基于ROC曲線的幾種創傷嚴重程度評估工具對老年創傷患者院內死亡預測效果的對比研究

王 琦, 朱江靜, 覃機勇

(1柳州市中醫醫院急診醫學科, 廣西 柳州 545000; 2柳州市人民醫院急診醫學科, 廣西 柳州 545006)

創傷是全球范圍內導致非正常死亡的第四大原因,同時也是45歲以下人群致死的第一原因[1]。隨著人口年齡結構的變化,創傷患者群體呈現老齡化趨勢,老年創傷的發生率近年來不斷升高[1],并引起醫學界廣泛關注[2]。與年輕的創傷患者相比,遭遇創傷的老年群體由于身體機能退化、伴有基礎疾病、常年服用種類繁多的藥物等因素而有著較差的預后[3-5]。老年群體發生特定程度創傷的幾率和死亡率相比年輕群體更高,重癥監護時間和住院時間更長,并且創傷往往導致其5年生存率降低。老年創傷的救治越來越成為創傷救治領域的熱點和難點[6-7],甚至有研究建議建立專門的老年創傷救治中心并開展了相關實踐[8-9]。

早期快速分析創傷嚴重程度并盡量準確地預測患者預后,是迅速、全面了解患者病情以及合理規劃針對性科學救治方案的前提。目前全球已有50多種創傷嚴重程度評估工具,其中適用于急救現場或急診室的評估工具中,損傷嚴重程度評分(Injury Severity Score, ISS)是Baker等[10]在1974年提出的、迄今國際上使用最廣泛的創傷評分系統,也是目前國內臨床實踐中在老年創傷程度評估中應用最多的[11],其評分通過將面部、頭頸、胸部、腹部、四肢、體表6個人體區域中的3個損傷最嚴重區域的最高簡明損傷定級標準(Abbreviated Injury Scale, AIS)值求平方和得出。在ISS評分的基礎上亦有多種改進型的評估工具,包括本研究涉及的新損傷嚴重程度評分(New Injury Severity Score, NISS)[12]、指數型損傷嚴重程度評分(Exponential Injury Severity Score, EISS)[13]、創傷和損傷嚴重程度評分(Trauma and Injury Severity Score, TRISS)[14]、老年創傷結局評分(Geriatric Trauma Outcome Score, GTOS)[15]。

本研究的主要思路是基于受試者工作特征(Receiver Operator Characteristic,ROC)曲線,對NISS評分、EISS評分、TRISS評分和GTOS評分這4種ISS改進型評估工具在預測老年創傷死亡風險方面開展樣本應用與效果比較分析,以期為人口老齡化背景下急診階段快速評估老年創傷預后的相關研究提供參考和借鑒。

1 資料與方法

1.1 樣本獲取與資料收集收集自2019年1月至2022年12月在本院急診醫學說就診的197例老年創傷患者的相關數據資料,包括年齡、性別,創傷原因、損傷的部位及AIS值、損傷類型,入院時呼吸頻率、收縮壓、格拉斯哥昏迷評分SGCS,以及24 h內是否輸血和是否發生院內死亡情況。納入標準:(1)年齡在60周歲及以上;(2)符合《NICE指南:嚴重創傷的評估和初始管理》[16]規定的創傷標準;(3)在創傷發生后24 h內入院;(4)總住院時長在24 h及以上;(5)進入過ICU收住治療。排除標準:(1)患者自主出院或轉院,或者住院期間存在不配合治療的情況;(2)患者病歷信息不完整。本研究通過本院醫學倫理委員會批準,患者及家屬均簽屬知情同意書。

1.2 研究涉及的評估工具

1.2.1 新損傷嚴重程度評分(NISS) 針對ISS評分未考慮到同一部位多處嚴重損傷的不足,Osler等[16]在1997年提出了NISS評分。NISS評分的計算方法為:取患者全身3處最嚴重損傷的AIS分值,求出它們平方和,即為NISS評分,不考慮損傷所在部位。用公式表示即為SNISS=A2+B2+C2,其中A、B、C為全身3處最嚴重損傷的AIS分值。NISS評分分值總是大于或等于ISS評分,通常認為其對穿透傷或孤立性顱腦損傷等的評估應更優于后者[17]。

1.2.2 指數型損傷嚴重程度評分(EISS) 該評估工具是Wang等[17]在2014年針對ISS評分和NISS評分在統計學上的局限性(分值結果分布的非線性或者說“非均勻性”)而提出的ISS改進型評估工具。EISS評分的計算方法為:取患者全身3處最嚴重損傷的AIS分值(與NISS評分一樣,不考慮損傷所在部位),以這3個AIS分值與2的差為指數,以3為底數求冪,之后再對所得的3個冪求和。用公式表示即為SNISS=3A-2+3B-2+3C-2,其中A、B、C為全身3處最嚴重損傷的AIS分值。

