股骨头坏死行全髋关节置换术后输血的危险因素分析及列线图预测模型建立

林群，张亚鑫，贾大洲，孙钰

股骨头坏死（osteonecrosis of femoral head,ONFH）是骨科的常见病之一，属于一种渐进性的疾病。股骨头的进行性破坏最终引起股骨头结构塌陷和无菌性坏死，严重危害患者的生活品质，晚期病例多采取髋关节置换手术治疗。由于髋部关节置换手术创伤较大，加之术中截骨引起的创面渗血及其他因素，患者术后易出现急性贫血。有研究表明，髋关节置换术常伴显性及隐性失血，总失血量较大，术后需同种异体输血治疗[1]。异体输血可能引起传染性疾病传播、过敏反应及溶血反应等并发症，还可增加假体周围感染的风险，同时进一步加重血液资源的紧缺情况[2]。目前仍缺乏有效的髋关节置换围手术期血液管理指南。基于快速康复外科理念，如何找到髋关节置换术后输血的危险因素，提前干预并做好血液管理，减少术后输血，是骨科医师面临的重要问题。临床预测模型工具近年来在临床医学领域应用广泛，列线图可通过构建临床预测模型来进行个体化预测不良事件的发生风险[3]。本研究通过回顾性分析股骨头坏死患者行全髋关节置换术后输血的危险因素，确定术后输血的独立危险因素，构建术后输血风险的列线图预测模型，对降低全髋关节置换术后输血率、实现术后快速康复具有重要指导意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①确诊为ONFH，有手术指征；②行初次单侧全髋关节置换术；③病历资料完整。排除标准：①术前或术中输血者；②凝血功能异常者；③有长期抗凝药物用药史者；④严重的心肺或肝肾功能不全者；⑤其他围手术期禁忌证者。

2019年1月至2020年12月行全髋关节置换术的ONFH 患者共269 例，根据上述纳入排除标准，共纳入237 例，男110 例，女127 例；年龄45～81 岁，平均（60.4±12.4）岁。本研究经医学伦理委员会审核通过，患者均签署知情同意书。

1.2 治疗方法

所有手术由同一医师完成，患者取侧卧位，采取全身麻醉或椎管内麻醉，取后外侧入路，结合患者意愿安装国产或进口的生物型髋关节假体，冲洗手术野缝合关节腔，局部注射氨甲环酸止血。术后应用五水头孢唑林钠2 g bid 两天预防感染，低分子肝素钠4000AXaIU ih qd预防下肢深静脉血栓。

1.3 观察指标

采集患者资料，包括性别、年龄、体重指数（body mass index,BMI）、高血压、糖尿病、心脑血管疾病、骨质疏松、既往骨折病史、假体厂家、麻醉方式、术前血红蛋白水平、术前血小板水平、手术时长、出血量、术后1 d血钙水平。

按照标准划分为体重正常（18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2）、体重过低（BMI＜18.5 kg/m2）、体重超重（24.0 kg/m2≤BMI＜28.0 kg/m2）和肥胖（≥28.0 kg/m2）[4]。术前血红蛋白水平分为正常（＞120 g/L），偏低（≤120 g/L）。出血量按照GROSS公式根据术前术后红细胞比容（hematocrit,Hct）计算。术后1 d血钙水平分为血钙正常（＞2.15 mmol/L），血钙偏低（≤2.15 mmol/L）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0 软件进行统计学分析，计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料以例数表示，组间比较采用χ2检验。先进行单因素分析，找出具有统计学意义的变量（P＜0.05），再进行多因素二元logistic回归分析确定术后输血的独立危险因素。运用R软件构建股骨头坏死行全髋关节置换术后输血的预测模型，绘制列线图、受试者操作特征（receiver operator characteristic,ROC）曲线、校准曲线及决策曲线，计算曲线下面积（area under curve,AUC）。评估列线图模型的区分度、准确度。

2 结果

根据术后血液检测结果，当血红蛋白＜70 g/L，或血红蛋白为70～80 g/L伴明显贫血症状时予以悬浮少白红细胞输注。输血过程注意观察患者不良反应，输血后复查血常规。237例患者中术后输血60例（25.3%），未输血177例（74.7%）。

