重型颅脑创伤开颅术后并发中枢神经系统感染的风险预警模型构建与验证

王忠蓉,张 艳,钱小丽,管义祥

(海安市人民医院重症医学科,江苏 海安 226600)

重型颅脑创伤(severe traumatic brain injury,sTBI)是临床上较为多见的神经外科急重症,常伴有显著的神经系统阳性体征,在全世界范围内的发病率是294/10万人左右,其在全身各部位创伤疾病中的发病率高居第2位,具有较高的致残率及病死率,目前已是造成青壮年死亡的主要原因[1-2]。研究表明,术后并发症与sTBI患者的高致残率及高病死率具有密切联系,而中枢神经系统感染是sTBI患者开颅术后较为严重的并发症,患者一旦发生感染,不仅住院时长及费用会有所增加,其住院病死率也会明显上升,严重影响术后康复进程及生活质量水平[3-4]。因此,尽早识别中枢神经系统感染高风险患者并提前制定针对性措施,对尽量避免中枢神经系统感染的发生和提高术后的预后水平具有重要意义。本研究旨在探讨sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的影响因素,并以此构建与验证风险预警模型,为尽早评估及鉴别高危人群,预防中枢神经系统感染的发生提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性选取我院于2019年1月至2022年9月收治的sTBI患者为研究对象。病例纳入标准:①符合sTBI诊断标准的患者[5];②均需接受开颅手术治疗;③年龄≥18岁。排除标准:①存在手术禁忌证者;②合并严重认知功能障碍,无法正常沟通交流者;③合并严重肝、肾功能不全者;④临床资料不完整者。共纳入符合标准的sTBI患者147例,其中男98例,女49例,年龄18～76岁,平均(56.79±9.09)岁。本研究符合《赫尔辛基宣言》的伦理学准则。

1.2 研究方法

1.2.1 资料的收集:查阅患者的一般资料,统计患者年龄、性别、体重指数(BMI)、受伤原因、是否合并高血压、是否合并糖尿病、是否吸烟、术前是否服用抗生素治疗、受伤至手术时间、入院格拉斯哥昏迷评分(GCS)、是否急诊手术、手术时间、手术次数、是否脑脊液漏、脑脊液引流时间、术中是否气管插管、是否颅底骨折、术前外周血感染指标(包括白细胞介素6、C反应蛋白、白蛋白、白细胞计数、肿瘤坏死因子-α)等情况。其中外周血感染指标均于手术24 h内完成。

1.2.2 中枢神经系统感染的判定标准与分组:根据美国临床神经医学手册(2017-2018)与中国专家共识(2017)对sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染进行判定[6]:①临床表现有精神状态改变、颈部僵硬、头痛和发热(体温>38 ℃);②血常规异常:白细胞计数>1×109/L;③脑脊液参数水平异常:多核白细胞>70%、白细胞计数>100×106/L、蛋白质定量水平>0.45 g/L、葡萄糖定量水平<1.6 mmol/L;④脑脊液细菌培养结果为阳性。将sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的患者归入感染组,否则归入非感染组。

1.3 统计学方法 选用SPSS 25.0统计学软件建立数据库并对数据进行分析处理。计量资料以均数±标准差表示,组间选用独立样本t检验;计数资料以[例(%)]表示,选用χ2检验进行组间差异比较;对单因素分析结果中有统计学意义的相关因素进一步采用Logistic回归模型进行多因素分析;用受试者工作特征(ROC)曲线评估模型的区分度,采用Hosmer-Lemeshow检验判断模型的拟合优度;检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1 sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染现状 147例sTBI患者开颅手术后均获得成功,术后并发中枢神经系统感染患者有18例(12.24%),归为感染组;术后没有发生中枢神经系统感染患者有129例(87.76%),归为非感染组;18例术后并发中枢神经系统感染的患者经抗感染治疗后情况均有所好转。

2.2 两组患者一般资料比较 两组患者年龄、性别、BMI、受伤原因、是否合并高血压、是否合并糖尿病、是否吸烟、术前是否服用抗生素治疗等一般资料比较差异无统计学意义(均P>0.05),见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.3 影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的单因素分析 单因素分析结果提示,吸烟、手术时间、脑脊液漏、脑脊液引流时间、术中气管插管、颅底骨折、血清白蛋白水平均是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的相关危险因素,见表2。

表2 影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的单因素分析

2.4 影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的多因素Logistic回归分析 以sTBI患者开颅术后是否并发中枢神经系统感染为因变量,吸烟、手术时间、脑脊液漏、脑脊液引流时间、术中气管插管、颅底骨折、血清白蛋白水平等相关危险因素为自变量,做影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的多因素Logistic回归分析,变量赋值见表3。

表3 变量赋值

多因素Logistic回归分析结果提示,手术时间长(OR=6.910,95%CI:1.198～39.850,P=0.031)、脑脊液漏(OR=7.493,95%CI:1.170～47.991,P=0.034)、脑脊液引流时间长(OR=33.572,95%CI:3.643～309.395,P=0.002)、颅底骨折(OR=12.445,95%CI:1.997～77.549,P=0.007)均是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立危险因素,高血清白蛋白水平(OR=0.702,95%CI:0.579～0.851,P<0.001)是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立保护因素,见表4。

表4 影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的多因素Logistic回归分析

2.5 sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染风险预警模型的构建 以多因素分析结果进行模型构建:Logit(P)=5.950+1.933×手术时间+2.014×脑脊液漏+3.514×脑脊液引流时间+2.521×颅底骨折-0.353×血清白蛋白水平。使用ROC受试者工作特征曲线进行内部验证,结果显示,模型的曲线下面积(AUC)为0.954(95%CI:0.905～1.000,P<0.001),最佳截断值0.140对应的灵敏度、特异度分别为0.889、0.915。经Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验结果显示χ2=131.047,P=0.694,提示该模型内部预测sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染的概率与实际概率比较,差异无统计学意义,拟合度较好,预测价值高。见图1。

