老年骨性关节炎全膝关节置换术后深静脉血栓形成预测模型的构建及验证

曹 兴,李建福,雷 涛,郑明成,邓 淼

(1重庆全域肿瘤医院骨科,重庆 404100;2 武警重庆市总队医院骨科,重庆 404100;3 重庆两江区第一人民医院骨科,重庆 404100)

骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是较常见的骨科疾病,年龄越大病情也越严重,影响老年人的健康及生活[1]。世界卫生组织估计,大约80%的OA患者有活动受限,25%无法进行日常生活活动[2]。全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)是治疗OA患者的有效手段之一,然而,该手术最常见的并发症之一是深静脉血栓形成(deep vein thrombosis,DVT)[3]。因此,预防DVT的发生和及时治疗变得尤为重要。尽管推荐OA患者在TKA后应接受常规血栓形成预防,但出血和深部炎症的不良并发症也不容忽视[4]。本研究主要论述构建并验证OA老年患者TKA术后DVT的预测模型以及进行相关的数据研究,为临床TKA的防治提供证据支持。

1 资料与方法

1.1 一般资料2020年11月至2022年11月重庆全域肿瘤医院收治的194例因终末期OA而接受TKA治疗的患者。纳入标准:①患者符合OA的诊断标准[5],并在我院接受了首次TKA;②年龄≥60周岁,不分性别;③术前彩色多普勒超声显示检查时双下肢无DVT;④患者的病历完整,可用于数据分析。排除标准:①计划的双边TKA;②RA或其他明确的免疫系统疾病,如强直性脊柱炎和系统性红斑狼疮;③或患者存在凝血功能障碍(先天或获得性),术前均需采用抗凝性预防治疗;④血液流变性疾病,如骨髓瘤、血友病、瓦尔登斯特伦病、真性红细胞增多症;⑤手术前下肢固定3天以上;⑥全关节置换术前12个月内曾对受累腿部进行过手术。根据术后第3天双下肢深静脉影像学检查,将患者分为DVT组和Non-DVT组。

1.2 方法

1.2.1收集信息及血液采样 测量患者的体重、身高数据,求得体重指数(BMI)。根据自我报告收集临床信息,包括潜在危险因素和病史,主要包括年龄、高血压、性别、恶性肿瘤、心血管事件、糖尿病、吸烟、手术史。所有信息均由同一位医生记录。入院一天后,在禁食过夜(12～14 h)后,从前臂静脉常规采集每位未经治疗的患者的静脉血。每个血液样本立即送到我院临床实验室进行评估。其中,使用CA-7000自动凝血分析仪(Sysmex Co.,JPN)测试血液中的纤维蛋白原(FIB)、凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)和凝血酶时间(TT)。通过全生化自动分析仪(HITACHI,JPN)检测低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、血小板计数、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、载脂蛋白A1和载脂蛋白B的血清水平。

1.2.2TKA手术方法 所有手术均在全身麻醉下进行。所有TKA均由髁突型和后交叉韧带组成,通过膝关节中线皮肤切口和深内侧髌骨旁入路替代骨水泥关节置换术。所有患者在手术后10 h给予相同的低分子量肝素(LMWH)DVT预防。鼓励患者立即收缩腓肠肌和腘绳肌。早期主动活动在手术后3～5 h内开始。常规监测急性DVT的临床症状和体征,如肢体疼痛和压痛、大腿或小腿肿胀和红斑。指示患者在确定良好的水泥固定或X射线压合后48 h内移除引流管后立即站立并开始行走。

1.2.3深静脉血栓形成诊断和治疗 所有患者行全膝关节置换术,术后3 d进行超声影像检查,进行DVT筛查。DVT的诊断标准是根据Rabinov和Paulin于1972年制定的。DVT患者术后均采用LMWH治疗,每3天对双下肢进行超声复查,观察血栓形成的变化和结局。近端DVT患者被限制下床,当血栓形成改善(如血栓大小减小和血管再通)时,所有DVT患者均出院。出院后,根据指南DVT患者仍需要抗凝治疗至少3个月。

