基于諾模圖模型預(yù)測(cè)脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染風(fēng)險(xiǎn)的研究

周佩敏 鄭 舒 黃志紅 王大風(fēng)

溫州市人民醫(yī)院骨科，325000 浙江 溫州

手術(shù)部位感染(surgical site infection,SSI)是脊柱術(shù)后最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一[1]。據(jù)報(bào)道，單純椎間盤(pán)切除或椎板切除術(shù)SSI發(fā)生率約為1%，脊柱融合術(shù)SSI發(fā)生率為2%～5%，而在脊柱融合術(shù)中增加植入物會(huì)進(jìn)一步增加患者SSI發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到2.4%～8.5%[2]。脊柱術(shù)后發(fā)生SSI危害眾多，其不僅可能延長(zhǎng)抗生素的使用時(shí)間，導(dǎo)致耐藥性細(xì)菌出現(xiàn)，還可能增加患者的住院時(shí)間及住院費(fèi)用，甚至直接導(dǎo)致手術(shù)失敗，增加致殘率和病死率[3-4]。近年來(lái)隨著手術(shù)器械更新以及外科技術(shù)的改進(jìn)，脊柱手術(shù)程序愈加復(fù)雜，這也直接決定了患者SSI發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的多變性。因此，及早識(shí)別和發(fā)現(xiàn)脊柱術(shù)后發(fā)生SSI高風(fēng)險(xiǎn)患者，及時(shí)采取預(yù)防措施，對(duì)降低SSI的發(fā)生十分重要。先前研究表明，脊柱術(shù)后發(fā)生SSI的危險(xiǎn)因素包括糖尿病、肥胖、高血壓、輸血和手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)[5-6]。雖然許多研究調(diào)查了脊柱術(shù)后SSI的發(fā)生率和危險(xiǎn)因素，但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)一個(gè)可供臨床醫(yī)護(hù)人員參考的，可預(yù)測(cè)發(fā)生脊柱術(shù)后SSI風(fēng)險(xiǎn)的模型。諾模圖模型作為一種預(yù)測(cè)模型可以幫助臨床醫(yī)護(hù)人員定量地估計(jì)脊柱術(shù)后發(fā)生SSI的概率或風(fēng)險(xiǎn)[7]，從而做出正確的臨床決策。

本研究旨在探討脊柱術(shù)后SSI的潛在影響因素，并建立中國(guó)人群的脊柱術(shù)后SSI風(fēng)險(xiǎn)的諾模圖模型，為早期識(shí)別和及時(shí)干預(yù)脊柱術(shù)后SSI提供一種有效的方法。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性選取2012年5月至2019年5月期間在溫州市人民醫(yī)院骨科進(jìn)行脊柱手術(shù)的所有患者為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者年齡≥18歲；(2)符合手術(shù)部位感染相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在原發(fā)性感染性疾病或入院前已感染的患者；(2)存在免疫功能低下或免疫缺陷的患者；(3)相關(guān)數(shù)據(jù)不全者。本研究已通過(guò)溫州市人民醫(yī)院倫理委員會(huì)審查通過(guò)(倫理號(hào)：2020-165)。

1.2 研究方法

通過(guò)該院電子病歷系統(tǒng)及醫(yī)院感染管理系統(tǒng)收集脊柱手術(shù)患者相關(guān)資料，包括: (1)社會(huì)人口學(xué)因素，包括年齡、性別、目前吸煙、飲酒史、身高和體質(zhì)量；(2)術(shù)前因素，包括高血壓、糖尿病、冠心病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、慢性阻塞性肺疾病、Chalrson合并癥指數(shù)、術(shù)前住院時(shí)間以及術(shù)前血清白蛋白等；(3)手術(shù)相關(guān)特征，包括手術(shù)時(shí)間、手術(shù)部位(頸椎、胸椎、腰骶椎、多節(jié)段)、ASA分級(jí)、手術(shù)入路(前路、后路、前后聯(lián)合入路)、術(shù)中出血量、是否輸血等。

1.3 相關(guān)指標(biāo)定義及診斷標(biāo)準(zhǔn)

SSI參照衛(wèi)生部于2001年頒布的《醫(yī)院感染診斷標(biāo)準(zhǔn)》[8]，由主治醫(yī)師和感染控制專職人員共同進(jìn)行確認(rèn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

