髓内钉固定老年股骨转子间骨折后输血预测模型的建立

doi:10.12307/2022.179

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (6): 929-933.doi: 10.12307/2022.179

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髓内钉固定老年股骨转子间骨折后输血预测模型的建立

何世平，贾大洲，李小磊，王强

扬州大学临床医学院，江苏省苏北人民医院骨科，江苏省扬州市 225001

收稿日期:2021-03-27 修回日期:2021-04-01 接受日期:2021-04-28 出版日期:2022-02-28 发布日期:2021-12-08
通讯作者: 王强，主任医师，博士，扬州大学临床医学院，江苏省苏北人民医院骨科，江苏省扬州市 225001
作者简介:何世平，男，1995年生，四川省会理县人，扬州大学医学院在读硕士，主要从事骨与关节损伤研究。
基金资助:
江苏省医学创新团队课题(CXTDB2017004)，项目负责人：李小磊

Establishment of prediction model of blood transfusion after proximal femoral nail anti-rotation fixation of femoral intertrochanteric fracture in elderly adults

He Shiping, Jia Dazhou, Li Xiaolei, Wang Qiang

Department of Orthopedics, Clinical Medical College of Yangzhou University, Northern Jiangsu People’s Hospital, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China

Received:2021-03-27 Revised:2021-04-01 Accepted:2021-04-28 Online:2022-02-28 Published:2021-12-08
Contact: Wang Qiang, Chief physician, MD, Department of Orthopedics, Clinical Medical College of Yangzhou University, Northern Jiangsu People’s Hospital, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China
About author:He Shiping, Master candidate, Department of Orthopedics, Clinical Medical College of Yangzhou University, Northern Jiangsu People’s Hospital, Yangzhou 225001, Jiangsu Province, China
Supported by:
the Project of Jiangsu Medical Innovation Team, No. CXTDB2017004 (to LXL)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
股骨近端防旋髓内钉：由主钉、近端螺旋刀片和远端锁定钉组成。它的设计特点使其有较好的防旋转、抗切割等优点，即使对于不稳定型股骨转子间骨折、老年骨质疏松患者也能起到很好的效果。很多研究已证实，股骨近端防旋髓内钉具有固定牢、损伤小、患者早期下地等优点，是目前股骨转子间骨折的主要治疗方式之一。
列线图：作为一种计算图表，是以多因素回归分析为基础，整合多个预测指标，按一定的比例绘制在同一平面上，用来表达预测模型中各个变量之间的相互关系。各变量的评分相加得到总分，总分对应下方该个体结局事件的预测值。

背景：股骨近端防旋髓内钉在临床上被广泛用于治疗老年股骨转子间骨折，该治疗方式损伤小且固定牢靠，但围术期的出血量仍较大，术后需要输血的患者比例仍居高不下，一直困扰着骨科医师。
目的：探讨老年股骨转子间骨折髓内钉固定术后输血的相关危险因素，并建立和验证列线图预测模型，为临床上早期识别术后高风险输血患者提供指导。
方法：选择2016年1月至2020年12月在江苏省苏北人民医院创伤骨科因股骨转子间骨折初次行髓内钉固定术的患者，回顾性分析围术期临床资料。根据患者术后是否输血，分为输血组和未输血组，分别进行单因素和多因素Logistic回归分析，以探讨术后输血的独立危险因素，根据多因素结果建立列线图预测模型，并绘制出ROC曲线和校正曲线评价模型的预测性能和一致性。
结果与结论：①366例患者被纳入研究，输血组有142例，术后输血概率为38.8%；②单因素分析显示，年龄、骨折类型、术前血红蛋白、术前白蛋白、受伤至手术时间、麻醉类型、术中出血量与术后输血有关(P < 0.05)；③多因素Logistic回归分析显示，骨折类型、术前白蛋白、术前血红蛋白、术中失血量是输血的独立危险因素(P均 < 0.05)；④ROC曲线显示该模型预测患者术后有输血风险的曲线下面积为0.95；校准曲线的斜率接近1，表示该模型的区分度和准确度较好；⑤根据多因素Logistic分析结果构建的老年股骨转子间骨折术后输血预测模型，可为临床骨科医师提供科学指导，进一步保障这类患者围术期的安全。

https://orcid.org/0000-0002-5463-3853 (何世平)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 股骨转子间骨折, 股骨近端防旋髓内钉, 输血, 列线图, 危险因素

