腦出血手術(shù)患者肺部感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型的構(gòu)建與驗(yàn)證

宋甜田，李亞婷，宋 明，劉雪燕，王書會(huì)

(1. 山東大學(xué)齊魯醫(yī)院感染管理處，山東 濟(jì)南 250012； 2. 山東大學(xué)護(hù)理學(xué)院，山東 濟(jì)南 250012)

腦出血是一種常見的腦血管疾病，約占全部腦卒中的20%～30%[1]，起病急，病情重，急性期病死率約為30%～40%[2-3]。研究[4]表明，住院期間早期的醫(yī)療并發(fā)癥或神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥是導(dǎo)致腦卒中患者死亡率增加的主要原因，其中肺部感染是較為常見的一種，約占5%[5]。因此，早期識(shí)別腦出血手術(shù)患者發(fā)生肺部感染的高風(fēng)險(xiǎn)人群，對(duì)提高患者生存質(zhì)量和醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量有重要臨床意義。已有大量研究探討腦出血患者發(fā)生肺部感染的相關(guān)危險(xiǎn)因素，包括氣管插管、氣管切開、吞咽困難、充血性心力衰竭等[4, 6]，很少有研究將危險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)化為評(píng)分模型，以方便臨床應(yīng)用。因此本研究旨在構(gòu)建腦出血手術(shù)患者肺部感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型，早期識(shí)別感染的高風(fēng)險(xiǎn)人群，有效預(yù)防肺部感染的發(fā)生，提高患者生存質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 本研究是一個(gè)巢式病例對(duì)照研究，借助醫(yī)院信息系統(tǒng)和醫(yī)院感染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，前瞻性收集2016—2018年山東省某醫(yī)院603例腦出血手術(shù)患者的人口學(xué)特征、臨床特征以及醫(yī)院感染相關(guān)特征資料。研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)(KYLL-2018-009)。研究對(duì)象納入標(biāo)準(zhǔn):①CT或MRI確診為腦出血；②年齡≥18歲；③住院時(shí)間>48 h；④采用手術(shù)治療；排除標(biāo)準(zhǔn):①僅行腦動(dòng)脈造影而未進(jìn)一步手術(shù)治療；②處于妊娠期或分娩期；③嚴(yán)重肝、腎功能不全；④兩周內(nèi)服用免疫抑制劑或有免疫缺陷；⑤資料不全。

1.2 相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)我國(guó)衛(wèi)生部2001年頒布的《醫(yī)院感染診斷標(biāo)準(zhǔn)(試行)》[7]，結(jié)合患者的臨床表現(xiàn)、影像學(xué)檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查以及病原學(xué)檢查結(jié)果，確診醫(yī)院獲得性肺部感染。所有感染病例由主治醫(yī)師、醫(yī)院感染專家和研究者共同確診。NIHSS(National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS)[8]是Thmos等編制的包含15個(gè)項(xiàng)目的神經(jīng)功能檢查量表，主要用于量化神經(jīng)功能受損嚴(yán)重程度，0～4分為輕度損傷，5～15分為中度損傷，≥16分為重度損傷[9]。

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)分組 將603例腦出血患者按7∶3的比例隨機(jī)分為建模組(422例)和驗(yàn)證組(181例)(隨機(jī)種子數(shù)為20160648)。利用建模組數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層，利用建模組和驗(yàn)證組數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的判別效能。應(yīng)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.2 模型構(gòu)建 在建模組中，將單因素分析有意義的變量(P<0.05)納入多因素logistic回歸中，采用Back-Wald 法篩選變量，建立logistic回歸模型，識(shí)別獨(dú)立危險(xiǎn)因素。依據(jù)logistic回歸模型中的偏回歸系數(shù)(β值)對(duì)危險(xiǎn)因素進(jìn)行賦分。參照以往研究[10]并結(jié)合研究具體情況，本研究根據(jù)β×4(四舍五入取整數(shù))確定危險(xiǎn)因素的分值，其中各個(gè)變量中的參照類別為0分，依此構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型。

1.3.3 模型驗(yàn)證 利用構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型對(duì)建模組和驗(yàn)證組患者進(jìn)行評(píng)分。以患者是否發(fā)生肺部感染為狀態(tài)變量，以各患者的總風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值為檢驗(yàn)變量，繪制ROC 曲線，評(píng)價(jià)模型的區(qū)分度，采用Hosmer-Lemeshow(H-L)檢驗(yàn)評(píng)價(jià)模型的校準(zhǔn)度。