2.1 单因素分析结果

经单因素分析结果显示，输血组与未输血组在年龄、糖尿病、心脑血管疾病、既往骨折病史、假体厂家、麻醉方式、术前血小板水平方面比较，差异无统计学意义（P＞0.05，表1）；在性别、BMI、高血压、骨质疏松、术前血红蛋白水平、手术时长、出血量、术后1 d血钙水平方面比较，差异有统计学意义（P＜0.05，表1）。

表1 股骨头坏死全髋关节置换术术后输血组与未输血组单因素分析结果

2.2 多因素logistic回归分析结果

单因素分析结果具有统计学意义的8 个变量为自变量，以是否术后输血二分类变量为因变量，多因素logistic 回归分析结果骨质疏松、术前血红蛋白水平偏低、手术时长、出血量、术后1 d血钙水平与术后输血与否密切相关，有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表2 股骨头坏死全髋关节置换术后输血组与未输血组多因素Logistic 回归分析结果

2.3 预测模型构建

依照多因素logistic 回归分析结果，运用R 软件构建股骨头坏死患者行全髋关节置换术后输血的列线图模型（图1）。运用R 语言软件绘制列线图模型预测股骨头坏死患者全髋关节置换术后输血的ROC曲线，计算AUC 为0.891，说明该预测模型具有良好的区分度（图2A）。制作列线图模型的校准曲线，结果表明校准曲线斜率接近1（图2B），显示出该预测模型预测风险与实际发生风险较好的一致性，同时也表明该预测模型校准度良好。

图1 预测股骨头坏死患者全髋关节置换术后输血的列线图

图2 列线图预测股骨头坏死患者全髋关节置换术后输血的ROC曲线（A）和校准曲线（B）

3 讨论

3.1 关节置换术后输血概况

对于股骨头坏死晚期患者，全髋关节置换术已成为主要治疗方法。髋部手术出血量大，常需要术后输血，不仅增大了输血相关不良反应及传染病感染风险，更增加住院时间、加重患者负担。因此寻找术后输血高风险因素，提前采取干预措施，对降低术后输血率，加速术后康复具有重要意义。列线图通过R语言将回归方程结果可视化，近年来在临床医学模型预测中得到广泛应用，可应用于生存概率分析或不良事件的发生预测。有研究者应用列线图来构建预测肿瘤患者预后的生存模型[5]。Mesko 等[6]通过统计分析建立全关节置换患者术后30 d的再入院预测模型，显示出较好的预测能力。目前针对其他关节置换术后输血的列线图模型已有报道，但尚无股骨头坏死患者全髋关节置换术后输血的列线图预测模型研究。本研究纳入237例股骨头坏死行全髋关节置换术患者的临床数据，结果显示骨质疏松、术前血红蛋白水平、手术时长、出血量、术后1 d血钙水平是股骨头坏死行全髋置换术后输血的独立危险因素，然后基于这5项独立危险因素创建术后输血风险的列线图预测模型，对鉴别关节置换术后输血高危患者从而提前采取血液干预措施具有重要的临床指导意义。

3.2 手术时长对术后输血的影响

手术时长与手术后并发症密切相关，既往研究表明手术时间的延长，将增加术中失血量与术后输血的风险。David等[7]研究表明手术时长与下肢全关节置换手术异体输血的需求和输血量直接相关，其多因素分析结果表明手术时间每增加15 min，输血概率将增加1.35倍。Surace等[8]通过回顾性分析全髋关节置换术后30 d 不良事件发生的影响因素，结果显示手术时长与术后输血风险显著相关。本研究结果与既往研究相符，结果显示手术时长是股骨头坏死患者行全髋关节置换术后输血的独立危险因素，且手术时长每增加10 min，预测模型中得分将增加5分。因此，术中应尽可能缩短手术时间，减少手术创伤，可以减少术中失血，进而降低术后输血率。

3.3 骨密度对术后输血的影响

骨质疏松患者骨密度降低，骨小梁变细薄甚至断裂，增大了骨髓间隙，当股骨近端截骨后，血液流进骨髓间隙中，造成血液丢失。另外，骨质疏松患者体内氧自由基水平较高，可与红细胞磷脂膜产生过氧化反应造成溶血反应，进一步加重了血红蛋白的丢失[9]。既往有研究证实，骨质疏松是髋部术中和术后隐性失血的重要危险因素[10]。本研究显示相较于骨量正常的患者，骨质疏松患者将在列线图中增加约38 分的权重。骨质疏松患者围手术期失血量增加，从而加大患者术后输血的风险。因此，可对骨质疏松患者采取术前干预措施，如术前血液稀释或自体血回输等措施来预防术后输血。

