老年髋部骨折患者发生尿路感染风险预测模型的构建和验证

于健 李月 常雅茹 曹虹

(1.天津医院骨内科，天津 300202；2.天津中医药大学研究生院，天津 300061)

随着全球虚弱老年人口的大幅增长，老年髋部骨折患者的数量也逐年上升，预计到2050年，全球髋部骨折患者的数量将从1990年的126万增至450万[1]。研究[1-2]发现，老年髋部骨折患者会出现各种并发症，尿路感染(urinary tract infection，UTI)则是其中较常见的并发症之一，严重威胁着老年髋部骨折患者的健康状况。UTI又称泌尿系感染，是细菌侵入尿路上皮而发生的炎症反应，常伴随菌尿和脓尿[3]。据报道，髋部骨折后UTI的患病率为8%～52%[4-8]，仅次于呼吸道感染[9]。研究[10]显示：UTI会导致脓毒症、术后感染性休克和谵妄等并发症以及住院时间的延长。然而，目前临床医护人员对髋部骨折患者发生UTI的重视程度还有待提高，且相关文献较少，并未形成特定的预测模型。鉴于此，本研究拟建立老年髋部骨折患者发生UTI的风险预测模型，旨在获得最佳预测工具，以期为医护人员识别UTI高危患者提供理论支持。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2017年1月-2020年10月在天津市某三级甲等医院骨内科的老年髋部骨折患者作为研究对象。纳入标准：年龄≥65岁；经体格检查和X线平片检查诊断为髋部骨折(包括股骨颈骨折、转子间骨折和转子下骨折)；病历资料完整。排除标准：髋部骨折前已发生UTI；陈旧性骨折、多发性骨折或病理性骨折；既往排尿障碍者；恶性肿瘤患者。本研究为回顾性研究，根据髋部骨折患者是否发生UTI将其分为UTI组和非UTI组，其中UTI组119例，非UTI组554例。

1.2方法

1.2.1样本量计算 经过文献回顾与临床经验，本研究共纳入15个影响因素，包括性别、年龄、住院天数、是否手术、尿管留置时间是否>3 d、骨折类型、糖尿病、支气管肺炎、脑血管病、贫血、低蛋白血症、电解质紊乱、肝肾功能不全、谵妄、肺部感染。样本量应该满足10 EPV原则[11]，UTI发生率经过文献回顾取30%[7]，考虑存在10%的样本失访率。样本量至少应>550例[15×10×(1+10%)÷30%]。

1.2.2研究方法 使用医院信息管理系统进行电子病历调阅、电话随访，收集患者的一般资料、临床资料及围手术期资料。包括性别、年龄、UTI、住院天数、留置尿管的天数、是否手术、骨折类型、糖尿病、支气管肺炎、脑血管病、贫血、低蛋白血症、电解质紊乱、肝肾功能不全、谵妄、肺部感染。本研究中所有并发症均由骨内科医师会诊后根据影像检查或实验室检查结果给出诊断。其中UTI根据2018年亚洲泌尿协会指南[12]的诊断标准来判断：(1)清洁离心中段尿沉渣每高倍镜视野白细胞数≥10个,或有UTI症状。(2)正规清洁中段尿细菌定量培养，菌落数≥105cfu/mL。由2名具有科研能力的研究生共同收集数据。若患者资料中出现缺失值，采用其均值替代。由2名团队成员完成编码录入、建立数据库和统计分析等工作，若出现分歧，则由第三方解决，保证数据的准确性。

2 结果

2.1研究对象的一般资料 本研究最终共纳入673例患者资料，其中男性206例(30.6%)，女性467例(69.4%)；年龄65～102岁，平均年龄(80.06±8.54)岁。有119例老年髋部骨折患者发生UTI，发生率为17.68%。男性发病率为11.65%，女性发病率为20.31%。

