基于Lasso回歸的老年股骨頸骨折關節置換術后譫妄預測模型的構建

董圣杰，顏廷鑫，劉 丹，萬 超，王詩軍，馬衛華

煙臺市煙臺山醫院關節外科（山東煙臺 264003）

隨著全球人口結構的老齡化，髖部骨折已成為一項重要的公共衛生問題。據估計，到2050年，全球每年髖部骨折患者人數約為450 萬，其中股骨頸骨折占較高的比例[1]。關節置換術是治療老年股骨頸骨折的有效方式。術后譫妄（postoperative delirium，POD ）是一種關節置換術后急性可逆性臨床綜合征，以麻醉和手術后典型的認知和注意力障礙為特征，通常發生在術后第2～7 天[2]。譫妄可能對患者造成嚴重的不良影響，延長患者術后恢復和住院時間，增加醫療費用和負擔，甚至增加病死率[3-4]。同時，部分譫妄患者的認知功能也存在不同程度的受損。因此，預防和治療術后譫妄對股骨頸骨折關節置換術后患者的預后至關重要。本研究旨在了解老年股骨頸骨折關節置換術后譫妄的發生率，分析其危險因素并建立預測模型。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究納入2019年1月至2020年12月煙臺市煙臺山醫院收治的股骨頸骨折并接受擇期關節置換術治療的195 例患者作為研究對象。納入標準：①股骨頸骨折；②年齡超過65 歲；③接受擇期手術，術式包括全髖關節置換術或人工股骨頭置換術。排除標準：①嚴重的神經系統疾病或精神疾病致溝通困難，長期服用精神疾病藥物者；②合并肝、腎功能嚴重損害，血液系統疾病患者；③保守治療患者。根據術后是否發生譫妄分為譫妄組與非譫妄組。

1.2 譫妄評定標準

根據病歷記錄獲取有關精神狀態的資料，診斷標準為譫妄診斷量表（the confusion assessment method，CAM）且經相關科室醫生會診評定。CAM 量表包括：①意識狀態急性改變或波動；②注意力障礙；③意識水平改變；④思維混亂?？傮w評估符合①+②+③或④即診斷為譫妄。

1.3 研究指標

本研究特征指標共69 個，主要為四部分。一是基線資料，包括患者性別、年齡、入院體溫、內科合并癥（高血壓、糖尿病、冠心病、腎臟疾病、肺部疾病、腦卒中、房顫、心肌梗死、阿爾茲海默癥）、飲酒史、吸煙史、精神病史及藥物服用史、手術類型、麻醉類型等；二是血常規檢查，包括紅細胞計數、白細胞計數、血紅蛋白、紅細胞壓積、血小板計數、中性粒細胞計數及百分比、淋巴細胞計數及百分比、C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）及血沉，以及術后相應指標；三是生化相關指標，包括總蛋白、白蛋白（Alb）、球蛋白、谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶、總膽紅素、直接與間接膽紅素、甘油三酯、膽固醇、高密度與低密度脂蛋白、血清鈉（Na）、血清鉀（K）、血清氯（Cl）、肌酐及尿素氮，術后蛋白及電解質指標；四是其他指標，包括D-二聚體、凝血酶原時間（PT）、活化部分凝血活酶時間（APTT）、pH、氧分壓及二氧化碳分壓、血氧飽和度等。

1.4 統計分析

采用R 軟件（4.2.3 版本）進行統計分析，連續型資料符合正態分布采用均數與標準差（±s）表示，兩組間比較采用t 檢驗或Wilcoxon 秩和檢驗；定性資料采用頻數與百分比（n，%）表示，兩組間比較采用χ2檢驗或Fisher 精確概率；采用Lasso 回歸對變量進行選擇，Logistic 回歸構建模型，繪制Nomogram 圖，采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC 曲線）并計算曲線下面積（area under ROC curve，AUC）評價模型。檢驗水準α 值取雙側0.05。

2 結果

2.1 譫妄組和非譫妄組相關因素比較

本研究納入195 例患者，其中譫妄病人32 例，發生率為16.41%。譫妄組和非譫妄組患者年齡、性別、手術方式、術前CRP、術前血清鈉、術后總蛋白量的差異有統計學意義（P ＜0.05）。單因素Logisitic 回歸結果提示年齡、性別、手術方式、術前血清鈉、術后總蛋白量有統計學意義（P＜0.05）（圖1）。

圖1 術后譫妄預測變量的單因素Logistic回歸結果Figure 1.Univariate Logistic regression results of postoperative delirium predictors

