全膝关节置换术后病人慢性疼痛的影响因素分析及预测模型构建

罗海萍，田梅梅

同济大学附属上海市第十人民医院，上海 200072

全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)是指用人工关节置入人体代替病损膝关节功能的一类手术方法，是治疗膝关节屈曲挛缩畸形、膝关节外翻及骨性关节炎等疾病的最佳治疗方案［1‐2］。随着人们对生活质量的追求不断提高，TKA 的手术量急剧增加，据估计，到2030 年，美国每年将有348 万例TKA 手术[3]。虽然TKA 已取得技术上的成功，但仍有约15%的病人对手术结果不满意，引起病人术后不满的原因很多，除了假体松动、术后感染、关节功能恢复不良之外，术后慢性疼痛（chronic post‐surgical pain,CPSP）是术后最常见的症状，也是导致病人对手术疗效不满意的最主 要 原 因［3‐5]。据 文 献 报 道，TKA 术 后48%病 人 在 排除了感染、假体及手术失误等因素后，仍有疼痛症状，可持续数月甚至数年[6]。对TKA 术后慢性疼痛的预测和管理对手术治疗方案选择及病人长期护理具有重要的参考意义。目前，国外TKA 术后发生慢性疼痛的风险因素研究主要集中在术前病人各项相关指标，如膝关节疼痛的严重程度和持续时间、其他部位疼痛、共病、抑郁、社会支持、对运动的恐惧等，只有少数评估了术后病人相关因素与慢性疼痛的关系，包括急性术后疼痛、焦虑等心理因素。识别术前和术后危险因素可以为制订综合护理方案提供参考，便于后期对病人进行动态评估。国内有关慢性疼痛发生率的报道，手术类型集中在胸科手术和疝修补术[7]，针对TKA 术后慢性疼痛的发生及相关风险因素的研究较少。本研究旨在对TKA 术后病人发生慢性疼痛的危险因素进行分析，初步建立风险列线图模型，以期为医护人员实施预防性疼痛管理提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象 采用前瞻性研究的方法，收集上海市某三级甲等医院2019 年8 月—2019 年12 月就诊且行TKA手术治疗的病人。纳入标准：①诊断为骨性关节炎，择期初次行TKA 术病人；②既往无髋、膝关节手术或感染病史；③无心、肝、肾等严重基础疾病；④无其他疾病导致的慢性疼痛；⑤美国麻醉协会（ASA）分级Ⅰ级、Ⅱ级；⑥病人能够正常沟通交流，自愿参加。排除标准：①急诊行TKA 者；②合并其他部位创伤或手术者；③研究过程中出现其他手术并发症者。本研究已获得医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 调查工具 综合运用文献研究法、课题组讨论法等在探究TKA 术后慢性疼痛危险因素的基础上，自行编制TKA 术后慢性疼痛危险因素调查表。调查表包括：①一般情况，包括年龄、性别、婚姻状况、文化程度、医保、月收入、宗教信仰、职业状态。②疾病因素，包括术前疼痛时间、术前疼痛数字等级评定量表（Nu‐merical Rating Scale,NRS）、术前合并症、术前日常生活影响评分（Brief Pain Inventory,BPI）、术前美国特种外科医院（HSS）膝关节功能评分、术后疼痛24 hNRS评 分，NRS 计 分 为0～10 级 评 分，0 分 表 示 无 疼 痛，10分为剧烈疼痛，得分越高表示疼痛越严重［8］。BPI 包括疼痛程度和日常生活影响2 个维度，其中日常生活影响有7 项指标，分别为日常活动、行走能力、日常工作、情绪、睡眠、人际关系、生活乐趣，采用0～10 分计分法，0 分表示“无影响”，10 分表示“完全影响”，各分值相加总分越大说明影响越重［9］。HSS 膝关节评分主要观察病人疼痛、功能活动、膝关节活动度、屈膝畸形、肌力和膝关节稳定性等情况，根据总分确定膝关节功能，优为≥85 分，良为70～84 分，中为60～69 分，差为≤59 分［10］。③采用应对方式问卷修正版（Coping Strate‐gies Questionnaire‐Revised,CSQ‐R）［11］测量慢性疼痛病人的应对方式，量表包括6 个维度、27 个条目，6 个维度包括分散注意力、厄运感、忽视、逃避、勇敢面对以及祈祷，每个条目采用0～6 级评分。以往研究表明疼痛的良性适应性(例如，注意力分散、忽视疼痛、祈祷和勇敢面对)评分越高疼痛程度越轻，对疼痛的不良适应(厄运感和逃避疼痛)评分越高疼痛程度越重［12］。④采用 心 理 弹 性 评 分量表（Connor‐Davidson Resilience Scale,CD‐RISC）［13］评估病人的心理弹性水平，量表共3 个维度、25 个条目,分别为坚韧、自强、乐观,采用Likert 5 级评分法，从0 分(很不符合)～4 分(非常符合),得分越高说明心理弹性越好。⑤应用医院焦虑抑郁量表(Hospital Anxiety and Depression Scale,HADS）评估病人焦虑和抑郁的情绪，HADS 由Zigmond 等［14］于1983 年编制，共14 个条目，焦虑和抑郁各7 个条目，其中6 个反向条目(抑郁分量表5 个，焦虑分量表1 个)，每个条目有4 个选项，分别赋值1 分、2 分、3 分、4 分，2 个维度分别计算总分，分值划分：0～7 分为无症状，8～10分为症状可疑，11～21 分为肯定存在症状。