Abstract: BACKGROUND: Proximal femoral nail anti-rotation is widely used in the treatment of elderly patients with femoral intertrochanteric fracture. Its surgical injury is small and the fixation is reliable, but the perioperative blood loss is still large. The proportion of patients who need blood transfusion after operation is still high, which has been bothering orthopedic surgeons.
OBJECTIVE: To explore the related risk factors of blood transfusion after proximal femoral nail anti-rotation fixation of femoral intertrochanteric fracture in the elderly, and to establish and verify a nomogram prediction model to provide guidance for early identification of postoperative high-risk blood transfusion patients.
METHODS: The perioperative clinical data of patients with femoral intertrochanteric fracture treated with proximal femoral nail anti-rotation in the Department of Traumatic Orthopedics of Subei People’s Hospital of Jiangsu Province from January 2016 to December 2020 were analyzed retrospectively. According to whether the patients received blood transfusion or not, the patients were divided into transfusion group and non-transfusion group. Univariate and multivariate Logistic regression analyses were performed to explore the independent risk factors for postoperative blood transfusion. According to the results of multiple factors, a nomogram prediction model was established, and the ROC curve and calibration curve were drawn to evaluate the prediction performance and consistency.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Totally 366 patients were included in the study, with 142 patients in the transfusion group, and the probability of postoperative blood transfusion was 38.8%. (2) Univariate analysis showed that age, type of fracture, preoperative hemoglobin, preoperative albumin, time from injury to operation, type of anesthesia and intraoperative blood loss were related to postoperative blood transfusion (P < 0.05). (3) Multivariate Logistic regression analysis showed that fracture type, preoperative albumin, preoperative hemoglobin and intraoperative blood loss were independent risk factors for blood transfusion (all P < 0.05). (4) The ROC curve showed that the area under the curve for predicting the risk of postoperative blood transfusion by the model was 0.95, and the slope of the calibration curve was close to 1, indicating that the model had good differentiation and accuracy. (5) The prediction model of postoperative blood transfusion in elderly patients with femoral intertrochanteric fracture based on the results of multivariate Logistic analysis can provide scientific guidance for clinical orthopedic surgeons and further ensure the perioperative safety of such patients.

Key words: femoral intertrochanteric fracture, proximal femoral nail anti-rotation, blood transfusion, nomogram, risk factors

中图分类号:

何世平, 贾大洲, 李小磊, 王强. 髓内钉固定老年股骨转子间骨折后输血预测模型的建立[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(6): 929-933.

He Shiping, Jia Dazhou, Li Xiaolei, Wang Qiang. Establishment of prediction model of blood transfusion after proximal femoral nail anti-rotation fixation of femoral intertrochanteric fracture in elderly adults[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(6): 929-933.

图/表（结果） 5

2.1 两组患者数量分析根据纳入和排除标准，共有366例患者参加了这项研究，输血组142例，非输血组224例，术后输血率为38.8%。
2.2 试验流程图见图1。

2.3 两组患者基线资料及单因素分析结果单因素分析显示，与未输血组相比，输血组女性、年龄≥80岁、骨折不稳定、受伤至手术时间≥7 d、ASA Ⅳ级、接受全身麻醉、术前血红蛋白< 90 g/L的比例较高，而输血组患者术中出血量较高。在单因素分析中，以下因素与术后输血显著相关：年龄、骨折类型、术前血红蛋白、术前白蛋白、受伤至手术时间、麻醉类型和术中出血量，见表2。

