足月单活胎初产妇头位难产预测模型的建立及验证

刘艳清，龚清泉，袁玉红，胡 静，田小兵，石 琪*

(1.川北医学院附属医院妇产科，南充 637000；2.川北医学院，南充 637000)

头位难产是指在分娩过程中因胎头俯屈、旋转及下降受阻而导致的困难分娩，若不能及时处理会给母儿带来危害，如感染、产后出血、胎儿窘迫，增加剖宫产率，产生不愉快的分娩经历，甚至导致母儿死亡[1]。明确引起头位难产的相关分娩因素，对早期识别及正确处理头位难产，促进自然分娩，降低剖宫产率及围生期母儿发病率具有重要意义。既往关于头位难产的研究多集中于高危因素的分析，鲜有预测模型的构建。本研究结合前期研究，基于川北医学院附属医院的临床数据，建立足月单活胎初产妇头位难产的预测模型，并构建列线图，同时以经阴道试产符合标准的足月单活胎头位初产妇数据为外部验证，检验模型的预测性能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 建模及内验证数据集：以2015年1月1日至2020年12月31日于川北医学院附属医院妇产科经阴道试产的足月单活胎头位初产妇的临床病例资料为研究对象构建临床预测模型，同时以该研究对象进行Bootstrap重复取样内部验证。外验证数据集：以2021年1月1日至2022年4月30日川北医学院附属医院妇产科经阴道试产的足月单活胎头位初产妇的临床病历资料为外验证数据集。建模数据集及外验证数据集纳入、排除及诊断标准一致。本研究经川北医学院附属医院伦理委员会审核通过(2022ER029-1)。纳入标准：足月(37+0～41+6周)、单活胎、头位、经阴道试产的初产妇。排除标准：产妇精神障碍性疾病及认知功能不全、入院时宫口开大>6cm、产程中使用椎管内镇痛、社会因素和产程中胎儿宫内窘迫中转剖宫产及一般资料不全者。

1.2 诊断标准[2]头位难产包括活跃期停滞和第二产程延长。(1)活跃期停滞：破膜且宫口扩张≥6cm后，宫缩正常，宫颈口停止扩张≥4h；破膜且宫口扩张≥6cm后，宫缩欠佳，宫颈口停止扩张≥6h。(2)第二产程延长：无椎管内镇痛下，初产妇第二产程时限>3h，产程无进展(包括胎头下降、旋转)。阴道顺娩：是指妊娠37+0～41+6周，产程进展正常，胎儿以头位自然娩出，产后母儿状态良好的分娩。按诊断标准分为头位难产组及阴道顺娩组。

1.3 研究方法

1.3.1 病历资料收集 回顾搜集病历资料，记录产妇的一般资料(临产前情况)，如年龄、身高、产前体重、孕次、分娩时妊娠天数、胎膜早破、是否引产、是否脐带绕颈、胎儿腹围，以及临产后至活跃期起点情况，如是否潜伏期延长、是否宫颈水肿、活跃期起点的胎先露位置和胎方位。

1.3.2 相关定义及说明 (1)产前体质量指数(body mass index,BMI)=体重(kg)/身高2(m2)；(2)孕周：通过早孕期顶臀长或中孕期双顶径、腹围及股骨长核对；(3)胎儿腹围：临产前1周内通过超声取脐静脉入肝处与胎儿脊柱垂直的腹部横切面直接测得；(4)胎膜早破：临产前胎膜自然破裂；(5)活跃期：从活跃期起点(6cm)至宫口开全称为活跃期；(6)潜伏期延长：初产妇从规律宫缩至宫口扩张到6cm所用时限超过20h；(7)活跃期起点的胎先露位置：活跃期起点胎儿颅骨最低点与坐骨棘平面的关系，平坐骨棘时，以“0”表示，在坐骨棘平面上1cm，以“-1”表示，在坐骨棘平面下1cm，以“+1”表示，余依次类推；(8)活跃期起点的胎方位：活跃期起点胎头枕部与母体骨盆的关系，位于骨盆前方为枕前位(occiput anterior position,OA)；非OA：除枕前位外的其他头位，包括枕横位、枕后位、高直前位、高直后位、前不均倾位、面先露；(9)宫颈水肿：产程中宫颈前唇长时间被压于胎头与耻骨联合之间，血液回流受阻引起的异常宫颈肥大；(10)经阴道试产产妇均排除了明显头盆不称、骨盆异常、软产道异常、严重妊娠合并症、病理产科情况及合并心功能不全等严重内科疾病；(11)产程评估：由受过规范化培训的助产士与主治医师及以上职称临床医生有效合作评估，潜伏期每4h，活跃期每2h阴道检查1次，根据个体症状和进展进行调节时限。

