基于Logistic回归模型的5类普外科并发症预测

陈王跃，薛 芳，韩 伟，王子兴，姜晶梅，于晓初

1.中国医学科学院基础医学研究所 北京协和医学院基础学院 流行病与卫生统计学系，北京 100005；2.中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院 肾内科，北京 100730

手术是现代医学领域中最重要的治疗手段之一,同时拥有巨大的收益和风险[1]。手术并发症作为其中一个不可忽视的挑战,显著增加了患者死亡率、住院时长和医疗费用,带来了巨大的医疗负担[2]。

因此,世界上已有大量研究证明,通过患者的风险因素预测术后并发症是预防并发症的关键环节之一[3]。研究多将所有并发症或Clavien-Dindo三级以上的并发症作为一个整体并发症进行预测,但不同并发症的风险因素不同[4]。粗略地将并发症结局简化将会使得某些严重但发生率较低的并发症的危险因素难以识别。将并发症以临床实际分类后识别其特异的风险因素可使得对不同类型的并发症的预防更具针对性。

本研究以普外科为例,描述并发症的发生并建立不同类型并发症的预测模型,为预防并发症提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究基于《现代手术麻醉安全管理体系建设与推广项目》(The Modern Surgery and Anesthesia Safety Management System Construction and Promotion,MSCP),是一个在4家具有区域代表性的大型综合医院中进行的多中心前瞻性队列研究,包括中国医学科学院北京协和医院、中国医科大学附属第一医院、青海省人民医院和中南大学湘雅医院。项目平行收集了2015年1月至6月和2016年1月至6月两阶段4家医院所有实施外科手术患者的基本信息、术前检查、手术麻醉、术中护理、术后相关信息和手术结局6个版块数据[5];项目实施了多项质量控制措施,以确保数据质量。数据由负责每位病人的外科医生和护士或专门的数据输入小组录入,由护士长负责验证数据,并在必要时由第三方或专家团队定期审核。研究方案由主办医院的机构伦理审查委员会批准,由于没有披露患者个人信息,各委员会豁免了患者和医务人员的知情同意(伦理审查编号:S-574)[6]。

本研究纳入MSCP项目中入住普外科,年龄≥18岁,住院时间≥24 h,接受有麻醉医生参与的普外科手术的患者。

1.2 方法

1.2.1 患者围术期特征:人口学特征包括患者年龄、性别;术前患者特征:吸烟史、既往病史(包括高血压、糖尿病、冠心病、慢性肺部疾病、肾功能不全、卒中等,均为患者自报既往病史或本次住院期间诊断),术前最后一次体查(包括BMI、体温、脉搏);实验室检查(包括血白细胞计数、血清白蛋白、血清肌酐、血清尿素氮等);患者术前ASA(American Society of Anesthesiologists,美国麻醉医师协会)评分(本研究中患者ASA分级均由麻醉医生于术前进行评估填写,依据患者系统性疾病的严重程度,反映患者术前体质功能状态),急诊手术(定义为急诊手术、在夜间或周末进行的手术)。术中特征为手术时长。术后患者处理包括是否入住重症监护室(intensive care unit,ICU),以及是否术后输血;手术类型根据ICD9-CM-3编码后分为20类(表1),然后根据手术的位置是否在胸或腹腔内分为两大类进入后续建模分析。

表1 研究人群手术种类Table 1 Surgery types of study populations[n(%)]

1.2.2 术后并发症:本研究纳入了20种院内发生的术后并发症:胸腔积液、腹膜炎、腹腔脓肿、胆道感染、胰瘘、肠瘘、吻合口瘘、淋巴瘘、切口裂开、切口延迟愈合或不愈合、切口感染、尿路感染、肺部感染、败血症或败血症休克、呼吸衰竭(包括呼吸衰竭和术后机械通气超过48 h)、心力衰竭、急性肾功能衰竭、需要心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation, CPR)的心脏骤停、多器官衰竭综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)、死亡(定义为住院期间死亡或出院后30 d内确认死亡)。上述并发症被分为5类:瘘管类(包括胰瘘、肠瘘、吻合口瘘、淋巴瘘)、感染类(包括胸腔积液、包括腹膜炎、腹腔脓肿、胆道感染、尿路感染、肺部感染、败血症或败血症休克)、切口类(切口裂开、切口延迟愈合或不愈合和切口感染)、衰竭类(包括呼吸衰竭、心力衰竭、急性肾功能衰竭、CPR和MODS)和死亡,定义发生类中任一并发症即为发生该类并发症。并发症的具体诊断定义由项目医院建立外科科室临床一线专家小组讨论确定并进行统一规范,最终由手术患者的责任医生填写提交,具体在MSCP项目前期研究中有所说明[5-6]。

