全髋关节置换术后假体周围感染风险预测列线图模型构建研究

郑德攀，吴兴源，周才盛，王 斌

1.三亚中心医院 骨关节外科，海南 三亚 572000 ；2.海口市第三医院 骨科，海南 海口 571199

全髋关节置换术是治疗髋关节病变的重要手段，可以帮助恢复、纠正髋关节畸形并提高患者的生活质量，主要应用于股骨头缺血性坏死、股骨颈骨折等疾病［1-4］。假体周围感染是全髋关节置换术较严重的并发症，可能引发患者慢性感染，甚至导致截肢、死亡等严重后果［5-6］。因此，评估假体周围感染的危险因素、构建风险预测模型、早期识别高危患者对增加全髋关节置换术的安全性至关重要。列线图模型是建立在Logistic 回归基础上的新型预测模型，弥补了传统方法在个体化精准预测不良事件中的局限性，兼具简便、直观的优势，已广泛用于评估和预防内外科疾病的进展和各类术后并发症［7-10］。本研究旨在探讨全髋关节置换术后假体周围感染的危险因素，并构建列线图预测模型，以期为临床医师早期识别高危患者、制定个体化预防措施提供参考。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2016 年3 月 至2021 年3 月收治的全髋关节置换术后假体周围感染患者纳入感染组（n=30），未感染患者纳入非感染组（n=220）。感染组：男性17 例，女性13 例；年龄（63.50±8.55）岁；非感染组：男性114 例，女性106 例；年龄（63.16±8.61）岁。纳入标准：（1）符合全髋关节置换术手术指征；（2）全髋关节置换术后假体周围感染患者符合2012 年肌肉与骨骼感染协会（muscularskeletal infection society，MSIS）中的诊断标准［11］；（3）临床资料完整。排除标准：（1）合并恶性肿瘤及明显肝肾功能异常者；（2）术前存在其他急、慢性感染性疾病或严重脏器损伤；（3）患者有长期服用激素类药物、免疫抑制剂等相对禁忌证。本研究经医院伦理委员会审批通过（伦理批号：SYZX18-12），所有患者及家属均签署知情同意书。

1.2 研究方法 收集两组患者的性别、年龄、基础疾病（高血压、糖尿病）合并情况、个人史等一般资料，术中失血量、术后引流时间等手术相关指标，以及白蛋白、血红蛋白等实验室生化指标。

1.3 模型使用方法 根据列线图计算全髋关节置换术后假体周围感染风险，将各参数列线的点所对应的分值相加得出总分值，根据总分值列线对应点向全髋关节置换术后假体周围感染概率值列线做垂线，即得出所对应的概率值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0 软件和R 语言3.6.3 数据包进行数据分析。计量资料以均数±标准差（）表示，组间比较采用t 检验；计数资料以例（百分率）表示，组间比较采用χ2检验。应用Logistic 回归分析影响全髋关节置换术后假体周围感染的危险因素，赋值方法见表1；将Logistic 回归得出的独立危险因素引入R 3.6.3 软件及rms 程序包，构建预测全髋关节置换术后假体周围感染的列线图模型；采用Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验及校准曲线评估其一致性，并绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评估其区分度。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

表1 全髋关节置换术后假体周围感染风险多因素分析的变量赋值方式

2 结果

2.1 全髋关节置换术后假体周围感染的单因素分析 单因素分析结果显示，高龄（年龄61～80 岁，P＜0.001）、合并糖尿病（P＜0.001）、术后引流时间（时间≥48 h，P=0.002）、既往髋膝部位创伤史（P＜0.001）与全髋关节置换术后假体周围感染显著相关。见表2。

表2 全髋关节置换术后假体周围感染风险的单因素分析/例（百分率/%）

2.2 全髋关节置换术后假体周围感染风险的多因素分析 将全髋关节置换术后假体周围是否感染作为因变量（未感染=0，感染=1），将单因素分析得出的危险因素（年龄、糖尿病、术后引流时间、髋膝部位创伤史）作为自变量进行Logistic 回归。多因素分析结果显示，年龄61～80 岁（P=0.001）、合并糖尿病（P＜0.001）、术后引流时间≥48 h（P=0.040）、髋膝部位创伤史（P=0.002）是影响全髋关节置换术后假体周围感染的独立危险因素。见表3。

