踝关节骨折术后手术部位感染的危险因素分析及预测模型构建

郑德攀 ，吴兴源，周才盛，张国如

1.三亚中心医院骨关节外科，海南 三亚 572000; 2.三亚中心医院骨科，海南 三亚 572000

踝关节骨折是临床骨科较为常见的骨折类型，大多由交通事故、碰撞、坠落等暴力因素或过度疲劳导致，临床症状常见脚踝疼痛、肿胀、畸形等，往往造成患者行走困难，需及时治疗以恢复患者的正常生活[1-2]。手术是临床上踝关节骨折最主要也是最有效的治疗方法[3]，但由于踝关节组织相对薄弱、血供较差，术后患者手术部位发生感染的风险较高[4]。研究统计，踝关节骨折术后的感染率高达2%[5]，常需要进行翻修手术等，极大地影响治疗效果，增加治疗成本，因此，分析手术部位感染的危险因素、构建风险预测模型对于踝关节骨折的临床治疗具有重要意义。列线图是在Logistic回归基础上的一种新型预测模型，观察方式更加简便直观，克服了传统回归模型数据多、计算量大导致的实用性较差的缺点[6]。本研究回顾性分析2018年1月—2021年11月三亚中心医院骨关节外科行切开复位内固定治疗踝关节骨折患者457例，分析手术部位感染的危险因素，并建立预测手术部位感染的列线图模型，以期早期识别风险，更好地预防此类情况发生。

资料与方法

1 一般资料

纳入标准：(1)年龄18～75岁；(2)经X线片、CT等综合影像学检查，均确诊为踝关节骨折，有明确手术指征；(3)既往无相关手术史；(4)术后发生手术部位感染符合感染诊断标准[7]。排除标准：(1)接受非手术治疗；(2)伴有其他部位骨折或病理、陈旧性骨折等；(3)机体伴有其他急、慢性感染性疾病或严重脏器损伤；(4)病历资料中本研究设定的临床变量缺失。本研究获得笔者医院医学伦理委员会审批(SYZX18-12)。

2 数据收集

(1)一般资料:年龄、体质量指数(body mass index,BMI)、性别、吸烟史、饮酒史；(2)合并疾病及用药史：糖尿病、贫血、肝脏疾病、肾脏疾病、慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、应用免疫抑制剂、应用糖皮质激素情况；(3)术前情况：术前住院时间、骨折的AO分型、骨折类型、开放性骨折、致伤原因、美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists,ASA)分级；(4)术中及术后情况:手术时间、术中失血量、手术切口类型、麻醉方式以及预防性使用抗生素情况。

3 统计学分析

结 果

1 影响踝关节骨折患者术后手术部位感染的单因素分析

本组患者457例，男性241例，女性216例。按照踝关节骨折术后患者是否发生手术部位感染，将患者分为感染组(52例)和未感染组(405例)，总体感染率为11.38%。对患者的一般资料及个人史进行单因素分析，结果表明，患者BMI与手术部位感染存在相关性(P<0.001)，而患者性别、年龄、吸烟史和饮酒史与手术部位感染之间无明显相关性(表1)。

对患者合并疾病及用药史进行单因素分析，结果表明，合并糖尿病(P=0.008)、合并COPD(P<0.001)、应用免疫抑制剂(P<0.001)和应用糖皮质激素(P<0.001)与手术部位感染存在相关性，而贫血、肝脏疾病、肾脏疾病与手术部位感染之间无明显相关性(表2)。

对患者术前情况行单因素分析，结果表明，开放性骨折(P=0.009)和ASA分级(P=0.010)与手术部位感染存在相关性，而术前住院时间、AO分型、骨折类型、骨折原因与手术部位感染之间无明显相关性(表3)。对患者的术中及术后情况行单因素分析，结果表明，患者手术时间(P=0.011)和切口类型(P=0.010)与手术部位感染存在相关性，而术中失血量、麻醉方式、预防性使用抗生素与手术部位感染无明显相关性。见表4。

表1 患者一般资料及个人史影响踝关节骨折术后手术部位感染的单因素分析结果

表2 患者合并疾病及用药史影响踝关节骨折术后手术部位感染的单因素分析结果(n)

表3 患者术前情况影响踝关节骨折术后手术部位感染的单因素分析结果

组别骨折原因(n)直接暴力间接暴力积累性劳损ASA分级(n)Ⅰ～Ⅱ级Ⅲ～Ⅳ级感染组(n=52)1817173715未感染组(n=405)13912414234560χ2/t值0.1406.614P值0.9320.010