2 結(jié)果

2.1 患者一般情況 前瞻性收集2016—2018年某醫(yī)院603例腦出血手術(shù)患者的臨床資料，其中男性275例，女性328例；年齡為(11.25±11.73)歲。發(fā)生肺部感染135例，肺部感染發(fā)生率為22.39%。建模組患者422例，肺部感染91例，感染率為21.56%；驗(yàn)證組患者181例，肺部感染44例，感染率為24.31%。

2.2 肺部感染危險(xiǎn)因素識(shí)別

2.2.1 單因素分析 將建模組中的422例腦出血手術(shù)患者根據(jù)是否發(fā)生肺部感染分為感染組和非感染組，進(jìn)行單因素分析，結(jié)果顯示，患者入院途徑、GCS評(píng)分、肌力、NIHSS評(píng)分、高血壓、使用呼吸機(jī)、氣管切開、氣管插管、留置胃管、靜脈血栓、意識(shí)不清、ASA分級(jí)以及手術(shù)類型13個(gè)變量與腦出血手術(shù)患者并發(fā)肺部感染有關(guān)。見表1。

表1 腦出血手術(shù)患者肺部感染危險(xiǎn)因素單因素分析(建模組)Table 1 Univariate analysis on risk factors for PI in cerebral hemorrhage patients undergoing surgery (modeling group)

2.2.2 多因素分析 將單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量(P<0.05)納入多因素logistic回歸中，采用Back-Wald 法篩選變量，最終納入模型的4個(gè)變量為：氣管插管(95%CI：2.092～6.977)、留置胃管(95%CI：1.982～8.761)、靜脈血栓(95%CI：1.333～5.514)和ASA分級(jí)(95%CI：1.144～2.281)。見表2。

表2 腦出血手術(shù)患者肺部感染危險(xiǎn)因素多因素分析(建模組)Table 2 Multivariate analysis on risk factors for PI in cerebral hemorrhage patients undergoing surgery (modeling group)

2.3 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型的構(gòu)建 依據(jù)β×4構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型中，氣管插管賦值5分、留置胃管為6分、靜脈血栓為4分、ASA分級(jí)每增加一個(gè)級(jí)別分值增加2分，各個(gè)變量中的參照類別為0分，總分為0～21分。見表3。利用構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型對(duì)建模組患者進(jìn)行評(píng)分，計(jì)算各分值所對(duì)應(yīng)的感染率，觀察感染率分布情況，將患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層。結(jié)果顯示，0～6分為低風(fēng)險(xiǎn)組，感染率為4.47%；7～12分為中風(fēng)險(xiǎn)組，感染率為21.28%；13～21分為高風(fēng)險(xiǎn)組，感染率為58.65%，各風(fēng)險(xiǎn)層感染率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表3 肺部感染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型Table 3 Risk scoring model for PI

表4 肺部感染風(fēng)險(xiǎn)分層Table 4 Risk scoring stratification for PI

2.4 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型的驗(yàn)證 在建模組的422例腦出血手術(shù)患者中，通過(guò)肺部感染金標(biāo)準(zhǔn)確診感染91例，非感染331例。利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型對(duì)患者進(jìn)行評(píng)分，以金標(biāo)準(zhǔn)診斷結(jié)果為狀態(tài)變量、以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值為檢驗(yàn)變量繪制ROC曲線，結(jié)果顯示建模組中模型的ROC曲線下面積(AUC)為0.864(95%CI：0.825～0.904，P<0.001)，H-L檢驗(yàn)結(jié)果為P=0.404，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型在建模組中具有較好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度(內(nèi)部驗(yàn)證)。以相同的方法在驗(yàn)證組中繪制ROC曲線，結(jié)果顯示AUC為0.861(95%CI：0.800～0.921，P<0.001)，H-L檢驗(yàn)結(jié)果為P=0.452，模型在驗(yàn)證組中依然具有良好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度(外部驗(yàn)證)。見圖1。

利用構(gòu)建的肺部感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型對(duì)驗(yàn)證組患者進(jìn)行評(píng)分，同時(shí)計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)層所對(duì)應(yīng)的感染率，結(jié)果顯示低風(fēng)險(xiǎn)組為4.55%，中風(fēng)險(xiǎn)組為21.28%，高風(fēng)險(xiǎn)組為65.22%，各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間感染率的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

表5 驗(yàn)證組患者風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與肺部感染情況比較Table 5 Comparison of risk level and PI in patients in validation group

圖1 ROC曲線評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型的區(qū)分度Figure 1 Discriminatory validity of risk scoring model evaluated by ROC curve