1.2.2 资料收集方法 研究对象的一般资料、疾病因素等问卷由研究者发放，填写问卷或量表前对病人采用统一指导语进行指导，有书写障碍者由陪护者根据病人意愿协助完成，问卷当场发放并回收。术后3 个月的相关信息通过电话收集。

1.2.3 统计学方法 采用EpiData 3.1 软件进行数据双重录入并进行一致性检验。使用SAS 9.4 统计软件对数据进行分析。符合正态分布的定量资料采用均数±标准差（±s）描述，非正态分布的定量资料采用M(P25,P75)；定性资料采用百分比（%）表示。采用受试者工作特征曲线（ROC 曲线）评估疼痛应对方式、心理弹性对术后近期及远期疼痛严重程度的预测价值，绘制ROC 曲线，计算曲线下面积（AUC）并确定不同截断点上灵敏度及特异度，根据约登指数确定最佳截断点。进行列线图模型构建及验证时，以P<0.05 为标准，对相关变量与结局指标分别进行初筛，将初筛后的变量进行多因素Logistic 回归分析，采用逐步法（纳入标准为0.05，剔除标准为0.10）筛选变量，确定独立危险因素。使用R4.0.4 软件，调用rms 扩展包进行列线图绘制。使用Bootstrap 法进行内部验证，并绘制模型ROC 曲线，计算AUC 对模型区分度进行验证。

2 结果

2.1 TKA 术病人完成调查情况 本研究共调查195例经临床病理诊断且行手术治疗的TKA 术病人，因电话错误、拒绝配合随访及其他原因共失访10 例，实际完成调查185 例，总完成率为94.9%。根据NRS 测评结果，TKA 术后3 个月时慢性疼痛总发生率为62.7%（116/185）。

2.2 应对方式截断值的确定 由于目前疼痛应对方式在临床应用中并无明确的异常界限，同时对于在疼痛发生前、发生后的具体应用模式也未做明确规定，故本研究通过绘制具体评分与术后3 个月慢性疼痛发生情况关系的ROC 曲线，依据约登指数确定截断点并作为本研究对疼痛应对方式的分数判定依据。确定的各指标截断点为：术前疼痛应对方式中，逃避为3.5 分，分散注意力为14.5 分，厄运感为9.5 分，勇敢面对为8.5分，祈祷为7.5 分，忽视为12.5 分；术后3 个月疼痛应对方式中，逃避为6.5 分，分散注意力为11.5 分，厄运感为12.5 分，勇敢面对为13.5 分，祈祷为4.5 分，忽视为8.5 分；术前心理弹性总分为64.5 分，3 个月心理弹性总分为71.0 分。

2.3 TKA 术后发生慢性疼痛的单因素分析 以TKA 术后3 个月是否存在疼痛（NRS=0 分为不存在疼痛）为标准，将185 例分为慢性疼痛组和非慢性疼痛组进行单因素分析。结果显示，慢性疼痛病人与无慢性疼痛病人在性别、年龄、术前HSS 膝关节功能评分、术前抑郁评分、术后24 h NRS 评分、术前疼痛应对方式中的逃避、术后3 个月疼痛应对方式中的勇敢面对、术后3 个月HSS 膝关节功能评分、术后3 个月心理弹性评分方面存在差异（P<0.05）。见表1。

