基于決策樹構(gòu)建脊柱術(shù)后病人發(fā)生尿潴留的早期預(yù)測模型

耿貴敏，邱小莉，王 艷，羅順梅，陳 靜，姜 容，舒 麗

遵義市第一人民醫(yī)院，貴州 563000

在脊柱外科手術(shù)中，術(shù)前或術(shù)中留置尿管48 h 后，病人因麻醉、體位、心理、手術(shù)、個(gè)體差異、留置尿管期間對(duì)尿管產(chǎn)生依賴或尿道刺激等因素，造成術(shù)后拔除尿管后仍排尿困難，發(fā)生尿潴留。據(jù)報(bào)道，術(shù)后尿潴留的發(fā)病率為2.3%～75.0%[1-2]。術(shù)后尿潴留可導(dǎo)致膀胱無力，增加尿路感染和敗血癥的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致逼尿肌過度擴(kuò)張和損傷，最終延長住院時(shí)間，增加醫(yī)療費(fèi)用[3]。因此，需加強(qiáng)對(duì)病人術(shù)后尿潴留風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測和相關(guān)機(jī)制研究，便于早期對(duì)存在高風(fēng)險(xiǎn)病人采取有效措施，使病人恢復(fù)良好的膀胱功能。目前，關(guān)于術(shù)后發(fā)生尿潴留的研究多集中于危險(xiǎn)因素[4]和護(hù)理干預(yù)[5]等方面，預(yù)測模型研究甚少。決策樹是一種簡單而強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，不僅可以確定疾病的影響因素并反映其之間的相互作用，也可以用來預(yù)測疾病的發(fā)生[6]。因此，本研究旨在通過決策樹方法建立脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的早期預(yù)測模型，為早期干預(yù)或延緩尿潴留提供針對(duì)性的決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017 年3 月—2021 年12 月遵義市第一人民醫(yī)院進(jìn)行脊柱外科手術(shù)治療的498 例病人的電子醫(yī)療記錄。以術(shù)后拔除尿管后是否發(fā)生尿潴留分為發(fā)生組（n=90）和未發(fā)生組（n=408），分析兩組臨床資料并構(gòu)建預(yù)測模型。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）符合脊柱外科手術(shù)指征，在全身麻醉?xiàng)l件下進(jìn)行手術(shù)治療，且術(shù)前予留置尿管；2）年齡≥18 歲；3）術(shù)前尿常規(guī)、大便常規(guī)檢查結(jié)果正常；4）治療前未練習(xí)過床上排尿；5）對(duì)本研究知情，且簽署同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）入院評(píng)估存在排尿障礙、尿路感染或尿道解剖異常等泌尿系統(tǒng)疾病；2）合并重要臟器功能異常或惡性腫瘤；3）神經(jīng)錯(cuò)亂，意識(shí)不清；4）孕婦或哺乳期婦女。

1.2 研究方法

1.2.1 結(jié)局指標(biāo)

以全身麻醉脊柱外科術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留為結(jié)局指標(biāo)。全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后，符合以下2 種條件即可診斷為術(shù)后尿潴留：1）病人主訴下腹膨滿、脹痛、尿意頻急、自覺膀胱充盈；2）體格檢查見下腹膨隆、恥骨聯(lián)合上方壓痛陽性；3）排尿困難、點(diǎn)滴不暢、經(jīng)超聲檢查膀胱殘余尿量≥500 mL[7]；4）不能自行、有效排空膀胱，膀胱殘留尿液＞50 mL[8]。當(dāng)病人出現(xiàn)尿潴留時(shí)，遵醫(yī)囑予以留置導(dǎo)尿管、藥物等處理。

1.2.2 相關(guān)變量

收集病人術(shù)前相關(guān)因素、手術(shù)相關(guān)因素及術(shù)后因素。病人術(shù)前相關(guān)因素包括年齡、性別、糖尿病、高血壓、C 反應(yīng)蛋白（CRP）；手術(shù)相關(guān)因素包括手術(shù)時(shí)間、術(shù)前使用β-受體阻滯劑、麻醉時(shí)間；術(shù)后因素包括使用自控鎮(zhèn)痛、臥床時(shí)間、尿管夾閉訓(xùn)練、留置尿管時(shí)間、拔除尿管時(shí)機(jī)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS R4.0.3 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）描述，組間比較采用t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的定量資料以中位數(shù)、四分位數(shù)[M（P25，P75）]表示，組間比較采用非參數(shù)Mann-Whitney秩和檢驗(yàn)。定性資料以例數(shù)、百分比（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。基于決策樹建立全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留早期預(yù)測模型。在498 例病人中，隨機(jī)抽取349 例（70%）病人作為訓(xùn)練集，用于構(gòu)建模型；剩余的149 例（30%）病人作為驗(yàn)證集，用于評(píng)價(jià)模型效能。采用受試者工作特征（ROC）曲線分析評(píng)價(jià)模型的判別能力，通過計(jì)算混淆矩ROC 曲線下面積評(píng)價(jià)決策樹模型的預(yù)測性能。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 脊柱術(shù)后病人發(fā)生尿潴留的單因素分析

