基于倾向性评分匹配的髋关节术后肺炎危险因素

张丽伟，江淑芳，狄 佳，刘 惕，李雪梅，徐 茵，冯诚怿

(常州市第一人民医院感染管理办公室，江苏 常州 213003)

随着人口老龄化问题的日益加重，骨关节疾病等慢性非传染性疾病的患病率逐年升高。大多数髋部疾病患者需要采取手术治疗，但其手术风险大，若发生严重的术后并发症，将给患者带来沉重的负担[1]，尤其是股骨颈骨折患者，术后肺炎(post-operative pneumonia，POP)是其严重的术后并发症之一。国外研究[2]表明，股骨颈骨折POP的发生率为4%～9%，且肺炎是老年骨折患者死亡的重要原因之一，病死率可高达33%～70%[3]。为了解某院髋关节手术患者POP的危险因素，故收集该院骨关节科2018年1月1日—2019年12月31日共1 141例髋关节手术患者的资料，应用倾向性评分(Propensity Score，PS)对髋关节术后患者资料进行分析，进而评价PS在回顾性资料处理中的应用价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2018年1月1日—2019年12月31日某院骨关节科行髋关节手术治疗的所有住院患者的基本信息、临床资料以及术后并发症等情况。手术类型主要包括股骨头坏死、股骨颈骨折、股骨粗隆间骨折、髋关节骨性关节炎、先天性髋关节发育不良、髋关节撞击综合征、髋关节半(后)脱位、髋关节结核、髋关节滑膜炎、髋关节强直等；手术方式包括普通开放手术、介入手术、微创手术和腔镜手术。排除标准为住院时间≤48 h或者≥120 d的患者。共收集住院患者1 166例，由于25例患者变量缺失较多，故最终纳入1 141例。

1.2 研究方法 1 141例髋关节手术患者按照是否骨折进行分组，探讨骨折与POP之间的关系；再采用倾向性评分匹配(propensity score match，PSM)对骨折与未骨折患者进行匹配，均衡两组之间的混杂因素；最后将匹配好的患者按照是否发生POP分为两组(POP组和非POP组)，应用logistic多因素分析，探索POP患者的危险因素以及骨折与POP的关系。PSM采用卡钳匹配的方法对两组个体进行匹配。

1.3 PSM具体步骤 以是否骨折为因变量，以患者资料中的性别、年龄、麻醉方式、谵妄痴呆、ASA分级、恶性肿瘤、糖尿病、心血管病为自变量，通过logistic模型计算每个患者的PS得分，抽样方式为不放回抽样，匹配方式为最优化执行性能及抽取匹配项时随机排列个案顺序，随机数种子为123456。以1∶1的比例匹配骨折组和非骨折组，卡钳值(匹配容差)根据经验设为0.02[4]，研究成功匹配到379对。检验组间匹配效果，即协变量的均衡性比较；对于研究中的定性资料，采用χ2检验或Fisher’s确切概率法检验。对匹配后的数据，按照是否发生POP进行分组。

1.4 POP诊断标准[5]外科手术患者在术后 30 d 内新发的肺炎，包括出院后但在术后 30 d 内发生的肺炎。

1.5 统计分析 应用SPSS 23.0进行数据统计分析，计量资料采用均数±标准差表示，定性资料采用率或构成比表示，组间比较采用χ2检验或Fisher’s确切概率法检验。多因素分析采用logistic多因素回归。PS采用SPSS 23.0中的倾向得分匹配扩展束完成，单因素分析检验水准α=0.10，其余检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 基本资料 共纳入1 141例髋关节手术患者，其中男性407例(35.67%)、女性734例(64.33%)；年龄为19～102岁，平均年龄为(65.37±11.30)岁。

2.2 骨折与未骨折组POP发生情况 1 141例髋关节手术患者出现POP共102例，感染率为8.94%。骨折患者和未骨折患者的POP发生率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 1 141例髋关节手术患者骨折与未骨折组POP发生情况[例(%)]