2.2老年髋部骨折患者UTI风险的单因素分析 将673例髋部骨折患者分为UTI组和非UTI组，见表1。

表1 老年髋部骨折患者发生UTI风险的单因素分析

续表1 老年髋部骨折患者发生UTI风险的单因素分析

2.3老年髋部骨折患者发生UTI风险的多因素分析 将单因素分析中具有统计学意义的危险因素进行多因素logistic回归分析，采用向前逐步法及似然比检验，并剔除无统计学意义的变量。自变量按以下方式赋值。UTI：是=1，否=0；合并糖尿病：是=1，否=0；性别：男=1，女=0；留置尿管是否>3 d：是=1，否=0；电解质失衡：是=1，否=0；年龄以原值录入；肺炎：是=1，否=0。结果见表2，各危险因素：糖尿病，留置尿管时间>3 d，电解质失衡、性别、年龄的95%CI分别为2.312～5.442，1.796～4.642，1.216～2.851，1.063～2.922，1.001～1.057。

表2 老年髋部骨折患者发生UTI的多因素分析

2.4老年髋部骨折患者发生UTI风险预测模型的构建 通过回归分析纳入的5个独立危险因素及其回归系数，以公式法构建老年髋部骨折患者出现UTI的预测模型：Z=-5.738+1.266×(糖尿病)+1.06×(留置尿管>3 d)+0.622×(电解质失衡)+0.566×(性别)+0.028×(年龄)，并呈现老年髋部骨折后UTI的列线图，见图1(扫后文二维码获取)。根据列线图中的危险因素可得知对应的分值，各项分值相加后，总分对应其预测概率则是老年髋部骨折患者发生UTI的概率。

2.5老年髋部骨折患者发生UTI风险预测模型的验证 本研究通过区分度、校准度和临床有效性进行模型的验证。结果显示：老年髋部骨折患者发生UTI的AUC为0.729，95%CI为0.68～0.778。 约登指数为0.37、灵敏度为60.5%、特异度为23.5%。采用bootstrap法从原始数据中重复抽样500次后，AUC为0.718。ROC曲线图，见图2(扫后文二维码获取)。进一步进行拟合优度检验并绘制校准图，评估列线图模型校准度，拟合优度检验结果为χ2=10.942，P=0.205，校准曲线为接近斜率为1的直线，见图3(扫后文二维码获取)。使用DCA决策曲线进行临床有效性评价，模型曲线离2条极端曲线较近，当阈概率(Pt)>2%以及<52%时选择该模型对髋部骨折患UTI进行预测可临床获益，见图4(扫二维码见图1～图4)。上述结果表明，该预测模型具有初步的判别能力和校准能力，但临床有效性仍需进一步改善。

3 讨论

3.1UTI对老年髋部骨折患者的影响 老年髋部骨折患者通常伴发与年龄相关的慢性共病，常见共病之一就是UTI。髋部骨折发生UTI包括多方面原因，如性别为女性、尿潴留、糖尿病和留置导尿管等[13-14]。这些因素引起UTI的本质原因是增强了细菌的侵袭和繁殖能力[15]。国内外文献都表明UTI在髋部骨折患者中有较高的发生率。许国强等[16]研究发现，共95例(23.93%)髋部骨折患者在住院治疗期间发生UTI。Pretorius等[17]研究中髋部骨折患者UTI的患病率为50%，40例患者中有20例出现尿培养阳性。本研究结果显示：髋部骨折后患者UTI患病率为17.68%。UTI的高流行使髋部骨折患者面临更高的并发症发生率。UTI就被认为是髋部骨折患者发生脓毒症、感染性休克及谵妄的独立危险因素，可能需要长时间的术前准备或复苏，从而导致患者平均住院时间延长2～3 d[10]。而髋部骨折患者住院时间的延长又会导致膀胱排空不足并增加残余尿液，又会加重UTI的发展，形成恶性循环。Berggren[18]与Ishidou等[19]又对股骨颈骨折患者并发症和死亡原因进行分析，未发现UTI与死亡率增加有关。因此，尚不能证明髋部骨折患者的泌尿系感染和住院死亡率之间相关。此外，Rogers等[20]对入住长期护理机构的老年人进行的一项回顾性队列研究发现，能够行走的患者UTI发生率明显较低，表明髋部骨折的患者UTI与较差的活动能力结果显著相关。临床医护人员应早期诊断和处理UTI，降低患者的死亡率和并发症发生率，从而进一步缩短住院时间，改善患者的预后。丹麦国家临床指南[10]建议，髋部骨折术后UTI患者应在24 h内尽早活动。因此，护理人员应在患者可接受的程度上积极对患者进行康复锻炼，指导患者如何提高自理能力，防止疾病的恶化与出院后自理能力的缺失加重其家庭负担。

