基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人再入院風(fēng)險研究

Readmission risk of patients after hip replacement based on neural network model

ZHANG Lufang，ZHANG Ying，CHEN Keya，YU Renyue，CHEN YuThe 1st School of Medicine，Wenzhou Medical University，Zhejiang 325000 ChinaCorresponding Author CHEN Yu，E-mail：chenxiaolongwy@126.com

Keywords hip replacement;deep vein thrombosis of lower limbs;readmission;neural network model;influencing factors;nursing

摘要 目的：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型篩選髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人再入院的影響因素，并分析模型的預(yù)測效能。方法：回顧性分析2020年5月—2022年12月在溫州某三級甲等醫(yī)院接受髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的440例病人的資料，根據(jù)病人出院后再入院情況分為再入院組和未再入院組，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使用受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）評價模型的預(yù)測效果。結(jié)果：髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人再入院率為19.55%。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型顯示，髖關(guān)節(jié)置換術(shù)病人再入院居前5位的危險因素為糖尿?。?00.0%）、手術(shù)時長（89.4%）、住院時長（79.9%）、性別（71.2%）、術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓（69.0%），模型預(yù)測準(zhǔn)確率為81.5%，AUC為0.728［95%CI（0.669，0.786）］。結(jié)論：經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型篩選，糖尿病、手術(shù)時長、住院時長、性別及術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓為髖關(guān)節(jié)置換術(shù)病人再入院的危險因素，模型預(yù)測效能較好。臨床醫(yī)護(hù)人員可結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析結(jié)果，早期篩選髖關(guān)節(jié)置換術(shù)病人再入院的高危病人，開展早期預(yù)防，改善圍術(shù)期護(hù)理，強(qiáng)化出院后監(jiān)測，降低再入院率。

關(guān)鍵詞 髖關(guān)節(jié)置換術(shù);下肢深靜脈血栓;再入院;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;影響因素;護(hù)理

doi：10.12102/j.issn.2095-8668.2024.13.014

髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip arthroplasty，THA）是終末期髖關(guān)節(jié)疾病的外科治療方法，可以減輕疼痛，改善功能，提高病人生活質(zhì)量。研究顯示，我國每年有3萬～5萬例病人接受THA手術(shù)［1-2］。THA手術(shù)量增加的同時也增加了術(shù)后假體感染、脫位的風(fēng)險，使病人術(shù)后再入院率上升。美國的一項(xiàng)研究將再入院定義為：1）初次住院后7 d內(nèi)或8～30 d再住院；2）因急診、急救、擇期手術(shù)原因再住院；3）在國內(nèi)任何醫(yī)院的再住院；4）再住院的診斷或手術(shù)與初次住院有關(guān)［3］。由于THA病人在術(shù)后3個月甚至更長時間才能恢復(fù)關(guān)節(jié)功能［4］，所以本研究未定義再入院天數(shù)。一項(xiàng)納入274 851例THA病人的研究表明，THA術(shù)后30 d與90 d再入院率分別為5.6%、10.2%［5］。THA病人再入院會進(jìn)一步增加醫(yī)療保健系統(tǒng)負(fù)擔(dān)及病人的經(jīng)濟(jì)壓力。Reeves等［6］研究表明，THA病人每次再入院的平均費(fèi)用達(dá)17 103美元。同時，再入院次數(shù)的增加也會降低病人的康復(fù)信念，不利于康復(fù)護(hù)理的開展。因此，早期識別THA風(fēng)險病人并采取相應(yīng)護(hù)理措施顯得尤為重要。再入院與其相關(guān)因素往往不是簡單的線性關(guān)系，各影響因素之間也存在多重共線性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為一種算法數(shù)學(xué)模型，通過模仿人腦內(nèi)部神經(jīng)元之間相互傳遞信號并進(jìn)行分布式并行信息處理，可識別變量間的非線性關(guān)系，具有很強(qiáng)的信息處理及泛化能力［7］，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或許可以更好地揭示再入院與各影響變量的關(guān)系。本研究通過回顧性分析2020年5月—2022年12月接受THA病人再入院情況，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析THA病人再入院的相關(guān)因素，明確THA術(shù)后病人再入院的影響因素，以期為臨床決策提供參考。