運(yùn)用SPSS 24.0以及R 3.6.1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和建立模型，定量變量以均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示，定性變量采用頻率和百分比進(jìn)行描述。組間比較依據(jù)變量類型分別采用t檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)或Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。對(duì)每個(gè)協(xié)變量進(jìn)行單因素分析以及多因素logistic回歸分析，以確定脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染的預(yù)測(cè)因素。為了最大限度地提高模型的預(yù)測(cè)能力，采用線性預(yù)測(cè)方法，利用多因素模型中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量建立諾模圖模型。利用ROC曲線下面積AUC判斷模型分辨度，AUC范圍為0～1，且AUC越高，辨別能力越好；采用校準(zhǔn)圖和Hosmer-Lemesshow擬合優(yōu)度檢驗(yàn)觀察SSI發(fā)生率和預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)之間的一致性。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 單因素分析

表1中列出了既往文獻(xiàn)報(bào)道的可能與脊柱術(shù)后SSI發(fā)生有關(guān)的變量。脊柱術(shù)后SSI單因素分析結(jié)果顯示，患者目前吸煙(χ2=5.511，P=0.019)、糖尿病(χ2=4.364，P=0.037)、手術(shù)時(shí)間≥180 min(χ2=43.278，P<0.001)、ASA≥Ⅲ級(jí)(χ2=13.179，P<0.001)以及輸血(χ2=31.007，P<0.001)與患者脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染的發(fā)生存在統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)，見(jiàn)表1。

2.2 多因素logistic回歸分析

多因素logistic回歸結(jié)果顯示，目前吸煙(OR=2.242，95%CI:1.125～4.469) 、糖尿病(OR=0.932，95%CI:1.260～5.113)、手術(shù)時(shí)間≥180 min(OR=7.256，95%CI:3.537～14.886)、ASA≥Ⅲ級(jí)(OR=2.963，95%CI:1.454～6.037)以及輸血(自體血OR=3.685，95%CI:1.203～11.284；異體血OR=6.443，95%CI:2.765～15.017)是患者脊柱術(shù)后發(fā)生SSI的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素，見(jiàn)表2。

2.3 脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染諾模圖模型的建立

通過(guò)多因素logistic回歸分析篩選出5個(gè)預(yù)測(cè)因素，構(gòu)建了預(yù)測(cè)脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染風(fēng)險(xiǎn)的諾模圖，見(jiàn)圖1。諾模圖是根據(jù)logistic回歸模型中各個(gè)影響因素回歸系數(shù)的值，給每個(gè)影響因素的每個(gè)取值水平進(jìn)行賦分，然后再將各個(gè)評(píng)分相加得到總得分。圖中的總得分可以定量評(píng)估脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。例如，某患者目前不吸煙(0分)、有糖尿病(50分)、手術(shù)時(shí)間3 h(100分)、ASA分Ⅱ級(jí)(0分)，術(shù)中輸自體血(50分)，則該患者對(duì)應(yīng)的總分為200分，最終根據(jù)圖1的諾模圖模型中總分對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值得出該患者脊柱術(shù)后發(fā)生手術(shù)部位感染的風(fēng)險(xiǎn)約為20% 。

表1 脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染危險(xiǎn)因素的單因素分析

表2 脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染的多因素logistic回歸分析

2.4 脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染諾模圖模型的驗(yàn)證

預(yù)測(cè)模型的AUC為0.818，提示模型區(qū)分度良好，見(jiàn)圖2。校正曲線以及Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗(yàn)(χ2=12.337，P=0.195)均提示模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀察值之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明該諾模圖模型校準(zhǔn)度良好，見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)測(cè)脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染諾模圖模型的校準(zhǔn)曲線

3 討論

SSI是脊柱手術(shù)后最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，其發(fā)生不僅導(dǎo)致患者治療費(fèi)用增加、住院時(shí)間延長(zhǎng)，還嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量，給患者家庭乃至社會(huì)帶來(lái)了巨大的負(fù)擔(dān)。本研究利用溫州市人民醫(yī)院近7年的脊柱手術(shù)回顧性數(shù)據(jù)，建立包含目前吸煙、糖尿病、手術(shù)時(shí)間≥180 min、ASA≥Ⅲ級(jí)以及輸血等5個(gè)預(yù)測(cè)因素的諾模圖模型來(lái)預(yù)測(cè)脊柱術(shù)后手術(shù)部位感染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。該諾模圖模型經(jīng)內(nèi)部驗(yàn)證，在校準(zhǔn)度和分辨度方面表現(xiàn)出良好的性能。