2.4 多因素Logistic统计分析结果对单因素分析发现的上述7个高危因素再进行多因素Logistic回归分析，结果发现患者骨折类型、术前白蛋白、术前血红蛋白、术中失血量是输血的独立危险因素(P < 0.05)，见表3。

2.5 模型的构建与验证根据多因素Logistic回归分析结果，最终纳入骨折类型、术前白蛋白、术前血红蛋白、术中出血量 4 个预测变量，成功构建了预测老年股骨转子间骨折髓内钉固定术后输血风险的列线图模型，见图2。预后指标总分由各单项得分之和得出，术后输血概率由总分得出。

绘制ROC曲线，见图3，曲线下面积为0.95，表明该模型具有较好的区分度。绘制校准曲线，见图4，校准曲线为斜率接近于1，预测值与实测值的平均绝对误差为0.01，表明预测风险与实际风险接近，具有较好的重合性。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验χ2 =12，P=0.2，表明该模型的较准度较高。

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引言

股骨转子间骨折多发于中老年骨质疏松患者，约占总人口数的4%[1]。随着中国人口老龄化进程的加快，这类型骨折的数量也在逐年增加。据流行病学研究推测，到21世纪中叶，全世界发生股骨转子间骨折的人口总数可能超过300万例[2]，这类骨折患者一般年龄较大，保守治疗需长期卧床，其并发症也随之增加，所以目前在临床上以手术治疗为主，手术方式也有很多，如动力髋螺钉、Gamma钉、股骨近端防旋髓内钉、人工髋关节置换等。多项研究表明，使用股骨近端防旋髓内钉的治疗方式具有术中出血量少、损伤小、固定牢靠等优点而被广泛应用[3]。然而在临床上许多患者接受这种治疗方式后仍然出现术后贫血，贫血是这些患者围手术期最常见的并发症之一，研究表明有高达41.6%的患者需要异体输血来改善术后贫血[4]。虽然输血是挽救生命的至关重要的干预措施，但它们也可能导致一系列的输血不良事件。2012年一项研究报道显示，中国输血不良反应发生率在1%-10%[5]。输血不仅会增加细菌感染的风险，并可能增加死亡率[6]，而且血液的收集、制备、运输和管理也涉及大量费用，因此制定一个安全的限制性输血策略来识别围术期输血高风险的患者非常重要[7]。很少有研究探讨老年股骨转子间骨折髓内钉固定术后输血的危险因素，并且把这些危险因素直观地综合起来。列线图作为一种计算图表，可以整合多种临床变量，为输血预测需求提供一种简单、可重复的工具，实现准确的个体化预测。该研究回顾性分析2016年1月至2020年12月在扬州大学附属苏北人民医院就诊且符合纳入以及排除标准的股骨转子间骨折患者，以探索这类患者术后输血的相关危险因素，建立列线图预测模型，以甄别术后高风险人群，并制订个性化的干预对策以减少临床输血率。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析，多因素Logistic回归以控制混杂效应，确定独立危险因素，用R软件绘制列线图预测模型。
1.2 时间及地点试验于2016年1月至2020年12月在扬州大学附属苏北人民医院创伤骨科完成。
1.3 对象纳入2016年1月至2020年12月在扬州大学附属苏北人民医院就诊的股骨转子间骨折且接受股骨近端防旋髓内钉治疗的老年患者，根据选择标准，共有366例患者纳入研究。根据术后是否输血，将患者分为输血组142例与非输血组224例。
纳入标准：①年龄≥60岁；②单侧股骨转子间骨折，采用股骨近端防旋髓内钉术式；③随访资料完整。
排除标准：①多发性骨折；②病理性骨折；③受伤至手术时间> 2周；④合并血管神经损伤；④术前输血；⑤术中补液量≥2 000 mL。
1.4 材料植入物介绍见表1。

