创伤性颅脑损伤患者去骨瓣术后脑积水风险列线图模型构建及其价值评估

赵思任，张建斌，张吉论，董绪帅，纪延伟，张法学，冯肖亚，张荣伟

山东大学附属山东省立第三医院神经外科，济南 250031

去骨瓣减压术是创伤性颅脑损伤的主要治疗手段，其能够有效且快速地对患者高颅内压进行缓解，进而对患者的脑部循环进行改善，并且降低患者病死率[1]。脑积水是去骨瓣减压术较为常见的并发症，可以导致患者出现智力低下、步态异常等生理改变，如果患者不进行及时的治疗，其可能引起脑疝、颅内高压，严重者会对患者的生命安全产生威胁[2-3]。列线图作为一种图型预测工具，其能够对多种相关因素进行统计分析，以确认事件发生的可能性。先前研究曾通过单因素分析和多因素分析发现格拉斯哥昏迷评分(GCS)、手术时间以及脑脊液压力(CSFP)等因素能够影响患者术后脑积水的发生，但是目前对于预测创伤性颅脑损伤患者术后脑积水风险预测的列线图模型鲜有报告[4-5]。故本研究前瞻性分析2019年1月—2020年11月笔者医院神经外科收治并进行去骨瓣减压术治疗的颅脑损伤患者120例，对患者术后并发脑积水的危险因素进行分析，建立预测术后脑积水发生风险的列线图模型，从而达到个体化评估创伤性颅脑损伤患者术后脑积水发生的目的。

临床资料

1 一般资料

纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2)经CT检查确认为创伤性颅脑损伤并进行去骨瓣减压术治疗。排除标准：(1)合并脑部肿瘤；(2)发生创伤前合并有脑萎缩、脑积水等神经系统疾病。

本组颅脑损伤并进行去骨瓣减压术治疗患者120例，男性82例，女性38例；年龄18～70岁，平均43.2岁；合并颞部损伤16例，合并顶部损伤20例，合并枕部损伤18例，合并额部损伤30例，单纯颞部损伤36例。致伤原因：高处坠落伤9例，跌伤12例，击打伤18例，道路交通伤81例。本研究经笔者医院医学伦理委员会审批(08190213)，患者及家属签署知情同意书。

2 研究方法

患者伤后1～2d均顺利完成去骨瓣减压术。从颧弓上耳屏前1 cm处开始手术切口，经过顶结节和耳廓到达中线旁1 cm处，一直到达前额发际线。整个皮瓣形状为“？”形，形成骨瓣后在顶部旁开2cm的中线，从而实现外、内减压。将骨瓣去除后，将硬膜呈星状剪开，然后将脑组织用人工硬膜覆盖。术后对患者脑积水情况进行6个月随访，主要评价手段为CT影像学检查。脑积水的诊断标准：(1)头颅CT检查发现上脑室系统进展性扩大，主要表现为第三脑室变圆、侧脑室颞角≥2cm、额角增大(Evans指数>0.3)，此项为必备条件；(2)患者大脑凸面脑沟消失或者变窄，脑室周围出现低密度渗出。

3 观察指标

对所有患者进行6个月的随访，记录患者是否出现脑积水。对患者的性别、年龄、腰椎穿刺脑脊液置换、脑室积血情况、颅内感染、蛛网膜下腔出血、入院时GCS、损伤部位、开放性损伤情况、手术时间、骨瓣面积、术前脑室系统出血、术前环池和导水管结构清晰度进行分析，并且应用美国Codman颅内压监护仪(82-6635型)对患者的颅内压进行监测，患者在入院12h内进行颅内压探头植入术。术后3d对颅内压情况进行分析，应用腰大池引流期间连接数据处理工具对CSFP、颅内压相关指数(RAP)进行记录，应用酶联免疫吸附实验(ELISA)对脑脊液中β2-微球蛋白(β2-MG)和S100B钙结合蛋白(S100B)水平进行检测，试剂盒购自上海晶抗生物工程有限公司，操作均按照说明书进行。患者均为重型颅脑损伤患者。

