初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.4010

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (9): 1340-1345.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.4010

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初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素

张宇1，田少奇2，曾国波1，胡川2，3

1安顺市西秀区人民医院，贵州省安顺市 561000；2青岛大学附属医院关节外科，山东省青岛市 266001；3青岛大学医学部，山东省青岛市 266000

收稿日期:2020-03-25 修回日期:2020-03-31 接受日期:2020-05-13 出版日期:2021-03-28 发布日期:2020-12-15
通讯作者: 胡川，医师，青岛大学附属医院关节外科，山东省青岛市 266001；青岛大学医学部，山东省青岛市 266000
作者简介:张宇，男，1965年生，贵州省安顺市人，1988年贵阳医学院毕业，副主任医师，主要从事心血管疾病研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(青年科学基金项目)(81702172)

Risk factors for myocardial infarction following primary total joint arthroplasty

Zhang Yu1, Tian Shaoqi2, Zeng Guobo1, Hu Chuan2, 3

1People’s Hospital of Xixiu District, Anshun 561000, Guizhou Province, China; 2Department of Orthopedic Surgery, the Affiliated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266001, Shandong Province, China; 3Medical College, Qingdao University, Qingdao 266000, Shandong Province, China

Received:2020-03-25 Revised:2020-03-31 Accepted:2020-05-13 Online:2021-03-28 Published:2020-12-15
Contact: Hu Chuan, Physician, Department of Orthopedic Surgery, the Affiliated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266001, Shandong Province, China; Medical College, Qingdao University, Qingdao 266000, Shandong Province, China
About author:Zhang Yu, Associate chief physician, People’s Hospital of Xixiu District, Anshun 561000, Guizhou Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China (Youth Science Fund Project), No. 81702172

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
全关节置换术：是治疗晚期髋、膝关节疾病的重要手段，包括全髋关节置换术和全膝关节置换术。是通过手术将人工髋/膝关节假体置入患者髋/膝关节部位，以替代原有的病损关节，达到缓解疼痛、恢复下肢力线、改善关节功能及患者生活质量的目的。
全关节置换术后心肌梗死：心肌梗死是全关节置换患者术后危重并发症，其发病突然、进展迅速，常造成严重的不良后果。既往研究报道下肢关节置换术后心肌梗死的发生率为0.18%-1.8%。

背景：心肌梗死是全关节置换患者术后危重并发症。目前，尚无研究报道全关节置换术后心肌梗死的危险因素及预测模型。
目的：探讨全关节置换患者术后心肌梗死的发生率及危险因素，并建立预测全关节置换患者术后心肌梗死的临床预测模型。
方法：回顾性分析2013年9月至2017年7月于青岛大学附属医院及西秀区人民医院行全髋关节置换或全膝关节置换术的5 746例患者资料。收集并记录患者基本信息、并存疾病、术前检查、手术信息、住院其他信息及随访资料，分析患者发生心肌梗死的相关危险因素，并基于独立危险因素建立预测全关节置换患者术后心肌梗死的列线图。利用受试者工作特征曲线(ROC)及校正曲线对列线图进行评价。
结果与结论：48例患者术后14 d内出现心肌梗死，发生率为0.8%。多因素Logistic回归结果表明年龄校正后的查尔森共病指数(age-adjusted Charlson comorbidity index，aCCI)、麻醉方式和术前合并房颤为全关节置换术后心肌梗死的独立危险因素(P < 0.05)。其中，aCCI≥5的患者发生心肌梗死的风险显著高于aCCI<5的患者，手术中采用全身麻醉的患者术后发生心肌梗死的风险显著高于采用硬膜外麻醉/腰麻的患者，而术前合并房颤的患者其术后发生心肌梗死的风险显著高于无房颤患者。ROC曲线表明列线图具有较高的区分度(AUC=0.730，95%CI：0.661-0.799)，校准曲线表明模型具有较高的校准度。基于aCCI、麻醉方式和房颤3项指标的预测模型可准确预测全关节置换患者术后心肌梗死的发生概率。
https://orcid.org/0000-0002-7644-6741 (张宇) ；https://orcid.org/0000-0003-2014-5701 (胡川)