表4 患者术中及术后情况影响踝关节骨折术后手术部位感染的单因素分析结果

2 多因素Logistic回归分析影响踝关节骨折患者术后手术部位发生感染的危险因素

根据单因素分析结果，以踝关节骨折患者术后是否发生手术部位感染为因变量，将患者BMI、合并糖尿病、合并COPD、应用免疫抑制剂、应用糖皮质激素、手术时间、手术切口类型、ASA分级、开放性骨折作为自变量，进行Logistic回归分析(赋值见表5)。结果显示，合并糖尿病(OR=2.992)、合并COPD(OR=1.065)、术前应用免疫抑制剂(OR=1.198)、应用糖皮质激素(OR=1.145)、手术时间(OR=1.125)、手术切口类型为Ⅱ～Ⅲ类(OR=2.383)、开放性骨折(OR=1.965)为踝关节骨折患者术后发生手术部位感染的独立危险因素(P<0.05)。见表6。

表5 踝关节骨折患者术后手术部位发生感染的影响因素赋值方式

3 踝关节骨折患者手术部位感染的列线图预测模型

根据多因素分析结果，基于独立危险因素合并糖尿病、合并COPD、术前应用免疫抑制剂、应用糖皮质激素、手术时间、手术切口类型为Ⅱ～Ⅲ类、开放性骨折构建列线图预测模型。患者手术时间越长，评分越高，手术时间每增加5min，预测模型评分增加12.5分。合并糖尿病评分为35.5分；手术切口类型Ⅱ～Ⅲ类评分为21.3分，开放性骨折为30.0分，合并COPD为97.7分，应用免疫抑制剂为77.6分，应用糖皮质激素为79.2分(图1)。

4 踝关节骨折患者手术部位感染的列线图预测模型的验证

绘制校准曲线及ROC曲线判断预测模型的效果，结果显示，列线图模型预测踝关节骨折患者手术部位感染的校准曲线斜率接近于1(图2)；预测模型的ROC曲线下面积为0.722(95%CI：0.652～0.793)，见图3。霍斯莫-莱梅肖(Hosmer-Lemeshow)拟合优度检验χ2=7.565，P=0.428，具有较好的一致性。

表6 影响踝关节骨折患者手术部位发生感染的多因素分析

COPD：慢性阻塞性肺病

图2 踝关节骨折患者手术部位感染的列线图预测模型校准曲线

ROC：受试者工作特征

讨 论

踝关节是机体最重要的活动、负重关节。踝关节骨折是成人中最常见的骨折之一，每年每10万人中就有174例发生[8]。踝关节骨折常引起患者皮下瘀斑、踝部肿胀、踝部疼痛和行走困难，若不能及时得到有效治疗，可能会引发创伤性关节炎，严重影响患者日常生活及身体健康[9-10]。手术是临床上治疗踝关节骨折的常用手段，可以帮助重建踝关节稳定、恢复患者全身承重能力、减轻疼痛并避免永久性损伤发生。但受到踝关节结构的影响，患者术后存在较高的手术部位感染风险，常需进行局部整形术或翻修手术，严重时可导致永久性残疾和截肢，增加住院费用，影响患者预后[11-12]。因此，分析患者术后手术部位感染的危险因素，早期识别高危人群，对于制定针对性的护理干预、改善患者预后、降低病死率、减轻患者的经济负担有极其重要的作用。

