重型顱腦創傷開顱術后并發中樞神經系統感染的風險預警模型構建與驗證

王忠蓉,張 艷,錢小麗,管義祥

(海安市人民醫院重癥醫學科,江蘇 海安 226600)

重型顱腦創傷(severe traumatic brain injury,sTBI)是臨床上較為多見的神經外科急重癥,常伴有顯著的神經系統陽性體征,在全世界范圍內的發病率是294/10萬人左右,其在全身各部位創傷疾病中的發病率高居第2位,具有較高的致殘率及病死率,目前已是造成青壯年死亡的主要原因[1-2]。研究表明,術后并發癥與sTBI患者的高致殘率及高病死率具有密切聯系,而中樞神經系統感染是sTBI患者開顱術后較為嚴重的并發癥,患者一旦發生感染,不僅住院時長及費用會有所增加,其住院病死率也會明顯上升,嚴重影響術后康復進程及生活質量水平[3-4]。因此,盡早識別中樞神經系統感染高風險患者并提前制定針對性措施,對盡量避免中樞神經系統感染的發生和提高術后的預后水平具有重要意義。本研究旨在探討sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的影響因素,并以此構建與驗證風險預警模型,為盡早評估及鑒別高危人群,預防中樞神經系統感染的發生提供依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 回顧性選取我院于2019年1月至2022年9月收治的sTBI患者為研究對象。病例納入標準:①符合sTBI診斷標準的患者[5];②均需接受開顱手術治療;③年齡≥18歲。排除標準:①存在手術禁忌證者;②合并嚴重認知功能障礙,無法正常溝通交流者;③合并嚴重肝、腎功能不全者;④臨床資料不完整者。共納入符合標準的sTBI患者147例,其中男98例,女49例,年齡18～76歲,平均(56.79±9.09)歲。本研究符合《赫爾辛基宣言》的倫理學準則。

1.2 研究方法

1.2.1 資料的收集:查閱患者的一般資料,統計患者年齡、性別、體重指數(BMI)、受傷原因、是否合并高血壓、是否合并糖尿病、是否吸煙、術前是否服用抗生素治療、受傷至手術時間、入院格拉斯哥昏迷評分(GCS)、是否急診手術、手術時間、手術次數、是否腦脊液漏、腦脊液引流時間、術中是否氣管插管、是否顱底骨折、術前外周血感染指標(包括白細胞介素6、C反應蛋白、白蛋白、白細胞計數、腫瘤壞死因子-α)等情況。其中外周血感染指標均于手術24 h內完成。

1.2.2 中樞神經系統感染的判定標準與分組:根據美國臨床神經醫學手冊(2017-2018)與中國專家共識(2017)對sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染進行判定[6]:①臨床表現有精神狀態改變、頸部僵硬、頭痛和發熱(體溫>38 ℃);②血常規異常:白細胞計數>1×109/L;③腦脊液參數水平異常:多核白細胞>70%、白細胞計數>100×106/L、蛋白質定量水平>0.45 g/L、葡萄糖定量水平<1.6 mmol/L;④腦脊液細菌培養結果為陽性。將sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的患者歸入感染組,否則歸入非感染組。

1.3 統計學方法 選用SPSS 25.0統計學軟件建立數據庫并對數據進行分析處理。計量資料以均數±標準差表示,組間選用獨立樣本t檢驗;計數資料以[例(%)]表示,選用χ2檢驗進行組間差異比較;對單因素分析結果中有統計學意義的相關因素進一步采用Logistic回歸模型進行多因素分析;用受試者工作特征(ROC)曲線評估模型的區分度,采用Hosmer-Lemeshow檢驗判斷模型的擬合優度;檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染現狀 147例sTBI患者開顱手術后均獲得成功,術后并發中樞神經系統感染患者有18例(12.24%),歸為感染組;術后沒有發生中樞神經系統感染患者有129例(87.76%),歸為非感染組;18例術后并發中樞神經系統感染的患者經抗感染治療后情況均有所好轉。

