成人住院患者非计划拔管数据挖掘与分析

沈鸣雁 冯志仙 陈翔 章云娣

非计划拔管（Unplanned Extubation，UEX）是指插管意外脱落或未经医护人员同意患者将插管拔除，也包括医护人员操作不当所导致的拔管[1]。UEX发生率是临床护理敏感性质量指标之一，UEX一旦发生，可造成患者通路缺失和组织损伤，增加患者痛苦并延长住院时间，严重情况下可危及生命[2]。众所周知，UEX的发生是由多因素共同促成，合理的风险预测和针对性干预是降低UEX发生率的关键。中国医院协会《患者安全目标（2019版）》[3]目标七“提升管路安全”中明确建议应建立管路风险评估流程。目前，国内尚无统一的UEX风险评估量表，多为自制或直接引用国外量表[4]，国内外学者探究UEX发生的风险因素与干预策略，也多是基于回顾性研究或经验总结[5-6]。亟须对UEX危险因素进行分析，并在分析结果的基础上建立管路风险评估体系和干预方案。

随着医院信息化建设的不断进 步，电 子 病 历 系 统（Hospital Information System，HIS）中存留大量的UEX发生前、发生过程中、发生后的痕迹数据，极具挖掘价值。关联规则作为数据挖掘的重要应用工具之一，从大量的、复杂的各类数据入手，将有意义的数据关联和高频项目组以一种简单、直接的方式表达出来，明确了解属性之间联系的紧密程度，近年来已被应用到护理不良事件分析研究中[7-9]。已有研究者采用关联规则对UEX数据进行研究，从年龄、性别、意识状态、发生科室和时段、置管时长和数量、护士年资等角度探讨UEX的预测变量[10-12]，但缺乏一定的整体意义和因素间交互作用的深入探讨。本研究采用Apriori算法对杭州市某三级甲等医院的UEX事件进行数据挖掘和分析，共获得13对强关联规则，提炼出值得临床重视及深入研究的风险因素。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象

从HIS和医院不良事件上报系统中，整群提取自2016年1月至2020年12月 上 报 的UEX事 件645例。纳入标准：①患者未经医护人员同意自行拔除的导管；②各种原因导致的导管滑脱；③因导管质量问题及导管堵塞等情况需要提前拔除的导管；④发生导管相关性感染需要提前拔除的导管。排除标准：①住院患者≤18周岁；②精神疾病诊断明确。剔除标准：严重缺项、有逻辑错误的病例。最终618例UEX事件入组。本研究已经通过树兰（杭州）医院伦理委员会审批（批号：KY2021031）。

1.2 研究工具

参照浙江省护理质量控制中心护理不良事件上报内容设计不良事件采集表，包括患者一般资料、护士资料、事件概况及风险因素、事件转归及处理措施、事件发生经过和原因分析。课题组将这些数据分为4部分：①一般数据，包括病历号、性别、年龄、职业、文化程度、宗教信仰、吸烟史、饮酒史、过敏史、费用形式、入院方式、收治科室等；②疾病数据，包括住院诊断、意识状态、疼痛分值、生活自理能力分值、格拉斯哥昏迷评估分值、重症监护室治疗史、UEX发生时患者的情况（活动状态、约束状态、镇静剂使用）等；③导管数据，包括置管日期、发生UEX日期和时间、导管名称、导管风险类型、导管固定方式、导管是否通畅、是否发生导管相关感染、是否重新置管、拔管史；④管理数据，发生UEX时的病区上班人数、特别/一级护理人数、当班护士工作年限、在本科室工作年限、是否接受UEX防范培训、陪护人员类别等。上述由经过授权的研究人员凭借密码在HIS和医院不良事件上报系统中进行数据的提取、整理和挖掘，确保信息安全。

1.3 数据预处理

数据预处理内容如下。①数据清洗：补全缺失的信息。②数据一致性处理：将收治科室名称统一、陪护人员类别统一等。③数据离散化处理：将疼痛分值0～10分为无疼痛、轻度疼痛、中度疼痛、重度疼痛4个级别；将护士工作年限分为＜1年、1～3年、4～9年、≥10年；将40余种管道分为静脉导管、非静脉导管两类，将导管分为高风险导管、中风险导管、低风险导管，以及符合条件=1、不符合条件=0。经过上述处理后得到42 024（618×68）项数据。

