全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)個體化列線圖預(yù)測模型的建立與驗(yàn)證

李凌峰，王思群

作者單位：復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院骨科，上海200240

膝關(guān)節(jié)是人體使用頻率最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)面軟骨退變等可造成關(guān)節(jié)逐漸損壞、畸形，發(fā)生膝關(guān)節(jié)功能障礙［1］。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）是終末期膝關(guān)節(jié)疾病的有效治療方法，TKA的使用在全球范圍內(nèi)持續(xù)增長，TKA對病人膝關(guān)節(jié)功能提供了實(shí)質(zhì)性的改善［2］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)并不理想，受多種因素的影響，包括術(shù)前疼痛、術(shù)后脛骨平臺后傾角等，但尚存在較多爭議［3-4］。目前，探究影響TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的危險(xiǎn)因素，基于篩選的危險(xiǎn)因素對個體有效、及早地干預(yù)是臨床關(guān)注重點(diǎn)。目前臨床上尚未有個體化精準(zhǔn)預(yù)測TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想風(fēng)險(xiǎn)。而列線圖模型可通過整合logistic回歸分析篩選的危險(xiǎn)因素，個體化精準(zhǔn)預(yù)測某類事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)值［5］。因此，本研究將探討TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的危險(xiǎn)因素，并基于logistic回歸模型分析的危險(xiǎn)因素構(gòu)建個體化預(yù)測TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型，為臨床識別TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想高風(fēng)險(xiǎn)者提供指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年1月至2021年12月復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院接收的150例膝骨關(guān)節(jié)炎病人為建模組。選取2020年1月至2021年12月本院接收的102例膝骨關(guān)節(jié)炎病人為驗(yàn)證組。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合膝骨關(guān)節(jié)炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)，且Holden步行功能分級為Ⅳ級［6-7］；（2）TKA治療適應(yīng)證，且首次接受TKA治療；（3）單側(cè)膝骨發(fā)病。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)前1年內(nèi)，有翻修手術(shù)或并發(fā)癥、骨折；（2）患有全身感染性疾病，膝關(guān)節(jié)存在感染、凝血功能障礙；（3）合并結(jié)核、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；（4）惡性腫瘤、肝腎功能異常。本研究經(jīng)病人簽署知情同意書，經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院倫理委員會審查后批準(zhǔn)同意（批號20181123）。

1.2 方法 病人均接受TKA治療，術(shù)后3 d開始功能鍛煉。術(shù)后定期復(fù)查，均進(jìn)行為期3個月的隨訪，采用膝關(guān)節(jié)特殊手術(shù)醫(yī)院（HSS）評分評價(jià)隨訪結(jié)束時(shí)病人膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)情況，主要評價(jià)指標(biāo)包括關(guān)節(jié)功能、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、關(guān)節(jié)活動度、屈曲畸形、肌力、疼痛等，總分為100分。分值越高則說明膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)越好。根據(jù)病人評分情況，將HSS評分≥70分作為功能康復(fù)理想，HSS評分＜70分為功能康復(fù)不理想［8-9］。由此，將建模組病人分為康復(fù)不理想組（n=72）和康復(fù)理想組（n=78）。

1.3 觀察指標(biāo) 收集病人臨床資料，包括年齡、性別、身體質(zhì)量指數(shù)、糖尿病、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后視覺模擬量表（visual analoguescale，VAS）評分、西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（WOMAC）評分、平均手術(shù)時(shí)間。術(shù)后3個月采用VAS評分評估關(guān)節(jié)疼痛程度［10］，分?jǐn)?shù)越高則說明疼痛程度越重。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0處理數(shù)據(jù)。計(jì)量資料（WOMAC評分等）符合正態(tài)分布，以描述，兩組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料（性別、身體質(zhì)量指數(shù)、糖尿病等）以例數(shù)描述，兩組間比較采用χ2檢驗(yàn)。logistic回歸分析影響TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的危險(xiǎn)因素，應(yīng)用R3.6.3軟件構(gòu)建預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型。繪制校準(zhǔn)曲線評估預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想列線圖模型的一致性。繪制受試者操作特征（ROC）曲線評估列線圖模型區(qū)分度，曲線下面積（AUC）比較采用Z檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 建模組與驗(yàn)證組臨床資料比較 建模組與驗(yàn)證組臨床資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 建模組TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想單因素分析 康復(fù)不理想組、康復(fù)理想組年齡、糖尿病、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后VAS評分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)個體化列線圖預(yù)測模型建模組全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想單因素分析

2.3 建模組TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的多因素logistic回歸分析 將TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)是否理想作為因變量（理想=0，不理想=1），將單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量（年齡、糖尿病、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后VAS評分）作為自變量進(jìn)行分析，變量賦值方式見表3。logistic回歸分析顯示，年齡≥65歲、未有軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角≥5°、術(shù)前HSS評分＜45分、術(shù)后VAS評分≥6分是TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見表4。

表3 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)個體化列線圖預(yù)測模型變量賦值

表4 TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想多因素logistic回歸分析

2.4 預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型建立 將上述確定的危險(xiǎn)因素：年齡、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后VAS評分引入R軟件，建立預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型。結(jié)果顯示，年齡≥65歲，評分增加72分；未有軟組織平衡術(shù)，評分增加88.5分；術(shù)后脛骨平臺后傾角≥5°，評分增加90.5分；術(shù)前HSS評分＜45分，評分增加75分；術(shù)后VAS評分≥6分，評分增加100分。見圖1。假如1名病人年齡≥65歲（72分）；有軟組織平衡術(shù)（0分），術(shù)后脛骨平臺后傾角≥5°（90.5分），術(shù)前HSS評分＜45分（75分），術(shù)后VAS評分≥6分（100分），即病人總分為337.5分，于總分值坐標(biāo)337.5分處做垂線，對應(yīng)的預(yù)測概率約為78%，則該病人TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想預(yù)測值為78%。