年齡、性別、糖尿病、高血壓、CRP、手術(shù)時(shí)間、術(shù)前使用β-受體阻滯劑、麻醉時(shí)間、臥床時(shí)間、尿管夾閉訓(xùn)練、留置尿管時(shí)間、拔除尿管時(shí)機(jī)是脊柱術(shù)后病人發(fā)生尿潴留的影響因素（P＜0.05）。詳見表1。

表1 脊柱術(shù)后病人發(fā)生尿潴留的單因素分析結(jié)果

2.2 決策樹預(yù)測模型分析結(jié)果

以單因素分析中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的12 個(gè)變量為預(yù)測因子，通過R 語言rpart 軟件包構(gòu)建決策樹模型，詳見圖1。該決策樹分析確定了7 個(gè)判斷規(guī)則，包括4 個(gè)判斷不發(fā)生的規(guī)則和3 個(gè)判斷發(fā)生的規(guī)則。對(duì)任一規(guī)則的滿意程度都足以識(shí)別全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除導(dǎo)尿管后是否發(fā)生尿潴留，分類規(guī)則見表2。對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行重要性排序，依次為臥床時(shí)間、麻醉時(shí)間、尿管夾閉訓(xùn)練、留置尿管時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、拔除尿管時(shí)機(jī)、年齡、性別、CRP 水平。詳見圖2。

圖1 預(yù)測全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的決策樹模型

圖2 各變量對(duì)全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的重要性

表2 決策樹模型分類規(guī)則

2.3 決策樹模型的驗(yàn)證

在訓(xùn)練集中，決策樹模型預(yù)測全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的ROC 曲線下面積為0.909[95%CI（0.865，0.953）]，敏感度為83.3%，特異度為87.9%，提示決策樹模型的預(yù)測能力較好。在驗(yàn)證集中，ROC 曲線下面積為0.914[95%CI（0.845，0.982）]，敏感度為81.8%，特異度為89.0%。兩者ROC 曲線下面積比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說明該決策樹模型有良好的預(yù)測準(zhǔn)確性。詳見圖3、圖4。

圖3 訓(xùn)練集中決策樹模型的ROC 曲線圖

圖4 驗(yàn)證集中決策樹模型的ROC 曲線圖

3 討論

尿潴留是常見的術(shù)后并發(fā)癥[9]。研究顯示，約20%接受全身麻醉脊柱手術(shù)的病人發(fā)生尿潴留[10-11]。本研究中，全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔尿管后尿潴留的發(fā)生率為18.07%，低于汪涓等[4]的研究結(jié)果（19.18%），高于Tan 等[12]報(bào)道的胸腰骶部脊柱融合手術(shù)病人術(shù)后尿潴留的發(fā)生率（7.8%）及Sung 等[1]報(bào)道的骨科手術(shù)病人術(shù)后尿潴留發(fā)生率（2.3%）。可能與研究對(duì)象接受手術(shù)類型不同有關(guān)。

