膝关节置换后异体输血预测模型的建立及精确度检测

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.53.002

摘要/Abstract

摘要：

背景：如何有效减少膝关节置换后异体输血量已成为临床新的难题，而围置换期的失血和置换后异体输血的预测因素尚不完全明确。

目的：通过分析置换前和置换术中影响置换后异体输血量的相关因素，建立膝关节置换后异体输血量的预测模型，为临床选择性应用自体血液回输器提供理论依据。

方法：回顾性分析天津医科大学宝坻临床学院自2012年1月至2013年12月收治的120例单侧膝关节置换后异体输血患者的资料，详细记录每例患者的性别、年龄、身高、体质量、置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量及置换后异体输血量，据此建立一个膝关节置换后异体输血量的预测模型。自2014年1至12月将此模型应用于临床，将90例预测单侧膝关节置换后需要异体输血的患者随机分成两组，观察组应用自体血液回输器，对照组应用常规引流装置。对两组患者的输血量进行统计分析，并检测预测模型的预测精确度。

结果与结论：所有患者均完成试验观察，预测模型试验中Pearson分析显示，置换后异体输血量与患者年龄、身高、体质量、置换前血红蛋白值、手术时间和术中失血量相关(P < 0.01)，多变量回归分析发现置换后异体输血与患者置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量相关(P < 0.01)。临床应用试验结果显示，观察组与对照组患者置换后预测异体输血量分别为(611.30±191.14) mL和(571.55±200.53) mL，预测精确度分别为(71.50±22.20)%和(70.94±19.23)%，差异均无显著性意义(P > 0.05)。两组患者异体输血量、输血总量(包括自体输血量和异体输血量)之间的差异有显著性意义(P < 0.01)，观察组的异体输血量显著低于对照组。提示预测模型能成功预测膝关节置换后异体输血量，预测置换后需要异体输血的患者应用自体血液回输器可以有效的减少异体输血量。

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: 骨科植入物, 人工假体, 输血, 膝关节置换, 异体血, 自体血

Abstract:

BACKGROUND: How to effectively reduce allogeneic blood transfusion volume after knee arthroplasty has become a new clinical problem, but predictors of perioperative blood loss and allogenic blood transfusion after replacement have not been well defined.

OBJECTIVE: To establish the prediction model of allogeneic transfusion volume after total knee arthroplasty by analyzing the preoperative and intraoperative related factors that influence the postoperative allogeneic transfusion volume, so as to provide a theoretical basis for the clinical selective application of the autologous blood retransfusion device.

METHODS: The materials of 120 postoperative allogenic transfusion patients who treated with unilateral total knee arthroplasty at Baodi Clinical College of Tianjin Medical University from January 2012 to December 2013 were retrospectively analyzed. Each patient’s gender, age, height, body weight, preoperative hemoglobin value, operation time, intraoperative blood loss volume and postoperative allogeneic transfusion volume were recorded in detail, and accordingly a prediction model of allogeneic transfusion volume was established after total knee arthroplasty. From January 2014 to December 2014, we applied this model in clinic. A total of 90 patients who predicted need for allogeneic transfusion after unilateral total knee arthroplasty were randomly divided into two groups. Autologous blood retransfusion device was used in the observation group. Conventional drainage was used in the control group. The blood transfusion volume of patients in these two groups was analyzed, and the prediction accuracy of the prediction model in these two groups was detected.

RESULTS AND CONCLUSION:All patients completed the experimental observation. Pearson analysis showed that the patient’s age, height, body weight, preoperative hemoglobin values, operation time and intraoperative blood loss volume associated with postoperative allogeneic transfusion volume (P < 0.01). Multivariate regression analysis showed that the patient’s preoperative hemoglobin values, operation time and intraoperative blood loss volume associated with postoperative allogeneic transfusion volume (P < 0.01). Clinical application test results showed that the postoperative allogeneic transfusion volume in observation and control groups was respectively (611.30±191.14) mL and (571.55±200.53) mL, prediction accuracy was respectively (71.50±22.20)% and (70.94±19.23)%, the difference was not significant (P > 0.05). There were significant differences in allogeneic transfusion volume and total blood transfusion volume (including autologous and allogeneic blood transfusion volume) of patients in these two group (P < 0.01). The allogeneic transfusion volume in the observation group was significantly lower than that in the control group. These results suggest that the prediction model can successfully predict the allogeneic transfusion volume after total knee arthroplasty. The application of autologous blood retransfusion device in those patients who predicted need for postoperative allogenic transfusion after the replacement can effectively reduce the allogenic transfusion volume.

