股骨转子间骨折内固定失效后的全髋关节置换：隐性失血的模型预测

doi:10.12307/2025.187

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
全髋关节置换：全髋关节由人工髋臼和人工股骨头两部分构成，其中假体的类型和设计颇为多样，重点在于股骨头的直径以及用于与骨固定的髋臼面的设计。
隐性失血：指积留在关节腔和渗透到组织间隙的血液，以及因溶血作用而引发的血红蛋白丢失。隐性失血会降低患者的血红蛋白水平，进而引发置换后肢体的肿胀，阻碍行走功能的恢复。

摘要
背景：股骨转子间骨折在老年人和骨质疏松患者中尤为多见，治疗常需内固定手术来稳定骨折并促愈合。但内固定手术偶可失效，引发骨折不愈合、畸形愈合或再骨折等严重问题。
目的：探讨股骨转子间骨折内固定后失效行人工全髋关节置换的效果及术后隐性失血的影响因素。
方法：收集2019年5月至2022年9月于阳泉市第一人民医院治疗且随访资料完整的股骨转子间骨折内固定失效患者86例，采用人工全髋关节置换治疗，记录患者相关临床指标，对患者手术前后的Harris评分、疼痛目测类比评分以及SF-36评分进行对比分析。对全髋关节置换后隐性失血的影响因素进行单变量和多变量Logistic回归分析，建立Logistic回归模型和神经网络模型预测隐性失血，通过绘制受试者工作特征曲线对比2种模型的预测效能和准确性。
结果与结论：①86例股骨转子间骨折患者在内固定失效后，均通过人工全髋关节置换手术成功治疗；②与术前相比，患者在术后3，6，12个月的Harris评分、目测类比评分、SF-36评分及患髋主动活动幅度均显著改善(P < 0.05)；③高隐性失血组的年龄、高血压比例、糖尿病比例、骨质疏松比例、手术时间、总失血量、术中失血量、术后引流量及血红蛋白下降量均高于低隐性失血组(P < 0.05)；低隐性失血组的骨水泥型假体构成比、前方入路构成比及2-3级髋关节间隙高于高隐性失血组(P < 0.05)；两组在性别比例、体质量指数、慢性支气管炎比例、侧别比例、麻醉方式及髋臼杯直径方面差异无显著性意义(P > 0.05)；④通过多因素Logistic回归分析，年龄、糖尿病、骨质疏松、假体类型、手术入路、髋关节间隙、总出血量、术中出血量、术后引流量及血红蛋白下降量是全髋关节置换后高隐性失血的危险因素(P < 0.05)；⑤将影响因素纳入到Logistic回归模型和神经网络模型预测隐性失血，绘制2个模型受试者工作特征曲线的曲线下面积分别为0.882和0.923，灵敏度分别为0.879和0.886，特异度分别为0.854和0.908，约登指数分别为0.733和0.794，准确性分别为0.867和0.897；2个模型的曲线下面积、约登指数和准确性均为神经网络模型更高；⑥提示全髋关节置换在治疗股骨转子间骨折内固定术后失效方面具有显著的临床效果，髋关节活动度恢复较好；年龄、糖尿病、骨质疏松、假体类型、手术入路、髋关节间隙、总出血量、术中出血量、术后引流量及血红蛋白下降量是人工全髋关节置换后高隐性失血风险的重要因素，基于危险因素构建的Logistic回归模型和神经网络模型对隐性失血的预测结果相差不大，神经网络模型更优。

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, 内固定失效, 人工髋关节置换, 治疗效果, 隐性失血