既往研究報(bào)道，年齡、性別、糖尿病、阿片類藥物使用、靜脈輸液量、術(shù)前排尿訓(xùn)練、手術(shù)時(shí)間、留置尿管時(shí)間等與脊柱病人術(shù)后拔除尿管后發(fā)生尿潴留有關(guān)。汪涓等[4]發(fā)現(xiàn)，留置尿管時(shí)間和臥床時(shí)間越長，發(fā)生尿潴留的風(fēng)險(xiǎn)越大。本研究決策樹模型顯示，臥床時(shí)間、尿管夾閉訓(xùn)練、麻醉時(shí)間、留置尿管時(shí)間、拔除尿管時(shí)機(jī)是全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的影響因素，臥床時(shí)間＜6 d，尿管夾閉訓(xùn)練≤3 次，麻醉時(shí)間＜4.1 h，留置尿管時(shí)間≥3.6 d，膀胱充盈時(shí)拔除尿管條件下，病人術(shù)后尿潴留發(fā)生率最高，為89%。可能原因?yàn)椋?）病人術(shù)后長時(shí)間臥床，術(shù)后排尿姿勢由原來的站位或蹲位改變?yōu)榕P位，病人不習(xí)慣臥床排尿而出現(xiàn)排尿困難。同時(shí)，臥床排尿伴有腹肌無力，腹壓減小，導(dǎo)致排尿反射不能完全建立，容易引起尿潴留。李巧平等[13]研究表明，建議病人術(shù)后3～4 d 或5～7 d 下床活動(dòng)，可能降低術(shù)后尿潴留發(fā)生率。2）拔尿管前若未進(jìn)行膀胱收縮的功能鍛煉，尿管持續(xù)開放，膀胱呈空虛狀，引起膀胱張力消失，影響排尿。拔尿管后若未采取相應(yīng)措施，導(dǎo)致膀胱過度充盈，回縮無力。因此，術(shù)后尿管夾閉訓(xùn)練可以幫助病人減少對(duì)導(dǎo)尿管的依賴，讓病人感受排尿感和排空感，同時(shí)鍛煉膀胱的儲(chǔ)存和自主排尿能力[14]。3）脊柱手術(shù)時(shí)全身麻醉藥作為平滑肌松弛劑，通過干擾逼尿肌張力自主調(diào)節(jié)能力而引起膀胱無力[15]；麻醉時(shí)間越長，病人越容易導(dǎo)致尿潴留，特別是使用長效麻醉劑或大劑量麻醉劑，使支配膀胱的骶神經(jīng)中動(dòng)作電位傳遞被長期阻斷，導(dǎo)致膀胱膨脹的急迫排尿感消失。另外，術(shù)后麻醉藥物的殘留使病人陰部神經(jīng)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)等調(diào)控排尿的高級(jí)神經(jīng)中樞尚未完全運(yùn)行[16]，因此，麻醉后尿潴留發(fā)生率較高。4）長時(shí)間留置導(dǎo)尿管不僅會(huì)改變尿道正常的生理環(huán)境，還會(huì)降低逼尿肌的收縮力和膀胱的張力，在拔除尿管后更容易引起尿潴留[17]。由于尿道生理環(huán)境的改變，留置導(dǎo)尿管時(shí)間的延長，具有耐受干燥、紫外線照射和抗菌藥物能力的生物膜微生物定植，且該生物膜難以使用抗生素根除，更易導(dǎo)致尿潴留的發(fā)生。本研究結(jié)果顯示，膀胱充盈時(shí)拔除尿管也是造成病人術(shù)后尿潴留的原因之一。與邸祿芹等[18]的研究結(jié)果一致，可能與尿管前端橢圓形球囊皺襞刺激尿道，引起尿道和黏膜損傷、血尿、尿潴留等有關(guān)。與汪涓等[4,19-20]的研究結(jié)果相反，其認(rèn)為在膀胱充盈、內(nèi)壓力的助推作用下，拔管后尿液排出更順暢。該結(jié)果存在爭議，有待后續(xù)的深入研究證實(shí)。

本研究對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行重要性排序，發(fā)現(xiàn)手術(shù)時(shí)間、年齡、性別、CRP 水平也與脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留有關(guān)。多項(xiàng)研究表明，年齡是術(shù)后尿潴留的重要危險(xiǎn)因素[21-23]，可能是由于隨著年齡的增長，逼尿肌功能逐漸退化，且隨年齡的增長，膀胱功能下降[24]。性別對(duì)脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留影響的可能原因是性別特異性病理，例如良性前列腺肥大等。CRP 水平可反映病人炎癥反應(yīng)，病人術(shù)后發(fā)生尿潴留可能受其術(shù)前炎癥狀態(tài)影響。在機(jī)體炎癥持續(xù)侵襲的過程中，誘導(dǎo)泌尿系統(tǒng)炎癥反應(yīng)，患處的逼尿肌可能會(huì)出現(xiàn)明顯的纖維化及水腫[25]，減少尿液排泄量，導(dǎo)致殘余尿量增加，加劇病人局部炎癥反應(yīng)[26]。脊柱手術(shù)具有一定的創(chuàng)傷性，手術(shù)應(yīng)激反應(yīng)在一定程度上加劇機(jī)體炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步加重尿路炎癥損傷，導(dǎo)致尿潴留。另外，對(duì)手術(shù)壓力的生理反應(yīng)增加了交感神經(jīng)張力，導(dǎo)致逼尿肌松弛和尿道內(nèi)括約肌關(guān)閉，而內(nèi)尿道括約肌中α 受體的刺激增加了膀胱頸的壓力，也增加了尿潴留發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于有這些危險(xiǎn)因素的病人，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的術(shù)后處理，以最大限度地降低尿路感染、尿潴留的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

4 小結(jié)

術(shù)后尿潴留會(huì)引起病人尿路感染、逼尿肌過度擴(kuò)張和損傷、延長術(shù)后住院時(shí)間。臥床時(shí)間、尿管夾閉訓(xùn)練、麻醉時(shí)間、留置尿管時(shí)間、拔除尿管時(shí)機(jī)是全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的影響因素。基于決策樹構(gòu)建的全身麻醉脊柱術(shù)后病人拔除尿管后發(fā)生尿潴留的早期預(yù)測模型具有最好的診斷敏感性和特異性，有助于臨床醫(yī)生簡便、快速、有效地識(shí)別高危病人，早期對(duì)存在高風(fēng)險(xiǎn)病人采取有效措施，使病人盡早恢復(fù)良好的膀胱功能。