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中图分类号:

R318

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图/表（结果） 2

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引言

人工膝关节置换是治疗晚期膝关节病变的成熟方案，可以有效缓解膝关节疼痛和改善膝关节功能^[1-3]。随着人民生活条件的改善，医疗水平的提高，人均预期寿命的增加，临床工作中有越来越多的老年患者因晚期膝关节病变而接受人工膝关节置换。

尽管近几年人工膝关节置换技术和麻醉技术较前几年有了很大进步，但是围手术期仍然伴随着相当数量的失血，文献报道单侧全膝关节置换围手术期出血量在300-2 200 mL之间^[4-5]，这还不包括隐性失血^[6-9]，使得老年患者围手术期风险显著增加^[10-14]。为预防失血性休克，改善患者体质，提高围手术期安全，许多患者术后需要异体输血。然而同种异体输血引起的不良反应和输血疾病却不断见诸报道，包括发热反应、过敏反应、荨麻疹、菌血症以及梅毒螺旋体病毒、巨细胞病毒、HIV感染等^[15]。随着人们对输异体血所致不良反应和并发症的逐渐认识，引起了老年患者对异体输血的恐惧，使得对膝关节置换手术望而却步，严重影响了患者的治疗。

随着逐年创伤性大出血病例的增多和大手术的开展，临床异体血需求逐渐增多，血源紧张和临床用血需求量不断增加之间的矛盾日益显著，如何有效减少膝关节置换后异体输血量已成为临床上一个新的难题。

国内外现有研究多集中在围手术期失血量的评估^[16-17]、应用各种止血药物^[18-22]、改进手术方式^[23-25]、改变术后体位及围手术期体液管理以达到减少膝关节置换后异体输血、提高围手术期安全的目的^[15^，^26-29]。国外学者开始对影响膝关节置换围手术期失血量的相关因素及预测置换后异体输血的可能性进行研究^[16^，^30-31]，对置换前及置换术中如何有效的预测膝关节置换围手术期失血量和置换后异体输血需求却罕见报道。文章通过分析置换前和置换术中影响置换后异体输血量的相关因素，建立膝关节置换后异体输血量的预测模型，以期为临床选择性应用自体血液回输器提供理论依据。

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材料方法

1.1 设计随机对照试验。

1.2 时间及地点于2012年1月至2014年10月在天津医科大学宝坻临床学院骨科完成。

1.3 材料文中所使用的膝关节假体是由美国Smith＆Nephew，Inc.生产施乐辉医用产品国际贸易(上海)有限公司代理的全膝关节系统，由股骨髁、胫骨垫块(带螺钉)股骨垫块(带垫块)、延长杆(带锁定螺钉)、胫骨托和延长杆组成，其中股骨髁的材料为铸造钴铬钼合金，胫骨垫块、股骨垫块、胫骨托及螺钉材料为锻造钛合金，延长杆为锻造钴铬钼合金，具有较好的抗氧化性及腐蚀性。

1.4 对象

预测模型病例资料：回顾性分析天津医科大学宝坻临床学院骨科自2012年1月至2013年12月单侧膝关节置换后异体输血患者的资料。符合纳入标准的患者120例，其中男58例，女62例。

纳入标准：60岁及以上健康老年重度骨性关节炎进行单侧膝关节置换后异体输血的患者。患者对治疗方案知情同意。

排除标准：术前明确诊断贫血、伴有其他来源失血、高血压、应用抗凝血药物、各种病理性关节炎、肿瘤及复杂骨折需要进行膝关节置换的患者。

临床试验病例资料：自2014年1至12月将此模型应用于临床，将90例(男38例，女52例)按照上述标准纳入预测单侧膝关节置换后需要异体输血的患者采用电脑数字随机分组法分为两组，观察组和对照组各45例，观察组男18例，女27例；对照组男20例，女25例。

