斷指再植術后早期指體壞死風險列線圖預測模型的建立與驗證

周湘榮,陳嘉怡,張紹海,郭柱能,馮威立,鄭臣校*

(1.廣州中醫藥大學研究生院,廣東 廣州 510006;2.中山市中醫院顯微創傷科,廣東 中山 528400)

作為制造業大國,中國因各類外傷所致的手指離斷十分常見。盡管中國有著世界領先的顯微外科技術[1-2],大量難度極高的再植手術取得成功,但再植指體仍常因各種原因未能存活,既增加了醫療負擔,也是對受傷后患者心理和身體上的又一次打擊[3]。建立一個簡便有效的臨床預測模型能讓醫患雙方對斷指的存活率有更客觀的心理預期,在患者角度和臨床管理方面獲益。本研究探討了斷指再植術后早期指體壞死的相關危險因素,通過對各危險因素相關性的整合,構建并驗證了斷指再植術后早期指體壞死的列線圖模型,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準：診斷為指完全離斷傷并接受斷指再植的急診手術;臨床資料收集完整。排除標準：接受原位回植術者(未吻合動脈者);掌指關節以近水平發生離斷者;斷指再植術未順利完成者。本研究已通過中山市中醫院醫學倫理委員會審查批準。

2012年1月至2021年12月中山市中醫院顯微創傷科對184例患者共236個斷指行斷指再植術。其中男性161例209個斷指,女性23例27個斷指;年齡7個月～65歲,平均(36.24±13.28)歲。根據術后早期是否發生指體壞死分為壞死組和未壞死組。壞死組42指,其中男33指,女9指;平均年齡(37.12±11.84)歲。未壞死組194指,其中男176指,女18指,平均年齡(36.04±13.59)歲。

1.2 方法 本研究將術后7 d以內再植指體針刺無出血、皮溫明顯降低、干癟發黑診斷為術后早期指體壞死[4-5]。根據術后早期是否發生指體壞死分為壞死組和未壞死組。由兩名接受培訓的人員獨立錄入相關數據后再次核對,具體收集內容包括：患者性別、年齡、受傷季節、吸煙史、高血壓病、糖尿病、指別、受傷機制、術前缺血時間、單指平均手術時間、離斷平面、再植數量(指)、動靜脈吻合比例、是否血管移植,主刀醫師顯微技術年資。其中,本研究對斷指離斷水平的分類如下[6],Ⅰ型：末節離斷,保留遠端指間關節或拇指指間關節者;Ⅱ型：手指中節離斷及末節離斷需行遠端指間關節融合者,拇指需行指間關節融合者;Ⅲ型：手指近節離斷及中節離斷需行近端指間關節融合者。

2 結 果

2.1 患者特征 本研究共納入236個斷指,其中壞死組42個,未壞死組194個,斷指再植術后早期指體壞死率為17.8%。患者詳細特征比較見表1。

表1 兩組患者的詳細特征的比較[例(%)]

2.2 Lasso回歸懲罰分析 對上述因變量(患者臨床特征)賦值后[7]進行Lasso回歸分析,具體如下：以術后早期指體存活情況(賦值：未壞死=0,壞死=1)為因變量,以上述患者特征為自變量(賦值：性別：男性=0,女性=1;季節：春季=1,夏季=2,秋季=3,冬季=4;吸煙史：有=1,無=0;高血壓病史：有=1,無=0;糖尿病史：有=1,無=0;受傷指別：拇指=1,食指=2,中指=3,環指=4,小指=5;受傷機制：壓砸傷=0,切割傷=1,電鋸傷=2,撕脫傷=3,絞榨傷=4;術前缺血時間：<6 h=0,6～12 h=1,>12 h=2;單指平均手術時間：<4 h=0,4～8 h=1,>8 h=2;離斷平面：Ⅰ型=0,Ⅱ型=1,Ⅲ型=2;再植數量：1指=1,2指=2,3指=3,4指=4;動靜脈吻合比例：<1∶2=0,1∶2=1,>1∶2=2;術中有血管移植：是=1,否=0;主刀醫師顯微技術年資：<5年=0,≥5年=1)。隨著懲罰系數λ的增大,模型中的非零系數對應的臨床特征逐漸變少,采用交叉驗證選擇最優的懲罰系數,選擇最終臨床特征,其對應的回歸系數越大,說明對終點事件(斷指再植術后早期指體壞死)的影響也愈大(見圖1a)。選擇10倍交叉驗證,得出最優模型(見圖1b)對應的5個最佳預測特征,包括性別、吸煙史、術前缺血時間、受傷機制、血管移植。

a 15個臨床特征的系數曲線 b Lasso回歸經10倍交叉驗證選擇出的最優預測特征個數

2.3 多變量Logistic回歸分析 為增加模型的臨床預測價值,增加了主刀醫師顯微技術年資這項被認為有重要臨床意義的變量。即選擇包括性別、吸煙史、術前缺血時間、受傷機制、血管移植和主刀醫師顯微技術年資在內的6個預測特征進行多變量Logistic回歸分析。結果顯示女性、有吸煙史、撕脫傷是斷指再植術后早期指體壞死的獨立危險因素(P<0.05,見表2)。