为便于临床解释,所有变量均作二分类处理。将符合条件的患者以是否发生并发症分为并发症组和无并发症组。

1.3 统计学分析

所有研究变量用频数和(百分比)描述,统计分析均使用SAS9.4软件,并用卡方检验比较并发症组和无并发症组间各种指标间的差异,设定检验水准α=0.05。为了识别可能影响并发症发生的患者围术期风险因素,以上述5类并发症分别作为结局,运用逐步回归法建立多因素Logistic回归模型,纳入标准为P<0.05,排除标准为P>0.1,并用校正后的OR值衡量风险因素对并发症的影响程度[7]。模型构建完成后,比较预测各类并发症的受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线和曲线下面积(areas under the curves,AUCs),以评价各模型的预测性能。

2 结果

2.1 患者基本特征

本研究共纳入19 223名患者,患者围术期特征主要包括4个类别:人口学特征、术前患者特征、术中医疗特征和术后患者处理(表2)。变量缺失比例均较低,最高为手术时长≥3 h缺失6.3%。相较于无并发症组,高血压史、肺部疾病史、肾功能不全史和肥胖无统计学差异。

表2 研究人群基线特征Table 2 Baseline characteristics of the study populations[n(%)]

2.2 并发症频次及有无并发症患者手术分布

研究人群中发生并发症的人数为830(4.32%)。其中,切口类并发症371人次(44.70%),瘘管类并发症190人次(22.89%),感染类并发症310人次(37.35%),衰竭类并发症161人次(19.40%),死亡104人(12.5%)。并发症患者中有23.25%患者发生超过两类及以上并发症。在发生并发症的患者中,20种普通外科并发症的发生比例有所不同(图1),切口感染最常见(272人,32.77%),其次是肺炎(183人,37.04%)。11例患者发生腹腔脓肿(1.33%),胆道感染发生率最低(n=10,1.20%)。有无并发症组的手术类型分布不同(表3),并发症组的手术集中于在胸或腹腔内(93.98%),远高于无并发症组(60.46%),其中胃切开术和切除术,胃的其他手术,肠切开术、切除和吻合术,肠其他手术,胰腺手术和腹部其他手术在并发症组所有手术的占比远高于无并发症组。

图1 并发症患者中20种并发症的比例Fig 1 Proportion of 20 kinds of complications in patients with complications

表3 有无并发症患者的手术类型Table 3 Surgical types of patients with or without complications[n(%)]

2.2 5类并发症的Logistic回归模型及预测ROC

各类并发症作为结局的Logistic回归模型结果(表4),血清白蛋白<35 g/L和入住ICU为5类并发症的危险因素;男性、急诊手术、胸或腹腔内手术、手术时长≥3 h和术后输血分别为其中4类并发症的危险因素。切口、感染类和衰竭类并发症的风险因素较多,且覆盖整个围术期,瘘管类并发症的风险因素主要集中于手术难度和术后的处理,死亡在调整手术位置后,风险主要集中于术后的处理。以Logistic回归识别的各类并发症风险因素预测ROC(图2)。预测的AUC在0.80～0.93之间且所有预测的ROC均有统计显著性(P<0.05)。

图2 5类并发症Logistic回归模型预测的受试者工作特征(ROC)曲线Fig 2 Receiver operating characteristic(ROC) curves for Logistic regression model of 5 complication types

表4 5类并发症多因素Logistic回归模型OR值及95%置信区间Table 4 OR values and 95% confidence interval of multivariate Logistic regression model for 5 types of complications complication types

3 讨论

本研究基于19 223例普外科住院手术患者的数据,利用风险因素平行地预测了5类并发症。首先20种普外科常见并发症被分为5类,并将其作为结局分别建立了Logistic回归,从而实现了针对性地识别并发症特异的风险因素。由于每一类并发症被量体裁衣地预测,均得到了较好的效果,AUC均大于0.80。

本研究中,瘘管类的并发症患者占全部并发症患者的近1/4。既往研究报道,瘘管会增加再次入院、重返手术间或死亡的风险[8],它的危险集中于术中相关因素,例如失血量、缝合质量和医生经验,特别是长时间的手术会显著增加瘘管类并发症的风险[8],这与本研究的结果一致。尽管医学领域不断进步,但由于手术量的增加,术后瘘管的总量并未下降[9],依旧是影响患者预后的一个严重挑战。

各种感染是使普外科手术住院时长增加和死亡率上升的重要挑战之一。其风险因素较为广泛包括高龄、低蛋白血症和开放性手术等[10-11],与本研究结果相似。且各类感染关系密切,切口感染会影响瘘管的形成、腹腔内部感染进而形成败血症[9]。抗生素的正确使用和改善手术卫生条件是对抗各种感染的有效措施,在面临高危患者时及时干预可减少患者死亡率和住院时长[12]。

本研究局限性:1)并发症均为部分院内并发症,且未记录发病时间。2)风险因素二分类处理故只考虑了单向的风险,如低心率、消瘦和超重等情况未考虑。

综上所述,不同类型并发症各自的风险因素被成功地识别,避免了将并发症粗略简化而模糊各因素的影响程度,并取得了较好的预测效果。