1.5 方法

1.5.1 预测模型建立根据卫生部2000年印发的《临床输血技术规范》“手术及创伤输血指南”一节中的规定，考虑老年患者对贫血代偿增高能力低、耐受程度差、心肺代偿功能弱等因素，本研究中对于血红蛋白低于90 g/L的患者进行输血，输入的均为悬浮红细胞，根据血常规的血红蛋白值按照每500 mL悬浮红细胞提升10 g/L血红蛋白的标准估算需要输入悬浮红细胞的量^[32]，要求输血后的血红蛋白达到90 g/L以上。

所有手术均在全麻下由同一组医师进行，术中常规应用气压止血带，应用髁间闭合式假体，记录吸引器瓶中的失血量加上称重法测定的纱块纱垫的失血量，术后常规放置引流管，按照预防骨科大手术后深静脉血栓形成的专家建议皮下注射低分子肝素钙预防下肢静脉血栓形成治疗。详细记录每例患者的性别、年龄、身高、体质量、置换前 1 d血红蛋白值、手术时间、术中失血量及置换后异体血输血量。患者一般资料见表1。

所有患者均完成观察，置换后无伤口感染、不愈合及下肢静脉血栓形成等并发症的发生。采用SPSS 20.0软件进行统计分析，利用Pearson相关分析逐一检查性别、年龄、身高、体质量、手术时间、置换前血红蛋白值与患者置换后异体输血量的关系，确定患者年龄、身高、体质量、手术时间、术中失血量及置换前血红蛋白值与置换后异体输血量有关(P < 0.01)，然后将患者的年龄、身高、体质量、手术时间、术中失血量及置换前血红蛋白值进行多变量回归分析发现，患者的年龄、身高、体质量与置换后异体输血量不相关(P > 0.05)，患者的置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量与置换后输血量相关(P < 0.01)。患者的手术时间及术中失血量与置换后输血量成正相关，置换前血红蛋白值与置换后输血量成负相关，在此基础上作者建立了膝关节置换后异体输血量的预测模型：Y表示预测的膝关节置换后需要的异体输血量(mL)。

Y=964.953+1.443×术中失血量-9.005×术前血红蛋白值+3.380×手术时间

1.5.2 临床试验方法 90例患者随机分成两组。详细记录两组患者的性别、年龄、身高、体质量、置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量及预测输血量，观察组患者自体血输血量和异体血输血量，以及对照组患者异体输血量，并对两组患者预测输血量、异体输血量与输血总量(观察组包括自体血输血量和异体血输血量，对照组仅为异体血输血量)进行比较观察其差异是否有显著性意义，并对预测模型的预测精确度进行评估。

所有手术均在全麻下由同一组医师进行，术中常规应用气压止血带，均应用髁间闭合式假体，假体安放成功后，用脉冲式高压冲洗枪大量生理盐水冲洗切口内积血、骨碎渣、骨水泥颗粒后，记录吸引器瓶中的失血量加上称重法测定的纱块纱垫的失血量，放置引流管，观察组连接自体引流血回输器(图1)，对照组连接无菌袋引流袋，关闭切口后松开止血带，开始收集引流血。置换后同样按照预防骨科大手术后深静脉血栓形成的专家建议进行低分子肝素钙皮下注射预防下肢静脉血栓形成。

1.6 主要观察指标所有患者分别于膝关节置换后第1，3，5，7天，采集静脉血应用氰化高铁血红蛋白分光光度法进行血红蛋白检测，观察每例患者的血红蛋白值，最终患者是否贫血以置换后第7天测得的血红蛋白值为准。

1.7 统计学分析所有数据统计学检测由周治国和方广文应用SPSS 20.0完成，对两组患者性别构成进行四格表

卡方检验，对年龄、身高、体质量、置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量、预测置换后输血量、预测精确度、异体输血量、输血总量和置换后血红蛋白值进行配对资料的t 检验。