1 對象和方法

1.1 研究對象

選取2020年5月—2022年12月在溫州某三級甲等醫(yī)院骨科行THA病人的資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）年齡≥18歲；2）行單側(cè)THA；3）住院時間gt;24 h；4）常規(guī)進(jìn)行各項(xiàng)檢查，臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）術(shù)前已有深靜脈血栓（deep vein thrombosis，DVT）者或下肢超聲多普勒檢查結(jié)果提示陳舊性血栓者；2）術(shù)前長期服用抗凝藥者；3）合并肝、腎和造血系統(tǒng)嚴(yán)重疾??；4）再入院地點(diǎn)為其他醫(yī)院，非本研究醫(yī)院；5）自動出院或死亡者。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會審查（倫理編號：KY2022-R161）。

1.2 方法

1.2.1 資料收集及分析方法

記錄病人的一般資料及手術(shù)情況，包括年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)（body" mass index，BMI）、住院時長、手術(shù)時間、術(shù)后是否并發(fā)DVT等。觀察病人術(shù)后再入院情況，再入院原因需與本次疾病相關(guān)（THA術(shù)后相關(guān)癥狀）。根據(jù)病人再入院情況分為再入院組和未再入院組。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究嘗試構(gòu)建多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（multilayer perceptron，MLP），隱含層激活函數(shù)為雙曲正切，輸出層激活函數(shù)為Softmax，根據(jù)個案的相對數(shù)量隨機(jī)分配個案：70%病人數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集，30%病人數(shù)據(jù)為測試集，訓(xùn)練集用于模型的開發(fā)，測試集用于模型的驗(yàn)證。應(yīng)用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析模型的預(yù)測效能，以ROC曲線下面積（area under curve，AUC）評價模型的預(yù)測效果。采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，服從正態(tài)分布的定量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）描述，滿足方差齊性檢驗(yàn)的資料組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不服從正態(tài)分布的定量資料采用中位數(shù)、四分位數(shù)［M（P25，P75）］描述，組間比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)；定性資料采用例數(shù)、百分比（%）描述，組間比較采用χ2檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 再入院組情況

共納入440例THA病人，再入院組86例（19.55%）。再入院原因見表1。再入院組及未再入院組病人一般資料見表2。

2.2 再入院中位時間間隔分布

再入院中位間隔時間為30 d，其中，出院當(dāng)天入院5例（5.75%）；1～15 d 入院21例（24.14%）；16～30 d入院18例（20.69%）；31～45 d 入院24例（27.59%）；46～60 d 入院12例（13.79%）；60～90 d入院2例（2.30%）；90 d以上入院5例（5.75%）。

2.3 影響THA術(shù)后病人再入院神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用MLP，輸入髖關(guān)節(jié)術(shù)后病人再入院影響相關(guān)變量，輸出變量為是否再入院，模型基本情況見表3。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型顯示，THA病人再入院居前5位的危險因素為糖尿?。?00.0%）、手術(shù)時長（89.4%）、住院時長（79.9%）、性別（71.2%）、術(shù)后并發(fā)DVT（69.0%），見圖1。

2.4 THA病人再入院模型預(yù)測結(jié)果及評價

使用AUC、準(zhǔn)確率等指標(biāo)評價神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測效果，結(jié)果顯示，模型預(yù)測的準(zhǔn)確率、靈敏度、特異度、約登指數(shù)分別為81.5%、64.4%、72.6%、0.370，AUC為0.728［95%CI（0.669，0.786）］，顯示模型預(yù)測性良好。

3 討論

3.1 THA術(shù)后病人再入院率較高

本研究結(jié)果顯示，THA病人術(shù)后再入院率為19.55%，高于White等［5，8］研究結(jié)果?？赡茉颍?）納入病人的時間較長且未規(guī)定再入院時間間隔。由于THA術(shù)后需要gt;1個月的時間才能達(dá)到術(shù)前狀態(tài)，故本研究未規(guī)定再入院時間間隔。病人再入院的中位間隔時間為30 d，再入院間隔時間90 d以上的占5.75%。2）住院時間。一項(xiàng)Meta分析顯示，關(guān)節(jié)置換病人住院時間≥5 d時再入院風(fēng)險更高［9］。本研究病人平均住院時間為7 d，較長的住院時間可能與病人病情復(fù)雜程度有關(guān)。3）距離因素。Pinto等［10］研究顯示，由于經(jīng)濟(jì)差異及護(hù)理?xiàng)l件的欠缺，居住在農(nóng)村的病人存在更高的再入院風(fēng)險。本中心THA病人大多來自市內(nèi)農(nóng)村地區(qū)，當(dāng)?shù)蒯t(yī)療條件相對落后，重體力勞動相對較多，髖關(guān)節(jié)負(fù)重大，不利于關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，在一定程度上也提高了再入院率。