Abstract: BACKGROUND: Intertrochanteric fractures of the femur are particularly common in elderly and osteoporosis patients, and treatment often requires internal fixation surgery to stabilize the fracture and promote healing. However, internal fixation surgery may occasionally fail, leading to serious problems such as nonunion of fractures, malunion, or re-fracture.
OBJECTIVE: To explore the effect of artificial total hip arthroplasty on postoperative failure of internal fixation for intertrochanteric fractures of the femur and the influencing factors of postoperative occult blood loss.
METHODS: Totally 86 patients with failed internal fixation of intertrochanteric fractures of the femur who were treated in First People’s Hospital of Yangquan City from May 2019 to September 2022 and had complete follow-up data were collected. Using artificial total hip arthroplasty for treatment, relevant clinical indicators of the patient were recorded, and Harris score, visual analog scale score, and SF-36 score were compared and analyzed before and after surgery. Univariate and multivariate logistic regression analysis was conducted on the factors affecting occult blood loss after total hip arthroplasty. Logistic regression models and neural network models were established to predict occult blood loss. The predictive performance and accuracy of the two models were compared by drawing receiver operating characteristic curves.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Totally 86 patients with intertrochanteric fractures of the femur were successfully treated with artificial total hip arthroplasty after internal fixation failure. (2) There were statistically significant differences in Harris score, visual analog scale score, SF-36 score, and hip active range of motion between patients before and 3, 6, and 12 months after surgery (P < 0.05). (3) The age, hypertension ratio, diabetes ratio, osteoporosis ratio, operation time, total blood loss, intraoperative blood loss, postoperative drainage volume, and hemoglobin decrease in the high occult blood loss group were significantly higher than those in the low occult blood loss group (P < 0.05). The proportion of bone cement type prostheses, anterior approach, and 2-3 grade hip joint space in the low occult blood loss group were higher than those in the high occult blood loss group (P < 0.05). There was no statistically significant difference between the two groups in terms of gender ratio, body mass index, proportion of chronic bronchitis, proportion of sides, anesthesia method, and acetabular cup diameter (P > 0.05). (4) Through multivariate logistic regression analysis, age, diabetes, osteoporosis, prosthesis type, surgical approach, hip joint space, total blood loss, intraoperative blood loss, postoperative drainage volume, and hemoglobin decrease were the risk factors for high occult blood loss after total hip arthroplasty (P < 0.05). (5) After incorporating influencing factors into the logistic regression model and neural network model for predicting occult blood loss, the receiver operating characteristic curves of the two models were plotted with area under curve values of 0.882 and 0.923, sensitivity values of 0.879 and 0.886, specificity values of 0.854 and 0.908, Youden index values of 0.733 and 0.794, and accuracy values of 0.867 and 0.897, respectively. The area under curve, Youden index, and accuracy of both models were higher than those of neural network models. (6) It is concluded that total hip arthroplasty has a significant clinical effect on treating postoperative failure of internal fixation for intertrochanteric fractures of the femur, with good recovery of hip joint range of motion. Age, diabetes, osteoporosis, prosthesis type, surgical approach, hip joint space, total blood loss, intraoperative blood loss, postoperative drainage volume, and hemoglobin decrease are important factors for the high risk of occult blood loss after total hip arthroplasty. Logistic regression model and neural network model based on risk factors have little difference in the prediction results of occult blood loss, and neural network model is higher.

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Key words: intertrochanteric fracture of femur, internal fixation failure, artificial hip arthroplasty, therapeutic effect, occult blood loss

中图分类号:

R459.9|R318|R683.42

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图/表（结果） 10

2.1 参与者数量分析 纳入观察对象共86例，全部进入结果分析，无脱落现象。
2.2 试验流程图 见图1。

2.3 术前和术后3，6，12个月Harris评分、目测类比评分、SF-36评分情况 患者Harris评分、SF-36评分在术前、术后3，6，12个月4个时间点随时间延长而升高，目测类比评分随时间延长而降低，经统计学分析提示，差异均有显著性意义(P < 0.05)，具体结果见表2。

2.4 术前和术后3，6，12个月患髋主动活动幅度情况 患者患髋主动活动幅度情况见表3。经统计学分析提示，术后患髋主动活动幅度有显著改善(P < 0.05)。影像学图片见图2。