4 统计学分析

结 果

1 患者术后脑积水单因素分析

经6个月随访，共34例患者出现脑积水，脑积水发生率28.33%。经过单因素分析发现，患者的β2-MG、S100B、腰椎穿刺脑脊液置换、脑室积血情况、颅内感染、蛛网膜下腔出血、入院时GCS、CSFP、RAP、骨瓣面积、术前环池和导水管结构清晰度和术后3d时的颅内压情况与患者出现脑积水存在相关性(P<0.05)，患者出现脑积水情况与患者的性别、年龄、损伤部位、手术时间相关性不大(P>0.05)。见表1。

2 患者脑积水多因素分析

经多因素分析，β2-MG、蛛网膜下腔出血、脑室积血、RAP是患者术后脑积水发生的独立影响因素(P<0.05)。见表2。

3 预测术后脑积水列线图模型验证

基于RAP、蛛网膜下腔出血、脑室积血和β2-MG这四项独立危险因素，应用R软件建立创伤性颅脑损伤患者术后脑积水风险列线图模型。列线图模型对创伤性脑损伤术后患者出现脑积水的预测C-index为0.874，这表明该模型具有较好的区分度。应用ROC曲线对列线图模型预测创伤性脑损伤术后患者出现脑积水效果进行分析，分析显示ROC曲线下面积为0.843(95%CI：0.779～0.903)，特异度为0.741，灵敏度为0.879。见图1、2和表3。

讨 论

对于创伤性颅内压升高的主要治疗手段为去骨瓣减压术，该方法能够有效改善创伤性颅脑损伤患者的症状并降低患者的病死率，能够有效改善预后[6-7]。中重度颅脑损伤患者，各种原因会造成占位效应从而造成患者颅内压急性升高，中线向侧移位。患者行骨瓣减压术后，相对低压区在骨窗处形成，患者的脑组织向骨窗外膨出，容易造成纵横间硬膜下腔隙并且增大裂隙，导致相对低压区再次形成，CSF流入会逐步形成纵裂间积液。患者纵横间积液扩大，会对患者的侧脑组织进行挤压并产生外移，从而造成脑压较高，导致平面向大脑镰而凸面向骨窗侧积液。而且颅脑体积是一定的，当脑组织失去颅骨骨瓣保护，其限制力会消失，脑静脉回流以及脑硬膜窦所受外界压力变小，导致大脑半球静脉回流增多，组织液、血浆等细胞外液吸收增加，引起实质细胞体积减少，脑内空间增大而脑室扩大，进而发展为脑积水。骨瓣减压术的常见并发症为脑积水[8]。本研究共有34例患者发生脑积水，脑积水发生率为28.33%。蛛网膜颗粒是压力依赖的单向瓣膜，当患者颅内压出现降低，跨越蛛网膜颗粒的压力值会逐渐变小，从而通过蛛网膜颗粒的回流量会逐渐降低，造成脑脊液循环出现障碍[9-10]。进行去骨瓣减压术能够造成患者颅骨缺失，致使患者颅内动力系统发生明显变化，从而造成患者出现脑积水[11]。前期研究表明，患者进行去骨瓣减压术时，当患者的骨瓣边缘接近中线的时刻，其可能造成患者桥静脉损伤，从而造成患者脑脊液产生和吸收的平衡出现倾斜，最终造成患者脑室出现扩大并形成脑积水[12-13]。患者脑积水会造成患者神经功能损害，对患者的生命安全造成极大的威胁。对患者进行积极干预，能够降低患者脑积水发生率，因此寻找一种能够有效预测患者脑积水发生的指标或方法十分必要。