3.2 出院后45 d THA病人再入院率最高

本研究中，78.17%的病人在出院后45 d內(nèi)再入院，與THA術(shù)后90 d內(nèi)的并發(fā)癥發(fā)生率較高相符［11］。本研究THA病人多為老年病人，年齡為（66.60±13.64）歲，老年人體質(zhì)較差、機(jī)體防御能力低下，臨床合并癥較多，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率相對較高。術(shù)后早期假體穩(wěn)定性較差，加之老年病人髖關(guān)節(jié)周圍軟組織疏松，若早期患肢過度活動、移動方式不正確，都會增加關(guān)節(jié)脫位的風(fēng)險［12］。由于THA術(shù)后需要長期護(hù)理，且THA病人出院后的功能鍛煉依從性隨著出院時間的增加而逐漸降低［13］。因此，在出院90 d后，本研究仍有病人因關(guān)節(jié)疼痛和傷口感染再次入院。這就要求醫(yī)護(hù)人員重視出院后THA病人的長期護(hù)理，加強(qiáng)對病人的健康教育，包括術(shù)后如何進(jìn)行康復(fù)運(yùn)動、日常護(hù)理，以降低感染及脫位的風(fēng)險，使病人明確THA術(shù)后堅(jiān)持長期康復(fù)鍛煉及日常護(hù)理的重要性。有研究顯示，THA術(shù)后病人隨訪需求較高。因此，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)了解病人隨訪需求，加強(qiáng)病人術(shù)后隨訪，從心理、生理等方面為病人提供全程、個體化幫助，促進(jìn)病人康復(fù)［14］。

3.3 THA術(shù)后再入院的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測THA術(shù)后病人再入院的危險因素重要程度排名居前5位的依次為糖尿病、手術(shù)時長、住院時長、性別及術(shù)后并發(fā)DVT。研究證明，糖尿病會增加關(guān)節(jié)置換術(shù)后脫位、松動、感染等不良結(jié)局的風(fēng)險，并將血糖控制不佳作為人工關(guān)節(jié)術(shù)后感染的預(yù)測指標(biāo)之一［15-16］。糖尿病病人由于微血管病變引起局部組織缺血，延緩愈合速度，血液中高血糖抑制白細(xì)胞吞噬、黏附能力，降低細(xì)胞的內(nèi)殺傷作用，使關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染的風(fēng)險增高［17］。DVT作為THA術(shù)后常見的并發(fā)癥，表現(xiàn)為單側(cè)或者雙側(cè)腿部的腫脹、疼痛，嚴(yán)重影響THA術(shù)后功能恢復(fù)情況，增加病人術(shù)后再入院率［18］。發(fā)生DVT的病人由于害怕血栓脫落而限制活動，無法進(jìn)行及時、有效的THA術(shù)后下肢功能鍛煉，進(jìn)而加重假體功能障礙。楊建村等［19］研究顯示，不愈合期病人C反應(yīng)蛋白、D-二聚體水平高于愈合期病人，提示血栓可能會影響骨折的愈合情況。骨折處愈合不良則會加重關(guān)節(jié)疼痛、加大關(guān)節(jié)脫位概率，從而提高病人再入院率［20-21］。較長的手術(shù)時間使得術(shù)中感染風(fēng)險、術(shù)中失血量增加，也會增加關(guān)節(jié)置換后的切口感染及關(guān)節(jié)翻修的發(fā)生率［22-23］。此外，手術(shù)時間越長說明手術(shù)難度越大、病人病情越復(fù)雜，再入院率越高。住院時間同樣也與病人病情復(fù)雜程度有關(guān)，病情復(fù)雜，病人需要較長時間的住院治療，再入院率的可能性就越大。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型還顯示，性別為THA病人再入院的影響因素，由于女性病人髖臼底深度較深，使得術(shù)中臼杯內(nèi)移導(dǎo)致髖臼偏距減少；且女性髖臼本身比較小，選擇臼杯直徑較大，導(dǎo)致女性病人總高度減小，其旋轉(zhuǎn)中心相對下移，這些原因都會導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)Harris評分下降，最終影響術(shù)后功能恢復(fù)［24-25］，但性別對THA術(shù)后再入院的影響尚有爭議［9］，詳細(xì)機(jī)制還需進(jìn)一步探討。