1.3 统计学方法选用SPSS 25.0软件处理分析数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用两独立样本t检验;计数资料以例(%)表示,组间比较采用χ2检验;运用Stata 17.0软件采用向前逐步法及似然比检验筛选最优模型,多变量二元逻辑回归建立预测模型,应用R 4.1.1软件rms程序包,将预测模型绘制列线图模型。采用Bootstrap法对模型进行验证,设置重复抽样1000次,根据所采集研究患者工作特征(ROC)曲线和校准曲线从而借助模型分析研究的准确性。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 两组临床资料比较两组年龄、BMI、糖尿病史、TC、LDL-C、D-二聚体、卧床时间、手术时间数据、术中出血量等比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组临床资料比较

2.2 深静脉血栓形成的影响因素分析年龄(≥60岁)、有糖尿病史、BMI(≥26 kg/m2)、TC(≥5.17 mmol/L)、LDL-C(≥1.04 mmol/L)、D-二聚体(≥0.5 mg/L)等为DVT危险影响因素(P<0.05);构建多变量二元逻辑回归建立老年OA患者TKA后发生DVT的预测模型,y=-4.478+1.785×(年龄)+1.050×(BMI)+1.728×(糖尿病史)+1.170×(TC)+1.314×(LDL-C)+1.534×(D-二聚体)。见表2。

表2 深静脉血栓形成的影响因素分析

2.3 预测模型的建立根据筛选出的6个独立影响因素建立预测OA老年患者TKA后DVT的列线图预测模型。结果显示,年龄≥60岁为50.35分、BMI≥26 kg/m2为35.56分、有糖尿病史为60.56分、TC≥5.17 mmol/L为55.78分、LDL-C≥1.04 mmol/L为20.23分、D-二聚体≥0.5 mg/L为30.14分。6项独立影响因素总分为252.62分,OA老年患者TKA后DVT风险的预测值为0.812,即预测概率为81.20%。见图1。

图1 预测OA老年患者TKA后DVT风险的列线图模型

2.4 预测模型的评价

2.4.1列线图预测模型校准度的评价及验证 针对集训集进行内/外部验证,训练集C-index数据为:0.847(95%CI:0.806～0.897);验证集C-index数据为:0.815(95%CI:0.787～0.867);训练集与验证集和理想曲线拟合均有良好反映。见图2。

图2 模型校准曲线验证图 a:训练集;b:验证集

2.4.2列线图预测模型区分度的评价及验证 区分度评价结果显示:训练集ROC曲线下面积为0.853(95%CI:0.789～0.866,P<0.001);验证集曲线下面积为0.815(95%CI:0.774～0.823,P<0.001),区分度较好。见图3。

图3 模型的ROC曲线验证图 a:训练集;b:验证集

2.5 构建风险分层系统采用列线图获取对应的危险评分数值,并采用X-tile软件将该模型根据Logistic风险得分分为高(<4.0分)、中(4.0～14.7分)、低(>14.7分)风险三个水平,DVT发生率分别为21.74%、63.04%和10.87%,高风险组DVT发生率明显高于中风险组和低风险组(χ2=6.036,P=0.014)。见图4。

图4 X-tile软件风险分层列线图预测模型 a:列线图风险得分数据集热图;b:截断值分割对应组数量分布直方图

3 讨论

下肢深静脉异常凝血引起静脉回流障碍,从而引发深静脉血栓,影响血管不同程度的阻塞[6]。它是TKA之后的常见并发症,也是此类患者围手术期意外死亡的重要原因[7],引起了临床医务工作者的广泛关注。因此,本研究主要论述构建并验证老年OA患者TKA后DVT的预测模型以及进行相关的数据研究,为临床TKA的防治提供证据支持。