1.5 方法
1.5.1 资料收集通过电子病历系统获取患者的一般特征，收集了以下变量：年龄、性别、体质量指数、骨折类型、美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists，ASA)评分、术前血红蛋白值、术前白蛋白值、受伤至手术时间、麻醉方式、手术时间、术中出血量等。回顾患者术前影像学资料，以确定患者骨折的特征，根据改良的Evans分类系统，由2名高年资副主任医师(LXL和WQ)将骨折类型分为稳定型和不稳定型。术中出血量依据吸引器中的血量加上浸血纱布中的血量来估计。
1.5.2 手术方法所有患者手术均由江苏省扬州市苏北人民医院经验丰富的同一骨科团队操作完成，患者麻醉后在C臂机透视下进行闭合复位，只有在闭合复位不成功时才进行切开复位。然后在患肢股骨大转子顶点皮肤向上作纵形切口，长约 4 cm，逐步切开皮肤，在股骨大转子顶点偏内侧中前 1/3 处植入开口器，插入导针，并进行扩髓，选择合适长度股骨近端防旋髓内钉插入，近端作一小切口，在瞄准器的观察下置入螺旋刀片并旋紧螺钉，在骨折远端作小切口，并在瞄准器下旋入远端锁定钉。
1.5.3 输血标准作者所在机构目前坚持限制性输血政策，输血适应证为血红蛋白< 70 g/L，或血红蛋白< 80 g/L但伴有脸色苍白、呼吸急促、心动过速等症状的患者，同样也接受输血。
1.6 主要观察指标利用单因素及多变量Logistic回归分析筛选出老年股骨转子间骨折患者接受股骨近端防旋髓内钉治疗术后输血发生的独立危险因素；利用R软件构建风险预测列线图模型，并对构建的模型进行验证。
1.7 统计学分析应用R软件(Version 3.6.2)进行统计分析。用Kolmogorov–Smirnov 检验进行正态性分析，计量资料不符合正态分布，以中位数(M)和四分位数(P25，P75)表示，组间比较采用Wilcoxon秩和检验，计数资料以百分比表示，组间数据差异比较采用χ2 检验。然后将单因素有意义的变量纳入多因素Logistic回归以控制混杂效应，以确定独立危险因素。用R软件绘制列线图预测模型，所有分析的显著性水平均设为0.05。