3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型篩選影響因素的優(yōu)勢

MLP為多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，相比于其他類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其可增加模型的復(fù)雜性以擬合更復(fù)雜的臨床問題，且對研究數(shù)據(jù)的分布類型無假設(shè)要求。對于非線性問題，當(dāng)自變量之間有高度相關(guān)性時，傳統(tǒng)的回歸模型更易受到影響，不易得出準(zhǔn)確的分析結(jié)果，因此MLP的處理能力優(yōu)于傳統(tǒng)的回歸模型。此外，MLP被多項(xiàng)研究證實(shí)為多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型中預(yù)測效果最佳的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型之一［26-27］。本研究構(gòu)建的MLP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有較好的預(yù)測性能，模型篩選出的高危風(fēng)險因素可以幫助臨床護(hù)士對THA病人術(shù)后再入院風(fēng)險進(jìn)行更精確的評估，并進(jìn)行早期干預(yù)，降低THA術(shù)后再入院率，促進(jìn)病人康復(fù)。

4 小結(jié)

本研究運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對THA術(shù)后病人的資料分析結(jié)果顯示，糖尿病、手術(shù)時長、住院時長、性別及術(shù)后并發(fā)DVT等為THA病人再入院的影響因素。由于本研究只在一個研究中心進(jìn)行，一些病人可能在其他醫(yī)院再次入院，因此再入院率可能存在偏差；本研究的樣本量偏少，未來可進(jìn)行多中心、大樣本研究，使研究結(jié)果更有代表性；今后可建立更準(zhǔn)確的再入院預(yù)測模型，完善THA術(shù)后管理，識別THA術(shù)后再入院高風(fēng)險人群，加強(qiáng)隨訪工作，提高病人康復(fù)質(zhì)量，減少術(shù)后再入院率。

參考文獻(xiàn)：

［1］SHI X T，LI C F，CHENG C M，et al.Preoperative planning for total hip arthroplasty for neglected developmental dysplasia of the hip［J］.Orthopaedic Surgery，2019，11（3）：348-355.

［2］TAN Z，CAO G R，WANG G L，et al.Total hospital cost，length of stay，and complications between simultaneous and staged bilateral total hip arthroplasty：a nationwide retrospective cohort study in China［J］.Medicine，2019，98（11）：e14687.

［3］WESTERT G P，LAGOE R J，KESKIMKI I，et al.An international study of hospital readmissions and related utilization in Europe and the USA［J］.Health Policy，2002，61（3）：269-278.

［4］王文慧，張利峰，李信欣，等.髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者不同時期關(guān)節(jié)功能變化及其影響因素研究［J］.中華護(hù)理雜志，2017，52（6）：649-653.

［5］WHITE R S，SASTOW D L，GABER-BAYLIS L K，et al.Readmission rates and diagnoses following total hip replacement in relation to insurance payer status，race and ethnicity，and income status［J］.Journal of Racial and Ethnic Health Disparities，2018，5（6）：1202-1214.

［6］REEVES R A，SCHAIRER W W，JEVSEVAR D S.The national burden of periprosthetic hip fractures in the US：costs and risk factors for hospital readmission［J］.Hip International，2019，29（5）：550-557.

［7］KRIEGESKORTE N，GOLAN T.Neural network models and deep learning［J］.Current Biology，2019，29（7）：R231-R236.

［8］DEBBI E M，MOSICH G M，BENDICH I，et al.Same-day discharge total hip and knee arthroplasty：trends，complications，and readmission rates［J］.The Journal of Arthroplasty，2022，37（3）：444-448.e1.

［9］桂珊珊，曹亞琴，閔繼康，等.全膝/髖關(guān)節(jié)置換患者短期內(nèi)非計(jì)劃性再入院危險因素的Meta分析［J］.護(hù)士進(jìn)修雜志，2020，35（18）：1690-1696.