表1 患者术后脑积水单因素分析

表2 患者脑积水多因素分析

表3 预测创伤性脑损伤患者术后脑积水风险列线图模型

RAP：颅内压相关指数；β2-MG：β2-微球蛋白

ROC：受试者工作特征

本研究应用单因素和多因素分析最终确定创伤性颅脑损伤患者术后脑积水的高危因素为β2-MG、脑室积血、蛛网膜下腔出血、RAP。β2-MG是一种小分子蛋白，其主要对肾小球滤过功能进行表征。本研究显示脑脊液中β2-MG水平越高，患者出现脑积水的可能性越大，其可能是颅脑损伤患者发生下丘脑-垂体-肾上腺轴功能异常，造成肾小球滤过率降低，升高β2-MG水平[14]。

脑室积血患者出现创伤性脑损伤的可能性要大，主要是由于积血引起脑室周围组织的顺应性降低，从而造成脑室扩张，血块会对脑室壁进行压迫，血块溶解时又会造成脑脊液吸收困难，最终致使脑积水的产生[15]。蛛网膜下腔出血越严重，患者出现脑积水的可能性越大，其主要原因是患者蛛网膜下腔出血会造成大量血管活性物质和自由基释放，从而造成患者脑积水[16]。RAP能够对脑压力-容积的代偿空间进行反应，进而对患者脑脊液储备能力进行反应，预测患者出现脑积水的可能性[17]。

列线图作为一种图形预测工具，其能够应用统计回归模型对多种相关因素对事件发生可能性进行预测，其有可能为临床医师评估患者临床事件的发生风险提供帮助，并且为患者进行个性化治疗提供信息[18-19]。列线图具备高效、可视和简洁的特点，其在多种医学相关预测中列线图被广泛应用[20]。依据列线图模型评分能够对每例创伤性颅脑损伤患者术后脑积水的风险进行预测，其能够帮助患者直观地分析各个危险因素所占的不同风险比重，进而对每个患者采取相应的干预措施。

本研究中应用单因素和多因素分析最终确定创伤性颅脑损伤患者术后脑积水的高危因素。本研究将β2-MG、脑室积血、蛛网膜下腔出血、RAP等高危因素应用R语言建立预测创伤性脑损伤患者术后脑积水的列线图模型。列线图模型显示：患者出现脑室积血后出现脑积水的可能性越大，β2-MG水平越高患者出现脑积水的可能性越大；患者RAP越大，出现脑积水的可能性越大；患者出现蛛网膜下腔出血会加剧患者出现脑积水的可能性。依据患者的列线图模型预测每例患者颅脑损伤术后相应的脑水肿风险，其可使医护人员更直观分析不同危险因素的不同风险比重从而采用相应的干预方法。

对列线图模型进行ROC曲线分析，ROC曲线下面积为0.843(95%CI：0.779～0.903)，特异度为0.741，灵敏度为0.879，其能够较完善地对患者是否出现脑积水进行预测。通过此列线图能够对创伤性颅脑损伤患者术后脑积水发病情况进行预测，进而有助于医护人员进行有效的干预治疗，例如对患者进行分流联合颅骨修补方案、进行腰池或脑室外引流术、利尿、渗透性脱水或者抑制脑脊液分泌等措施，其能够有效缓解患者的症状，而且对患者进行分流联合颅骨修补治疗能够从根本上改善患者症状。

综上所述，本研究基于β2-MG、脑室积血、蛛网膜下腔出血和RAP这四项危险因素，建立了预测创伤性颅脑损伤患者术后脑积水出现的列线图模型，其具有较好的准确度和区分度，医护人员能够依据此模型对患者进行个性化治疗，降低患者脑积水出现可能性。但是本研究也有一些不足：其为单样本研究，样本量较少，对颅脑损伤患者术后脑积水风险的预测还需要多中心大样本量的验证。

作者贡献声明:赵思任:资料搜集、论文撰写;张建斌：资料收集、论文撰写、文献检索;张吉论、董绪帅、纪延伟:病例随访、数据整理;张法学、冯肖亚:资料整理、统计学分析、研究(内容)设计；张荣伟:研究指导、论文修改、经费支持