讨论

随着中国老年人口数量的迅速增加，股骨转子间骨折的发病率和死亡率有着明显上升的趋势[8]。对于高龄患者来说，这种骨折在1年内的死亡率达15%-20%[9]。股骨转子间骨折目前倾向于手术治疗，患者术后可早期下床，减少了因长期卧床所造成的诸多并发症，患者的致死率、致残率也得到显著降低，术后生活质量明显提高。许多研究表明，在诸多手术治疗方式中，股骨近端防旋髓内钉治疗老年股骨转子间骨折具有微创手术和术中出血少的优点[10-11]。然而，由于围术期大量失血，很多患者术后都会发生贫血，可能会加重原有疾病，从而影响患者术后功能恢复，并且增加死亡率[12-13]，同时老年患者身体条件较差，对输血的耐受性低，输血后相关并发症的发生率也较高。因此，有必要加强围术期的血液管理，减少异体输血量[14]。该研究的目的是筛选老年股骨转子间骨折患者行髓内钉固定术后输血的危险因素，并建立个体化预测模型。该研究数据初步显示：骨折类型、术前白蛋白、术前血红蛋白、术中失血量与输血独立相关，这与之前的研究基本一致。
该研究输血组中不稳定型骨折占比76.8%，远高于未输血组14.3%，可见骨折类型对术后是否输血的预测作用很强。DAI及其同事指出[1]，不稳定型骨折术后输血比例大的原因可能是骨折部位不稳定，骨折端活动导致出血较多。此外作者分析认为骨折不稳定可能增加闭合复位难度，如果复位失败，可能需要切开复位，进而增加骨折端出血和术后输血风险。此外，多因素分析显示低蛋白血症是术后输血的独立预测因子。ALDEBYAN等[15]研究证实低蛋白血症与髋部骨折患者的术后并发症密切相关，但他们并没有明确评估白蛋白水平与输血之间的关系。据报道，合并低白蛋白血症患者的并发症和死亡率增加[16-18]。作者分析可能是老年患者基础疾病较多，骨折后营养状况较差导致。研究结果表明，术后输血的最佳预测指标之一是血红蛋白水平。血红蛋白水平代表着患者体内红细胞储备量，也是临床上最常用于指导输血的参数。在单因素统计中，未输血组入院后血红蛋白< 120 g/L所占比例(62.1%)远低于输血组(95.1%)。ADUNSKY等[19]研究发现，血红蛋白值低于120 g/L会使输血风险增加5倍。其他研究也同样发现术前低血红蛋白是输血的危险因素[20-22]，这与作者的发现的一致，这可能是由于低血红蛋白患者免疫能力较差，对手术和失血等应激的代偿能力不足所致。此外，作者发现术中失血量越大，术后输血的风险越高。研究表明，输血需求可能与患者的有效失血量有关，包括术中显性失血和围术期隐性失血，在标准手术情况下，术中失血过多可能导致有效失血量增加，从而增加术后输血风险[23]。FOSS等[24]也报道了这一结果。作者分析认为术中止血不足、术者多次骨折复位、手术时间过长等都可能增加术中失血量。研究表明，老年髋部骨折患者从受伤至手术的延迟增加了死亡率[25-27]、术后感染和住院时间[28-29]。然而，多因素结果显示延迟手术与术后输血之间没有明显的相关性。作者分析认为，骨折周围形成了血肿，手术的延迟可能使血肿更加稳定，从而减少了骨折端出血。
有关老年股骨转子间骨折患者髓内钉固定术后输血危险因素的文献报道很少，也很少有研究把这些危险因素在图形中予以直观表现。与传统的多元回归模型相比，列线图的优势在于可以在图形中显示所有关键预测因素。通过列线图可以个性化预测患者术后输血的发生率，为临床医师提供这类患者的输血指导，从而降低输血发生率。该研究的优点是选择的对象均为老年股骨转子间骨折患者，所有患者均采用相同的手术方法，这使研究结果具有较高的重复性和推广性。然而，该研究也存在局限性：首先，这项研究是回顾性病例研究，偏倚的存在不可避免[30]；其次，统计的样本量较小，临床预测变量少，这可能存在他潜在因素对结果造成影响。因此，后期有必要进行更大样本量的随访，必要时进行前瞻性研究来验证该研究的结果。此外，列线图预测模型只进行了内部验证，还需要外部验证。
综上所述，研究发现骨折类型、术前血红蛋白、术前白蛋白以及术中出血量与术后是否输血相关；同时，这些危险因素在列线图预测模型中显示并得到验证，其区分度以及准确度较高，可为临床上个体化防治老年股骨转子间骨折患者术后输血提供科学指导。例如，对于术前血红蛋白较低患者，达到输血标准者应及时给予输血治疗；对于术前白蛋白较低患者，在补充蛋白的同时，嘱患者加强蛋白营养摄入；对于骨折类型不稳定患者，术前嘱患者减少活动，术中尽量避免多次复位；同时，手术尽量以小切口入路、一次性闭合复位以及可自体血回输，以减少术中出血量；以上4项均为可干预措施，可以在一定程度上减少术后输血率，进一步保障这类患者围手术期的安全。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

髓内钉固定老年股骨转子间骨折后输血预测模型的建立

Establishment of prediction model of blood transfusion after proximal femoral nail anti-rotation fixation of femoral intertrochanteric fracture in elderly adults

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