住院患者肠道准备质量诺莫图预测模型的建立与验证

赵洋洋,李紫琼,马欣,高峰

【提要】目的 对于结肠镜检查前行肠道准备的患者，构建模型预测其肠道准备质量，并对模型进行验证评价预测效能。方法 收集2021年6月至2022年2月于新疆维吾尔自治区人民医院消化内科住院行结肠镜检查的患者共339例作为建模组，依据肠道准备质量将其分为肠道准备充分组和不充分组；另收集2022年3月至5月于新疆维吾尔自治区人民医院消化内科行结肠镜检查的患者共126例作为验证组。通过单因素分析及多因素Logistic回归分析建立诺莫图预测肠道准备质量的模型，采用ROC曲线评估预测模型的区分度，校准曲线评估数据拟合情况，决策曲线分析图评估使用该模型的获益情况。结果年龄(OR=1.044)、住院时间(OR=1.946)、2型糖尿病(OR=3.312)、便秘(OR=2.532)是肠道准备不充分的独立危险因素，排便次数是肠道准备质量的保护因素(OR=0.453),P均<0.05。上述因素构建诺莫图预测模型，在训练组中AUC为0.866(95%CI：0.821～0.911)，验证组AUC为 0.770(95%CI：0.671～0.869)，Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验显示平均绝对误差小，拟合度良好。决策性曲线图提示获益概率范围广，有实用价值。结论 由年龄、住院时间、糖尿病病史、便秘、排便次数建立的肠道准备质量预测模型具有较好的区分度、准确度及临床实用价值。

结肠镜检查被认为是诊断结直肠病变的金标准，亦是检查便血、腹泻和缺铁性贫血的主要方法，结肠镜检查的有效性和安全性与术前肠道准备的质量有关[1]。肠道准备不充分可能导致临床相关病变缺失、手术困难、手术时间延长，增加了操作的难度，干扰了内镜医生的判断，降低了病变的检出率，间隔期结直肠癌数量增加以及额外的医疗费用。 Zad等[2]研究表明如果准备不足的患者比例超过13%，结肠镜检查就缺失了性价比，并发现在肠道准备不足的患者中，有约33.8%的患者在复查结肠镜时至少可检测出1个腺瘤。目前报道的肠道准备不充分的发生率在18%～35%之间，改善肠道准备质量的空间仍然很大[3-4]。患者年龄、性别、排便习惯、体重指数、文化程度、合并症等均可能是肠道准备的质量的影响因素[5-7]，但据我们所知，目前有关肠道准备的预测模型较少，且存在纳入因素不足、临床实用性差、预测效能不佳、区分度低等缺点。本文通过单因素及多因素分析建立预测模型，旨在为临床工作中，为医务人员提前判断患者肠道准备质量提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2021年6月至2022年2月于新疆维吾尔自治区人民医院消化内科住院行结肠镜检查的患者，依据肠道准备质量将其分为肠道准备充分组和不充分组，共有339例，将其列为建模组；另收集2022年3—7月于我院行结肠镜检查的患者共126例作为验证组。收集相关资料包括性别、年龄、文化程度、腹、盆腔手术史、高血压、冠心病、2型糖尿病、服药方案吸烟史、饮酒史、住院时间、完善肠道准备过程中的排便次数、便秘病史等。其中便秘诊断依据罗马Ⅳ标准[8]。本研究经自治区人民医院伦理委员会通过。

1.2 纳入及排除标准

纳入标准：①患者一般资料完整；②年龄18～80岁，可耐受结肠镜检查并最终完成者。排除标准：①无法耐受聚乙二醇清肠液，存在过敏或在肠道准备过程中出现低血糖、电解质紊乱、严重恶心、呕吐等而不能接受检查者；②确诊或疑似患有严重肠梗阻的患者；③妊娠期妇女、患有严重的心、肾功能不全、控制不佳的高血压患者(收缩压≥160 mmHg，舒张压≥100 mmHg)；④有重度活动性的炎症性肠病或近2周内患有急性肠道感染者。所有患者入院后均签署内镜检查相关知情同意书。

1.3 肠道准备方案及饮食控制

依据我国肠道准备指南[9]，均采用3 L聚乙二醇口服方案，分两种方案服用：第一种为单次服用方案，将4盒复方聚乙二醇电解质散(舒泰神 北京生物制药股份有限公司 批文号 H20040034)溶于3 L温水中，嘱患者每间隔15 min口服250 mL，直至饮用完毕；第二种为分次服药方案，结肠镜检查前一晚嘱患者口服1 L的聚乙二醇电解质散溶液，第二天给予2 L口服，每间隔15 min口服250 mL。嘱患者服用完毕后适当活动，两组患者均控制在口服清肠药物后4～6 h行结肠镜检查。均嘱患者检查前24 h避免进食粗纤维、多籽食物。

