基于ROC曲线的几种创伤严重程度评估工具对老年创伤患者院内死亡预测效果的对比研究

王 琦, 朱江静, 覃机勇

(1柳州市中医医院急诊医学科, 广西 柳州 545000; 2柳州市人民医院急诊医学科, 广西 柳州 545006)

创伤是全球范围内导致非正常死亡的第四大原因,同时也是45岁以下人群致死的第一原因[1]。随着人口年龄结构的变化,创伤患者群体呈现老龄化趋势,老年创伤的发生率近年来不断升高[1],并引起医学界广泛关注[2]。与年轻的创伤患者相比,遭遇创伤的老年群体由于身体机能退化、伴有基础疾病、常年服用种类繁多的药物等因素而有着较差的预后[3-5]。老年群体发生特定程度创伤的几率和死亡率相比年轻群体更高,重症监护时间和住院时间更长,并且创伤往往导致其5年生存率降低。老年创伤的救治越来越成为创伤救治领域的热点和难点[6-7],甚至有研究建议建立专门的老年创伤救治中心并开展了相关实践[8-9]。

早期快速分析创伤严重程度并尽量准确地预测患者预后,是迅速、全面了解患者病情以及合理规划针对性科学救治方案的前提。目前全球已有50多种创伤严重程度评估工具,其中适用于急救现场或急诊室的评估工具中,损伤严重程度评分(Injury Severity Score, ISS)是Baker等[10]在1974年提出的、迄今国际上使用最广泛的创伤评分系统,也是目前国内临床实践中在老年创伤程度评估中应用最多的[11],其评分通过将面部、头颈、胸部、腹部、四肢、体表6个人体区域中的3个损伤最严重区域的最高简明损伤定级标准(Abbreviated Injury Scale, AIS)值求平方和得出。在ISS评分的基础上亦有多种改进型的评估工具,包括本研究涉及的新损伤严重程度评分(New Injury Severity Score, NISS)[12]、指数型损伤严重程度评分(Exponential Injury Severity Score, EISS)[13]、创伤和损伤严重程度评分(Trauma and Injury Severity Score, TRISS)[14]、老年创伤结局评分(Geriatric Trauma Outcome Score, GTOS)[15]。

本研究的主要思路是基于受试者工作特征(Receiver Operator Characteristic,ROC)曲线,对NISS评分、EISS评分、TRISS评分和GTOS评分这4种ISS改进型评估工具在预测老年创伤死亡风险方面开展样本应用与效果比较分析,以期为人口老龄化背景下急诊阶段快速评估老年创伤预后的相关研究提供参考和借鉴。

1 资料与方法

1.1 样本获取与资料收集收集自2019年1月至2022年12月在本院急诊医学说就诊的197例老年创伤患者的相关数据资料,包括年龄、性别,创伤原因、损伤的部位及AIS值、损伤类型,入院时呼吸频率、收缩压、格拉斯哥昏迷评分SGCS,以及24 h内是否输血和是否发生院内死亡情况。纳入标准:(1)年龄在60周岁及以上;(2)符合《NICE指南:严重创伤的评估和初始管理》[16]规定的创伤标准;(3)在创伤发生后24 h内入院;(4)总住院时长在24 h及以上;(5)进入过ICU收住治疗。排除标准:(1)患者自主出院或转院,或者住院期间存在不配合治疗的情况;(2)患者病历信息不完整。本研究通过本院医学伦理委员会批准,患者及家属均签属知情同意书。

1.2 研究涉及的评估工具

1.2.1 新损伤严重程度评分(NISS) 针对ISS评分未考虑到同一部位多处严重损伤的不足,Osler等[16]在1997年提出了NISS评分。NISS评分的计算方法为:取患者全身3处最严重损伤的AIS分值,求出它们平方和,即为NISS评分,不考虑损伤所在部位。用公式表示即为SNISS=A2+B2+C2,其中A、B、C为全身3处最严重损伤的AIS分值。NISS评分分值总是大于或等于ISS评分,通常认为其对穿透伤或孤立性颅脑损伤等的评估应更优于后者[17]。

1.2.2 指数型损伤严重程度评分(EISS) 该评估工具是Wang等[17]在2014年针对ISS评分和NISS评分在统计学上的局限性(分值结果分布的非线性或者说“非均匀性”)而提出的ISS改进型评估工具。EISS评分的计算方法为:取患者全身3处最严重损伤的AIS分值(与NISS评分一样,不考虑损伤所在部位),以这3个AIS分值与2的差为指数,以3为底数求幂,之后再对所得的3个幂求和。用公式表示即为SNISS=3A-2+3B-2+3C-2,其中A、B、C为全身3处最严重损伤的AIS分值。