2.5 影响人工全髋关节置换后隐性失血的单因素分析 结果显示，高隐性失血组的年龄、高血压比例、糖尿病比例、骨质疏松比例、手术时间、总失血量、术中失血量、术后引流量及血红蛋白下降量均高于低隐性失血组，差异有显著性意义(P < 0.05)；低隐性失血组的骨水泥型假体构成比、前方入路构成比及2-3级髋关节间隙高于高隐性失血组，差异有显著性意义(P < 0.05)；两组在性别比例、体质量指数、慢性支气管炎比例、侧别比例、麻醉方式及髋臼杯直径方面比较差异无显著性意义(P > 0.05)。具体结果见表4。
2.6 术后隐性失血多因素Logistic回归模型分析 将高低隐性失血(低=0，高=1)作为因变量，将单因素分析选出的因素作为自变量并进行赋值，见表5。
多因素Logistic回归分析的结果显示，年龄、糖尿病、骨质疏松、假体类型、手术入路、髋关节间隙、总失血量、术中出血量、术后引流量及血红蛋白下降量是人工全髋关节置换后高隐性失血的危险因素(P < 0.05)，见表6。
Logistic回归模型：P=ea/(1+ea)，a=-2.153+0.730×年龄赋值+0.746×糖尿病赋值+1.162×骨质疏松赋值+1.106×假体类型赋值+1.258×手术入路赋值+1.246×髋关节间隙赋值+1.110×总失血量赋值+1.133×术中出血量赋值+ 1.138×术后引流量赋值+1.164×血红蛋白下降量赋值，各独立危险因素赋值见表5。式中e为指数函数，P为人工全髋关节置换后高隐性失血的概率。

2.7 变量共线性检验 将多因素Logistic回归筛选得到的影响因素进行共线性检验分析，方差膨胀因子越高则多重共线性的影响越严重，越接近于1则多重共线性影响越轻。检验结果表明：所有解释变量的容差均大于0.2，方差膨胀因子均小于10，这提示各解释变量之间不存在显著的多重共线性问题，各解释变量之间相互独立，具体结果见表7。

2.8 神经网络模型建立 见图3。
将86例研究对象以7∶3的比例分为2组，分别为训练集和测试集，训练集60例占比为69.77%，测试集32例占比为30.23%。以单因素分析中具有显著差异的12个变量纳入输入层，隐藏层数为1，其中包括4个节点，结局高低隐性失血作为输出层建立神经网络模型。
2.9 术后隐性失血影响因素重要性排序 神经网络模型输出结果显示，按隐性失血影响因素的重要性由大到小排序依次为血红蛋白下降量、总失血量、术中出血量、术后引流量、手术入路、髋关节间隙、假体类型、骨质疏松、糖尿病、年龄、手术时间、高血压。见表8及图4。

2.10 两个模型性能比较 ROC曲线以灵敏度为纵坐标，以(1-特异度)为横坐标，其曲线下面积的取值> 0.7时诊断价值较高，Logistic回归模型和神经网络模型曲线下面积分别为0.882和0.923；Logistic回归模型灵敏度和特异度分别为87.9%和85.4%时约登指数为0.733，神经网络模型灵敏度和特异度分别为88.6%和90.8%时约登指数为0.794；Logistic回归模型和神经网络模型预测的准确性分别为86.7%和89.7%。2个模型的曲线下面积、约登指数和准确性均为神经网络模型更高，具体结果见表9及图5。

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引言

股骨转子间骨折是指位于股骨颈基底至小转子水平以上部位的骨折，属于临床诊治中一种较为常见的创伤类型，在髋部骨折中占30%以上。股骨转子间骨折在围术期中并发症频发，因此其预后通常不佳[1-2]。老年人因身体各项生理功能显著减退，且往往伴有髋关节疾病及其他多种慢性疾病，成为股骨转子间骨折的高发群体[3]。该类骨折多发生于摔倒或外力撞击后，骨折部位肿胀、疼痛，有时髋外侧皮下淤血斑，运动功能出现障碍，给老年人的生活造成不便。目前临床上多提倡手术治疗，如闭合复位内固定[4]。内固定术能够为患者提供支撑作用，从而保持骨折复位，但由于骨折类型不同、股骨部位的特殊生物力学特性、老年人骨质差、合并疾病多、手术操作差异、固定方式不当等原因常造成手术失败，并引起明显的髋关节功能障碍，尤其对于高龄和伴有严重骨质疏松症的患者，术后并发症、手术内固定失效发生率达到2%-40%[5-6]。全髋关节置换术是目前针对髋骨关节炎、股骨头缺血性坏死、发育性髋关节发育不良以及股骨颈骨折置换后骨不连等病状的有效治疗方法，已取得非常好的效果。研究表明，全髋关节置换术对于股骨转子内固定术后失效的治疗效果显著，有助于患者恢复髋关节功能，并使得患者在术后早期能够行走，从而降低并发症的发生率[7]。尽管全髋关节置换术的治疗效果显著，但由于其涉及大面积的截骨和松解，因此在置换过程中失血量较大。
目前，临床上对于全髋关节置换的关注主要集中在术中的出血量和术后引流量，而常忽略积留在关节腔和渗透到组织间隙的血液，以及因溶血作用而引发的血红蛋白丢失，这种现象被称为“隐性失血”[8]。隐性失血会降低患者的血红蛋白水平，进而引发置换后肢体的肿胀，阻碍行走功能的恢复，延长患者的卧床时间，这些因素都可能增加下肢深静脉血栓形成的风险，从而影响患者的术后康复进程。阳泉市第一人民医院创伤骨科团队针对老年股骨转子间骨折内固定术后失效的患者，施行了全髋关节置换手术，并取得了显著的临床效果，现将相关情况报告如下。