3 討論

本組研究目的主要是建立一個(gè)簡(jiǎn)單的、有效的、方便臨床應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分工具，評(píng)估腦出血手術(shù)患者發(fā)生肺部感染的風(fēng)險(xiǎn)。腦出血患者常伴有腦組織的損傷，隨后出現(xiàn)的機(jī)體免疫抑制狀態(tài)使患者極易受到病原菌的侵襲[11]。本研究發(fā)現(xiàn)腦出血手術(shù)患者肺部感染發(fā)生率為22.39%，高于一項(xiàng)Meta分析結(jié)果中的10%[12]。醫(yī)院感染的發(fā)生不僅可以影響患者臨床預(yù)后，增加患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)還會(huì)增加醫(yī)療機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)損失[13]。因此，構(gòu)建腦出血手術(shù)患者肺部感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型，及早識(shí)別感染的高風(fēng)險(xiǎn)人群，采取相應(yīng)地有效預(yù)防措施，對(duì)降低患者及醫(yī)療機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)有重要的臨床意義。

本研究中多因素logistic回歸分析結(jié)果顯示，氣管插管、留置胃管、靜脈血栓和ASA分級(jí)是腦出血手術(shù)患者肺部感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。以往研究顯示，氣管插管、留置胃管等侵入性操作與腦卒中患者發(fā)生肺部感染密切相關(guān)[4, 14-15]。留置胃管的患者容易發(fā)生胃內(nèi)容物反流，導(dǎo)致誤吸，引發(fā)吸入性肺炎[14]。氣管插管患者呼吸道內(nèi)的分泌物不易排出，加之患者口腔清潔不便，導(dǎo)致病原菌下移以及下呼吸道長(zhǎng)期暴露于外界環(huán)境中，患者更容易發(fā)生肺部感染[15]。研究[16]發(fā)現(xiàn)，患者并發(fā)靜脈血栓與肺部感染之間具有正相關(guān)性，二者互為危險(xiǎn)因素，對(duì)影響患者預(yù)后有協(xié)同作用。ASA分級(jí)是根據(jù)患者術(shù)前體質(zhì)狀況和對(duì)手術(shù)危險(xiǎn)性進(jìn)行分類，ASA等級(jí)越高，患者對(duì)外科手術(shù)的耐受性越低，發(fā)生醫(yī)院感染的風(fēng)險(xiǎn)越高[17]。研究證實(shí)高ASA等級(jí)是肺部感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[18]。考慮到以上各變量與腦出血手術(shù)患者并發(fā)肺部感染的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，本研究采用β×4(四舍五入取整數(shù))對(duì)變量進(jìn)行賦值，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型。根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分所對(duì)應(yīng)的患者肺部感染發(fā)生率，將患者分為高、中、低三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，總分為0～6分的患者是低感染風(fēng)險(xiǎn)組，7～12分為中風(fēng)險(xiǎn)組，13～21分為高風(fēng)險(xiǎn)組，不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)患者間肺部感染率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。臨床上醫(yī)務(wù)人員可借助風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)分模型，定時(shí)評(píng)估患者發(fā)生肺部感染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值，從而判斷腦出血手術(shù)患者發(fā)生肺部感染的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，以此制定針對(duì)性的預(yù)防與控制措施，盡早降低感染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的合理分配。

研究采用ROC曲線和H-L檢驗(yàn)(P>0.05)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型的區(qū)分度和校準(zhǔn)度。一般來(lái)說(shuō)，曲線下面積(AUC)大于0.7，即可認(rèn)為預(yù)測(cè)效果佳，AUC越大，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)能力越好[19]。本研究結(jié)果顯示，評(píng)分模型在建模組和驗(yàn)證組患者中的ROC AUC分別為0.864(95%CI：0.825～0.904，P<0.001)和0.861(95%CI：0.800～0.921，P<0.001)，H-L檢驗(yàn)結(jié)果均為P>0.05，說(shuō)明建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型對(duì)腦出血手術(shù)患者發(fā)生肺部感染具有良好的預(yù)測(cè)能力，且模型中的評(píng)估指標(biāo)在臨床上比較容易獲取，在識(shí)別肺部感染高危人群方面具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值，可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警，使感染防控的關(guān)口前移，優(yōu)化醫(yī)院感染監(jiān)測(cè)模式。

本研究的局限性在于研究對(duì)象僅來(lái)自于一所三甲醫(yī)院，且該模型尚未在其他醫(yī)院進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證，后期還需開展多中心、大樣本的研究對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步修改和完善模型，使模型真正適用于臨床腦出血手術(shù)患者肺部感染高風(fēng)險(xiǎn)人群的篩查。