脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后早期发生低氧血症预测模型的建立

朱红艳 徐维昉

Abstract  Objective：To construct a early warning model to investigate the risk factors of early postoperative hypoxemia in patients with spinal cord injury?type thoracolumbar fractures.Methods：A total of 151 patients with thoracolumbar fractures admitted to our hospital from May 2017 to March 2021 were selected as the research subjects.The clinical data of the patients were collected.The univariate analysis and Logistic regression were used to analyze early postoperative hypoxemia risk factors in patients with spinal cord injury?type thoracolumbar fractures.A nomogram prediction model was established accordingly.Results：Hypoxemia occurred in 32 patients 1 hour after the operation，and the incidence rate was 21.19%.Logistic regression analysis showed that higher body mass index （BMI），hypertension，diabetes，higher American Spinal Injury Association（ASIA） classification，and postoperative hypothermia were independent risk factors for early postoperative hypoxemia in patients with spinal cord injury?type thoracolumbar fractures（P<0.05）.A nomogram risk model for predicting early postoperative hypoxemia in patients with spinal cord injury?type thoracolumbar fractures was established.It has been verified to have good predictive ability.The concordance index（C?index） was 0.806，the calibration curve was close to the ideal curve，and the lower area of the receiver operating curve（ROC） was 0.814，95%CI（0.772，0.854），within the range of 8% to 82%.The nomogram predicted a higher net benefit value.Conclusions：Higher BMI，hypertension，diabetes，higher ASIA classification，and postoperative hypothermia are risk factors of early postoperative hypoxemia in patients with spinal cord injury?type thoracolumbar fractures.The constructed Nomogram model could effectively predict the risk of incident of postoperative early hypoxemia，which has a certain clinical value.

Keywords  spinal cord injury； thoracolumbar fractures； hypoxemia； risk factors； Nomogram

摘要  目的：探讨脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后早期发生低氧血症的危险因素，构建护理预警模型。方法：选取2019年3月—2021年3月我院收治的151例胸腰椎骨折病人作为研究对象，收集病人的临床资料，采用单因素分析和Logistic回归分析脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后早期发生低氧血症的危险因素，据此建立列线图预测模型。结果：术后1 h有32例病人发生低氧血症，发生率为21.19%。Logistic回归分析结果显示，体质指数（BMI）较高、高血压、糖尿病、美国脊柱损伤协会（ASIA）评级较高和术后低体温是脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后早期发生低氧血症的独立危险因素（P<0.05）。依此建立預测脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后早期发生低氧血症的列线图风险模型，经验证具有良好的预测能力，一致性指数为0.806，校正曲线趋近于理想曲线，ROC曲线下面积为0.814，95%CI［0.772，0.854］，在8%～82%范围内列线图预测净获益值较高。结论：BMI较高、高血压、糖尿病、ASIA分级较高和术后低体温是脊髓损伤型胸腰椎骨折术后早期发生低氧血症的危险因素，构建的列线图模型能有效预测术后早期低氧血症的发生风险，具有一定的临床价值。

关键词  脊髓损伤；胸腰椎骨折；低氧血症；危险因素；列线图

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2023.08.004

胸腰椎是脊柱活动应力的集中点，为脊柱骨折的常见部位，约占90%[1]。据报道，15%～30%的胸腰椎骨折伴有脊髓神经损伤[2]，因其高致残率的特点，常给病人带来巨大的痛苦和负担。目前，外科手术是临床公认的针对脊髓损伤型胸腰椎骨折的治疗方式，可有效解除脊髓压迫并重建脊柱稳定[3]。但手术通常较为复杂，需在全身麻醉下进行，术后并发症不容忽视，尤以急性肺损伤和低氧血症较为严重。术后发生低氧血症会使病人的免疫力降低，导致切口感染、心律失常和认知功能障碍的风险增加，若未及时处理，可能发生呼吸、心搏骤停，危及病人生命[4]。列线图是在多因素回归模型的基础上建立的一簇带有分数的互不相交的线段组成的可视化模型，近年来广泛用于预测疾病的发生或进展[5?6]。基于此，本研究拟探讨脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后早期低氧血症的发生情况及影响因素，并在此基础上构建列线图风险模型，以期为减少术后低氧血症的发生和制定相应干预措施提供参考依据。