1.4 数据挖掘过程

信息工程师采用Apriori算法进行UEX数据挖掘，找出关联规则。根据预处理后的数据量和数据属性特点设置最小支持度和最小置信度，支持度是相互关联的数据在数据集中出现的次数占总数据集的比重；置信度表示关联规则的强度，反映规则的可信程度。为查找出更多属性之间的潜在关联，本研究使用递减的最小支持度阈值，本组数据设定最小支持度70%，最小置信度50%，提升度>1。

挖掘步骤如下。①从数据集合中找出所有频繁项集，这些项集出现的频率满足设置的最小支持度阈值。若支持度大于等于所设定的最小支持度阈值时，则该项集为频繁项集，表示为“Large k”，再从“Large k”中产生“Large k+1”，直到无法再找到更长的频繁项集为止。②利用前一步骤的高频项目组来推导关联规则，必须满足最小支持度阈值和最小置信度阈值。关联规则通过设置最小支持度和置信度阈值对所有变量进行分析，能清晰地描述一个事物和其他事物的相互依存和关联关系。如某条规则同时满足最小支持度和最小置信度，称为强关联规则；表示为XY，其中X为前项，Y为后项。提升度反映X对Y的影响程度，提升度>1，表明X与Y存在正相关关系。

2 结果

2.1 基本资料描述

本组618例UEX事件中，男性433例，女性185例，年龄（65.95± 16.70)岁，有吸烟史389例（62.9%），有饮酒史268例（43.4%）。其中，静脉导管86例（13.9%），非静脉导管532例（86.1%）。患者自行拔管577例（93.4%），UEX发生后重新置管152例（24.6%）。发生在内科病区322例（52.1%），外科病区215例（34.8%），重症监护病房81例（13.1%）。当班护士工作年限<1年49例（7.9%）， 1～3年437例（70.7%），4～9年96例（15.5%），≥10年36例（5.8%）。

2.2 关联规则分析

通过Apriori算法挖掘出强关联规则11 109条，剔除无意义规则后经卡方检验筛选出89对规则，最后结合10名副高职称及以上护理专家分析，得到13对强关联规则，详见表1。

规则1至6为单项集合，规则1说明“意识状态清醒”与“吸烟史”呈强关联；规则2说明“导管固定方式单一”和“非静脉导管”呈强关联；规则3至5说明“当班护士工作1～3年”“非静脉导管”“导管固定方式单一”分别与“夜间时段”呈强关联；规则6说明“患者自行拔管”与“无职业”呈强关联。规则7至13为多项集合，规则7说明“无约束”与“夜间时段”“当班护士工作1～3年”呈强关联；规则8说明“当班护士工作1～3年”与“夜间时段”“非静脉导管”呈强关联；规则9说明“导管固定方式单一”与“非静脉导管”“意识状态清醒”呈强关联；规则10说明“低风险导管”“导管固定方式单一”与“患者自行拔管”“无职业”呈强关联；规则11说明“导管固定方式单一”与“男性”“吸烟史”呈强关联；规则12说明“男性”与“吸烟史”“非静脉导管”呈强关联；规则13说明“男性”“患者自行拔管”与“无约束”“低风险导管”呈强关联。