本研究纳入进行手术治疗的踝关节骨折患者457例，其中发生术后手术部位感染52例，手术部位感染率11.38%，与既往研究中报道的发生率相近[13]。本研究的结果表明，合并糖尿病、合并COPD、术前免疫抑制剂的使用、糖皮质激素的使用、手术时间、Ⅱ～Ⅲ类手术切口、开放性骨折为踝关节骨折患者术后发生手术部位感染的独立危险因素。BMI是衡量人体肥胖程度的重要标准，有研究表明，肥胖会导致机体免疫力下降，降低机体抗感染能力[14]，使患者术后更易患感染。另一项研究认为，高BMI可增加手术切口脂肪液化的风险并降低骨折处的血液循环能力，因此增加了患者骨折和手术切口愈合的难度[15]。此外，一项关于49项临床研究的Meta分析显示，BMI可能会影响患者机体对某些感染的预防和治疗措施的反应[16]。这些研究结果与本研究中的结果一致，提示临床医师，当患者BMI偏高时，应对患者术中缝合、术后换药、预防性使用抗生素以及术后患者感染指标的改变给予额外的关注。糖尿病和COPD是外科手术中常见的慢性合并疾病。高糖环境容易导致细菌的滋生和增殖，并且糖尿病、COPD、免疫抑制剂的使用以及糖皮质激素的使用均抑制机体的免疫功能，导致免疫系统难以控制入侵病原体的播散，不仅增加手术部位感染的风险，也为全身性感染带来隐患[17-18]。因此，对于糖尿病和COPD患者，手术前后应严格检测并控制患者的血糖水平和肺部通气情况，而对于术前有长期应用糖皮质激素和免疫抑制剂病史的患者，术前应请多学科会诊评估免疫抑制剂和糖皮质激素带来的风险，权衡利弊，谨慎考虑手术方案，术中尽可能减少出血并严格止血。本研究的结果表明，手术切口类型以及开放性骨折均为踝关节骨折手术部位感染的独立危险因素。手术切口类型可按照切口清洁度将其分为3类，其中Ⅰ类切口属于无菌切口，术后切口发生感染可能性低；Ⅱ类切口属于可能污染切口；Ⅲ类切口属于污染切口。有研究[19]已经证实，Ⅱ～Ⅲ类切口会增加术后感染风险。有研究[20]发现，开放性骨折患者的许多短期并发症(肺栓塞、伤口感染、翻修、膝关节以下截肢、死亡)的发生率高于闭合性骨折患者，患者的软组织和皮肤状况往往很差，并经常伴有严重污染，这可能会增加手术部位感染的风险，并且与其他风险因素不同，开放性损伤不能通过术中操作来改变或避免，因此，充分的清创和早期使用抗生素成为成功处理开放性骨折的必要条件。手术时间的延长会导致切口长时间暴露在外，增加细菌感染风险，近年来逐渐成熟的微创技术在缩短手术时间、控制切口长度、减轻局部软组织损伤、减少暴露的范围和时长方面凸显出优势，为减少传统手术的并发症带来希望[21]。但目前微创技术能够处理的踝关节骨折尚存在局限，随着技术的不断革新，在未来有望进一步拓宽其适应证，以进一步降低踝关节骨折手术部位感染的概率。值得注意的是，本研究中ASA评分在单因素分析被识别为踝关节骨折手术部位感染的危险因素，但在多因素回归分析中呈现出相反的结果。ASA评分是评估患者手术风险的评价工具，评级越高，患者手术风险越大[22]，然而，该评分基于患者的全身情况建立，本研究纳入的相关因素，如糖尿病、贫血、肝肾疾病、激素及免疫抑制剂使用等，可能使ASA评分对手术部位感染风险的影响失去独立性。

本研究基于其独立危险因素结果进行列线图预测模型的建立，结果显示，患者手术时间越长，评分越高，手术时间每增加5min，预测模型评分增加12.5分，患者术后手术部位发生感染的风险也相应增加。因此，手术医师在进行手术操作时，应充分做好术前准备，提高熟练度，以缩短手术时间，降低术后感染的风险。预测模型评分显示合并糖尿病评分为35.5分，手术切口类型为Ⅱ～Ⅲ类评分为21.3分，患者骨折为开放性骨折评分为30.0分，对于此类患者，应额外注意围术期预防措施和术后的换药、护理。对本研究建立的列线图预测模型，分别用校准曲线、ROC曲线下面积判断其预测效果，显示校准曲线斜率接近1，且曲线下面积为0.722，提示该模型预测效果较好，能有效反映患者术后手术部位感染的发生情况。合并COPD评分为97.7分，应用糖皮质激素为79.2分，应用免疫抑制剂为77.6分，骨折患者常伴有全身炎症反应，会增加COPD患者肺部的炎症浸润，增加术后肺部感染的概率，而糖皮质激素及免疫抑制剂的使用导致患者感染易于播散。对于这3类评分高、后果严重的风险因素，应充分评估并告知风险。校准曲线、ROC曲线显示，本研究建立的列线图预测模型预测效果较好，能有效反映患者术后手术部位感染的发生情况。然而，由于本研究仅纳入单中心临床数据，数据量和统计数据的类型有限，且回顾性研究降低了证据等级，使危险因素的识别和预测模型的效果存在一定的局限性，未来还需纳入多中心病例资料并在临床实践中进一步检验本研究所建立的列线图预测模型的可靠性和实用性。

综上所述，本研究通过对踝关节骨折患者术后手术部位发生感染的影响因素进行分析发现，合并糖尿病、合并COPD、术前免疫抑制剂的使用、糖皮质激素的使用、手术时间、手术切口类型为Ⅱ～Ⅲ类、开放性骨折为踝关节骨折患者术后发生手术部位感染的独立危险因素，并在此基础上建立列线图预测模型，可有效预测患者术后手术部位感染的发生风险，为合理有效的预防措施、改善患者预后提供参考。

作者贡献声明：郑德攀：资料搜集、论文撰写、文献检索；吴兴源：研究设计、病例资料整理、统计学分析；周才盛：论文修改、病例随访、数据整理；张国如：论文修改及审校、经费支持