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，单变量和多变量的Logistic回归分析。
1.2 时间及地点 试验于2019年5月至2022年9月在阳泉市第一人民医院关节外科完成。
1.3 材料 此次研究采用的人工全髋关节假体购自北京市春立正达医疗器械股份有限公司，均为全陶瓷关节，其中股骨柄假体采用钴铬钼合金制成，见表1，具有较高的强度和耐腐蚀性，其表面涂层特性有助于骨骼生长。对于骨折不愈合导致的骨质量差的患者，需选择具有特殊设计的远端固定假体；此外，在选择假体时，还需要考虑摩擦界面的选择，摩擦界面的材质将直接影响假体的使用寿命和患者的舒适度。目前，陶瓷和金属是常见的摩擦界面材质，而陶瓷与陶瓷或陶瓷与聚乙烯的组合通常具有较好的摩擦性能和耐久性。

1.4 对象 选择2019年5月至2022年9月在阳泉市第一人民医院初次手术后出现股骨转子间骨折内固定失效的患者。所有患者在入院后，均按照常规接受了术前检查和骨密度测定(采用双能X射线骨密度仪)。根据设定的纳入和排除标准，最终确定了86例患者参与此次研究。其中男46例，女40例；年龄66-80岁，平均(72.15±6.13)岁。
纳入标准：①与《老年股骨转子间骨折诊疗指南》中的诊断相符[9]；②患者年龄大于65岁；③包括但不限于内固定物的断裂、移位切割以及骨折不愈合等情形(根据症状观察或X射线片、CT检查判定)；④单侧骨折；⑤初次骨折为无开放性伤口的骨折；⑥后续随访数据完整。
排除标准：①由疾病引发的骨折；②初始骨折类型为开放性骨折；③患有心脑血管疾病并留下肢体功能障碍的患者；④由内固定手术后感染导致的骨折无法愈合或内固定物断裂；⑤存在其他重大系统疾病，无法再次手术修复的患者；⑥无法进行后续随访者。
此次研究经阳泉市第一人民医院医学伦理委员会批准(批号：SFPH-J-20190015，审批时间：2019-04-17)，所有患者均知情同意并自愿参与此次研究。
1.5 方法
1.5.1 术前准备糖尿病患者通常在术前需要将空腹血糖水平控制在8 mmol/L以内；高血压心脏病患者的收缩压应保持在140 mmHg以下，并且心功能需恢复至1级[依据美国纽约心脏协会(NYHA)的分级标准]；严重骨质疏松症患者，需长期应用双膦酸盐类药物作为抗骨质疏松药物进行治疗；慢性支气管炎患者在术前需控制炎症，并在护理人员的指导下，进行咳嗽和咳痰的练习，以增强呼吸功能的锻炼。
1.5.2 手术方法采用全身麻醉或连续硬膜外麻醉，患者侧卧位于手术台上，患侧在上。参照相关文献全髋关节置换手术步骤[10]，采用后外侧入路行全髋关节置换术。对年龄偏大、骨质疏松明显的患者，采用骨水泥(美国DJOGlobal，主要材料为碳酸钙)固定；而对于相对年轻、骨质状况良好的患者，则采用非骨水泥固定方法。