表2 多變量Logistic回歸

2.4 列線圖的繪制 將多因素分析結果進行可視化輸出得到該模型的列線圖(見圖2)。圖中各類變量的評分線左側端變量均為0分,右側端變量依次為女性71分、有吸煙史75分、術前缺血時間6～12h為24分、術前缺血時間為68分、電鋸傷5分、壓砸傷30分、絞榨傷37分、撕脫傷100分、有血管移植23分,主刀醫師顯微技術年資<5年為33分。列線圖使用方法舉例：1例指完全離斷傷的患者,性別為男性,有吸煙史,術前缺血時間<6 h,受傷機制為電鋸傷,術中未進行血管移植,由顯微技術年資小于5年的醫師主刀完成手術,則根據列線圖模型評分為：0+75+0+5+0+33=113分,相對應的術后早期指體壞死發生概率約為31%。

圖2 斷指再植術后早期指體壞死風險的列線圖

2.4 列線圖的驗證 通過R軟件計算得出模型的C指數為0.78(95%CI 0.70～0.86),內部驗證的C指數為0.71,說明列線圖預測模型具有良好的判別能力。校正曲線與理想曲線貼合較好,表明模型預測風險與實際風險相近(見圖3)。

圖3 校正曲線圖

3 討 論

修復手指的外形和功能是絕大多數指離斷傷患者的期望,早期粗暴的殘端修整手術已逐漸被淘汰。對軟組織缺損嚴重,無再植條件的斷指,可通過指固有動脈背側分支皮瓣、游離橈動脈掌淺支皮瓣等方法修復其外形和功能,相關研究報告了這類方法的良好療效[8-9]。對具備再植條件的斷指,預測其術后的存活率一直是廣大醫患的訴求。本研究借助統計軟件分析既往臨床資料,構建了臨床預測模型,為解決上述問題提供了思路。其中性別、吸煙史、術前缺血時間、受傷機制、血管移植與斷指再植術后指體的存活率相關。女性、有吸煙史、撕脫傷是術后早期指體壞死的獨立危險因素。

女性神經纖維受體比男性多,使其對疼痛的反應更加強烈和敏感[10],且傷后往往更易焦慮,這是不利于再植指體維持血液循環的。此外,女性血管偏細的特點也一定程度上增加了血管吻合的難度[11]。宋海濤等[12]對1 685例行斷指再植術的術后血管危象及供血不足發生率與吸煙等進行相關性分析,結果表明術后血管危象及供血不足發生率與吸煙指數呈正相關,文中認為指動脈頑固性痙攣、血液黏稠度增加是吸煙導致血管危象的主要病理機制。撕脫指離斷傷曾被認為是斷指再植術的禁忌證,因為手指的皮膚、骨、關節、韌帶、肌腱、動靜脈、神經等各類組織對撕脫暴力的最大承受強度不一樣,斷面往往不平整[13],再植條件差。這種高難度的再植手術易在術中二次損傷血管內膜,因吻合質量不良影響斷指早期的存活率[14]。術前缺血時間也影響著斷指再植術后指體的存活率,離斷指體由于沒有血液循環,隨著缺血時間的延長,血管內膜會逐漸脫落、氧自由基產生,血管復通后易出現再灌注損傷。入院后長時間的術前等待也會給患者造成不必要的經濟及心理負擔,并對臨床護理工作造成較大壓力。因此患者在手指離斷后應盡快就醫,同時醫院可適當簡化指離斷傷患者的入院流程,縮短斷指離體時間[15]。血管缺損嚴重的斷指可能需要進行血管移植,增加再植難度,血管移植還會因更多的吻合口而加大血栓形成的可能,中斷術后再植指體的血供[16]。經驗豐富的醫師能在相對短的時間內完成斷指再植,術中更注重避免血管內膜的損傷及保證血管吻合質量[17]。本研究中低年資主刀醫師組(<5年)的再植壞死率為22.6%(14/62),高年資主刀醫師組(≥5年)的再植壞死率為16.1%(28/174),二者之間差異無統計學意義(P>0.05)。筆者考慮這種結果可能與高年資主刀醫師完成的病例總體再植難度偏大有關。為了提高模型的臨床實用價值[18],將主刀醫師顯微技術年資這一因素繼續納入到模型的擬合過程中。

本研究基于184例患者的236個斷指臨床數據構建了一個有效的風險預測模型,可以幫助臨床醫師早期識別指體壞死高風險的患者,及時對其進行更有針對性的治療,也可以使患者更多地參與到診斷和治療的決策過程中來。但本研究也有以下局限性：首先,樣本數量不夠充足,作為回顧性研究,有大量病例因數據收集不全等原因無法納入分析,預測偏差難以避免;其次,部分臨床特征未能納入分析,如術前指體的保存方法及術后的疼痛程度等,原因是既往未能把患者術后的疼痛程度通過視覺模擬疼痛評分或止痛藥的使用情況進行量化評價和記錄,離斷指體的保存方法也未在醫院病歷系統中詳細記錄。事實上,疼痛引起血管痙攣同樣可能影響再植指體的存活,若納入分析可能會進一步提高該模型的預測能力[19];最后,本研究的數據來源于單中心,模型驗證也僅為內部驗證,這種方法不能消除在變量和閾值選擇時固有的過度擬合可能,且無法保證用于評估不同患者群體時足夠的準確性[20]。后續研究還需要進一步獲取來源于多中心、前瞻性的數據,使列線圖的預測能力更加準確。

本研究通過既往的臨床資料建立了斷指再植術后早期指體壞死的個性化、可視化的臨床預測模型,簡易快速,預測結果有著良好的可信度,可協助醫患雙方對指離斷傷再植條件及預后進行個性化評估。