3.2老年髋部骨折患者发生UTI的危险因素分析

3.2.1糖尿病 糖尿病是老年人常见的共病，并可能其可在各个系统伴发多种感染性疾病，如皮肤感染、呼吸系统感染、泌尿系统感染等，其中UTI是糖尿病患者最常见并发症之一，可致一系列的症状如尿痛、排尿困难甚至出现肾盂肾炎或肾周脓肿，使髋部骨折的恢复复杂化；此外，糖尿病还会增加UTI患者的死亡风险[21-22]。文献[23]报道，糖尿病较非糖尿病髋部骨折患者更易发生围手术期UTI(P<0.001)。本研究结果同样表明：糖尿病是髋部骨折患者发生UTI的独立危险因素，其OR=3.547,显著高于其他影响因素，说明糖尿病是引起UTI最重要的影响因素。可能机制：(1)糖尿病患者高血糖状态提供了病原菌生长环境，进而极易引发泌尿道细菌生长繁殖导致感染[24]。(2)为避免排尿引起疼痛从而减少饮水量，不能起到冲刷尿道的作用。(3)合并多种糖尿病并发症，导致对病原体抵抗力的降低[24]。因此，建议对髋部骨折患者早期诊断和及时干预，加强对伴有糖尿病的髋部骨折患者的健康指导，如饮食指导、卫生指导、排尿指导等，使患者对糖尿病的认知加强，以限制有症状性UTI的发生。

3.2.2留置尿管时间>3 d 导管相关性尿路感染(catheter-associated urinary tract infection，CAUTI)是老年髋部骨折患者的一个主要并发症，对患者和医疗机构都造成了巨大的经济负担[25]。国外文献[26-27]报道，髋部骨折手术后患者UTI的发生率为12%～61%，与UTI相关的重要危险因素则是留置导尿管。本研究与相关研究报道[14]结论一致，发现留置尿管与发生UTI风险高度相关。分析髋部骨折患者发生CAUTI原因为：(1)导尿管作为异物可能会引起机械刺激并损伤尿道黏膜，导致细菌逆行性感染。(2)由于髋部骨折患者长期卧床，病原体附着于导尿管，形成细菌生物膜，为细菌的聚集和繁殖提供了适宜环境，减弱其免疫能力。(3)没有严格遵守无菌操作原则。因此，建议应对髋部骨折术后留置尿管患者泌尿道感染及其诱发因素进行常规筛查，这有助于预防泌尿道感染和早期治疗。应加强对护理人员泌尿系统感染的教育：科学选择造成最小创伤、直径尽可能小的导尿管；科学确定更换导尿管和膀胱冲洗的次数；严格无菌操作；根据导管插入的原因、皮肤状态、活动状态和精神状态，每日评估髋部骨折手术患者对导尿管的需求，尽早拔除导尿管。

3.2.3女性与高龄 Glassou等[28]研究显示：女性UTI患者比例为71%，女性髋部骨折患者UTI的发生率明显高于男性。本研究结果同样表明，老年女性髋部骨折患者与发生UTI风险高度相关(OR=1.762)。UTI在女性中更为常见，女性UTI的高发生率一方面是由于其尿道相对较短，靠近肛门和阴道[29]；另一方面是由于绝经时内源性雌激素的丢失、泌尿生殖道的萎缩以及抗酸分泌物和免疫球蛋白分泌量的降低[31-30]。

国外研究[32-33]报道,65岁以上妇女的UTI发病率高达16.5%，85岁及以上男性比74岁以下男性的UTI发病率增加了3%。本研究发现，髋部骨折患者年龄每增加1岁，UTI风险会增加1.029倍。本研究与国外研究均能证明高龄与髋部骨折患者UTI相关。高龄髋部骨折患者发生UTI的可能机制为：(1)高龄患者泌尿系统的生理防御功能和屏障逐渐衰退，不能抵抗尿路中细菌的侵袭与繁殖。(2)髋部骨折患者有严重的功能障碍，长期卧床导致尿潴留。(3)老年人合并多种共病如阿尔茨海默病、帕金森、中风，这些疾病会导致排尿异常、会阴部污染，并增加导尿的需求。因此,针对高龄UTI患者应仔细选择最佳的抗生素及其剂量和持续时间，甚至根据肾功能调整用量，最大限度地减少副作用。临床医护人员对于高龄女性髋部骨折患者发生UTI要及早评估，加强对老年女性患者的重点管理，采取针对性的措施如增加摄水量和活动量降低其UTI的发生率。