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: 骨, 人工关节, 下肢, 关节置换, 心肌梗死, 危险因素, 列线图, 模型

Abstract: BACKGROUND: Myocardial infarction is one of the catastrophic complications after total joint arthroplasty. However, the risk factors and predictive model have not been reported in previous research after total joint arthroplasty.
OBJECTIVE: To study the incidence and risk factors of myocardial infarction after total joint arthroplasty, and develop a nomogram for predicting the myocardial infarction after total joint arthroplasty.
METHODS: We retrospectively reviewed the data of 5 746 patients who underwent total hip arthroplasty or total knee arthroplasty in the Affiliated Hospital of Qingdao university and the People’s Hospital of Xixiu District between September 2013 and July 2017. The baseline characteristic, preoperative comorbidities, preoperative examinations, operative data, other hospital information and follow-up data were collected, recorded and were used to analyze the risk factors of myocardial infarction. In addition, a nomogram was developed based on the independent risk factors for predicting the myocardial infarction after total joint arthroplasty, and receiver operating characteristic curve and calibration curve were used to evaluate the nomogram.
RESULTS AND CONCLUSION: Forty-eight patients affected myocardial infarction within 14 days after total joint arthroplasty, and the incidence of myocardial infarction was 0.8%. Multivariate Logistic analysis indicated that age-adjusted Charlson Comorbidity Index, anesthesia type and atrial fibrillation were independent risk factors for postoperative myocardial infarction (P < 0.05). The risk of myocardial infarction in patients with age-adjusted Charlson Comorbidity Index ≥ 5 was higher than patients with age-adjusted Charlson Comorbidity Index < 5. The risk of myocardial infarction in patients receiving general anesthesia was higher than that of patients receiving epidural/lumber anesthesia. The risk of myocardial infarction in patients combined with atrial fibrillation was higher than that in patients without it. Receiver operating characteristic curve showed that the nomogram has a high degree of discrimination (AUC=0.730, 95%CI: 0.661-0.799), and the calibration curve showed that the model had a high degree of calibration. A predictive model based on age-adjusted Charlson Comorbidity Index, anesthesia type and atrial fibrillation can accurately predict the myocardial infarction following total joint arthroplasty.

Key words: bone, artificial joint, lower limb, joint replacement, myocardial infarction, risk factors, nomogram, model

中图分类号:

张宇, 田少奇, 曾国波, 胡川. 初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1340-1345.

Zhang Yu, Tian Shaoqi, Zeng Guobo, Hu Chuan. Risk factors for myocardial infarction following primary total joint arthroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(9): 1340-1345.

图/表（结果） 7

2.1 参与者数量分析共5 746例患者纳入该研究，所有患者随访至出院，所有患者均获得随访。
2.2 基线资料比较根据纳入、排除标准，5 746例患者纳入研究。所有患者平均年龄(65.84±7.47)岁；平均体质量指数(27.31±3.88) kg/m2；男性患者1 322例(23%)；4 894例患者行单侧手术(85.2%)。
2.3 试验流程图见图1。

2.4 下肢关节置换术后心肌梗死危险因素 48例患者于术后14 d内发生心肌梗死，发生率为0.8%。在单因素分析中，两组患者在年龄、aCCI、麻醉方式、高血压、冠心病、糖尿病、房颤和静脉曲张之间的差异有显著性意义(P < 0.05)，见表2。随后，将单因素分析中差异有显著性意义的指标纳入多因素Logistic回归分析，结果表明aCCI、麻醉方式和术前合并房颤为全关节置换术后心肌梗死的独立危险因素，见表3。其中，aCCI≥5的患者发生心肌梗死的风险显著高于aCCI<5的患者，手术中采用全身麻醉的患者术后发生心肌梗死的风险显著高于采用硬膜外麻醉/腰麻的患者，而术前合并房颤的患者其术后发生心肌梗死的风险显著高于无房颤患者。