1.2.3 创伤和损伤严重程度评分(TRISS) TRISS评分是美国创伤外科医师协会Boyd等[18]于1987年在ISS评分和修正创伤评分(Revised Trauma Score, RTS)的基础上加入年龄和创伤类型因素而发展出的创伤严重程度评估工具,其将ISS评分所反映的解剖学损伤情况和RTS评分所反映的基本生理和精神状态指标相结合,并直接通过计算输出创伤患者生存几率预测值。TRISS评分在国际上已得到广泛应用,特别是在老年创伤患者的预后评估方面研究较为活跃[1,19-21]。

TRISS评分模型下患者生存几率预测值PS的计算公式可表示为:

PS=1/(1+e-b)×100%

b=b0+b1×r+b2×P+b3×SGCS+b4×SISS+b5×Iage

式中,r为呼吸频率;P为收缩压;SGCS为格拉斯哥昏迷评分;SISS为ISS评分;Iage为年龄系数,对于55岁及以上患者取1,否则取0;b0～b5为经验参数。对于b0～b5,早期临床上一般采用1995年对严重创伤结局研究(Major Trauma Outcome Study,MTOS)项目数据库数据进行多元回归分析得出的结果[22],但包括MTOS研究组在内不断有学者提出过优化后的参数取值[23-25]。本研究采用北美国家创伤数据库(NTDB)在2010年给出的修正值,具体如表1所列。

表1 TRISS评分模型经验参数取值

1.2.4 老年创伤结局评分(GTOS) GTOS评分是Zhao等[19]于2013年提出的专门针对老年重症创伤患者死亡风险的一种创伤严重程度评估工具,其结合了ISS评分及年龄、入院24 h内输血需求3个因素。GTOS评分的计算公式可表示为SGTOS=Age+(2.5×SISS)+(22×IPRBCs)。其中Age为年龄;SISS为ISS评分;IPRBCs为输血需求修正系数,对于入院24 h内接受输血的患者取1,否则取0。

2 结果

2.1 患者一般资料本研究纳入的197例老年创伤患者中,男性146例(74.1%),女性51例(25.9%);年龄(68.15±6.07)岁,其中60～64岁69例(35.0%),65～74岁100例(50.8%),75岁及以上28例(14.2%);创伤原因:交通事故114例(57.9%)跌倒59例(29.9%),坠落13例(6.6%),其他原因11例(5.6%);损伤类型:钝性伤182例(99.0%),穿透伤15例(1.0%);入院24 h内接受输血18例(9.1%);院内死亡15例(7.6%);197例老年创伤患者ISS评分(SISS)为(20.43±9.89)分,入院时呼吸频率为(18.3±3.6)次/min,入院时收缩压为(131.8±22.7)mmHg;(SGCS)为(12.24±3.08)分。

2.2 创伤评分的生存情况分析对院内死亡的老年创伤患者与存活患者的4种创伤评分结果进行统计并进行组间比较(Mann-WhitneyU检验),具体如表2所列。可以看出,4种创伤评估工具的评分与患者生存情况都具有显著的相关性(P<0.001)。患者生存情况与年龄之间无明显相关性(P=0.061)。

表2 老年创伤患者4种创伤评分分值与生存情况

2.3 4种创伤评估工具的ROC曲线NISS评分、EISS评分、TRISS评分、GTOS评分的ROC曲线分别如图1a、b、c、d所示。ROC曲线的曲线下面积(AUC)、最佳截断点及其对应的约登指数、敏感度和特异度如表3、表4所列。为便于参考,在图1e和表3、表4中同时也给出了ISS评分的ROC曲线及其相应指标数据。

a. NISS

表3 各评估工具对老年创伤患者死亡率的ROC曲线下面积

表4 各评估工具在其最佳截断点的约登指数、敏感度和特异度

从ROC曲线及其分析结果可以看出,4种改进型创伤评估工具的AUC和约登指数均高于传统的ISS评分。其中,TRISS评分的AUC和约登指数均最高,同时敏感度和特异度也是最高的。GTOS评分和EISS评分的AUC相差不大,但前者约登指数更高。NISS评分的AUC和约登指数在4种改进型评估工具中均最低。另外,NISS评分和EISS评分的敏感度高于传统的ISS评分,但特异度比ISS评分更低。