3.4 术前血红蛋白对术后输血的影响

Pempe 等[11]回顾性分析髋膝关节置换术后输血的病例资料，结果表明术前低血红蛋白水平是术后输血的一项重要预测指标。其中术前血红蛋白水平为90～100 g/L、100～110 g/L、110～120 g/L和120～130 g/L的患者输血概率分别为100%、33.3%、10%和5.6%。Browne 等[12]的研究也证实，术前血红蛋白降低是髋关节置换术后输血的危险因素。本研究结果显示，术前轻度贫血的患者，手术后输血的概率极大升高（OR=15.518），术前血红蛋白降低（＜120 g/L）是股骨头坏死行全髋关节置换术后输血的独立危险因素，这与其他研究结果一致。在列线图中可以看到，术前贫血的患者将增加约80分的权重。髋部手术出血量较大，有报道称全髋关节置换术中出血量在700～2000 ml，输血率可达16%～37%[13,14]。

3.5 出血量及术后血钙对术后输血的影响

本研究采用GROSS线性方程计算术前至术后1 d出血总量并纳入回归方程[15]，从而构建列线图预测模型。结果显示出血量每增加20 ml 将增加10 分的权重。众多研究证实术前血红蛋白降低和出血量增多与术后输血关系密切，提示术前或术中采取相应血液管理措施，纠正术前贫血减少失血量或可大幅度减少置换术后输血的可能。有研究发现，血钙浓度与围手术期出血程度呈负相关，且是出血程度的独立危险因素[16]。另有多项研究表明，血钙浓度降低与伤口血肿的形成关系密切，并呈负相关性，可能与钙离子的丢失导致的凝血功能异常有关[17,18]。有研究通过全髋关节置换术后异体输血的相关因素分析得出，术后血钙浓度较高的患者相较于降低患者更不易产生术后输血，是术后输血的保护性因素[19]。本研究结果也显示，术后血钙降低是术后输血的危险因素，与既往研究结果一致。

3.6 氨甲环酸对术后输血的影响

此外，大量研究表明应用氨甲环酸在降低关节置换术围手术期失血量和输血率方面发挥积极作用。关于氨甲环酸的给药方式有静脉注射、关节腔局部应用、口服或几种方式联合应用；给药时间有术前、术中、术后等。Franchini 等[20]认为静脉应用氨甲环酸减少了关节置换术后的输血率。李斯明等[21]认为相较于术中静脉用药，局部关节腔应用氨甲环酸更值得推荐。还有学者认为氨甲环酸应用方式对关节置换的临床疗效没有差异[22]。无论何种给药方式，氨甲环酸的临床疗效在国内外研究中已经得到证实，围手术期应用氨甲环酸可以有效地降低关节置换术后输血率。

3.7 其他因素对术后输血的影响

既往有研究表明，年龄、性别和BMI是围手术期输血的影响因素[11,12,23]，且有报道患者肥胖相对于体重正常行下肢关节置换的输血率降低。本研究单因素分析结果显示，年龄无统计学意义，性别和BMI有统计学意义，但同时纳入多因素回归分析后显示性别因素无统计学意义，BMI有统计学意义。其中肥胖（OR＜1）是术后输血的保护性因素，但无统计学意义。考虑到本次为单中心回顾性研究，所纳入病例均来自一所医院，且病例数较少，并在构建列线图预测模型时未进行组内分组验证，可能导致结果产生偏倚和偏差，未来还需要更多的多中心大样本前瞻性研究来验证。

4 结论

综上，骨质疏松、术前血红蛋白降低、手术时长、出血量、术后1 d血钙是股骨头坏死患者行髋关节置换术后输血的危险因素，通过R语言软件构建术后输血列线图预测模型的区分度与准确度良好。降低术后输血率需提前识别高危患者，并积极采取措施，如控制手术时长、围手术期血液稀释、自体血回输、术中充分止血、围手术期应用氨甲环酸等。以减少股骨头坏死患者全髋关节置换术后输血的发生。

【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突