3 讨论

3.1 关联规则应用于UEX数据挖掘的可行性分析

UEX的发生是多因素叠加的累积效应，影响因素具有多维结构的特点。传统的统计方法无法对多维数据进行深入的分析，可获得的有效信息有限。近年来，随着护理信息化的不断发展，对护理风险事件的防范研究进入了智能决策支持阶段，运用数据挖掘技术分析护理不良事件的相关数据[13-14]。关联规则通过对大量冗杂无规律的数据进行有规律的集合和整理，将特征因素和风险因素进行有机关联，可将临床中难以察觉的规律可视化呈现，有助于识别高危人群，提炼出与护理决策相关的信息与知识。本研究联合高级信息工程师，采集618例UEX事件的一般数据、导管数据、管理数据等，应用Apriori算法进行关联规则分析，先经过严谨的数据预处理和支持度约束设置确定频繁不独立项集的范围，缩小产生规则的项集空间、减少冗余规则；再使用卡方检验进行规则有效性的验证，得到既符合要求又有统计学意义的89对强关联规则；为更好地满足对挖掘结果的高效用性要求，邀请10名护理和管理专家进行深入分析，按导管护理过程因素（管道固定、护士培训、拔管指征和流程等），结构性因素（人力、设备、设施），管理性因素展开分析，注重规则的情境性和实用性，最终得到13对强关联规则，为早期精准识别拔管信号、构建系统科学的UEX风险评价指标体系提供了新的视角，为预防、控制和质量改进提供科学依据。

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3.2 本研究获得的关联规则分析

3.2.1 夜间时段、男性、意识状态清醒、无约束是发生UEX的高风险因素

规则3至5、7、8、11至13中的“夜间时段”“男性”“意识状态清醒”“无约束”与现有文献报道的UEX危险因素一致[10，15-17]。夜间时段UEX的发生率高与夜班护士数量较白班少、护士警惕性下降等原因有关。男性是UEX的危险因素之一，研究显示，男性患者自我管理水平低于女性，在发生疾病困扰时往往会选择自己解决，寻求帮助意识相对较差[18]。导管对皮肤黏膜的持续刺激使清醒患者的忍受阈值降低、产生烦躁心理，易发生UEX。目前，对于身体约束方法能最大限度地减少管道位移和/或意外拔管仍存在较大争议，约束不当会给患者带来生理和心理伤害[19]。本研究得出的强关联规则进一步证实了上述高风险因素。建议护士加强对男性患者健康教育和心理干预，及时肯定患者配合导管护理带来的积极作用，夜间做好疼痛、谵妄、失眠护理，动态评估清醒患者是否存在拔管倾向，采取合理的约束或约束替代措施。

3.2.2 吸烟史是发生UEX的高风险因素

规则1、11、12，“吸烟史”与“男性”“意识状态清醒”“导管固定方式单一”“非静脉导管”呈强关联。本研究中62.9%的患者有吸烟史，高于中国疾病预防与控制中心统计的吸烟率[20]。冲动性增加是反映患者烟酒成瘾的临床症状之一[21]。烟草在燃烧中产生的尼古丁作用于人体中枢神经系统，引起多巴胺等神经递质的释放，是导致人体对烟草产生依赖的重要物质。一旦吸烟，尼古丁在人体中脑缘和额叶结构中产生的效应使其难以抑制吸烟行为，促进成瘾。吸烟成瘾行为不仅与烟草本身的成瘾成分有关，还包含着复杂的社会和心理因素。吸烟者在面临抉择时多偏好眼前利益，自我调节能力较差，行为表现出冲动性，增加了UEX风险。另有研究显示，吸烟与饮酒具有不同的神经环路机制，对人脑作用呈相反的异常模式，吸烟人群的脑功能连接呈现整体减弱的趋势，脑区之间的同步性明显降低，异常的脑区主要集中在惩罚（非奖赏）功能相关的外侧眶额皮层[22]。本研究中43.4%的患者有饮酒史，并没有发现强关联规则。建议对择期入院患者在门诊接诊时劝导戒烟，在导管健康教育模块和护理评估设置“吸烟史”提醒，有助于护士增加健康教育和夜间巡视力度，帮助患者控制冲动性行为。

3.2.3 无职业是发生UEX的高风险因素

患者自行拔除导管是最常见的原因，本研究中自行拔管的患者占比93.4%。在不良事件管理平台中，UEX上报表单对职业的划分是工、农、商、学生、干部、自由职业、无职业。规则6、10显示，“无职业”与“患者自行拔管”“低风险导管”“导管固定方式单一”呈强关联。提示患者职业属性与UEX事件具有关联性。查阅文献，未发现职业属性与UEX相关性研究。从社会学角度分析，无职业人群性情自由、依从性偏低、社会支持度偏低，与学生及在职人员相比，认知水平、解决问题能力、健康素养水平等存在不同程度的差异。提示应加强对无职业人群的关注与干预，可根据健康信念模型[23]，充分考虑患者的年龄、性别、职业，从认知和态度层面进行干预，提高患者参与意识及自我管理能力，减少患者自行拔管行为的发生。

