小兒急診腸套疊空氣灌腸復位失敗的預測模型構建及驗證

李棟學 李德歡 孫弈鳴 胡光忠 黃清 劉家驥 江林

遵義醫科大學第三附屬醫院、遵義市第一人民醫院1放射科 2泌尿外科 （貴州遵義 563000）

小兒急診腸套疊屬急腹癥范疇，好發于秋冬季，易復發、易導致腸梗阻甚至壞死［1］，臨床上以回盲部回結型套疊最為多見［2-3］，且絕大多數為原發性腸套疊［4］。作為一種急腹癥疾病，首選X 線透視下空氣灌腸整復術治療，且成功率高、預后恢復好、并發癥少［5-6］。但部分患兒因多種原因可致復位失敗［7-8］，從而需行急診手術復位。因此分析腸套疊患兒空氣灌腸復位術成功與否的風險因素，構建整復失敗臨床預測模型具有一定價值。腸套疊復位相關研究國內外已有較多報道，基于X 線透視下的空氣灌腸復位技術應用最早且成熟，但目前仍缺乏標準化操作指南且復位成功率不盡相同，同時對預測模型的評價不夠全面。本研究總結我院近年來空氣灌腸技術操作體會及流程，將空氣灌腸參數結合患兒一般臨床信息共同構建整復失敗的預測模型，并通過區分度、校準度、臨床適用度及合理性分析全面評估預測模型，以期為急診腸套疊患兒空氣灌腸規范化應用提供參考和依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究經遵義醫科大學第三附屬醫院倫理委員會批準［編號：倫審（2023）-1-134號］，患兒監護人知情同意。回顧性納入遵義醫科大學第三附屬醫院2014 年3 月至2023 年3 月急診就診經臨床診斷為腸套疊的患兒439 例，X 線透視下空氣灌腸整復成功362 例、失敗77 例。同時收集包括性別、年齡、病程時間、有無血便、有無腹部包塊、X 線片有無腸梗阻、X 線透視下空氣灌腸套頭位置以及使用的空氣灌腸壓力值等。上述評價指標中有無腸梗阻、套頭位置、壓力值信息基于影像報告獲取，腸梗阻、套頭位置由兩名高年資醫師再次閱片共同明確，其余指標基于臨床病歷獲取。納入標準：（1）臨床疑診原發性腸套疊患兒；（2）X線透視下進行空氣灌腸操作；（3）空氣灌腸未復位成功、復位成功以及空氣于可疑套疊位置停留數秒或經增大空氣壓力復位成功。排除標準：（1）臨床資料不全；（2）X 線下空氣灌腸未見腸套疊；（3）繼發性腸套疊。

1.2 設備及參數 X 線透視采用西門子（AXIOM ICONOS MD）多功能數字胃腸機進行，選擇Renal Biliar 系列，主要參數：KV = 63，mAs = 9.7，D =200，曝光次數2 ～ 3 次，曝光時間= 30 f/s，焦片距=119 cm，照射視野294 × 294 mm，X 線投射方向為垂直投射。空氣灌腸采用今健醫療電腦遙控灌腸整復儀（JS-628E），壓力顯示（kPa），機器動態顯示工作壓力、設置壓力和保險壓力，保險壓力值為12 kPa，功率為50 VA，尺寸為490 × 470 × 1 130 mm。本研究空氣灌腸機器壓力初始值設置為6 kPa，每次可升高0.5 kPa，10 kPa 作為臨界值，最高為12 kPa，超過12 kPa 機器自動報警，防止過度充氣發生腸穿孔。

1.3 統計學方法 使用SPSS 26.0、MedCalc 20.022和R 4.2.0 軟件（glmnet、glm、pROC 及ggROC、rmda、rms 等程序包）分析數據。基線資料采用comparegroups 包自動識別分析，計數資料以頻數和百分比表示，計量資料以中位數及四分位間距表示；單因素變量篩選采用logistic 回歸和LASSO 回歸，再分別使用多因素logistic 回歸分析，如篩選變量不同則分別構建模型，并進行模型能力比較。ROC曲線評價模型區分度，采用加強Bootstrap 法500 次重復抽樣評價模型校準度，決策曲線評估臨床適用價值，AUC ＞ 0.7 表示模型區分度較好，Hosmer Lemeshow 檢驗P＞ 0.05 表示模型區分能力較高，最后繪制列線圖及各單變量ROC 曲線觀察模型合理性。

2 結果

2.1 一般資料基線分析 本研究收集疑診腸套疊患兒483 例，排除未做X 線透視下空氣灌腸、臨床資料不全、轉院或者直接手術者，最后納入總樣本439 例，其中空氣灌腸整復成功362 例、失敗77 例，將總樣本按照7∶3 比例隨機拆分為訓練集308 例和驗證集131 例。整復成功與失敗組除性別、有無腸梗阻外，其余變量組間差異有統計學意義（P＜ 0.05）；訓練集與驗證集各變量組間差異均無統計學意義（P＞ 0.05）（表1），表中計量變量采用中位數和四分位間距表示、其余變量采用構成比表示。二分類變量賦值如下：性別，男 = 0，女 = 1；空灌壓力（kpa），≤ 10 = 0，＞ 10 = 1；套頭位置，右半結腸 = 0，左半結腸 = 1；病程時間（h），＞ 12 = 0，≤ 12 =1；腸梗阻，無 = 0，有 = 1；血便，無 = 0，有 = 1；腹部包塊，無 = 0，有 = 1，用于logistic 回歸分析。