1  对象与方法

1.1 研究对象 选取2019年3月—2021年3月我院收治的胸腰椎骨折病人作为研究对象。纳入标准：①年龄≥18岁，无严重心肺疾病；②经影像学检查确诊为T11～L5骨折[7]，有神经损伤表现和体征；③受伤时间<1周的新鲜骨折，行择期手术。排除标准：①术前存在低氧血症者；②处于慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）急性发作期者；③肺挫伤者；④有重度贫血者；⑤病理性骨折者；⑥合并其他部位骨折；⑦合并颅脑及重要脏器损伤；⑧妊娠期或哺乳期妇女。本研究已通过医院伦理委员会审批。共入选151例病人，年龄（37.04±16.12）岁；致伤原因：高处坠落伤58例，车祸45例，重物砸伤32例，摔伤11例，其他伤5例。

1.2 研究方法

1.2.1 诊断标准 手术均在全身麻醉及气管插管下进行，于术后1 h采集病人外周动脉血，采用全自动血气分析仪（西门子RAPIDPoint 500）进行血气分析，参照《急性呼吸窘迫综合征：柏林定义》[8]，将氧分压/吸入氧浓度（PaO2/FiO2）≤300 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）定义为低氧血症。

1.2.2 资料收集方法 通过电子病历系统收集病人的临床资料。①一般情况：性别、年龄、体质指数（body mass index，BMI）、吸烟史、高血压、糖尿病、冠心病、COPD、骨折类型和脊髓损伤程度；②手术资料：手术时间、术中出血量、术中尿量、术中补液量和术后有无低体温。脊髓损伤程度参照美国脊柱损伤协会（American Spinal Injury Association，ASIA）分级[9]，分为A、B、C、D、E共5个等级，脊髓损伤严重程度逐级降低，由于E级代表感觉和运动功能正常，故予以剔除。其中体温采取术后腋下测量，参照Egan等[10]研究将低于36 ℃定义为低体温。

1.2.3 统计学处理 采用SPSS 22.0软件进行统计学分析，定性资料以频数描述，组间比较采用χ2检验。正态分布的定量资料以均数±标准差（x±s）描述，组间比较采用t检验，偏态分布的定量资料采用中位數、四分位数[M（P25，P75）]表示，进行秩和检验。采用Logistic回归分析筛选危险因素，以P<0.05为差异有统计学意义。采用R3.5.3软件包和RMS程序包绘制列线图。采用Bootstrap自抽样法作内部验证，通过计算一致性指数（C?index）、绘制校正曲线、受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线和决策曲线评估模型的预测效能。检验水准α=0.05。

2  结果

2.1 术后低氧血症发生情况 术后1 h有32例病人发生低氧血症，发生率为21.19%。

2.2 脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后发生早期低氧血症影响因素的单因素分析 基于低氧血症发生情况将病人分为低氧血症组（n=32）和非低氧血症组（n=119）。单因素分析结果显示，两组病人BMI、高血压、糖尿病、ASIA分级和术后低体温情况比较差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.3 脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后早期发生低氧血症的Logistic回归分析 以术后低氧血症发生情况为因变量（发生=1，未发生=0），以临床资料中各项目（性别：男=1，女=0；年龄：≥60岁=1，<60岁=0；BMI：≥24 kg/m2=1，<24 kg/m2=0；吸烟史：有=1，无=0；高血压：有=1，无=0；糖尿病：有=1，无=0；冠心病：有=1，无=0；COPD：有=1，无=0；骨折类型：爆裂性骨折并滑脱=001，压缩性骨折并滑脱=010，爆裂性骨折=100，压缩性骨折=000；术后低体温：有=1，无=0；ASIA评级：A级=3，B级=2，C级=1，D级=0；手术时间、术中出血量、术中尿量、术中补液量赋原值）为自变量，进行Logistic回归分析，结果显示：BMI较高、高血压、糖尿病、ASIA分级较高和术后低体温是脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后发生早期低氧血症的独立危险因素（P<0.05），见表2。

2.4 脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后早期发生低氧血症的风险预警模型的建立 基于单因素分析和Logistic回归分析中均有统计学意义的项目，构建预测脊髓损伤型胸腰椎骨折病人全身麻醉术后发生早期低氧血症风险的列线图模型，见图1。

2.5 列线图模型的验证 模型验证结果显示：C?index为0.806；校正曲线趋近于理想曲线，见图2，表明该模型具有良好的预测精准度；ROC曲线下面积（area under curve，AUC）为0.814，95%CI[0.772，0.854]，见图3，表明该模型具有良好的区分度；决策曲线表明，8%～82%范围内列线图预测净获益值较高，见图4，表明该模型临床预测效能良好。