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讨论

人工膝关节置换是治疗晚期膝关节病变的成熟修复方式，但是围手术期仍然伴随着相当数量的失血，如何有效减少围手术期失血及降低术后异体输血量已成为膝关节置换近年来的一个研究热点。

本研究通过对120例患者临床资料的观察和回归分析发现，患者的置换前血红蛋白值、手术时间、术中失血量与置换后输血量相关，手术时间及术中失血量与置换后输血量成正相关，置换前血红蛋白值与置换后血输血量成负相关，在此基础上作者建立了膝关节置换后异体输血量的预测模型，预测置换后异体输血量超过400 mL时，置换后异体血输血需求较高，建议此时应用自体血液回输器回输自体引流血，即可有效的减少异体血输血量、降低输血传染疾病的风险和有利于缓解血源紧张，又可以避免盲目全部应用自体血液回输器引起不必要的医疗资源的浪费和增加患者的经济负担。

作者将此模型应用于临床，对90例符合纳入标准的患者分成两组进行膝关节置换后异体输血的预测，观察组患者应用自体血回输装置，对照组应用常规引流装置，发现观察组应用自体血回输装置可以有效减少临床异体输血量，节约血液资源。

自体输血作为一种安全、经济的输血方式正在为越来越多的医疗单位和患者所接受。骨科大手术创伤大，术中出血多，术后引流血液也多，如不加以利用会造成很大的浪费。

自体血液回输器是利用现代医学成果和高科技手段，把术后引流血收集起来，进行过滤、分离、清洗、净化后再回输给患者。它可避免术后异体输血的缺点，而且使用安全，无须检验血型和交叉配血实验，避免了因异体输血所造成的各种血液传播疾病，尤其是AIDs病毒、乙肝病毒、丙肝病毒的感染^[33]，同时还避免了异体血输入引起的溶血反应、过敏反应，自体血回输减少或避免了术后引流血的浪费，有效地解决血供不应求的问题，减轻了患者与社会的经济负担。另外术后输入异体血可抑制患者免疫功能，造成近期或远期感染、切口愈合不良等并发症，自体血回输则可刺激抗体，增强免疫功能，减少术后感染的发生^[34]。

膝关节置换后是否应用自体血液回输器仍有争议^[35-39]，其焦点为应用自体血液回输器是否会减少置换后异体血的输血量、会增加围手术期失血量及患者的经济负担。Horstmann等^[40]在前瞻性随机双盲对比研究中发现膝关节置换后应用自体血液回输引流装置较不应用引流装置失血更少，置换后更能获得较高的血红蛋白水平。Haien等^[41]的一项随机对照试验的Meta分析证实，膝关节置换后应用自体血液回输器能显著减少异体血输血量、需要异体输血的患者数量和患者的住院费用。Apostolopoulos^[42]和Mirza等^[43]分别证实膝关节和髋关节置换后采用失血处理后回输有效减少异体输血以及由此引起的各种异体输血并发症的发生。

作者应用的是Stryker公司生产的CBC Constaral Ⅱ型自体引流血回输装置，使用时将术后伤口内的出血引流到储血罐，回输时完全按下压力释放按钮，将血液从储血罐中转移到血袋中，按照常规输血方法回输给患者，回输前后无需用任何药物。血液回输方法采用一次性回输或少量多次回输，回输完毕，储血罐可继续作为负压引流器使用。

回收式自体输血是血液保护的重要组成部分，虽然某些情况下可避免异体输血，但还不能完全代替异体输血，只能看成是异体输血的有益补充，试验中观察组45例临床应用资料中有多名患者的自体血回输量与异体输血量之和明显高于预测的异体血输血量，也证实了这一点。

由于本研究的样本较小及观察的都是不伴有内科合并症、服用影响凝血功能药物及术前贫血的患者，且研究中无法精确掌握每例患者输血后血红蛋白值并使其达到标准化及库存血包装规则的限制，对于预测模型精确度的检测也存在难以消除的影响，如何优化预测模型、扩大其临床适应证、提高其预测精确度尚有待进一步研究。

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