2 结 果

2.1 研究对象 2015年1月1日至2020年12月31日于川北医学院附属医院经阴道试产的足月单活胎头位初产妇共2696例，最终有1677例初产妇参与建模，其中头位难产220例(13.1%)，经阴分娩1457例(86.9%)。2021年1月1日至2022年4月30日于川北医学院附属医院经阴道试产的足月单活胎头位初产妇共1043例,纳入外验证共586例,其中头位难产66例(11.3%)，经阴分娩520例(88.7%)。

2.2 头位难产预测模型的建立

2.2.1 单因素分析 头位难产组和阴道顺娩组的年龄、产前BMI、分娩时妊娠天数、脐带绕颈、胎膜早破、引产、胎儿腹围、潜伏期延长、宫颈水肿以及活跃期起点的胎先露位置和胎方位比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 影响头位难产相关因素的单因素分析[n(%)]

2.2.2 预测模型的建立 将单因素分析差异有统计学意义的变量纳入logistic回归多因素分析。结果显示，头位难产的预测因素，包括年龄、胎儿腹围、胎膜早破、潜伏期延长、宫颈水肿及活跃期起点的胎先露位置及胎方位。以因变量为分娩结局(阴道顺娩=0，头位难产=1)，建立预测模型，见表2。

表2 头位难产影响因素的多因素logistic回归分析结果

2.3 头位难产预测模型的评价 根据模型预测概率绘制的ROC曲线分析显示：AUC为0.886(95%CI为0.860～0.912)(图1A)，具备很好的区分度，提示模型预测能力好，利用约登指数计算最佳临界值为0.101，此时灵敏度为0.818，特异度为0.819。Hosmer-Lemeshow goodness-of-fit检验判别模型的拟合优度，结果提示：P=0.977，预测结果和实际结果之间具备较好的一致性，提示模型拟合优度较好。

2.4 头位难产预测模型的内部验证 对模型进行Bootstrap重复取样1000次，C-index为0.886，校正C-index为0.882，绘制的校准曲线(图1B绿色实线)围绕理想曲线(图1B黑色虚线)波动，提示模型预测性能好，具有可重复性。

2.5 头位难产预测模型的外部验证 将外部验证数据集中的预测因子(表3)代入头位难产预测模型，计算预测概率，根据预测概率绘制ROC曲线，见图1C，AUC为0.893(0.842～0.943)，运用Z检验与建模数据集构建的预测模型AUC进行比较，差异无统计学意义(P=0.818)，表明头位难产预测模型在外验证数据中使用时，其具备较好的预测能力，模型具有可移植性。

表3 外验证数据集临床特征

图1 头位难产预测模型的评价和内部验证

2.6 头位难产预测模型列线图的建立 将年龄、胎膜早破、胎儿腹围、潜伏期延长、宫颈水肿及活跃期起点的胎先露位置和胎方位导入R软件，使用“rms”软件包完成预测模型列线图构建，见图2。通过上述7个因素单项评分相加得到总分，总分所对应的值即为在活跃期起点预测初产妇头位难产的发生概率。

图2 预测模型的列线图

3 讨 论

根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的数据，难产造成了全球约8%的孕产妇死亡，几乎都发生在发展中国家。随着人们围生期保健意识的增强，胎位性难产率显著降低，但头位难产率仍较高。头位难产常常受两种或两种以上分娩因素的影响，按新产程标准，需经过充分试产至活跃期及以后才能诊断,故在活跃期起始阶段研究和应用难产预测模型更具有临床指导价值。

3.1 头位难产的相关因素分析 研究认为，产妇年龄、孕前BMI、引产、胎方位异常、巨大儿等是引起头位难产的高危因素[3-6]。本研究发现，年龄、胎膜早破、胎儿腹围、潜伏期延长、宫颈水肿及活跃期起点的胎先露位置和胎方位是头位难产的高危因素。

产妇的年龄越大，发生难产风险越高[7]。研究表明，35～39岁年龄组与≤25岁年龄组相比，难产发生率增加约一倍[3]。原因可能为随着年龄的增加,子宫肌层易发生动脉硬化而逐渐老化，导致收缩力降低，发生宫缩乏力等。