本研究發(fā)現(xiàn)有目前吸煙與糖尿病的脊柱手術(shù)患者術(shù)后更容易發(fā)生手術(shù)部位感染，這與以往的研究結(jié)果一致[2，9]。吸煙被證明對(duì)傷口愈合有不良影響，本研究中，目前吸煙者SSI的風(fēng)險(xiǎn)增加了1.242倍。病理生理學(xué)研究表明，吸煙者的組織灌注和氧合能力較差，炎癥反應(yīng)和氧化殺菌作用減弱，這些都使患者更容易發(fā)生SSI[10]。反之，戒煙已被證明是一種有效的干預(yù)措施，可以迅速恢復(fù)組織的氧合和代謝，這在創(chuàng)傷骨科手術(shù)中尤為重要。糖尿病會(huì)導(dǎo)致微血管病變，導(dǎo)致局部組織缺血，最終延遲傷口愈合[11-12]。此外，糖尿病患者的免疫功能受到抑制，這也將損害傷口的愈合。因此，通過(guò)對(duì)這些高危患者應(yīng)用術(shù)前干預(yù)措施，如控制血糖、鼓勵(lì)脊柱手術(shù)患者在入院時(shí)盡早戒煙，并至少持續(xù)到創(chuàng)口完全愈合，可以降低脊柱手術(shù)患者SSI發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

本研究還觀察到，脊柱手術(shù)患者ASA≥Ⅲ級(jí)以及手術(shù)時(shí)間≥180 min與術(shù)后SSI的發(fā)生相關(guān)。ASA分級(jí)較高的患者更有可能伴有疾病和較差的臨床狀況。長(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)則反映了更復(fù)雜的手術(shù)程序以及可能導(dǎo)致外科醫(yī)生疲勞程度的增加，這可能導(dǎo)致其出現(xiàn)技術(shù)誤差的幾率上升。此外，如果手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，切口和組織會(huì)長(zhǎng)時(shí)間暴露在環(huán)境中，也可能會(huì)增加細(xì)菌污染的風(fēng)險(xiǎn)[2,13]。

本研究還發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整其他混雜因素的干擾后，輸異體血以及輸自體血的患者脊柱術(shù)后發(fā)生SSI的風(fēng)險(xiǎn)較術(shù)中未輸血患者分別升高5.443倍以及2.685倍。其可能與以下2方面因素有關(guān)：一方面，異體輸血將外來(lái)抗原引入受者體內(nèi)，包括在捐獻(xiàn)者樹(shù)突狀抗原呈遞細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的人類白細(xì)胞抗原DR(HLA-DR)抗原，這可能會(huì)增加患者發(fā)生醫(yī)院感染和術(shù)后感染的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，異體輸血也會(huì)導(dǎo)致自然殺傷細(xì)胞功能下降、抗原提呈缺陷[14]，從而更容易導(dǎo)致SSI的發(fā)生。本研究結(jié)果鼓勵(lì)外科醫(yī)生傾向于對(duì)輸血采取更嚴(yán)格的措施。此外，應(yīng)鼓勵(lì)使用術(shù)中回收的血液，對(duì)于接受廣泛手術(shù)的患者來(lái)說(shuō)，這些措施可能會(huì)帶來(lái)更好的手術(shù)結(jié)果。

本研究存在一定的局限性。首先，由于本研究為回顧性研究，可能存在選擇偏倚。其次，盡管先前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些術(shù)中參數(shù)，如體溫、吸氧濃度可能與SSI發(fā)生有關(guān)[15]，但由于本研究樣本量有限且是回顧性研究，這些指標(biāo)并未納入到我們的研究之中。此外，該脊柱手術(shù)SSI諾模圖模型是基于單中心數(shù)據(jù)建立的，尚未進(jìn)行外部驗(yàn)證。

總之，根據(jù)目前吸煙、糖尿病、手術(shù)時(shí)間、ASA分級(jí)以及輸血等5個(gè)預(yù)測(cè)因素建立的諾模圖模型在預(yù)測(cè)脊柱手術(shù)SSI方面具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值，但未來(lái)尚需在其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)驗(yàn)證該模型的可靠性和適用性。