2.2 兩組患者一般資料比較 兩組患者年齡、性別、BMI、受傷原因、是否合并高血壓、是否合并糖尿病、是否吸煙、術前是否服用抗生素治療等一般資料比較差異無統計學意義(均P>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.3 影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的單因素分析 單因素分析結果提示,吸煙、手術時間、腦脊液漏、腦脊液引流時間、術中氣管插管、顱底骨折、血清白蛋白水平均是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的相關危險因素,見表2。

表2 影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的單因素分析

2.4 影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的多因素Logistic回歸分析 以sTBI患者開顱術后是否并發中樞神經系統感染為因變量,吸煙、手術時間、腦脊液漏、腦脊液引流時間、術中氣管插管、顱底骨折、血清白蛋白水平等相關危險因素為自變量,做影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的多因素Logistic回歸分析,變量賦值見表3。

表3 變量賦值

多因素Logistic回歸分析結果提示,手術時間長(OR=6.910,95%CI:1.198～39.850,P=0.031)、腦脊液漏(OR=7.493,95%CI:1.170～47.991,P=0.034)、腦脊液引流時間長(OR=33.572,95%CI:3.643～309.395,P=0.002)、顱底骨折(OR=12.445,95%CI:1.997～77.549,P=0.007)均是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立危險因素,高血清白蛋白水平(OR=0.702,95%CI:0.579～0.851,P<0.001)是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立保護因素,見表4。

表4 影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的多因素Logistic回歸分析

2.5 sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染風險預警模型的構建 以多因素分析結果進行模型構建:Logit(P)=5.950+1.933×手術時間+2.014×腦脊液漏+3.514×腦脊液引流時間+2.521×顱底骨折-0.353×血清白蛋白水平。使用ROC受試者工作特征曲線進行內部驗證,結果顯示,模型的曲線下面積(AUC)為0.954(95%CI:0.905～1.000,P<0.001),最佳截斷值0.140對應的靈敏度、特異度分別為0.889、0.915。經Hosmer-Lemeshow 擬合優度檢驗結果顯示χ2=131.047,P=0.694,提示該模型內部預測sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染的概率與實際概率比較,差異無統計學意義,擬合度較好,預測價值高。見圖1。

圖1 sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染風險預警模型的ROC曲線

2.6 sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染發生風險預警模型的驗證 驗證組68例sTBI術后患者各因素代入風險預警并發中樞神經系統感染。驗證組患者實際發生16例,感染發生率為23.53%。預警模型判斷可能發生感染者14例,靈敏度為85.71%(12/14),特異度88.89%(48/54),陽性預測值66.67%(12/18),陰性預測值96.00%(48/50)。

3 討 論

sTBI是全球范圍內較為多見的急性創傷事件,與其相關的意識障礙、感染、卒中、癡呆、癲癇等并發癥的發生率仍然居高不下,患者預后極差,致死率高達30%～40%[7-8]。開顱手術是目前臨床上治療sTBI的重要方案之一,但術后常發生顱內感染,感染率可達20%以上,是造成sTBI患者死亡的主要危險因素,這無疑增加了患者的救治難度及痛苦[9]。