胎膜早破往往被认为是难产的一个警示信号,多发生于先露未衔接者，因先露与骨盆间有空隙，前后羊水交通，前羊膜囊受力不均而致。胎膜早破后，羊水流失，宫壁紧贴胎体，易发生宫缩不协调或胎头旋转受阻，增加难产机会。胎膜早破后,通过破口，胎儿与外界相通，增加了宫内感染的几率，感染可使子宫对缩宫素的敏感性降低，阻碍有效宫缩的发动，使子宫收缩乏力，造成产程进展缓慢甚至停滞，增加难产机率。

胎儿体重尤其是巨大儿与难产有关[5]。孕晚期胎儿体重的增加，主要是脂肪堆积及肝糖原储存,体现在腹围增加。孕晚期由于胎头入盆和较固定的胎方位，胎儿双顶径不容易准确测得,而胎儿腹围在孕晚期则不受这些因素的干扰,超声可准确测得。研究发现,胎儿腹围与体重高度相关性[5,8]，故可采用胎儿腹围值代替胎儿体重预测头位难产。

一项对10677例产妇的研究发现，潜伏期越长，最终进行剖宫产的概率越大，随着潜伏期延长，产程进展失败、产后出血、绒毛膜羊膜炎、输血率增高[9]。研究认为，造成潜伏期延长的原因通常是子宫收缩乏力、胎儿胎方位或胎先露异常以及母亲产道异常等[10]。虽然新产程标准不再将潜伏期延长作为剖宫产指征，但潜伏期延长是发生难产的最早期征兆，同时由于其处于产程早期，时限较长，有时与假临产难以鉴别而被忽视，错过早期处理时机，造成难产，导致母婴不良结局。

产程开始时以枕前位最常见，其次是枕后位和枕横位，大部分枕后位或枕横位在产程中随着产程进展逐渐转为枕前位分娩，若胎头旋转受阻，发展为持续性枕后位或枕横位而引发头位难产[11]。胎方位异常影响胎头下降，使胎头高浮，造成头盆不称，导致分娩困难。研究发现,进入活跃期后胎头位置仍在坐骨棘平面以上，提示难产可能性大[12]。产程中宫颈水肿尤其是产程早期就出现的宫颈水肿多为因胎方位异常或头盆不称等因素压迫宫颈而形成，是头位难产的常见表现[1]。同时宫颈水肿阻碍宫口扩张及胎头下降，两者相互影响，增加难产可能。

3.2 与其他预测模型的比较 目前国内外对孕产妇试产失败中转剖宫产的预测模型研究有较多报道。Burke等[13]和Tolcher等[14]对足月单胎初产妇构建剖宫产列线图预测模型，有很高的预测价值。孙芳璨等[15]对足月初产妇阴道试产失败中转剖宫产做了预测模型研究，指出母亲年龄、BMI、孕期增重、妊娠时间、胎膜早破、引产方式、羊水污染、男性胎儿是阴道试产失败中转剖宫产的独立影响因素。陈辉等[16]建立了高龄经产妇阴道试产失败中转剖宫产的预测模型。头位难产仅仅为试产失败众多原因中的一个，故不能运用已有的试产失败中转剖宫产预测模型来预测头位难产的发生，需寻找头位难产发生的高危因素并建立单独的预测模型，目前国内外对头位难产的研究主要集中在高危因素研究，鲜少有预测模型。近年来仅Nahaee等[4]于2020年开展了一项在活跃期预测头位难产的研究，指出产妇身高小于160cm、低收入、引产、分娩镇痛、母亲焦虑、脱水和分娩过程中缺乏医务人员的充分支持是头位难产的预测因素。

以上研究主要集中于母体因素，缺少胎儿体重、胎方位、胎先露位置等影响产程进展的胎儿因素，且研究对象为国外孕妇群体，是否适用我国孕产妇有待商榷。本研究利用真实世界大数据，整合临产前及临产后至活跃期起点母儿双方的数据，通过logistic回归多因素分析创建了头位难产的临床预测模型，且对模型进行内外部检验。将logistic回归多因素分析得到的产妇年龄、胎膜早破、胎儿腹围、潜伏期延长、宫颈水肿及活跃期起点的胎先露位置和胎方位7个高危因素代入R软件构建头位难产的预测模型列线图。模型AUC为0.886，最佳临界值为0.101，灵敏度为0.818，特异度为0.819。采用Hosmer-Lemeshow goodness-of-fit检验，提示模型的拟合程度好(P>0.05)。利用Bootstrap重复抽样方法进行内部验证，提示预测模型稳定。运用本机构2021年1月至2022年4月的数据进行外部验证，提示模型的预测性能好。