2.5 下肢关节置换术后心肌梗死预测模型的建立基于独立危险因素，利用R语言rms包和regplot包开发了预测全关节置换术后心肌梗死的列线图(图2)。与既往研究所报道的传统的列线图不同，此次研究列线图同时反映了各项指标所对应的患者数量。各指标中方块面积越大，该指标所对应的患者数量就越多。列线图各项指标所对应得分如表4及表5所示。通过患者的3项指标确定各指标得分，得分相加可得到此患者总得分。随后，在列线图Total point部分确定得分所在的点并做垂直线，垂直线与Pr(MI)(即列线图最后一行)的交点所对应的数值即全关节置换术后发生心肌梗死的概率。如一例患者在术中采用了局部麻醉，其麻醉项得分为0分；其术前无房颤病史，因此其房颤项得分为0分；该患者术前aCCI得分为5分，因此aCCI的分析为100分。该患者经过本列线图计算得分为100分，所对应的心肌梗死发生率为0.56%。此外，ROC曲线表明列线图具有较高的预测性能，其AUC为0.730(95%CI：0.661-0.799)，见图3A。此外，校准曲线表明本列线图所预测的心肌梗死的发生率与实际观察的心肌梗死发生率具有较高的一致性，见图3B。 2.6 生物材料/植入物与宿主的生物相容性所有患者置入的关节假体生物相容性良好，均未发生植入物周围感染、过敏反应、免疫反应及排斥反应等不良反应。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例对照研究。
1.2 时间及地点于2013年9月至2017年7月在青岛大学附属医院及西秀区人民医院骨科完成。
1.3 材料人工关节假体材料介绍见表1。

1.4 对象 2013年9月至2017年7月于青岛大学附属医院及西秀区人民医院骨科行全髋关节置换或全膝关节置换的患者。
纳入标准：①2013年9月至2017年7月于青岛大学附属医院及西秀区人民医院骨科行全髋关节置换或全膝关节置换的患者；②初次全关节置换患者。
排除标准：①住院资料缺失患者；②一次麻醉下行全膝关节置换联合其他手术的患者；③一次住院内行1次以上人工关节置换患者；④既往有陈旧性心肌梗死病史患者；⑤术前诊断为下肢深静脉血栓形成的患者。
1.5 方法
1.5.1 资料收集所有资料从本院电子病案系统收集，由2位关节外科医师独立收集，对有争议的数据交由第3位关节外科医师及2位收集资料的医师商议确定。记录信息包括患者基本信息(年龄、性别、体质量指数、饮酒史和吸烟史)、术前并存病(高血压、冠心病、糖尿病、脑梗病史、呼吸系统疾病和静脉曲张)、手术信息(手术侧、麻醉方式和手术时间)、实验室检查(血红蛋白、中性粒细胞、淋巴细胞、血小板和白蛋白)及其他住院信息。随后，根据收集的资料及既往文献报道的方式计算年龄校正后的查尔森共病指数(age-adjusted Charlson comorbidity index，aCCI) [6]。发生心肌梗死的患者定义为在术后14 d内出现临床症状并经心电图或血清学心肌酶检验确诊为心肌梗死的患者。
1.5.2 患者管理所有患者入院后完善心电图、心脏超声、手术部位X射线片检查及实验室检查(包括血常规、肝功能、肾功能、电解质、风湿四项和乙肝相关指标检查)。对因关节骨折入院或术前评估为血栓高风险患者，进行双下肢彩超检查以排除下肢深静脉血栓形成。术前诊断为下肢深静脉血栓形成的患者将被排除出该研究。所有手术均由具有高级职称的关节外科医师主刀完成。患者术中使用氨甲环酸为止血剂。对于全髋关节置换患者，不常规放置引流管；而对于全膝关节置换患者，手术侧常规放置一枚引流管，若无特殊情况于术后24 h内拔除。对于无禁忌证患者，术后给予低分子肝素皮下注射(4 100 IU/次，1次/d)、利伐沙班片(10 mg/d，1次/d)或华法林[剂量滴定至国际标准化比值(International Normalized Ratio，INR)1.8-3.0]，并持续使用至出院。术后第1天，所有患者在专业康复锻炼师的指导下进行关节活动度训练。
1.6 主要观察指标术后14 d内发生心肌梗死患者数量。所有心肌梗死患者均为出现临床症状并经心电图确诊。
1.7 统计学分析所有统计学检验使用SPSS 25.0软件进行。计量资料描述采用x±s，分类资料采用数量(百分比)表示。使用独立样本t检验分析心肌梗死患者与无心肌梗死患者间的计量资料间的差异，通用卡方检验或Fisher确切概率法分析两者间分类资料的差异。随后，在单因素分析中差异有统计学意义的指标纳入多因素Logistic回归分析，以确定与全关节置换术后心肌梗死独立相关的危险因素。随后，利用独立因素，建立预测全关节置换术后心肌梗死的预测模型，并利用ROC曲线评价预测模型的区分度。以P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