3  讨论

胸腰椎骨折病人具有较强的应激反应，机体自我调节功能较差。胸段骨折病人常合并危及生命的胸部创伤，手术减压固定影响血液循环，可能出现一系列并发症。据报道，全身麻醉术后病人低氧血症发生率较高，病死率随着氧合指数的恶化明显增高[11]。本研究纳入的脊髓损伤型胸腰椎骨折病人术后1 h低氧血症发生率为21.19%，与国外报道（8%～50%）[12?13]一致，低于国内相关报道结果[14]，可能与受试人群、监测方法、手术方式、合并疾病等不同有关。既往研究显示，术后低氧血症可能与病人年龄、吸烟史、合并症、手术时间、补液量等多种因素相关[15?16]。Khirfan等[17]报道，年龄较大、BMI较高的人群罹患低氧血症的风险较高，与本研究BMI结果一致，但本研究未发现高龄与低氧血症显著相关，可能与本研究接受手术的高龄病人较少有关。高BMI是低氧血症的危险因素，可能是由于肥胖使术后卧床病人肺顺应性降低，同时机体血管活性物质和促炎因子释放增加，氧化应激过度，导致肺泡损伤风险增加[18]。长期高血压状态会引起血流动力学紊乱，最终可能造成潜在的氧合系统损伤，加上全身麻醉术后麻醉药和肌松药残余的呼吸抑制作用，易引起低氧血症。Tamisier等[19]报道，持续的肥胖和低氧血症会使高血压病人心肌重塑，心脏供氧减少并损害心肌功能，高血压、肥胖和低氧血症三者形成恶性循环，导致彼此不同程度地加重。Leong等[20]研究发现，糖尿病可引起肺部微血管病变，具体表现为肺毛细血管床活性降低、基底膜增厚以及表面活性物质合成受阻造成的肺弥散功能障碍，从而诱发低氧血症，与本研究结果一致。本研究还显示，ASIA分级与低氧血症的发生密切相关，其中C级或D级病人肛门括约肌可自主收缩，脊髓损伤神经平面的运动水平以下有3个节段以上保留运动功能，而A级和B级病人在损伤平面以下无任何运动功能保留[21]，手术难度较大，手术时间和麻醉时间相对较长，术后发生延迟性呼吸抑制和低氧血症的风险更高。此外，脊髓损伤严重的病人大小便等功能丧失，病人术后往往情感表达淡漠，治疗配合度和自主呼吸较差，也可能因呼吸受限而导致低氧血症。术中病人肢体长时间暴露，需要使用大量未加温的冲洗液，且麻醉剂可通过剂量依赖的方式抑制体温调节，造成术后病人常因核心温度降低出现寒战。寒战会引起肌肉活动，产生更多的热量使氧耗增加，加重心肺负担，故易导致低氧血症[22]。既往有研究采用代数方程模型预测低氧血症的发生风险[23]，虽然也具备个体化预测的能力，但需要烦琐的数学运算，实用价值有限。本研究构建的列线图模型通过简洁、直观的图片清晰展现了各项危险因素对低氧血症风险的预测情况，便于理解，使用快速便捷，在临床实际操作中更有优势。同时，在模型验证方面，不同于鞠帆等[24]单一采用ROC曲线的验证方式，本研究结合了C?index、校正曲线、ROC曲线和决策曲线证实了模型具有良好的准确度和区分度，提高了模型验证的严谨性和可信度。护理人员可根据模型以各变量为出发点，以降低总分为目的采取针对性的干预措施，如重视围术期对病人体重、血压、血糖的控制，术后重点观察高BMI病人的呼吸阻力，尽可能维持病人血压、血糖平稳。对脊髓损伤程度较高的病人应加强血氧饱和度监测，应用呼吸支持和氧疗为主的综合治疗降低低氧血症风险，同时加强与病人沟通帮助其建立治疗的信心。对低体温病人应及时给予正确的保暖措施，适当提高病房室温，输液时采用输液加温仪。

综上所述，臨床应对BMI较高、高血压、糖尿病、ASIA分级较高和术后低体温的脊髓损伤型胸腰椎骨折病人予以高度重视，警惕其发生术后早期低氧血症。根据危险因素建立的列线图模型能够有效预测脊髓损伤型胸腰椎骨折病人发生术后早期低氧血症的风险，对筛查高风险病人并采取相应的护理干预措施具有一定的指导意义。本研究存在的不足：样本量不足，研究代表性有限；未能纳入外中心数据对模型进行外部验证；未能追溯到病人术前的药物使用情况；仅记录了早期低氧血症发生情况，未对病人进行远期跟踪。故后续还需要进一步研究完善和证实本研究构建模型的应用价值。

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（收稿日期：2021-08-09；修回日期：2022-09-30）

（本文编辑 张建华）