3.3 模型的应用及意义 根据列线图模型，将图上各项高危因素评分相加得到总分，总分所对应的值即为在活跃期起点预测头位难产的发生概率。如某初产妇，年龄29岁，胎膜早破，入院后B超测得胎儿腹围约为342mm，经22h充分试产进入活跃期，活跃期起点的胎先露位置为“0”，枕后位，有宫颈水肿。基于列线图得分为25.5+23+22.5+78+0+100+33=282分，对应的头位难产发生预测概率约为92%，远大于最佳临界值。难产概率极高，应引起重视，尽早干预，如手转胎方位至枕前位，改变可变的分娩因素，防止头位难产发生。通过整合临产前及临产后至活跃期起点的母儿双方的相关高危因素构建的预测模型，灵敏度、特异度均较高。内外验证也证实模型具有可重复性及移植性。此外，通过运用这个预测模型，可以训练团队新成员对分娩情况的判断，提醒其影响产程进展的关注重点，巩固其基础知识并转化成临床实践。因此，该模型不仅具有一定的临床应用价值，还可用于团队训练，促进产程管理同质化。分娩活动和产程进展情况根据种族和自身条件具有个体化特点，随着个体化医疗时代的到来，根据机构服务人群的真实数据，建立能提供个体化的医疗服务模式，针对性地采取不同的应对措施，可达到更佳的治疗效果，故本研究构建预测模型的方法具有与时俱进的更新潜能，可在以后的系列研究中进一步完善并发挥作用。

3.4 本研究的不足与展望 (1)本研究为回顾性研究。由于病历资料记录质量的限制，一些数据缺失。(2)产程进展相关参数均人为评估。由于产程评估相关因素：宫口扩张、胎先露位置和胎方位等，按医疗常规，均需通过指检判断，不可避免地存在一定主观偏差，这也是产程研究中难以解决的普遍问题。石琪等通过“产程三维导航系统”在产程研究及规范产程管理的研究证实,经规范化培训的助产士对产程进展相关参数的评估人机符合度高，能提供比较精准的宫口和先露位置等评估产程进展的关键参数[17]。本研究机构内助产士团队人员相对固定，定期接受技能考核与培训，且若遇产程进展异常时，均汇报主治医师及以上职称的临床医生共同评估、处理，对产程判断具有一定的同质性。(3)本研究仅涉及本地区单中心人群。在人群的选择上仅针对本中心所有经阴道试产的足月单活胎初产妇。本中心为危重症孕产妇救治中心，多为危急重症孕妇，无阴道试产禁忌证孕妇群体相对较少，导致纳入研究人群少，可能存在一定偏倚。采用本机构人群进行外部验证。外部验证分为时段验证和空间验证。本研究采用的是本机构内与建模数据不同时段数据进行的时段验证，通过验证，模型具有可移植性，可尝试推广，但若进一步采用其他机构数据进行空间验证更有利于模型的推广使用。为解决以上局限及不足，本课题组正积极开展多中心、大数据的外部验证来评估模型的预测性能。同时本课题组计划开展多中心的头位难产前瞻性研究，除了影响分娩的产力、产道及胎儿因素，还着重研究孕妇精神心理因素，前期课题设计已完成，后期研究正计划逐步开展。

综上所述，联合产妇年龄、胎膜早破、胎儿腹围、潜伏期延长、宫颈水肿及活跃期起点的胎先露位置和胎方位这些因素建立预测模型,预测效能较好，准确率较高，可用于指导临床医生对于高风险产妇的早期识别，提前采取干预措施，改变可变的分娩因素，预防头位难产的发生。但仍需扩大样本量和纳入更多的分娩相关因素纠正偏倚和增加模型的准确性和适用范围。同时值得注意的是，预测模型仅为帮助临床预判头位难产的可能，提供部分依据，但安全分娩的关注核心是母儿双方，不可仅凭对产程的判断决定是否采取干预或选择干预措施。对母儿安全高度关注，提高分娩体验，才能真正保障母婴安全，改善分娩结局。