表3 全髋关节置换术后假体周围感染的多因素分析

2.3 全髋关节置换术后假体周围感染的列线图预测模型 使用R 软件构建全髋关节置换术后假体周围感染的列线图预测模型（见图1）。各因素对患者术后假体周围感染的影响以分值形式呈现：年龄61～80 岁，85 分；糖尿病，100 分；术后引流时间≥48 h，49 分；髋膝部位创伤史，86 分。例如，假设1 名患者年龄为61～80 岁（85 分），糖尿病（100 分），术后引流时间＜48 h（0分），髋膝部位创伤史（86分），即患者总分为271 分，于总分值坐标271 分处做垂线，对应的预测概率约为62%，则该患者术后假体周围感染的预测值为62%。

图1 预测全髋关节置换术后假体周围感染的列线图模型

2.4 全髋关节置换术后假体周围感染列线图预测模型的验证 全髋关节置换术后假体周围感染列线图预测模型的校准曲线中，预测值与实际值基本一致，且Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验χ2=6.628，P=0.469，一致性较好。ROC 曲线下面积为0.838（95%可信区间0.771～0.905），区分度较优。见图2～3。

图2 全髋关节置换术后假体周围感染的校准曲线

图3 全髋关节置换术后假体周围感染的ROC曲线

3 讨论

全髋关节置换术是全球治疗全髋关节终末期疾病的有效手段，应用广泛［12］。虽然全髋关节置换术可以显著改善患者的关节功能，但术后患者可能发生假体周围感染等并发症。有研究显示，初次全关节置换术后假体周围感染的发生率为1%～2%，尽管发生率较低，且感染早期假体仍可以保留，但若致病菌持续附着于假体表层引发慢性感染，则需要全部更换，而翻修术后感染率将增加3.2 倍［13-14］。有研究表明，与假体周围感染相关的因素较多，包括难以控制的因素如年龄、肥胖、糖尿病等，和可控的因素如术中出血、手术时间等［15］。深入分析假体周围感染的风险因素，对增加手术安全性、改善患者预后具有重要意义。

本研究结果发现，高龄（61～80 岁）、合并糖尿病、术后引流时间长（时间≥48 h）、髋膝部位创伤史是全髋关节置换术后假体周围感染的独立危险因素。高龄患者免疫功能较低，身体各个器官处于衰退状态，与各类手术并发症均密切相关［16］。有研究显示，糖尿病可增加全髋关节置换术患者术后感染的风险，因为糖尿病患者糖和脂肪代谢异常，抑制中性粒细胞、淋巴细胞活性，造成自然杀伤细胞、B 淋巴细胞水平较低，白细胞的粘附能力增强，导致机体对细菌的防御能力受损［17-19］。糖尿病带来的微血管病变会引起局部组织缺血，延缓局部愈合，并在发生感染后降低组织中抗生素的浓度，使感染更加难以控制［20］。此外，与糖尿病相关的因素，如高血糖和氧化应激增加，会上调细胞和炎症反应，并在血栓形成中发挥作用，进一步影响局部愈合［21］。术后引流时间长可增大患者接触病原的概率，引流管逆行感染的风险也大大提高，因此，应尽可能缩短引流时间，这需要术者合理设计入路、充分止血、提高操作的熟练度和准确性，以尽量减少对组织的牵拉和损伤［22-23］。本研究发现，髋膝部位创伤史是影响全髋关节置换术后假体周围感染的独立危险因素。究其原因，可能是既往髋膝关节创伤导致患者下肢解剖结构和力线同时发生改变，创伤愈合形成的瘢痕增加了手术显露的难度，并导致局部循环障碍，影响愈合；同时，创伤引起的慢性疼痛可能延后患者下床的活动时间，影响假体周围血供，减慢患者术后康复的速度，从而增加感染概率。

列线图是近年来临床医学领域常应用的工具，简便易行、实用性强［23］。本研究基于年龄、糖尿病、术后引流时间、髋膝部位创伤史4 项独立危险因素建立了患者术后假体周围感染风险预测的列线图模型，以评估风险并进行个体化预防。列线图显示，年龄范围61～80 岁，85 分；糖尿病，100 分；术后引流时间≥48 h，49 分；髋膝部位创伤史，86 分。本研究对预测假体周围感染列线图模型进行了内部验证，证明构建的列线图预测模型具有鉴别能力与一致性，对早期识别假体周围感染高危患者、针对性制定预防措施具有临床指导价值。但本研究属于单中心回顾性研究，得出的危险因素和预测模型的效果存在一定的局限性，有赖于多中心前瞻性研究的补充，并结合实践进一步检验本研究所建立的列线图预测模型的有效性、可靠性和实用性。

综上所述，年龄、糖尿病、髋膝部位创伤史、术后引流时间是全髋关节置换术后假体周围感染的独立危险因素，基于此构建的列线图模型一致性、区分度及临床适用性较好，可为临床制定针对性的个体化防治提供参考。