言，女性發(fā)生術(shù)后感染的風(fēng)險(xiǎn)更高，此可能與不同性別間抵抗力、免疫力、內(nèi)分泌功能差異有關(guān)。年齡這一連續(xù)變量在我們進(jìn)行多因素Logistic回歸時(shí)被剔除出影響因素，此可能是因?yàn)椴捎貌煌慕財(cái)嘀刀a(chǎn)生不同的結(jié)局，導(dǎo)致年齡變量在構(gòu)建模型時(shí)競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)較小。然而，無論是在腫瘤領(lǐng)域還是非腫瘤領(lǐng)域，年齡變量對(duì)于患者康復(fù)的影響都是舉足輕重的[11,12]，年輕機(jī)體的能量代謝和自我修復(fù)功能顯著高于高齡組。因此，在后續(xù)模型構(gòu)建時(shí)我們將它重新納入了模型，以便在一定程度避免重要變量缺失產(chǎn)生模型預(yù)測(cè)偏移的可能。納入模型的年齡亞組分析結(jié)果提示，與高齡組相比，低齡組術(shù)后發(fā)生感染幾率較小，這一結(jié)論與多數(shù)研究中心的結(jié)果一致[13,14]。

目前研究結(jié)果顯示，糖尿病病史和BMI是影響患者術(shù)后切口感染的重要臨床變量[15,16]。本研究單因素分析感染組和非感染組患者BMI、合并糖尿病史無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在進(jìn)行Lasso回歸后，糖尿病病史首先被剔出模型，這是因?yàn)楸狙芯刻悄虿』颊呋鶖?shù)少、結(jié)局事件少導(dǎo)致。BMI在進(jìn)行多因素Logistic回歸后同樣未能進(jìn)入最初的模型，分析原因我們認(rèn)為本研究消耗性疾病少，患者一般狀況好，患者BMI幾乎都在正常范圍內(nèi)。這也是為何我們?cè)诤罄m(xù)結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)重新考慮剔除變量并未將這兩者重新納入模型的原因。此外，本研究單因素分析顯示感染組和非感染組患者手術(shù)時(shí)間、手術(shù)部位比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。手術(shù)時(shí)間增加，創(chuàng)面暴露于空氣中的時(shí)間增加，創(chuàng)面污染機(jī)會(huì)增加，同時(shí)局部損傷越嚴(yán)重，抵抗力降低，術(shù)后感染概率升高。手術(shù)部位如上肢或下肢由于血液循環(huán)存在差異，術(shù)后切口感染概率亦不相同。但回歸分析手術(shù)時(shí)間、手術(shù)部位均為納入模型，此有待后續(xù)研究繼續(xù)完善。

總之，本研究基于患者臨床相關(guān)變量性別、年齡、NLR、前白蛋白建立的列線圖模型有助于對(duì)骨關(guān)節(jié)及骨腫瘤患者術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步評(píng)估，且預(yù)測(cè)性能好、穩(wěn)定性高。但模型存在臨床預(yù)測(cè)變量少、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性有待提高等局限性同樣不可忽略。未來工作中應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集、豐富預(yù)測(cè)變量并進(jìn)行模型外部驗(yàn)證。