3.2.4 低风险导管、非静脉导管、导管固定方式单一是发生UEX的高风险因素

规则2、9至13提示，“导管固定方式单一”“非静脉导管”“低风险导管”与“患者自行拔管”“无职业”“男性”“吸烟史”“意识状态清醒”“无约束”呈强关联。近年来，气管插管、中心静脉置管、动脉穿刺置管等高风险导管维护均已发布相关指南和最佳证据[24-26]，随着临床护理实践质量不断改进，上述导管UEX发生率逐渐下降。国家护理质量数据平台显示的2020年各家医院UEX数据，发生率居于前两位的是胃肠导管（经口鼻）和导尿管，均属于“低风险导管”及“非静脉导管”范畴。本院“住院患者导管风险管理制度”中要求高风险导管每4小时评估1次，中风险导管每班评估1次，低风险导管每天评估1次，病情变化随时评估。疾病严重程度较轻的患者意识状态较清晰且护士床边监测时间相对减少，容易发生UEX。护士对低风险导管重视度和中高风险导管相比较弱。提示低风险导管UEX防范的重要性和迫切性日益凸显，需要采取针对性的改善方案。

导管固定不恰当是UEX发生的重要因素。目前尚无证据表明何种导管固定方法更为有效。本研究中，导管固定方式数据的获取，是UEX发生后24 h内，护士填写UEX上报表单，经护士长、科护士长逐级审核上报存档，真实性较强。分析院内导管护理工作现况，静脉导管的固定100%由护士完成，有统一的标准和培训。非静脉导管中，常见的腹腔引流管和穿刺管是由医生置入并行体表缝线固定，当缝线松脱时也需要由医生进一步处理。胃管、导尿管留置期间，患者不仅会有明显的异物感，导管还明显外露于身体表面，易产生自我形象紊乱，增加患者自行拔管风险。建议护士合理选择导管型号，提升患者舒适度；积极创新，研发美观、有效的体表固定装置。此外，本研究中再插管率为24.60%，提示医护人员应规范导管拔除指征及流程，及时拔管，减少UEX发生的同时也减少因再插管产生的危害。

3.2.5 工作1～3年的护士当班是发生UEX的高风险因素

本院护理人力资源按照“医院护士岗位管理实施指导建议”配置，本研究UEX数据中，工作1～3年的护士占比为70.71%。规则3、8提示，“当班护士工作1～3年”与“夜间时段”“非静脉导管”呈强关联。提示在配置达标的前提下，当班护士的执业经历会影响UEX的发生，与缺乏工作经验、对患者可能意外拔管缺乏评估能力、未及时采取防御措施有关。医护人员的安全意识、临床工作经验、操作水平、护患配比等都会影响UEX的发生[27]。建议护理管理者要注重1～3年护士UEX防范知识和技能的培训，排班上做好不同级别护士的合理配置，强化领导力培训，提升护患沟通效能、改善服务过程，进而改善患者安全结局[28]。推荐借助信息化技术将预防UEX决策依据植入护理电子病历，以快速筛选出高风险人群，方便护士根据不同风险等级给予患者针对性措施，提高工作效能[29]。

4 小结

本研究由多学科合作对618例UEX事件进行数据挖掘和科学分析，从人口学特点、临床特征及导管管理等方面找出值得临床重视及深入研究的风险因素，进一步明确了多因素之间的关联影响，为UEX防范工作提供了新的思路。由于数据来自一家综合性医院，尚不能代表整体。因此，今后研究方向在于：①开展多中心大样本研究加以验证；②构建UEX预警模型，采取前瞻性研究设计；③进一步开展吸烟史与UEX的具体机制研究，以及职业、年龄、文化程度、宗教信仰、经济收入等社会因素与UEX的关联性研究。