1.4 评价指标

Parmar等[10]的一项系统综述表明，Boston Bowel Preparation Scale (BBPS)是检测肠道准备质量最彻底的量表，本研究肠道准备质量评价标准均依据波士顿评分，结肠清洁不充分被定义为波士顿肠道准备量表(BBPS)评分<6，或任何结肠节段BBPS<2分。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 建模组患者的基本资料

339例患者中肠道准备不充分者99例，发生率为29.2%。建模组患者一般资料比较见表1，结果发现，年龄、腹、盆腔手术史、2型糖尿病、高血压、冠心病、排便次数、住院时间、口服抗抑郁或阿片类药物、便秘均有统计学意义(P<0.05)。另外，建模组与验证组的患者一般资料比较差异无统计学意义。

2.2 影响患者肠道准备质量因素的二元Logistic回归分析

以是否肠道准备充分为因变量，将表1中具有统计学意义的因素作为自变量(赋值见表2)，进行二元Logistic回归分析。结果：年龄(OR=1.044)、住院时间(OR=1.946)、2型糖尿病(OR=3.312)、便秘(OR=2.532)是肠道准备不充分的独立危险因素，排便次数是肠道准备质量的保护因素(OR=0.453),P均<0.05，见表3。

表1 训练组患者一般资料比较

表2 引入多因素logistic回归模型的变量赋值情况

表3 影响肠道准备质量因素的二元Logistic回归分析

2.3 肠道准备质量的预测模型构建

将多因素Logistic回归分析筛选出的因素纳入诺莫图预测模型，以肠道准备不充分的概率值作为结局，绘制诺莫图(见图1)，每个危险因素所对应诺莫图上方的Points数值即为该因素的得分，各因素得分之和所对应的概率值为对应患者肠道准备质量不充分的发生率，总分越高，肠道准备不充分的可能性越大。

图1 肠道准备质量不充分风险诺莫图

2.4 绘制ROC曲线评价预测模型的区分度

绘制列线图预测精度的 ROC 曲线，建模组诺莫图预测模型的ROC 曲线下面积(AUC)为 0.866(95%CI：0.821～0.911)，通过验证组数据集进行验证，ROC 曲线下面积为 0.770(95%CI：0.671～0.869)，表明预测模型在建模组和验证组人群中均具有良好的区分度(图2,3)。

图2 诺莫图预测模型预测建模组患者肠道准备质量不充分风险的ROC曲线

图3 诺莫图预测模型预测验证组患者肠道准备质量不充分风险的ROC曲线

2.5 绘制校准曲线评价预测模型的准确度

在建模组数据集上，列线图的校正曲线显示实际发生率和预测发生率接近(图4)。Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验中，提示平均绝对误差(mean absolute error)=0.02。通过验证组数据集进行验证，同样显示预测概率与实际概率吻合较好，Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验中提示平均绝对误差=0.04(图5)。

图4 诺莫图预测模型预测建模组患者肠道准备质量不充分风险的校准曲线

图5 诺莫图预测模型预测验证组患者肠道准备质量不充分风险的校准曲线

2.6 绘制决策性曲线图评估使用预测模型患者获益情况

在诺莫图预测模型的基础上绘制决策性曲线图(DCA)(见图 6)，结果显示，当预测概率为0.15～0.96，使用诺莫图预测肠道准备质量的患者可获益，在验证组中发现当预测概率为0.10～0.98时，使用诺莫图预测肠道准备质量的患者可获益(图7)，具有一定的临床意义。

图6 诺莫图预测模型预测建模组患者肠道准备质量不充分风险的决策曲线(DCA)

图7 诺莫图预测模型预测验证组患者肠道准备质量不充分风险的决策曲线(DCA)

3 讨论

本研究通过单因素及多因素Logistic回归分析，筛选出5个独立影响因素，并以此建立肠道准备质量的预测模型。ROC曲线下面积(AUC)可用来判断模型对某事件结局的区分能力，AUC数值在0.7至0.9之间时被认为具有中等区分能力，本文建立ROC曲线提示建模组及验证组AUC分别为0.866及0.770，具有较好的区分能力，经Hosmer-Lemeshow检验模型对真实数据拟合情况，结果提示平均绝对误差小，具有较好的准确度。决策风险曲线图提示该模型具有较为广泛的阈值概率，该模型具有较好的实用性，患者可从中获益。