表1 腸套疊患兒一般資料基線表比較Tab.1 Comparison of baseline general data of children with intussusception例（%）

2.2 單因素及多因素分析 單因素logistic 回歸分析除性別外，其余變量差異均有統計學意義（P＜ 0.1），森林圖顯示各變量對應的OR值及P值（圖1A）；將單因素logistic 回歸篩選的變量進行多因素logistic 回歸分析，結果顯示年齡、病程、腸梗阻、套頭位置及空灌壓力差異有統計學意義（P＜ 0.05）（圖1B）。將篩選的5 個獨立危險因素用于模型構建。

圖1 Logistic 回歸分析森林圖Fig.1 Logistic regression analysis of forest diagram

2.3 模型診斷性能分析 ROC 曲線顯示模型在預測小兒腸套疊空氣灌腸整復失敗風險的區分度較好（圖2A、B），訓練集AUC = 0.854（95%CI：0.804 ～ 0.792），驗證集AUC = 0.824（95%CI：0.673～ 0.833）。訓練集和驗證集校準度通過Bootstrap 法重復抽樣500 次進行，校準曲線顯示模型預測的腸套疊空氣灌腸整復失敗的發生風險與實際情況吻合度較高（圖3A、B），Hosmer Lemeshow 檢驗訓練集χ2=8.159、P= 0.518，驗證集χ2=9.100、P= 0.428，模型擬合優度較好。決策曲線顯示模型在多數概率閾值中具有良好的臨床應用價值（圖4A、B）。

圖2 腸套疊整復失敗風險預測模型區分度ROC曲線Fig.2 Differential ROC curve of risk prediction model for intussusception failure

圖3 腸套疊整復失敗風險預測模型校準曲線Fig.3 Calibration curve of risk prediction model for intussusception failure

圖4 腸套疊整復失敗風險預測模型決策曲線Fig.4 Decision curve of risk prediction model for intussusception failure

圖5 腸套疊整復失敗風險預測模型諾莫圖Fig.5 Nomogram model for predicting the risk of failure of intussusception repair

2.4 諾莫圖及合理性分析 基于多因素logistic 回歸篩選的5 個獨立危險因素來構建X 線下空氣灌腸預測復位失敗的諾莫圖（圖6）。各預測因素對應上方得分標準，總得分相加對應下方的總分，從而顯示空氣灌腸復位失敗的預測概率。最后對比5 個獨立危險因素與Nomogram 模型的區分度和決策曲線進行合理性分析（圖7），結果顯示Nomo模型曲線下面積均明顯高于單一預測因素（圖6A、B），AUC = 0.854（95%CI： 0.799 ～ 0.909），截斷值為0.24，敏感度、特異度分別為79%、80%；決策曲線顯示Nomo 模型較單一預測因子在多數概率閾值中具有良好的臨床應用價值（圖6C、D）。

圖7 乙狀結腸腸套疊Fig.7 Sigmoid colon intussusception

2.5 腸套疊患兒空氣灌腸整復失敗圖例 乙狀結腸腸套疊患兒，女性，3 個月，空氣灌腸整復失敗（圖7）；結腸脾曲腸套疊患兒，女性，13 個月，空氣灌腸整復失敗（圖8）。

3 討論

本研究發現患兒年齡、病程、腸梗阻、套頭位置及空灌壓力是預測腸套疊空氣灌腸整復失敗的獨立危險因素，諾莫圖可直觀、便捷展示“整復失敗風險”預測概率。Nomo 模型預測腸套疊空氣灌腸整復失敗的準確性較好。模型區分度顯示訓練集曲線下面積為0.854（95%CI：0.804～0.792），驗證集為0.824（95%CI：0.673～0.833）。校準曲線顯示模型預測的腸套疊空氣灌腸整復失敗的發生風險與實際情況吻合度較高。決策曲線顯示Nomo模型較單一預測因子在多數概率閾值中具有良好的臨床應用價值。另外，以訓練集最佳閾值在驗證集檢測，結果顯示其曲線下面積、敏感度、特異度分別為0.72、67%、77%，表示模型區分度較好。因此，腸套疊患兒X 線透視下空氣灌腸失敗的臨床預測模型具有一定科學性、準確性、合理性及臨床適用性。此外，關于腸套疊復位成功率既往研究結果不盡相同［9-10］，有的甚至高達90%以上，本研究整復成功率略低可能跟樣本量小和陽性體征（如腸梗阻、腹部包塊）占比較多有關。總之，復位成功率受操作規范、患兒體征、病程長短等多種因素影響，下文就相關影響因素逐一討論并對比既往研究結果。