1.2.3 創傷和損傷嚴重程度評分(TRISS) TRISS評分是美國創傷外科醫師協會Boyd等[18]于1987年在ISS評分和修正創傷評分(Revised Trauma Score, RTS)的基礎上加入年齡和創傷類型因素而發展出的創傷嚴重程度評估工具,其將ISS評分所反映的解剖學損傷情況和RTS評分所反映的基本生理和精神狀態指標相結合,并直接通過計算輸出創傷患者生存幾率預測值。TRISS評分在國際上已得到廣泛應用,特別是在老年創傷患者的預后評估方面研究較為活躍[1,19-21]。

TRISS評分模型下患者生存幾率預測值PS的計算公式可表示為:

PS=1/(1+e-b)×100%

b=b0+b1×r+b2×P+b3×SGCS+b4×SISS+b5×Iage

式中,r為呼吸頻率;P為收縮壓;SGCS為格拉斯哥昏迷評分;SISS為ISS評分;Iage為年齡系數,對于55歲及以上患者取1,否則取0;b0～b5為經驗參數。對于b0～b5,早期臨床上一般采用1995年對嚴重創傷結局研究(Major Trauma Outcome Study,MTOS)項目數據庫數據進行多元回歸分析得出的結果[22],但包括MTOS研究組在內不斷有學者提出過優化后的參數取值[23-25]。本研究采用北美國家創傷數據庫(NTDB)在2010年給出的修正值,具體如表1所列。

表1 TRISS評分模型經驗參數取值

1.2.4 老年創傷結局評分(GTOS) GTOS評分是Zhao等[19]于2013年提出的專門針對老年重癥創傷患者死亡風險的一種創傷嚴重程度評估工具,其結合了ISS評分及年齡、入院24 h內輸血需求3個因素。GTOS評分的計算公式可表示為SGTOS=Age+(2.5×SISS)+(22×IPRBCs)。其中Age為年齡;SISS為ISS評分;IPRBCs為輸血需求修正系數,對于入院24 h內接受輸血的患者取1,否則取0。

2 結果

2.1 患者一般資料本研究納入的197例老年創傷患者中,男性146例(74.1%),女性51例(25.9%);年齡(68.15±6.07)歲,其中60～64歲69例(35.0%),65～74歲100例(50.8%),75歲及以上28例(14.2%);創傷原因:交通事故114例(57.9%)跌倒59例(29.9%),墜落13例(6.6%),其他原因11例(5.6%);損傷類型:鈍性傷182例(99.0%),穿透傷15例(1.0%);入院24 h內接受輸血18例(9.1%);院內死亡15例(7.6%);197例老年創傷患者ISS評分(SISS)為(20.43±9.89)分,入院時呼吸頻率為(18.3±3.6)次/min,入院時收縮壓為(131.8±22.7)mmHg;(SGCS)為(12.24±3.08)分。

2.2 創傷評分的生存情況分析對院內死亡的老年創傷患者與存活患者的4種創傷評分結果進行統計并進行組間比較(Mann-WhitneyU檢驗),具體如表2所列。可以看出,4種創傷評估工具的評分與患者生存情況都具有顯著的相關性(P<0.001)。患者生存情況與年齡之間無明顯相關性(P=0.061)。

表2 老年創傷患者4種創傷評分分值與生存情況

2.3 4種創傷評估工具的ROC曲線NISS評分、EISS評分、TRISS評分、GTOS評分的ROC曲線分別如圖1a、b、c、d所示。ROC曲線的曲線下面積(AUC)、最佳截斷點及其對應的約登指數、敏感度和特異度如表3、表4所列。為便于參考,在圖1e和表3、表4中同時也給出了ISS評分的ROC曲線及其相應指標數據。

a. NISS

表3 各評估工具對老年創傷患者死亡率的ROC曲線下面積

表4 各評估工具在其最佳截斷點的約登指數、敏感度和特異度

從ROC曲線及其分析結果可以看出,4種改進型創傷評估工具的AUC和約登指數均高于傳統的ISS評分。其中,TRISS評分的AUC和約登指數均最高,同時敏感度和特異度也是最高的。GTOS評分和EISS評分的AUC相差不大,但前者約登指數更高。NISS評分的AUC和約登指數在4種改進型評估工具中均最低。另外,NISS評分和EISS評分的敏感度高于傳統的ISS評分,但特異度比ISS評分更低。