图1 sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染风险预警模型的ROC曲线

2.6 sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染发生风险预警模型的验证 验证组68例sTBI术后患者各因素代入风险预警并发中枢神经系统感染。验证组患者实际发生16例,感染发生率为23.53%。预警模型判断可能发生感染者14例,灵敏度为85.71%(12/14),特异度88.89%(48/54),阳性预测值66.67%(12/18),阴性预测值96.00%(48/50)。

3 讨 论

sTBI是全球范围内较为多见的急性创伤事件,与其相关的意识障碍、感染、卒中、痴呆、癫痫等并发症的发生率仍然居高不下,患者预后极差,致死率高达30%～40%[7-8]。开颅手术是目前临床上治疗sTBI的重要方案之一,但术后常发生颅内感染,感染率可达20%以上,是造成sTBI患者死亡的主要危险因素,这无疑增加了患者的救治难度及痛苦[9]。

本研究结果显示,147例sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染患者有18例,发生率为12.24%,高于张雪莲等[10]报道的7.03%(65/925),低于李育平等[11]报道的17.37%(45/259),这表明sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染的可能性仍然较高,临床应加以重视。本研究进一步单因素及多因素Logistic回归分析结果提示,手术时间长、脑脊液漏、脑脊液引流时间长、颅底骨折均是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立危险因素,高血清白蛋白水平是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立保护因素,与既往研究结果近似[9-10]。张晓蕾等[12]的研究结果表明,手术时间超过4 h是开颅手术患者术后并发感染的独立危险因素,本研究结果与之一致,考虑原因为手术时间的延长会导致手术区域被暴露的时间随之增长,颅脑被暴露的时间越长,其受到致病菌入侵的可能性就越高,进而使患者术后并发感染的风险增加[13]。一项系统评价及荟萃分析结果显示,有发生脑脊液漏的患者开颅术后感染发生风险是无脑脊液漏的7.817倍,其是导致感染发生的最大危险因素[14]。本研究结果也提示,脑脊液漏是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立危险因素,分析原因可能是颅骨骨折时蛛网膜及硬脑膜撕裂,使脑脊液尽可能通过骨折裂缝向开放性伤口、耳道及鼻腔等部位流动,进而造成漏孔形成,并最终致使空气逆行进入颅内,导致感染的发生率急剧上升,严重威胁病人的生命安全[15]。腰椎脑脊液引流是临床上用于预防和治疗颅内感染的常用手段,但较长时间放置的引流管也可能成为潜在的致病因素。Hussein等[16]研究表明,脑室外引流管留置时间越长,神经外科手术患者并发感染的风险也会随之增加,留置时间5～6 d是风险增加的关键截点,超过该截点的患者并发感染的风险将成倍增加,这也是本研究将脑脊液引流时间分为≤6 d与>6 d的原因。此外,留置引流管时同一部位多次间断开放引流管、无菌操作不严格等因素也会导致感染风险大幅增加,临床上应严格遵循无菌操作,尽量避免脑脊液引流时间过长及间断开放引流管,以预防感染的发生[17-18]。Mokolane等[19]研究结果表明,颅底骨折是sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染的危险因素,特别是颞骨、筛骨、蝶骨等部位发生骨折,本研究结果与之近似,分析原因可能是筛骨和蝶骨等骨折部位解剖学位置较为特殊,骨折后可能会造成鼻窦道与蛛网膜下腔之间的异常相沟通,严重的还会引起脑脊液漏,细菌逆行进入颅腔内,最终导致感染的发生[10,20]。血清白蛋白是指由机体肝脏合成的小分子球状蛋白,在血浆所有蛋白质中含量最高,其水平能在一定程度上反映机体的营养状态,是临床上用于预测手术部位感染的常用指标[21-22]。本研究结果提示,术前高血清白蛋白水平是影响sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立保护因素,考虑原因可能是低血清白蛋白水平预示患者营养状况较差,机体抵抗力不足,故患者遭受病原菌入侵进而引发感染的风险增加[23]。

目前针对中枢神经系统感染的各种发病机制以及治疗方法正成为研究主流,但关于预警中枢神经感染的研究仍较少[24]。而本研究构建的sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染风险预警模型,AUC为0.954(95%CI:0.905～1.000,P<0.001),最佳截断值0.140对应的灵敏度、特异度分别为0.889、0.915,经Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验结果显示,提示该模型内部预测sTBI患者开颅术后并发中枢神经系统感染的概率与实际概率比较,差异无统计学意义(χ2=131.047,P=0.694),拟合度较好,预测价值高。该模型的优点在于相关危险因素较易收集,临床实际应用较为方便。且因素多为二分类变量,不会动态变化,所以能及早确认危险人群,相比动态评估模型,能更快给予预防性干预措施,具有一定的临床使用价值。

综上所述,手术时间、脑脊液漏、脑脊液引流时间、颅底骨折、血清白蛋白水平均是sTBI开颅术后并发中枢神经系统感染的独立影响因素,构建的风险预警模型经验证具有较好的预测效能,有一定的临床应用价值,可据此对患者进行危险分层,并尽早制定相应的个体化针对性措施以降低感染的发生风险。本研究存在以下不足:单中心、样本量较少、回顾性研究,结果难免存在人为偏倚,研究结果有待后续多中心、样本量充足的前瞻性研究行进一步考证。