列線圖直觀顯示5 個獨立危險因素得分情況，腸梗阻指標具有重要預測價值（OR= 6.289），提示腸套疊患兒伴發腸梗阻會明顯降低空氣灌腸整復成功的概率，這與PATEL 等［11］、GONDEK等［12］的研究結果相仿。腸梗阻的形成與套口、套頭內組織扭轉并擠壓導致血管、淋巴管回流障礙，引起腸壁增厚水腫，腸腔變小使得內容物通過受阻；而腸壁增厚水腫進一步加牢了套疊部位，加大了空氣灌腸通過的壓力，此為整復失敗的基礎和關鍵。同時，上述改變也隨病程時間增長，嚴重程度逐漸加重，本研究也反映了病程增長是灌腸失敗的另一個危險因素，與既往研究一致［2，13-14］，但也有研究［8，12，15-16］提出病程并非灌腸失敗危險因素，存在一定爭議有待后續更大樣本量研究。總之，伴發腸梗阻套疊患兒宜盡早整復，整復失敗者應盡早手術，從而避免腸缺血、壞死及穿孔的發生。本研究患兒年齡（月）的OR值相對較低為0.905，可能未將其降維為二分類變量有關，因為筆者想具體展示年齡每增大1 個月而發生結局事件的風險。列線圖顯示，年齡越小，失敗可能性越大，與既往研究結果一致［2，13，17］，可能與年齡小的患兒腸壁功能不完善有關。實際工作中，患兒大聲哭鬧、配合差會促使家長終止灌腸操作，而年齡偏大患兒則依從性相對較好。

套頭位置和空氣灌腸壓力亦是腸套疊患兒空氣灌腸整復術的影響因素。既往研究指出腸套疊位于左半結腸的整復失敗率明顯高于右半結腸［12-13］，本研究發現套頭位于左半結腸是整復失敗的危險因素（OR= 2.741），與既往研究相仿。套頭位置與腸套疊類型、套入深度密切相關［18］。本研究未收集到套疊類型、腸管套入深度信息，有待后續研究納入。空氣灌腸壓力值亦具有較好的預測能力（OR= 2.433，95%CI： 1.158 ～ 5.117），較大的空氣壓力是腸套疊整復失敗的影響因素，與GUO 等［19］的研究結果相仿，同時作者指出第一次灌腸壓力是套疊復發最重要的變量。本研究發現超過設定的臨界壓力值，患兒整復失敗率增加兩倍以上。更高空氣壓力值反映了套疊腸管緊密程度，當然增加了整復失敗的幾率。總之，本研究發現的5 個預測因素間是相互關系、相互作用的，腸套疊患兒空氣灌腸整復失敗是多因素共同作用的結果，臨床預測模型可通過整合信息、最大化反映風險預測概率。

既往研究指出［2，13，20］，血便和腹部包塊亦是整復失敗的影響因素。本研究單因素logistic 回歸顯示血便（OR= 2.632，95%CI：1.420 ～ 4.858）和腹部包塊（OR= 1.949，95%CI： 1.054 ～ 3.572）單獨對空氣灌腸整復失敗具有一定預測能力。但多因素logistic 回歸分析二者被排除（P＞ 0.05），這與既往研究［21］不全相同，這跟多因素回歸模型尋求最佳組合以達到最佳預測能力有關。因此，伴發血便和腹部包塊增加了空氣灌腸整復失敗的幾率。血便形成與腸管血運障礙導致腸壁黏膜脫落、出血相關，最后呈現典型的果醬樣大便，而腹部包塊即為套疊腸管的表現，包塊越大提示套疊腸管范圍廣、套口深。

本研究作為一項回顧性研究，局限性在于未納入更多可能的預測變量，由于腸套疊多數為急診患兒且復位成功、未住院者占多數，所以未能將實驗室等相關指標納入分析；未進行預測模型的多中心外部驗證。因此，后續研究有望從多中心、大樣本以及多模態（包括超聲［22］、介入［23］引導下的腸套疊復位）構建多尺度預測模型并外部驗證，以提高模型穩健性及臨床適用度。

綜上所述，本研究結合近年來遵義醫科大學第三附屬醫院腸套疊患兒空氣灌腸復位經驗，同時將空氣灌腸參數納入腸套疊整復失敗預測模型構建，所構建的急診小兒腸套疊空氣灌腸整復失敗的臨床預測模型，具有較好的區分度、校準度及臨床適用度，且具有一定科學性、準確性及合理性，可為腸套疊患兒空氣灌腸整復失敗風險因素篩查提供直觀便捷的幫助，為急診腸套疊患兒臨床決策提供一些參考。

【Author contributions】LI Dongxue performed the experiments and wrote the article.LI Dehuan performed the experiments.SUN Yiming，HUANG Qing，LIU Jiaji and HU Guangzhong revised the article.LI Dongxue and JIANG Lin designed the study and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.