3 讨论

本研究4种ROCAUC结果显示,4种评估工具对老年患者院内死亡风险的预测效能按由高到低排序为TRISS>GTOS>EISS>NISS,TRISS评分的预测效能最高。4种改进型创伤评估工具对老年患者院内死亡风险的预测效能均优于传统的ISS评分。纳入了年龄、基本生理指标及一些其他因素的TRISS评分和GTOS评分,相比仅考虑解剖学意义上损伤情况的EISS评分和NISS评分,更适合用于老年创伤患者的死亡风险评估。

从患者基本资料来看,本研究所纳入的患者在年龄、性别、致伤原因、发生院内死亡的比例等方面与类似的研究(文献[4,21,25])差别不大,可以认为样本具有代表性。卢微等[7]在国家区域创伤中心数据基础上,构建了包含GTOS的列线图预测模型,经验证,该模型预测死亡和实际死亡情况一致性相对良好。Javali等[26]采用ROC曲线分析方法,对ISS、NISS、RTS(修正创伤评分)、TRISS预测老年创伤患者生存情况的效果进行了比较。喻海涛等[27]在分析方法和研究对象上与本文类似,但只纳入了ISS、TRISS和GTOS。江浩等[28]针对ICU收治的严重创伤患者的预后进行了APACHE Ⅱ、ISS和SOFA 3种评估工具的比较。从结果看,本研究中TRISS评分的AUC为0.929、约登指数为0.764,整体表现最佳。相比其他3种改进型创伤评估工具,TRISS评分的优势首先在于其纳入了患者年龄以及基本生理和精神状态指标,尤其是GCS评分项的加入,使其能够合理地考虑患者颅脑受损这一重要因素;其次在于TRISS评分在被提出后,其经验系数b0～b5的取值经历过多次基于大样本患者数据库的更新优化,因而能够不断适应患者群体、医疗技术和医疗条件的发展变化,维持较高的适应性和准确性。NISS评分和EISS评分由于其仍然是仅通过AIS值计算、仅考虑创伤的解剖学严重程度(只是计算方法上相比ISS进行了改进),并未纳入年龄、基本生理指标、精神状态因素,因而对于老年创伤患者死亡风险评估的效果相对较差,这两种评分的AUC、约登指数、敏感度和特异度均低于TRISS和GTOS评分。

相比之下,尽管GTOS评分在ISS的基础上纳入了年龄、24 h输血需求这两个因素,但由于其没有将反映入院时精神状态的GCS评分加入模型,同时模型中的系数也是固定不变而非不断优化的,因此预测效果不及TRISS评分,特别是特异度明显低于后者(本研究中GTOS相比TRISS特异度低7.3%。不过,GTOS评分仍有其独到优势,即评估与计算的过程简单、评估预测效率高:GTOS评分只在ISS之外额外纳入年龄和输血需求,并且这两项因素的系数都是整数;TRISS评分的计算则需要测量收缩压、呼吸频率并进行GCS测试。本研究中GTOS评分的敏感度比TRISS评分低3.8%,这一差距并非很大,而喻海涛等[27]研究结果显示其敏感度甚至高于TRISS评分。众所周知,较高的敏感度确保了对院内死亡情况的预测查全率,而特异度较低带来的结果则是较高的误报率,即将部分能够生存的患者误判为会发生院内死亡,导致对其采取过度的医护措施。因此,在医院人力条件和资源充裕的情况下,采用GTOS评分能够在保证较高的敏感度的同时,提高死亡风险评估的效率,也不失为一种好的策略。此外,现阶段我国医疗实践中一定程度上存在老年患者的家属偏向于采取积极的治疗方案的情况,这可能会导致一些本不需要输血的病例在入院后24 h内接受了输血,而这些病例通过本研究所采用的回顾性分析的方法无法将其筛除,对这些病例计算出的GTOS评分将显著偏大,进而导致ROC曲线得出的特异度和准确性偏低。笔者认为,对于GTOS评分,可以考虑将它的两个系数的取值通过机器学习的方法、基于创伤大数据库的样本进行迭代训练和优化,从而进一步提高其预测准确性,这值得成为下一阶段老年创伤患者预后评估方面积极探索的方向之一。

综上,根据本研究的结果,4种ISS改进型创伤评估工具中,TRISS评分由于纳入的因素合理、模型中经验系数不断优化完善,因而在现阶段最适合用于老年创伤患者死亡风险评估预测。但本研究采用回顾性分析,可能会影响GTOS评分的特异度和准确性。此外,尽管本研究样本的年龄、致伤原因等基本分布与类似研究相近,但样本总量仍较少,且为单中心研究,不免会在一定程度上影响分析结果。未来应设法在此方面开展大数据样本、多中心且依据统一方案开展的老年创伤预后评估及预测研究。