衡量结肠镜检查是否充分的质量指标包括盲肠插管率和腺瘤检出率，这些指标均受肠道准备的影响[11-12]，肠道准备不足对腺瘤检出率有负面影响，腺瘤检出率低或漏诊是间隔期结肠癌和死亡率的独立危险因素[13-15]，有研究表明，如果因肠道准备不佳而错过晚期腺瘤的患者中有1%～2%的患者不及时复查结肠镜，即可导致每1 000名患者中增加0.2～1.4例结直肠癌[16]。在波兰，一项纳入165 000名根据结肠癌筛查计划进行结肠镜检查的患者的研究证明，只有高质量的检查才能降低结肠癌的风险[17]。Rex等[18]的一项研究估计，肠道准备不充分会使结肠镜检查成本增加12%～22%。目前的指南建议在肠道准备质量不佳时尽早进行重复结肠镜检查[19]。结肠镜检查前准备不足是内镜检查面临的一个重大问题。潜在的经济成本和病人不适都是巨大的。一项纳入244例患者的回顾性研究发现，年龄每增长一岁，肠道准备质量不佳的风险增长2.6%[20]，从本次研究的诺莫图中可得出，年龄每增长10岁，对应的Points数值增加约8分。老年人肠道准备不足的比例高，这可能归因于各种生理、认知和功能因素[21-22]，如对服药方案可能存在理解错误，对清肠药物的耐受能力较差，胃肠运动功能下降等。本次研究发现排便次数影响肠道准备质量，排便次数与排便总量往往呈正比关系，排便次数多，则提示残留在肠道内粪便少，另一方面，排便次数也反映了患者肠道运动功能。已有多项研究表明糖尿病被认为是肠道准备不良的主要原因之一，也是重复结肠镜检查的潜在原因[23]。糖尿病会改变患者的胃肠道运动功能，这可能会导致肠内容物运输时间延迟和便秘症状，但运动障碍的确切发病机制尚不清楚。另一方面，在结肠镜检查的准备过程中，糖尿病患者面临改变饮食、改变降糖药物的使用方案、糖尿病相关并发症等诸多风险，这些包括低血糖、水和电解质失衡、肾功能不全、乳酸酸中毒和酮症酸中毒等。一项前瞻性、盲法研究比较了健康成年人与接受胰岛素或口服降糖药物治疗的糖尿病患者在结肠镜检查前肠道清洁的效果[24]，结果表明在健康人群中有97%的参与者被评为肠道准备充分，而在糖尿病患者仅为62%。健康人群组中没有一例需要重复结肠镜检查，而9%的糖尿病患者由于肠道清洁质量不足而需转诊复查。此外，与非糖尿病患者相比，糖尿病患者无论胰岛素使用、血糖控制情况或有无糖尿病神经病变，对聚乙二醇制剂的反应均较差。 Mahmood等[25]的一项荟萃分析报告称无论肠道准备的方案如何，糖尿病均是肠道准备不充分的危险因素。Gandhi等[26]在纳入了67项研究的系统回顾和Meta分析提示，糖尿病对肠道准备不足的优势比(OR)为1.79(95%可信区间[CI] 1.54～2.09;P=0.001;I2=54%)。本研究提示，糖尿病对肠道准备不足的优势比为3.312，在诺莫图中得21分。在单因素分析中，高血压史与肠道准备不充分显著相关，然而，在多因素分析中，这种影响消失了，因为部分有高血压史的患者同时有糖尿病史。便秘是胃肠运动障碍的一种表现，可能与多种因素有关，包括服用阿片类药物、抗抑郁药等，无论是前瞻性或是回顾性研究，均发现便秘是肠道准备不足的独立危险因素[6]。不充分的肠道准备可使住院时间增加约25%，费用增加30%，另一方面，本研究发现住院时间亦是肠道准备质量的独立影响因素。据报道，有超过40%的病人住院期间出现便秘症状[27]。Fuccio等[28]发现住院时间≥7 d的患者结肠清洁不充分的风险更高，Garber等[29]研究发现新发便秘多在入院后2～3 d发生，且与住院时间较长显著相关，可能与患者在院内活动量少，且住院时间越长，情绪越可能产生焦虑相关，从而影响了胃肠功能。本研究发现，住院时间每增加1天，肠道准备不充分的风险增加0.946倍，在对应的Points数值增加约11分，这也提示我们，入院后若除外禁忌，建议尽快安排肠道准备。

本研究具有一定的局限性，纳入病例的患者虽均告知严格遵守了肠道准备流程，但据文献报道，约有30%的肠道准备不良患者在结肠镜检查前没有完全遵循医嘱[30]。其次，本研究所选病例均来自同一家医疗机构，属于单中心研究，数据量较小，病例上存在选择偏倚，后续可行多中心、更大样本量的研究。