2.3 两组PSM前后协变量比较 PSM前，骨折组与未骨折组分别为584例和557例，两组协变量资料中的性别、年龄、麻醉方式、谵妄痴呆、ASA分级、恶性肿瘤、糖尿病、心血管病的比较，差异均有统计学意义(均P<0.05)；PSM后，以是否骨折作为因变量，上述协变量作为自变量，对两组间数据进行1∶1卡钳匹配后，两组各有379例，成功匹配率为66.43%，见表2。PSM后，以上各协变量在组间分布均达到均衡(均P>0.05)，见表3。

表2 个案控制匹配统计

表3 PSM前后协变量分布

2.4 PS分布直方图 匹配前的骨折组与非骨折组的PS值分别为0.59、0.42；匹配后的骨折组和非骨折组的PS值均为0.53；匹配后的PS值相比于匹配前，分布非常接近，匹配效果较好。见图1。

图1 PS分布直方图

2.5 髋关节手术POP危险因素

2.5.1 单因素分析 PSM后，最终共纳入758例患者，其中男性250例，女性508例；年龄26～88岁，平均年龄为(67.13±8.55)岁；共发生POP 82例，POP发生率为10.82%。将患者按照是否发生POP分为POP组和非POP组，进行单因素分析，以P<0.10为检验水准。单因素分析结果显示，年龄>65岁、有慢性阻塞性肺疾病(COPD)病史、全身麻醉、待手术时间≥7 d、术后未早期下床活动、骨折均为髋关节手术患者POP的危险因素(均P<0.10)。见表4。

表4 髋关节手术患者POP单因素分析

2.5.2 多因素分析 以是否发生POP为因变量，将单因素分析中有统计学意义的变量纳入模型进行多因素logistic回归分析，结果显示，年龄>65岁、有COPD病史、骨折是髋关节手术患者发生POP的独立危险因素(均P<0.05)；与全身麻醉比较，椎管内麻醉是髋关节手术患者发生POP的独立保护因素(P<0.05)。见表5。

续表4 (Table 4， Continued)

表5 髋关节手术患者POP多因素logistic回归分析

3 讨论

随机对照试验(randomized control trial，RCT)被称为是临床防治性研究的“金标准”，因为在RCT研究中试验组和对照组可以通过“随机分配”的方式平衡混杂因素[6]，如研究不同种类消毒剂的消毒效果，研究者可以将研究对象随机分为试验组和对照组，若两组微生物监测结果有差异，则可以认为消毒效果的差异是由消毒剂引起的[7-8]，因为从理论上说试验组和对照组相比，除了该消毒剂外，其他情况均可比。但RCT研究也有其不可避免的缺陷，如有些硏究无法解决伦理问题[9]。本组研究骨折与POP发生情况，也不能进行RCT研究。RCT研究对试验条件要求高，投入也大，一般的小医院很难开展高质量、大样本的RCT。

目前国内研究[10-12]表明，骨折患者POP的发生率高于非骨折患者。本组收集的1 141例髋关节手术患者中并未发现骨折与非骨折组POP发生情况存在差异(P>0.05)。笔者认为很大一部分原因是该研究为观察性研究，研究之初并未进行随机分组，因此研究中不可避免存在大量偏倚等问题，影响结果的准确性[13]。混杂因素与研究因素有关,也与研究结局有关，它的存在将夸大或掩盖暴露因素与研究结局的真实关联性[14]。由Rosenbaum和Rubin[15]在1983年首次提出的PSM便是解决该混杂因素的统计方法之一。PSM运用简单、方便，不增加匹配难度，可同时匹配多个混杂因素，且多种统计软件均可实现[16]，常见的匹配方法主要有最邻近匹配法、卡钳匹配法、分层匹配法等[17]。通过文献检索可以发现，国际上越来越多的研究者将PSM应用到医学领域[18-20]，Pubmed以“Propensity score”为检索词检索到的文献从1983年的1篇增加至2019年的4 961篇，而国内类似的应用研究虽然也在逐年增多，但是目前将其应用于髋关节手术患者POP的危险因素分析尚罕见。