1.5.3 术后处理术后患者卧床休息，患肢抬高，进行肢体按摩，以及膝踝关节的主动与被动锻炼；在术后24 h开始应用低分子肝素钠4 000 U皮下注射，1次/d，应用35 d以防止下肢静脉血栓形成。术后48 h拔除引流管，应用抗生素1 d；骨水泥假体置换术后3-5 d逐渐借助双拐下床行走，生物型假体置换术后两三周逐渐借助双拐下床行走。出院后1，3，6，12个月门诊随访。
1.6 主要观察指标
1.6.1 一般资料记录患者的年龄、性别、体质量指数、高血压、糖尿病、慢性支气管炎、侧别、骨质疏松、假体类型、手术入路、髋关节间隙、麻醉方式。
髋关节间隙：2级，关节间隙疑似变窄，局部关节边缘的骨赘较明显；3级，关节间隙明显变窄，并有明显的骨刺现象；4级，关节间隙明显狭窄，骨刺数量增多，有明显关节畸形，甚至有关节半脱位或脱位改变。
1.6.2 手术相关指标记录患者的手术时间、总失血量、术中失血量、术后引流量、髋臼杯直径及血红蛋白下降量。血红蛋白下降量通过术前和术后的特定时间点(术后第1，3，7天等)进行血液检测，以获取血红蛋白的准确数值。通过计算这些时间点之间血红蛋白水平的差值进行评估。
1.6.3 随访在术前和术后随访12个月，对患者的Harris评分、疼痛目测类比评分、SF-36(Short Form 36 Health Survey)评分及患髋主动活动幅度进行记录。Harris评分由疼痛、功能、畸形和关节活动度4个方面构成，其总分值为100分，90分以上表示恢复优良，80-90分表示恢复较好，70-79分表示功能尚可，小于70分表示功能恢复差[11]。目测类比评分用于手术前后患者疼痛感受的监测和评估[12]，0分无痛，10分剧痛。运用SF-36量表评价患者的生活质量水平，该量表涵盖5个关键领域：角色功能、情绪功能、社交功能、身体机能和整体生活质量，量表的总计分数为100分，患者得分越高，表明其生活质量越好[13]。
1.6.4 隐性失血按照SEHAT等[14]的标准，隐性失血量≥480 mL为高隐性失血量，< 480 mL为低隐性失血量。
隐性失血评估：结合GMSS方程[15]，患者术后红细胞容量通过红细胞压积变化的差值，采用Nadler计算方式[16]，患者术前的血容量等于K1×身高+K2×体质量+K3(男性K1=0.366 0，K2=0.032 19，K3=0.604 1；女性K1=0.356 1，K2=0.033 08，K3=0.183 3)。
1.7 统计学分析 运用SPSS 27.0统计软件对数据进行处理分析，计量数据以x±s的形式表示，计数资料以例数(%)表示，采用t检验或χ2检验进行组间比较。采用重复测量数据的方差分析方法比较不同时间点的Harris评分、目测类比评分和SF-36评分之间的差异。单因素分析人工全髋关节置换后隐性失血情况，采用Logistic回归模型和BP神经网络模型进行影响因素预测分析，并利用受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线的曲线下面积以及灵敏度、特异度和约登指数等指标对2个模型进行比较。文章统计学方法已经阳泉市第一人民医院生物统计学专家审核。