圖1 預(yù)測全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型

2.5 預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型的驗(yàn)證 繪制ROC曲線評估預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想列線圖模型的區(qū)分度，結(jié)果顯示，建模組AUC及其95%CI為0.88（0.82，0.93）（圖2A）；驗(yàn)證組AUC及其95%CI為0.89（0.82，0.95），與建模組AUC相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=0.24，P=0.406）（圖2C）。列線圖模型的校準(zhǔn)曲線預(yù)測值與實(shí)際值基本一致，Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗(yàn)顯示，建模組χ2=7.36，P=0.499（圖2B）；驗(yàn)證組χ2=7.13，P=0.415（圖2D）。

3 討論

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎是一種膝關(guān)節(jié)軟骨退行性骨關(guān)節(jié)病變疾病，部分病人發(fā)生膝關(guān)節(jié)畸形、功能障礙［11-12］。TAK是治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的主要治療方法，可有效矯正關(guān)節(jié)畸形，促進(jìn)膝關(guān)節(jié)功能一定程度重建［13-14］。目前，TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)情況備受重視，也是臨床療效的評價(jià)關(guān)鍵。

本研究采用HSS評分評價(jià)術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能，分析了TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的危險(xiǎn)因素。本研究多因素logistic分析顯示年齡≥65歲、未有軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角≥5°、術(shù)前HSS評分＜45分、術(shù)后VAS評分≥6分是TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想危險(xiǎn)因素。首先，年齡越大的病人，免疫功能較低，各臟器生理功能處于衰退狀態(tài)，易發(fā)生術(shù)后感染，影響術(shù)后關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)，與既往的研究結(jié)論相一致［15］。第二，本研究提示未采用軟組織平衡術(shù)的病人，其術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)相對較差，分析其原因可能是，膝關(guān)節(jié)的韌帶及肌肉對穩(wěn)定功能起到重要作用，而手術(shù)矯形的關(guān)鍵措施取決于韌帶的正確松解，以及軟組織的平衡；此外，軟組織平衡術(shù)改善病人膝關(guān)節(jié)周圍韌帶、肌肉穩(wěn)定性，降低術(shù)中脛骨平臺內(nèi)側(cè)骨贅增生的影響，減輕疼痛，改善活動能力，促進(jìn)恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能［16-17］。第三，術(shù)后脛骨平臺后傾角＞5°對膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的影響可能原因是，術(shù)后脛骨平臺后傾角過大，可能造成膝關(guān)節(jié)前后軸位置不穩(wěn)定、關(guān)節(jié)應(yīng)力點(diǎn)改變、脛骨側(cè)假體向前半脫位，甚至引起假體的松動；術(shù)后脛骨平臺后傾角＞8°造成脛骨側(cè)假體向前半脫位的風(fēng)險(xiǎn)較大［18］。第四，HSS評分＜45分，術(shù)后VAS評分≥6分對膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的影響可能原因是，HSS評分是臨床評價(jià)膝關(guān)節(jié)術(shù)后功能恢復(fù)情況的常用方法，可反映病人膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)狀態(tài)；術(shù)后VAS評分≥6分表明術(shù)后病人膝關(guān)節(jié)疼痛感受較強(qiáng)，術(shù)后疼痛影響病人的治療信心，降低治療依從性，病人術(shù)后康復(fù)鍛煉的活動量會降低，影響了膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)［9］。本研究未有軟組織平衡術(shù)、術(shù)前HSS評分＜45分、術(shù)后VAS評分≥6分是TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想危險(xiǎn)因素，與付婷等［15］、陳秀民等［9］研究結(jié)果一致。

本研究基于年齡、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后VAS評分等危險(xiǎn)因素，構(gòu)建預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想風(fēng)險(xiǎn)的列線圖模型。列線圖是優(yōu)化預(yù)測個體不良事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可視化預(yù)測模型［19］。目前，已有研究建立基于HSS膝關(guān)節(jié)評分預(yù)測老年髕骨骨折病人術(shù)后功能預(yù)后不良的列線圖［20］。表明該列線圖可用于輔助臨床決策。另外，為避免過度擬合，本研究對模型進(jìn)行內(nèi)外部驗(yàn)證，顯示，列線圖模型預(yù)測準(zhǔn)確性良好，另外建模組的AUC為0.88，驗(yàn)證組的AUC為0.89，表明預(yù)測模型區(qū)分度良好。因此，建議臨床醫(yī)生在對老年病人行TKA后預(yù)防術(shù)后感染，同時(shí)實(shí)施軟組織平衡術(shù)，改善病人力學(xué)軸線和伸屈間隙，進(jìn)而提高術(shù)后效果，并在術(shù)后做好疼痛干預(yù)。

綜上所述，本研究基于年齡、軟組織平衡術(shù)、術(shù)后脛骨平臺后傾角、術(shù)前HSS評分、術(shù)后VAS評分，5項(xiàng)危險(xiǎn)因素建立預(yù)測TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想的列線圖模型，經(jīng)驗(yàn)證該模型具有良好的預(yù)測準(zhǔn)確性，有助于臨床篩查TKA后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)不理想高風(fēng)險(xiǎn)病人。后續(xù)需要納入外部中心病人驗(yàn)證列線圖模型臨床實(shí)用價(jià)值。