髋部骨结构具有特殊性，既要承受来自人体垂直向下的压力，还要承受活动时导入髋关节的剪应力，因此受到间接旋转外力时容易造成股骨颈和转子部位的骨折[21]。过去老年髋部骨折多采用保守治疗方法，随着骨科技术及现代医疗水平的进步，越来越多的学者多主张手术治疗[10]。骨折术后患者常因较长时间卧床，呼吸道分泌物不易咳出，易淤积在中小气道内，故易成为细菌良好的培养基，进而造成肺部感染[22]。若未采取及时、有效的处理措施，很容易导致肺部感染长期不愈且反复发作，严重影响患者预后，是引起骨折术后老年患者病死率升高的原因之一[23]。目前，国外普遍认为术后心血管系统并发症是髋关节手术患者术后死亡的主要原因[24]，但国内学者则倾向认为肺部并发症是导致其死亡的主要原因[10]。

本研究 1 141例髋关节手术患者共发生102例POP，感染率为8.94%，高于国内研究[12，25](分别为6.99%、7.5%)的结果，考虑可能是由于本研究中的研究对象是所有进行髋关节手术的患者，并不仅指骨折患者。非骨折患者中也有较大比例的患者发生POP，因此研究最初结果显示骨折与未骨折组患者POP发生率差异无统计学意义 (P>0.05)。由于该研究为观察性研究，无法避免两组间存在的混杂因素，导致掩盖暴露因素与结局的真实关联。本研究创新地将PSM方法应用到医院获得性感染的研究当中。 PSM前，骨折组与未骨折组患者的性别、年龄、麻醉方式等8个协变量分布都不均衡；通过PSM对两组数据进行1∶1卡钳匹配后，成功匹配379对患者，以上各协变量在组间分布都达到均衡，结果显示骨折与未骨折组发生POP差异有统计学意义，骨折是发生POP的独立危险因素。PSM能有效降低观察性研究组间的混杂偏倚，使其能达到类似RCT的效果。

本研究中多因素logistic回归分析结果显示：除骨折外，年龄>65岁、有COPD病史也是髋关节手术患者发生POP的独立危险因素(均P<0.05)；相对于全身麻醉而言，椎管内麻醉是患者POP的独立保护因素(P<0.05)。老年患者各器官功能逐渐衰退，并且常合并一种或多种基础疾病，导致患者抵抗力较低，发生并发症的风险增加，尤其老年人的肺功能随着年龄的增长也在逐步衰退，支气管纤毛运动不力，痰液排出困难，长时间淤积易发生肺部感染，且髋关节手术患者，尤其是骨折患者，术后卧床时间较长，一旦合并COPD病史或近期有急性呼吸疾病发展史，鼻、支气管黏膜将进一步萎缩，其腺体也会发生增生、肿大，肺泡弹性蛋白减少，是细菌定植在肺部组织的重要原因，将导致肺功能进一步损害，与国内外相关研究[2，11-12,25-26]结果较为一致。因此对于老年患者，尤其是>65岁患者且合并COPD的股骨颈骨折患者，术前应积极治疗，尤其注重加强肺功能训练，加强循证护理，待机体达到最佳状态再行手术。本组研究表明，相对于全身麻醉，椎管内麻醉是患者POP的独立保护因素，与国内外相关报道[3，10，21]结果基本相符。一般认为，与全身麻醉相比，腰硬联合麻醉可以降低患者POP的发生，也包括降低其他肺部并发症的发生，主要是由于局部麻醉避免了气管插管和对气管的损伤，有利于保护气道的自主反射。因此，对于在能够满足外科麻醉的前提下，腰硬联合麻醉可能是更好的选择，尤其是老年股骨颈骨折患者。

综上所述，本研究将PSM方法应用到医院获得性感染的研究中，研究结论与非匹配性研究结论确实存在差异。对于类似的观察性研究，PSM可以很大程度上减少回顾性收集数据的偏倚，从而获得更可靠的结果。可进一步推广，联合多中心数据，更深层次地分析包括医院感染在内的医院常规监测疾病的影响因素，从而指导临床实践。