全关节置换是治疗晚期关节疾病的有效手段，但术后并发症仍是无法避免的问题[3]，因此，对于识别全关节置换术后并发症的危险因素能准确识别高危患者，做到早期干预。此外，临床预测模型的建立对于推动科学研究的临床应用具有重要的临床价值[7]。此次研究中，通过回顾性分析两所医院5 746例全关节置换患者资料，确定了术前合并房颤、术中使用全身麻醉方式及aCCI≥5为全关节置换患者术后心肌梗死的独立危险因素。更为重要的是，基于独立危险因素，作者开发了全关节置换患者术后心肌梗死的临床预测模型。利用此次研究开发的预测模型，临床医生可预测接受全关节置换治疗的患者术后发生心肌梗死的风险，并对高风险患者实行早期干预以达到降低术后心肌梗死风险的目的。这对于推动研究成果的临床应用有重要意义。
麻醉方式的选择一直是关节外科领域的重要研究方向，近年来得到了广泛研究[8-10]。2013年，PUGELY等[11]纳入美国外科医师学会国家外科质量改进计划数据库，纳入14 052例患者资料，通过对比脊髓麻醉与全身麻醉的全膝关节置换患者术后疗效，发现脊髓麻醉患者具有更低的切口感染率、术后输血率和并发症发生率。同样，在全髋关节置换麻醉方式的研究中也得到了类似结论。BAUQUES等[12]纳入20 936例患者，发现全身麻醉会增加全髋关节置换患者手术时间、延长呼吸机使用时间和输血风险。更为重要的是，在并发症方面，全身麻醉患者术后出现心脏骤停和轻微并发症的风险较脊髓麻醉患者显著增加。在针对国内患者的研究中，程浩等[13]研究表明，全身麻醉会增加全髋关节置换患者28 d内并发症发生率、术后深静脉血栓发生率、输血率、术中低血压发生率、手术时间和术后留观时间。在全膝关节置换患者中也得到了了类似结论[14]。在此次研究中，结果表明全身麻醉患者全关节置换术后发生心肌梗死的风险显著高于局部麻醉患者。因此，对于接受全关节置换手术的患者，局部麻醉作为首选的麻醉方式；而对于具有禁忌证而必须行全身麻醉患者，做好术后心肌梗死的预防工作至关重要。
房颤是临床最常见的心律失常之一，可引起心力衰竭和动脉栓塞等疾病，严重危害患者生命健康[15]。术前合并房颤的患者行全关节置换在术后发生并发症和再入院的风险显著高于无房颤患者，并且房颤患者术后输血率和围术期出血量显著高于无房颤患者[16]。虽然暂无证据表明房颤与关节置换术后心肌梗死之间的直接关系，但由于房颤所引起的一系列结果，如输血率的增加，可能与关节置换术后血栓栓塞事件存在间接联系[17]。此外，术前合并房颤还被证明是关节置换术后症状性肺栓塞或下肢深静脉血栓的重要危险因素[18-20]。合并房颤的患者全关节置换术后发生症状性肺栓塞的危险为无房颤患者的2.455倍(95%CI：1.790-3.84)[21]。此次研究结果表明术前合并房颤患者全关节置换术后发生心肌梗死的概率为无房颤患者的6.696倍(95%CI：2.215-20.246)。因此，房颤是全关节置换术后心肌梗死的重要危险因素。对于此类患者，应注重围术期血栓栓塞时间管理，以减少致命性并发症的发生。