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

讨论

股骨转子间骨折是老年人群常见的髋部骨骼损伤类型，占70%左右[17]。随着国内人口老龄化的趋势不断加深，该病症的发病率也呈逐年上升的趋势[18-20]，患者应尽早接受手术治疗以恢复患肢功能，以预防因长期卧床而产生的压疮、感染、血栓等并发疾病。鉴于老年人身体条件的特殊性，保守治疗可能会带来多种并发症，增加死亡率，因此，临床通常会根据患者的骨骼损伤程度和身体状况进行综合评估，从而选择最为合适的手术方案进行治疗。治疗股骨转子间骨折应用比例较高的是内固定术[21]，如动力髋螺钉、Gamma钉等因较短的手术时间以及能够对骨折端进行有效加压而被广泛采用，并取得了显著的效果。然而，由于不合理的内固定置入方式以及老年人骨质的特殊性质，常出现不愈合以及内固定断裂的情况。有学者指出，在治疗伴有严重骨质疏松的老年股骨转子间骨折患者时，内固定术治疗的远期疗效中会出现螺钉切割、加压螺钉退出等严重并发症[22]，且部分高龄者失败率较高[23]。而对于严重骨质疏松的患者，无论何种内固定，均容易出现螺钉的切割，尤其偏心固定的髓外系统，更容易出现内固定失效[24-25]。
研究表明，相较于股骨近端防旋髓内钉内固定术，人工全髋关节置换术在治疗股骨转子间骨折伴有髋关节疾病的患者中，能够有效提升临床治疗的效果，降低术后并发症的发生率，并有助于缩短患者的术后康复时间[26-27]。SCHULTZ等[28]的研究显示全髋翻修术能够为患者带来更好的治疗效果。另一研究对120例因股骨转子间内固定手术后失效而采用人工关节置换治疗的患者进行了10年的随访观察，结果显示患者的平均Harris评分由术前的32分提高至术后1年的79分，且在随访中没有发现假体松动的迹象[29]。在此次研究中，患者的Harris评分、目测类比评分和SF-36评分在术后均得到显著提升，特别是在术后12个月时，Harris评分达到了89.53分，高于文献报道，效果良好。
虽然随着围术期血液管理技术的发展，全髋关节置换术显性失血已得到一定程度的控制，但有研究表明术后仍有不少患者的血红蛋白下降值高于预期，这主要与隐性失血有关[30-32]。隐性失血一般是指较大的创伤或手术后，除去手术中失血、术后引流丢失等可计量的显性失血之外，患者机体内在丢失的、无法计量的失血。临床常会发现全髋关节置换患者在围术期可计量的显性失血量和接受的输血量基本平衡的情况下，患者仍可能有面色苍白、心慌、胸闷等贫血的临床症状，术后实验室指标也显示血红蛋白下降幅度较大，分析可能由隐性失血引起。隐性失血造成患者术后肢体肿胀，卧床时间延长，增加了下肢深静脉血栓形成的风险，从而对患者的顺利康复构成了一定的障碍。此次研究患者测得的围术期隐性失血量为412-561 mL，平均达(428.63±12.75) mL。分析全髋关节置换术隐性失血量较大的潜在关键因素涉及：①股骨近端扩髓和髋臼打磨致骨髓腔渗血；②手术过程中如果止血不完全，会造成术后创口持续失血；③手术部位因手术显露的牵拉造成局部软组织创伤淤血；④创伤应激，以及手术造成的二次创伤，可能引发患者红细胞损伤性溶血；⑤术后反复进行采血检查，可能会导致红细胞丢失；⑥术前由于创伤和禁食，机体可能处于脱水状态，红细胞重新分布的速度较慢，术后通过补液纠正失水状态后，呈现失血状态。此次研究通过多因素Logistic回归分析，发现糖尿病、骨质疏松、假体类型、手术入路、髋关节间隙、总失血量、术中出血量、术后引流量及血红蛋白下降量是人工全髋关节置换后高隐性失血的危险因素，与相关研究一致[33]。进一步将影响因素纳入到Logistic回归模型和神经网络模型预测隐性失血，结果表明神经网络模型ROC曲线的曲线下面积、约登指数和准确性均高于Logistic回归模型，神经网络模型对人工全髋关节置换后高隐性失血的预测效能优于Logistic回归模型。
综上所述，在股骨转子间骨折内固定术后失效的情况下，人工全髋关节置换表现出显著的治疗效果。同时此次研究存在一定的不足：样本量较少、随访时间较短，未能对术后长期效果进行详尽的观察和探讨；且此次研究为回顾性研究，未设置对照组以对比分析。未来研究应使用更大样本量和更长时间的前瞻性对比试验来进一步验证和探讨相关治疗方法和效果，为临床治疗决策提供可靠的参考。

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