3.2.4电解质紊乱 电解质紊乱包括水、酸碱、钾代谢等失衡。研究[34-35]发现，电解质紊乱与UTI发生率的增加显著相关(电解质紊乱患者UTI的发生率为13%)。本研究结果同样表明，电解质紊乱与髋部骨折患者发生UTI的风险相关(OR=1.862)。UTI患者电解质紊乱可由多种因素解释，包括肾脏(肾小管损伤后肾小管钾吸收受损)，药物(噻嗪类、磺胺类和泻药)，胃肠道丢失[36]。由于髋部骨折需要通过手术进行治疗，术前禁饮禁食会造成患者的水分流失，术中失血，术后机体出现内环境的波动，严重者会造成低钾血症等的电解质紊乱，尤其对于老年人易导致UTI的发生，所以，加强导尿管管道护理及营养饮食护理就显得尤为重要[37]。

3.3列线图模型对髋部骨折患者发生UTI具有初步的预测能力 本研究不仅描述了髋部骨折患者UTI的独立危险因素，且通过数据分析建立了识别早期危险因素的预测模型，以预测UTI的发生。基于多变量回归分析模型的结果，采用了向前逐步法来建立预测模型；结果表明：糖尿病、留置尿管时间>3 d和电解质失衡排在前3位。这些发现有助于为髋部骨折患者预防UTI制定切实可行的干预策略。该预测模型的ROC曲线下面积为0.729，经过bootstrap验证后ROC曲线下面积为0.718，仅下降了0.011，说明UTI的风险预测模型在老年髋部骨折患者中有一定的区分度。拟合优度检验P=0.205>0.05，校准曲线接近斜率为1的直线，表明预测值与实测值之间无显著差异，趋势基本一致，具有良好的校准度。DCA决策曲线结果表明，基于列线图预测模型的决策曲线有助于做出更好的临床决策。这意味着所建立的预测模型可以改善医务人员对患者泌尿系统的护理，促进临床干预的早期规划，并更好地预测疾病风险，从而支持个体化干预。由于以方程形式的预测模型计算非常复杂，笔者绘制列线图将预测模型可视化，以便于患者和临床工作人员使用。患者依据列线图可以量化自己的绝对UTI风险，从而促进有效的自我监测和自我管理，这有助于医生与患者之间的沟通。髋部骨折患者发生UTI的风险是一个动态变化的过程。该模型涉及围术期的危险因素；医护人员对髋部患者可采用该模型作为常规临床实践中预测UTI风险的工具。通过识别个体患者尿路的特定风险因素，进行动态风险评估，早期识别危险因素，筛选UTI高危人群，准确预测髋部骨折患者发生UTI的风险，有利于改善风险因素的针对性和个性化管理，提高髋部骨折患者UTI的精准化预防，制定切实可行的干预策略。

综上所述，老年髋部骨折患者UTI发生率较高，UTI是老年髋部骨折后引发其他并发症的独立危险因素。虽然在髋部骨折患者中难以根除UTI，但有必要在手术前优化临床状态，并对老年髋部骨折患者进行UTI的早期识别和抗生素治疗。在本研究构建的UTI风险预测模型中，性别、年龄、电解质紊乱、留置尿管时间和糖尿病是髋部骨折患者UTI发生的独立危险因素，因此，医护人员应针对UTI的影响因素进行早期评估及筛查，并加强UTI健康知识宣教及健康指导，改善UTI患者的健康状况。同时，本研究存在一定局限性：(1)本文计算出曲线下面积为0.729，相较于0.9的高等区分度还有一定差距。(2)由于本文为回顾性研究，某些研究指标无从得知，涉及的危险因素可能并不全面。(3)未进行外部验证。今后应通过大样本、前瞻性、多中心研究建立可视化列线图风险预测模型，为UTI预测模型提供更为科学全面的数据支持。