2.2 術后譫妄預測因素篩查

本研究共納入69 個潛在的影響因素，通過Lasso 回歸對69 個變量進行降維處理，篩選出最具有代表性的影響因素，采用10 倍交叉驗證選擇最優Lambda 參數，以交叉驗證誤差最小時的Lambda 值為最優模型，本研究λ=0.047，統計此時的非零回歸系數的變量個數（圖2）。Lasso 回歸結果顯示，性別、年齡、手術方式、術前白蛋白、血清Na 及Cl 離子為術后譫妄的風險因素。

圖2 Lasso回歸交叉驗證曲線及回歸系數路徑圖Figure 2.Lasso regression cross-validation curve and regression coefficient path plot

2.3 術后譫妄多因素Logistic回歸分析

采用多因素Logistic 回歸分析性別、年齡、手術方式、術前Alb、血清Na 及Cl 離子等因素對術后譫妄的影響。結果顯示性別[OR=0.16，95%CI（0.06，0.44），P ＜0.001]、手術方式[OR=3.26，95%CI（1.02，10.37），P=0.046]、白蛋白[OR=1.19，95%CI（1.03，1.38），P=0.020]為術后譫妄的獨立危險因素（表1）。

表1 Logistic回歸分析結果Table 1.Results of Logistic regression analysis

2.4 術后譫妄危險因素Nomogram預測模型的構建

根據Logistic 回歸分析結果，以性別、手術方式、白蛋白為結局指標建立模型，AUC 為0.815；以性別、年齡、手術方式、白蛋白、血清Na 及Cl 為結局指標建立模型，AUC 為0.833，模型的預測準確度提高（圖3）。因此最終采用性別、年齡、手術方式、白蛋白、血清Na 及Cl 等指標構建Nomogram 預測模型（圖4）。

圖3 不同預測因素的ROC分析Figure 3.ROC analysis of different predictors

圖4 術后譫妄的Nomogram預測模型Figure 4.Nomogram predictive model for postoperative delirium

3 討論

本研究顯示術后譫妄的發生率為16.41%。文獻中髖部骨折術后譫妄的發生率為13%～48.6%[5-6]，與本研究結果相一致。大約1/3 的譫妄患者可以從多因素預防措施和治療中獲益。因此，術后早期識別高?；颊卟⒓皶r干預對改善患者預后至關重要[7]。

譫妄是一種急性腦功能障礙，表現為注意力不集中、認知能力下降、生物鐘紊亂、情緒和精神障礙。其發病率隨著年齡的增長而增加，在85歲以上的普通人群中可達到14%[8]。65 歲以上髖部骨折患者術后譫妄的發生率更高[9]。研究表明，年齡每增加一歲，譫妄的發生率增加1.13 倍[10]。在對32 項研究的系統回顧中，80 歲以上的患者接受髖關節手術發生譫妄可能是未接受髖關節手術患者的兩倍左右[11]。本研究單因素分析證實了年齡是術后譫妄的危險因素，多因素分析提示無統計學意義，手術方式有統計學意義。原因可能如下，對于部分高齡患者多數選擇半髖置換術，因此手術方法中的半髖置換與年齡存在一定的相關性。

文獻報道譫妄危險因素中不同性別存在差異[12-13]。Oh ES 等發現男性與術后譫妄之間的關聯在調整了其他危險因素后仍然很強。男性與術后譫妄密切相關的一個因素是術前疾病的嚴重程度。男性患者在基線時的整體健康狀況較差，表現為合并疾病較多，美國麻醉醫師協會（American Society of Anesthesiology，ASA）分級為3或4級等[5]。本研究發現老年男性股骨頸骨折患者更容易發生術后譫妄，與Oh ES 等報道一致。

研究報道約有20%～65%的老年人存在不同程度的低蛋白血癥[14-15]。白蛋白除了維持血漿滲透壓等功能外，還具有抗氧化、清除自由基、保護微循環等功能。術前低白蛋白血癥直接影響麻醉藥物的藥理作用，導致劑量選擇和作用時間的不確定性，可直接或間接影響術后神經功能。與以往報道一致[16-17]，本研究也證實術前低蛋白血癥與術后譫妄密切相關。積極糾正術前低蛋白血癥對股骨頸骨折患者術后譫妄的預防具有重要意義。

Nomogram 預測模型通過對各獨立的危險因素量化賦分，計算總分值對應的風險預測概率值，是一種直觀的風險預測工具。本研究結果顯示采用性別、年齡、手術方式、白蛋白、血清鈉與氯建立術后譫妄的Nomogram 預測模型，AUC 為0.833，提示Nomogram 預測模型有較好的預測能力、精準度以及區分度。

綜上所述，老年股骨頸骨折關節置換術后譫妄的Nomogram 預測模型有較高的預測及臨床應用價值，或可為臨床篩選術后譫妄的高風險患者并制定針對性的預防措施、降低術后譫妄風險提供參考。