本研究結果顯示,147例sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染患者有18例,發生率為12.24%,高于張雪蓮等[10]報道的7.03%(65/925),低于李育平等[11]報道的17.37%(45/259),這表明sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染的可能性仍然較高,臨床應加以重視。本研究進一步單因素及多因素Logistic回歸分析結果提示,手術時間長、腦脊液漏、腦脊液引流時間長、顱底骨折均是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立危險因素,高血清白蛋白水平是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立保護因素,與既往研究結果近似[9-10]。張曉蕾等[12]的研究結果表明,手術時間超過4 h是開顱手術患者術后并發感染的獨立危險因素,本研究結果與之一致,考慮原因為手術時間的延長會導致手術區域被暴露的時間隨之增長,顱腦被暴露的時間越長,其受到致病菌入侵的可能性就越高,進而使患者術后并發感染的風險增加[13]。一項系統評價及薈萃分析結果顯示,有發生腦脊液漏的患者開顱術后感染發生風險是無腦脊液漏的7.817倍,其是導致感染發生的最大危險因素[14]。本研究結果也提示,腦脊液漏是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立危險因素,分析原因可能是顱骨骨折時蛛網膜及硬腦膜撕裂,使腦脊液盡可能通過骨折裂縫向開放性傷口、耳道及鼻腔等部位流動,進而造成漏孔形成,并最終致使空氣逆行進入顱內,導致感染的發生率急劇上升,嚴重威脅病人的生命安全[15]。腰椎腦脊液引流是臨床上用于預防和治療顱內感染的常用手段,但較長時間放置的引流管也可能成為潛在的致病因素。Hussein等[16]研究表明,腦室外引流管留置時間越長,神經外科手術患者并發感染的風險也會隨之增加,留置時間5～6 d是風險增加的關鍵截點,超過該截點的患者并發感染的風險將成倍增加,這也是本研究將腦脊液引流時間分為≤6 d與>6 d的原因。此外,留置引流管時同一部位多次間斷開放引流管、無菌操作不嚴格等因素也會導致感染風險大幅增加,臨床上應嚴格遵循無菌操作,盡量避免腦脊液引流時間過長及間斷開放引流管,以預防感染的發生[17-18]。Mokolane等[19]研究結果表明,顱底骨折是sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染的危險因素,特別是顳骨、篩骨、蝶骨等部位發生骨折,本研究結果與之近似,分析原因可能是篩骨和蝶骨等骨折部位解剖學位置較為特殊,骨折后可能會造成鼻竇道與蛛網膜下腔之間的異常相溝通,嚴重的還會引起腦脊液漏,細菌逆行進入顱腔內,最終導致感染的發生[10,20]。血清白蛋白是指由機體肝臟合成的小分子球狀蛋白,在血漿所有蛋白質中含量最高,其水平能在一定程度上反映機體的營養狀態,是臨床上用于預測手術部位感染的常用指標[21-22]。本研究結果提示,術前高血清白蛋白水平是影響sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立保護因素,考慮原因可能是低血清白蛋白水平預示患者營養狀況較差,機體抵抗力不足,故患者遭受病原菌入侵進而引發感染的風險增加[23]。

目前針對中樞神經系統感染的各種發病機制以及治療方法正成為研究主流,但關于預警中樞神經感染的研究仍較少[24]。而本研究構建的sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染風險預警模型,AUC為0.954(95%CI:0.905～1.000,P<0.001),最佳截斷值0.140對應的靈敏度、特異度分別為0.889、0.915,經Hosmer-Lemeshow 擬合優度檢驗結果顯示,提示該模型內部預測sTBI患者開顱術后并發中樞神經系統感染的概率與實際概率比較,差異無統計學意義(χ2=131.047,P=0.694),擬合度較好,預測價值高。該模型的優點在于相關危險因素較易收集,臨床實際應用較為方便。且因素多為二分類變量,不會動態變化,所以能及早確認危險人群,相比動態評估模型,能更快給予預防性干預措施,具有一定的臨床使用價值。

綜上所述,手術時間、腦脊液漏、腦脊液引流時間、顱底骨折、血清白蛋白水平均是sTBI開顱術后并發中樞神經系統感染的獨立影響因素,構建的風險預警模型經驗證具有較好的預測效能,有一定的臨床應用價值,可據此對患者進行危險分層,并盡早制定相應的個體化針對性措施以降低感染的發生風險。本研究存在以下不足:單中心、樣本量較少、回顧性研究,結果難免存在人為偏倚,研究結果有待后續多中心、樣本量充足的前瞻性研究行進一步考證。