在本研究中,年龄、BMI、糖尿病史、TC≥5.17 mmol/L、LDL-C≥1.04 mmol/L、D-二聚体≥0.5 mg/L均为患者DVT的独立危险因素。临床上有必要对这些DVT危险因素进行早期预防和干预,以减少DVT的发生。患者年龄越大,血管老化越严重,老年患者易患糖尿病等原发性疾病,增加DVT的发病率[8]。本研究结果与以前的研究结果一致。BMI是导致术后发生DVT的变量,许多研究已经证实了这一点[9]。研究将BMI≥26 kg/m2设定为深静脉血栓形成的危险变量,结果显示BMI≥26 kg/m2是导致深静脉血栓形成的危险变量。因此,对于BMI>26 kg/m2的患者,应提前预防DVT。许多研究[10]报告报道,糖尿病是DVT的危险因素。患者在手术中高度紧张,若患者血糖值变化幅度过大时,会释放出大量细胞因子,这样会激活凝血系统,患者患有静脉血栓的概率会明显提升[11]。D-二聚体≥0.5 mg/L是DVT的影响变量,在血栓形成时D-二聚体血浆浓度逐渐升高,在DVT的诊断时有较高的敏感度,常用于DVT的检查中[12]。借助列线图风险预测模型可以推测出如下结果:C-index值(0.847、0.815);校正曲线和理想曲线有良好的拟合结果;ROC曲线下面积(0.853、0.815),安全可靠,实用性强。模型建立的实用价值:由于老年OA患者TKA后发生DVT具有高死亡率、发病率和经济负担,严重威胁老年人群的生命健康。风险预测模型旨在根据可用的患者数据提供预后信息,它可以提高患者预后预测的客观性,指导围术期临床决策,为接受TKA手术的患者提供更好的知情权以及治疗优化,改善预后。列线图对于老年OA患者TKA后发生DVT的个性化预测是一项有价值的创新,可以评估手术风险、指导术前决策、促进合理预期。它的使用将改善临床医生和患者的临床决策,从而获得更大的净收益。对术后发生DVT可能性大的患者应接受预防性干预;相反,应避免对术后发生DVT可能性低的患者进行过度干预。本研究使用了列线图和X-tile软件,成功地将模型根据Logistic风险得分分为高、中、低三个风险水平。研究发现,在这三个风险水平中,高风险组的DVT发生率显著高于中风险组和低风险组,这表明预测模型的性能良好,高风险组患应该更加关注DVT的预防和处理,从而减少并症的发生。同时,研究采用多种工具对数据进行分析,从而提高了对结果的可靠性和准确性。DVT的防治有助于改善患者的整体预后效果,有助于提升患者生活质量。术前应做好科学评估工作,加强对DVT患者的检查[13]。在手术过程中,医生应熟悉解剖学和手术技术,并减少手术和麻醉时间。避免手术中伤及患者血管,若伤及患者血管内膜会增加静脉血栓患病风险[14]。术后患肢应抬高至一定体位,并尽早进行功能性运动,增加静脉回血。此外,患者应保持良好心态,饮食以清淡为主,避免便秘,以减少因强迫排便和腹腔压力过大而引起静脉阻塞[15]。

本研究必须注意若干局限性。首先,本研究选择的样本量较小,直接影响到研究数据的准确性,考虑到研究的局限性,今后还需进一步深入分析,并加大样本总量。其次,患者风险分层是确保更好地管理接受TKA的患者并预测谁可以从药物预防策略中受益的有效初始方法,在本研究中,没有在手术前进行个体血栓栓塞风险评估。此外,其他因素包括感染、药物、癌症、创伤和吸烟等在术后并发症的总量中起着重要作用,受数据限制,本研究没有调查这些因素,需要更多关于这些因素与术后DVT关联的研究。未来具有更大样本和多中心的研究需要进一步探索TKA患者DVT的危险因素,为预防深静脉血栓提供临床研究数据作为必要支撑。

综上所述,对于接受TKA治疗的OA老年患者,年龄、BMI、糖尿病史、TC、LDL-C、D-二聚体指数明显与术后DVT相关。本研究提出的预测模型有助于个体化预测老年OA患者TKA后DVT的发生,可指导术前决策、促进合理预期,帮助临床医师采取个性化治疗措施。从而提高TKA的疗效,改善患者的生活质量。