表1 术后3 个月慢性疼痛相关因素的单因素Logistic 回归分析结果

2.4 TKA 术后病人发生慢性疼痛的多因素分析 将单因素分析有统计学意义（P<0.05）的8 项危险因素作为自变量纳入多因素Logistic 回归分析，结果显示，是否存在术后24 h 疼痛、术前应对方式逃避疼痛、术前抑郁评分、术后3 个月应对方式中勇敢面对和术后3 个月HSS 膝关节功能评分为TKA 病人术后3 个月慢性疼痛的影响因素。见表2。

表2 术后3 个月慢性疼痛相关因素的多因素分析

2.5 TKA 术后病人发生慢性疼痛的风险模型的建立 本研究基于有术后24h NRS、术前应对方式逃避疼痛、术前抑郁、术后3 个月应对方式勇敢面对和术后3 月HSS 评分5 项TKA 术后慢性疼痛的独立危险因素，建立预测TKA 术后慢性疼痛的列线图模型，见图1。并对该模型进行验证，本研究中预测模型的AUC为0.796[95%CI(0.732,0.861)，P<0.001],以最大约登指数（0.485）为最佳临界点，该预测模型灵敏度为58.6%，特异度为89.9%，提示预测模型效果较好。相关分析结果显示，预测和实际发生慢性疼痛的概率比较接近，存在相关性，其相关系数（r）为0.986（P<0.001）。

图1 TKA 术后慢性疼痛的列线图风险模型

3 讨论

3.1 TKA 术后慢性疼痛现状 2016 年De Williams等［15］重新定义了疼痛，认为疼痛是具有感觉、情绪、认知和社会层面的实际或潜在组织损伤所引起的痛苦体验，强调疼痛是主观感受，与自身的认知水平和社会因素有关。据此定义TKA 术后慢性疼痛是指手术成功且放射报告无异常，术前不存在或疼痛特征以及强度与术前疼痛不同，持续时间超过3 个月且发生在手术部位或局部区域的疼痛[16]。国外有系统综述报道，TKA 术后发生慢性疼痛病人达10%～34%，有些研究甚至达48%[17‐18]。国内亦有学者发现，TKA 术后1 年内慢性疼痛发生率为30%～40%[19]。本研究中TKA术后3 个月共发生慢性疼痛116 例（62.7%），慢性疼痛的发生率高于以往的研究。分析差异原因可能与国内外文化背景、病种、纳入与排除标准以及样本量不同有关。此外，本研究将慢性疼痛发生时间定义为术后3个月。大部分研究显示TKA 术后病人慢性疼痛的发生率随时间的推迟有明显下降趋势。2018 年Sugiyama等[16]对来自日本的7 所大学医院接受TKA 手术的298例病人进行回顾性审查，结果显示术后3 个月慢性疼痛的发生率为49%，术后6 个月慢性疼痛的发生率为33%，使用止痛剂的病人术后3 个月及6 个月慢性疼痛发生率分别为34%和22%。其次，部分研究将手术后持续至少3 个月的中度至重度疼痛定义为慢性手术后疼痛[20]，这与本研究中将所有存在轻、中、重度疼痛的纳入标准有显著区别。

3.2 TKA 术后发生慢性疼痛的机制及其影响因素 本研究对慢性疼痛影响因素的分析显示，术前合并症是TKA 术后发生慢性疼痛的危险因素。应对方式是TKA 术后发生慢性疼痛的危险因素。1983 年Rosenstiel 等［21］运用应对策略问卷测量慢性疼痛病人的应对方式。根据最初开发人员的发现，灾难化和祈祷被认为是不良适应策略，分散注意力、忽视疼痛、逃避和勇敢面对被认为是较好的适应策略［22］。关于TKA 术后病人疼痛应对策略的研究较少，黄雪等［23］对246 例慢性疼痛病人的社会比较倾向及其对疼痛应对方式的影响进行问卷调查，结果显示应对方式中勇敢面对维度与疼痛程度呈负相关，逃避以及祈祷维度与疼痛程度呈负相关。既往的研究显示积极应对策略可降低疼痛强度，缓解抑郁程度，减轻残疾水平。Cai等［24］在研究TKA 病人术后运动恐惧的发生率时对862 例参与者同时进行了疼痛应对方式以及疼痛程度的调查，结果发现消极应对策略除了是运动恐惧症的显著风险因素之外，还会导致病人有更强烈的疼痛感受。本研究显示，术后3 个月时采取积极的疼痛应对方式如勇敢面对会降低疼痛发生概率（P=0.033），而消极的疼痛应对方式如逃避疼痛会增加疼痛体验（P=0.006）。这与以往的研究结果[21‐23]一致。这可能与消极的疼痛应对方式，如逃避和厄运感会对疼痛症状过度关注，疼痛的中枢神经变得更加敏感,从而产生慢性痛觉过敏状态,而分散注意力则会帮助病人忽略对疼痛的感受。