3 討論

本研究4種ROCAUC結果顯示,4種評估工具對老年患者院內死亡風險的預測效能按由高到低排序為TRISS>GTOS>EISS>NISS,TRISS評分的預測效能最高。4種改進型創傷評估工具對老年患者院內死亡風險的預測效能均優于傳統的ISS評分。納入了年齡、基本生理指標及一些其他因素的TRISS評分和GTOS評分,相比僅考慮解剖學意義上損傷情況的EISS評分和NISS評分,更適合用于老年創傷患者的死亡風險評估。

從患者基本資料來看,本研究所納入的患者在年齡、性別、致傷原因、發生院內死亡的比例等方面與類似的研究(文獻[4,21,25])差別不大,可以認為樣本具有代表性。盧微等[7]在國家區域創傷中心數據基礎上,構建了包含GTOS的列線圖預測模型,經驗證,該模型預測死亡和實際死亡情況一致性相對良好。Javali等[26]采用ROC曲線分析方法,對ISS、NISS、RTS(修正創傷評分)、TRISS預測老年創傷患者生存情況的效果進行了比較。喻海濤等[27]在分析方法和研究對象上與本文類似,但只納入了ISS、TRISS和GTOS。江浩等[28]針對ICU收治的嚴重創傷患者的預后進行了APACHE Ⅱ、ISS和SOFA 3種評估工具的比較。從結果看,本研究中TRISS評分的AUC為0.929、約登指數為0.764,整體表現最佳。相比其他3種改進型創傷評估工具,TRISS評分的優勢首先在于其納入了患者年齡以及基本生理和精神狀態指標,尤其是GCS評分項的加入,使其能夠合理地考慮患者顱腦受損這一重要因素;其次在于TRISS評分在被提出后,其經驗系數b0～b5的取值經歷過多次基于大樣本患者數據庫的更新優化,因而能夠不斷適應患者群體、醫療技術和醫療條件的發展變化,維持較高的適應性和準確性。NISS評分和EISS評分由于其仍然是僅通過AIS值計算、僅考慮創傷的解剖學嚴重程度(只是計算方法上相比ISS進行了改進),并未納入年齡、基本生理指標、精神狀態因素,因而對于老年創傷患者死亡風險評估的效果相對較差,這兩種評分的AUC、約登指數、敏感度和特異度均低于TRISS和GTOS評分。

相比之下,盡管GTOS評分在ISS的基礎上納入了年齡、24 h輸血需求這兩個因素,但由于其沒有將反映入院時精神狀態的GCS評分加入模型,同時模型中的系數也是固定不變而非不斷優化的,因此預測效果不及TRISS評分,特別是特異度明顯低于后者(本研究中GTOS相比TRISS特異度低7.3%。不過,GTOS評分仍有其獨到優勢,即評估與計算的過程簡單、評估預測效率高:GTOS評分只在ISS之外額外納入年齡和輸血需求,并且這兩項因素的系數都是整數;TRISS評分的計算則需要測量收縮壓、呼吸頻率并進行GCS測試。本研究中GTOS評分的敏感度比TRISS評分低3.8%,這一差距并非很大,而喻海濤等[27]研究結果顯示其敏感度甚至高于TRISS評分。眾所周知,較高的敏感度確保了對院內死亡情況的預測查全率,而特異度較低帶來的結果則是較高的誤報率,即將部分能夠生存的患者誤判為會發生院內死亡,導致對其采取過度的醫護措施。因此,在醫院人力條件和資源充裕的情況下,采用GTOS評分能夠在保證較高的敏感度的同時,提高死亡風險評估的效率,也不失為一種好的策略。此外,現階段我國醫療實踐中一定程度上存在老年患者的家屬偏向于采取積極的治療方案的情況,這可能會導致一些本不需要輸血的病例在入院后24 h內接受了輸血,而這些病例通過本研究所采用的回顧性分析的方法無法將其篩除,對這些病例計算出的GTOS評分將顯著偏大,進而導致ROC曲線得出的特異度和準確性偏低。筆者認為,對于GTOS評分,可以考慮將它的兩個系數的取值通過機器學習的方法、基于創傷大數據庫的樣本進行迭代訓練和優化,從而進一步提高其預測準確性,這值得成為下一階段老年創傷患者預后評估方面積極探索的方向之一。

綜上,根據本研究的結果,4種ISS改進型創傷評估工具中,TRISS評分由于納入的因素合理、模型中經驗系數不斷優化完善,因而在現階段最適合用于老年創傷患者死亡風險評估預測。但本研究采用回顧性分析,可能會影響GTOS評分的特異度和準確性。此外,盡管本研究樣本的年齡、致傷原因等基本分布與類似研究相近,但樣本總量仍較少,且為單中心研究,不免會在一定程度上影響分析結果。未來應設法在此方面開展大數據樣本、多中心且依據統一方案開展的老年創傷預后評估及預測研究。