［10］PINTO N M，LUANN MINICH L，YOO M，et al.Influence of geographic access on surgical center readmissions after index congenital heart surgery［J］.The Journal of Pediatrics，2021，234：195-204.e3.

［11］TAYLOR-WILLIAMS O，NOSSENT J，INDERJEETH C A.Incidence and complication rates for total hip arthroplasty in rheumatoid arthritis：a systematic review and Meta-analysis across four decades［J］.Rheumatology and Therapy，2020，7（4）：685-702.

［12］王慧玲，張曉萍，付艷，等.髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后脫位的原因分析及護(hù)理對策［J］.中華護(hù)理雜志，2003，38（9）：685-687.

［13］李信欣，呂啟圓，李江圳，等.髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者院外功能鍛煉依從性與健康信念的縱向研究［J］.中華護(hù)理雜志，2019，54（8）：1180-1184.

［14］左曉琳，溫艷，李玉偉.中老年髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人護(hù)理門診需求量表的編制及信效度檢驗(yàn)［J］.護(hù)理研究，2022，36（24）：4376-4381.

［15］MCVEY L C，KANE N，MURRAY H，et al.Elective hip arthroplasty rates and related complications in people with diabetes mellitus［J］.Hip International，2022，32（6）：717-723.

［16］WIZNIA D H，JIMENEZ R，HARRINGTON M.Movement is life-optimizing patient access to total joint arthroplasty：diabetes mellitus disparities［J］.The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons，2022，30（21）：1017-1022.

［17］趙振，馬保安，龍華，等.糖尿病與人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍感染的相關(guān)性研究［J］.中國骨與關(guān)節(jié)雜志，2018，7（4）：301-306.

［18］曾莉，李素云，褚婕，等.髖關(guān)節(jié)置換術(shù)病人血栓形成防控行為影響因素模型構(gòu)建［J］.護(hù)理研究，2021，35（16）：2840-2845.

［19］楊建村，秦啟燕，費(fèi)鮮明.炎癥和血栓形成與患者骨折不愈合的關(guān)系［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2010，20（5）：1133-1134.

［20］GONZALEZ A I，KORTLEVER J T P，CRIJNS T J，et al.Pain during physical examination of a healing upper extremity fracture［J］.The Journal of Hand Surgery（European Volume），2021，46（5）：476-481.

［21］陳小華，隆曉濤，熊浩嵐，等.基于持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)的疼痛管理模式對下肢骨折患者疼痛管理效果的研究［J］.中華創(chuàng)傷雜志，2018，34（9）：838-842.

［22］YAN L，GE L，DONG S J，et al.Evaluation of comparative efficacy and safety of surgical approaches for total hip arthroplasty：a systematic review and network Meta-analysis［J］.JAMA Network Open，2023，6（1）：e2253942.

［23］成昌霞，周學(xué)穎，李?，|，等.手術(shù)時間對手術(shù)切口感染影響的研究［J］.中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2016，26（5）：1111-1112.

［24］付君，徐馳，倪明，等.性別相關(guān)髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)差異對全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)療效的影響［J］.骨科臨床與研究雜志，2021，6（2）：100-105.

［25］王健，劉愛峰，張宇，等.性別對全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨假體匹配及術(shù)后早期功能的影響［J］.中華骨科雜志，2017，37（23）：1474-1482.

［26］曹文君，徐勇勇，譚志軍，等.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的多個慢性病主要危險因素篩查研究［J］.中國全科醫(yī)學(xué)，2015，18（25）：3050-3053.

［27］王鈺涵，段鵬喆，張鑫，等.基于決策樹和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高血壓病危險因素研究［J］.世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2021，23（8）：2784-2794.

（收稿日期：2023-11-06；修回日期：2024-06-08）

（本文編輯張建華）

基金項(xiàng)目 浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃項(xiàng)目，編號：2023KY141

作者簡介 張露芳，碩士研究生在讀

*通訊作者 陳瑜，E-mail：chenxiaolongwy@126.com

引用信息 張露芳，張穎，陳柯雅，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人再入院風(fēng)險研究［J］.循證護(hù)理，2024，10（13）：2360-2364.