查尔森共病指数(Charlson comorbidity index，CCI)一直是医疗卫生人员量化术前合并症的重要参数[22]。研究表明，CCI可作为关节翻修术后并发症预测的重要指标[23]。 VOSKUIJL等[24]研究表明，有更高的CCI评分患者在骨科手术后再入院的风险显著高于CCI较低的患者。此外，SOOHOO等[25]研究发现较高的CCI是全髋关节置换患者术后短期并发症的危险因素。近年来，aCCI得到了大量研究的关注，在关节外科领域亦是如此[26]。研究表明CCI和aCCI均是全膝关节置换术后并发症的预测因素，且aCCI优于CCI[27]。既往研究尚无直接证据表明aCCI或CCI与全关节置换患者术后心肌梗死的关系，但是此次研究表明aCCI可作为全关节置换患者术后心肌梗死的独立危险因素。因此，在未来需要进行多中心的前瞻性研究以证实该结论。
此外，基于上述3项临床指标，作者开发了预测全关节置换患者术后心肌梗死的预测模型并进行评价，结果表明该模型可较好地识别心肌梗死高危患者(AUC=0.730，95%CI：0.661-0.799)。在既往研究中，基于临床数据，研究人员开发大量人工关节置换术相关的预测模型，如髋膝关节置换术后并发症[28]、术后股神经阻滞需求[29]、住院状态和术后30 d再入院风险的预测模型[30-31]，并在临床得到了较好的应用。相比于单纯研究独立危险因素，预测模型的开发对于研究结果的临床应用具有极大的推动作用。此次研究所开发的全关节置换患者术后心肌梗死的预测模型，仅纳入3项简单的临床指标，可预测心肌梗死风险并为临床实践提供指导，更为重要的是，3项指标均为术前可确定指标。因此，临床医生在术前即可精准预测全关节置换患者术后心肌梗死的风险，做到早期处理至关重要。
此次研究也存在一定的不足：首先，该研究是一项回顾性研究，存在不可避免的偏倚[32]；其次，纳入患者为全髋关节置换和全膝关节置换患者的集合，在未来有必要针对全膝关节置换和全髋关节置换患者进行单独分析，以研究两者之间的危险因素是否存在差异；最后，该模型缺少独立队列的外部验证，在未来，需要不同中心的队列对模型进行严格验证。但是，此次研究通过大样本数据结合严谨的统计学分析，发现了3个影响全关节置换患者术后心肌梗死的因素，并以此建立了预测全关节置换患者术后心肌梗死的预测模型，这对于临床评估全关节置换患者术后心肌梗死的风险具有重要的临床意义。
全关节置换术后心肌梗死的发生率为0.8%，总体发生率较低；全身麻醉、术前合并房颤和aCCI≥5是全关节置换术后发生心肌梗死的独立危险因素；同时，基于上述三项危险因素的预测模型也在研究中被开发，在未来，需要对该模型进行外部验证以更好地推动模型的临床应用。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

初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素

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