本研究表明术后24 h 急性疼痛是TKA 术后发生慢性疼痛的危险因素。Thomazeau 等[25]在一项研究中发现：高痛组TKA 术后早期疼痛数字评分>5 分的病人在术后有较高的慢性疼痛风险，而评分为（3.1±0.2）分的病人在之后的时间内慢性疼痛的风险较低。Fregoso 等［26］的一篇综述表明包括全髋关节置换术、乳腺癌手术、腹股沟疝修补术、剖宫产、胸外科术后伴严重的急性疼痛病人术后慢性疼痛的风险增加。术后急性疼痛与慢性疼痛之间有很强的相关性，可能与急性疼痛时神经末梢释放神经肽引起受损膝关节连续的痛觉输入，从而导致痛觉过敏和中枢敏感化有关［27］。因此，在临床工作中，医护人员应做好疼痛教育，指导病人主动报告疼痛，改变“能忍就忍”的错误观念，以减少急性疼痛的时间和程度。

本研究显示膝关节功能是慢性疼痛的重要影响因素，膝关节功能评分越高术后发生慢性疼痛的概率越低。以往的研究多关注疼痛对膝关节功能的影响，较少有研究膝关节功能对慢性疼痛的影响［28‐29］。Bin Abd Razak 等［30］研究发现，对接受初次实施TKA 术的亚洲病人，年龄和膝关节功能评分能够更好地预测术后疗效，即年长且术前膝关节功能评分低的病人，较年轻且术前膝关节功能评分高的病人更容易出现疼痛及功能不良。彭芳敏［31］对78 例老年TKA 术病人术后每天行膝关节功能恢复和疼痛程度观察,并分别在术后24 h、48 h 评估病人的膝关节屈曲度、活动度、HSS 膝关节功能评分,Pearson 相关性分析显示膝关节最大屈曲度、活动度、HSS 膝关节功能评分均与VAS 评分存在负相关关系(P<0.05)，说明TKA 术后膝关节功能恢复程度越好，疼痛感越低，反之，疼痛感越高。因此，医护人员应在关节置换术后尽快对病人进行疼痛处理、活动度训练及其他治疗，把握术后48 h 内的最佳康复时期，缓解病人疼痛,调节术后膝关节功能恢复及其与疼痛程度的关系。

与以往的研究结果一致，本次研究结果也证实术前抑郁为术后慢性疼痛的独立预测因素。Singh 等[32]研究发现：抑郁症病人在TKA 术后需要长期使用镇痛药的风险比其他病人高5 倍。研究表明：慢性疼痛使抑郁风险增加了2.5～4.1 倍；重度抑郁症病人出现慢性术后疼痛的概率是正常人的3～6 倍[33‐34]。慢性疼痛与抑郁之间互为因果，慢性疼痛和抑郁都能引起大脑结构和功能的变化，慢性疼痛可能会导致情绪改变，抑郁也会表现出疼痛症状，二者相互作用，导致恶性循环［35‐36］。医护人员应重视TKA 病人抑郁和慢性疼痛的管理，以减少其相互影响所造成的不良后果。由于慢性疼痛与抑郁之间涉及认知行为、躯体反应(疼痛)和情绪的相互作用，因此，除应用抗抑郁药物治疗外，对该类病人进行心理治疗非常重要。

本研究将筛选出的5 项独立危险因素进行整合建立可视化的列线图模型，经验证有较高的准确性，同时有较好的敏感度和特异度。通过相关分析显示模型预测值与实际观测值之间的差异没有统计学意义，说明预测模型有较好的校准能力。本研究结果与Liu 等［37］的研究部分相似，有较好的鉴别能力和准确性。

4 小结

本研究初步构建了TKA 术后病人发生慢性疼痛风险的列线图预测模型，病人的疼痛应对方式、焦虑、抑郁情况都是可以通过心理干预进行改善的，为制定更科学的心理干预方案提供了依据。当然，本研究也存在一些不足之处。在调查表的制作之初就忽略了术后康复锻炼对慢性疼痛的影响。主要是考虑到康复锻炼形式、频次、持续时间比较复杂，且需要一个较长的观察期才能体现其对结局的影响，这会延长研究结果的得出从而不能尽早地对临床病人采取措施。此外，本研究为单中心前瞻性研究，研究时间较短，样本量较小同时纳入的危险因素范围太广，且未进行后期的预测模型验证，可在后续的研究中进一步探索。