非心脏手术老年患者术后谵妄风险预测模型的建立与验证

本文原载于《中华麻醉学杂志》 2021年第10期

术后谵妄(POD)是患者术后常见的中枢神经系统并发症，其起病迅速(数小时至数天)且病情波动迅速，常见的症状包括认知能力减退、注意力下降、记忆受损等[1,2,3]。目前POD的发病机制仍未明确且无有效治疗措施，主要以早期识别及预防为主[4,5]。影响POD发生的危险因素有年龄、受教育年限、基础合并症、术前睡眠质量等[6,7,8,9]。临床预测模型应用于临床可估计个体可能患有某病的概率，使医生能够及时提出预防建议或做出相应决策。基于年龄、简易智力状态检查量表(MMSE)评分、手术时间、麻醉时间等建立的POD风险预测模型的简便性及外推性方面仍需优化[10]。本研究通过筛选非心脏手术老年患者POD的危险因素，建立POD风险预测模型并评估其预测效能，以指导非心脏手术POD高危人群的筛选，为临床工作提供参考。

资料与方法

本研究已在中国临床试验注册中心注册(注册号：ChiCTR2000033639)，同时获得医院伦理委员会批准(批准号：2020临审CXJJ字第008号)，并与患者及其家属同意并签署知情同意书。

选择2020年1月至12月青岛市市立医院普外科、骨科、泌尿外科、肝胆胰腺外科在气管插管全身麻醉下行择期非心脏手术的老年患者653例，性别不限，年龄65~90岁，ASA分级Ⅰ~Ⅳ级，术前认知状态良好且无语言交流障碍，能完成术前认知功能测试。患者存在以下任何1种情况则不纳入本研究：(1)急诊手术或1个月内行心血管手术等大手术；(2)中枢神经系统感染、头部创伤、癫痫、多发性硬化等其他主要神经系统疾病；(3)未能控制的心脑血管疾病、严重肝肾功能差、出血性疾病；(4)重要脏器功能衰竭、精神或意识障碍；(5)长期服用精神类药物、类固醇类药物和激素药物；(6)术前MMSE评分<23分。研究剔除标准：(1)患者自愿退出本研究；(2)患者无法配合术后随访工作；(3)术后失访。采用简单随机抽样方法，以7∶3比例将患者分为训练集及验证集。

由经过专业培训的研究人员进行术前、术后随访并记录相关信息，参与术中管理的临床医生与研究人员互不知情。患者一般资料与术前情况各指标包括：性别、年龄、BMI、ASA分级、MMSE评分、合并疾病(高血压、糖尿病、冠心病等)、吸烟史、饮酒史、受教育年限、匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI，由19个自评和5个他评条目构成睡眠质量、睡眠效率等7个部分，每个部分0~3等级计分，总分范围0~21分，得分越高，表示睡眠质量越差)评分、手术类型、术前血红蛋白、总蛋白、白蛋白、血糖、血钠、血钾和血钙水平等。术中情况各指标包括：舒芬太尼和七氟烷用量、输液量、输血史、输红细胞量、输血浆量、出血量、尿量、平均体温、低血压发生情况、手术时间、麻醉时间等。术后情况各指标包括：术后24 h疼痛数字评分法评分(NRS评分，0分无痛，1~3分轻度疼痛，4~6分中度疼痛，7~9分重度疼痛，10分剧痛)。

POD的诊断：由经过专业量表评估训练的研究人员于术后1~7 d(或出院前)分别采用意识模糊评估法(CAM)[11]或ICU患者意识模糊评估法(CAM-ICU)[12]对术后转入病房患者或术后转入ICU进一步治疗患者进行术后随访，每天随访2次，上午随访时段8：00—10：00，下午随访时段16：00—18：00。将术后1~7 d(或出院前)出现至少1次POD的患者纳入POD组，术后1~7 d(或出院前)未发生POD的患者则纳入非POD组。

采用SPSS 19.0软件及R语言3.6.3版进行分析及绘图，正态分布的计量资料以均数±标准差(±s)表示，组间比较采用两独立样本t检验；偏态分布的计量资料以中位数(四分位数间距)[M(Q)]表示，组间比较采用Mann-Whitney U秩和检验。计数资料比较采用χ2检验。将建模集单因素logistic回归分析中P<0.1的指标纳入多因素logistic回归分析，筛选POD的独立危险因素；根据β值进行风险赋值，计算POD风险得分，建立非心脏手术老年患者POD风险预测模型；使用R语言中的rms包绘制列线图和校准曲线。根据验证集数据绘制受试者工作特征(ROC)曲线，计算曲线下面积(AUC)及最佳阈值下的灵敏度和特异度，评估模型的预测效果。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

682例患者中，自愿退出本研究6例，无法配合术后随访工作17例，术后失访6例，最终纳入653例，139例发生POD，POD发生率为21.3%。

与验证集比较，训练集术中输液量、输血比率和输红细胞量差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1

训练集与验证集围术期资料各指标的比较

训练集单因素logistic回归分析结果显示，与非POD组比较，POD组男性比率、BMI、ASA分级、MMSE评分、高血压比率、糖尿病比率、冠心病比率、饮酒比率、受教育年限、PSQI评分、术前血红蛋白、总蛋白、白蛋白、血糖和血钠水平、术中输液量、输血比率、输红细胞量、输血浆量、出血量、尿量、平均体温、低血压发生率、手术时间、麻醉时间和术后NRS评分差异有统计学意义(P<0.1)，见表2。

表2训练集2组围术期各指标的单因素logistic回归分析结果

多因素logistic回归分析结果显示，高龄、ASA分级高、术前MMSE评分低、合并糖尿病、受教育年限高、术前PSQI评分高、麻醉时间长和术后NRS评分高是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素(P<0.05)，表3。

表3训练集患者POD多因素logistic回归分析结果

通过R语言3.6.3绘制列线图(见图1)，根据每项对应分值相加计算总分从而得出发生POD的概率。根据训练集多因素logistic回归分析计算训练集预测值公式：Z＝7.393+0.097×年龄-1.109×MMSE评分+1.945×ASA分级+1.360×有无糖尿病史-0.294×受教育年限+0.582×PSQI评分+1.945×ASA分级+0.012×麻醉时间+1.007×NRS评分。

图1非心脏手术老年患者POD预测模型的列线图

根据训练集预测值绘制校准曲线(见图2)和ROC曲线(见图3)，分别分析预测情况与实际情况的拟合度与区分度。校准曲线结果显示，训练集预测情况与实际情况拟合度高。ROC曲线结果显示，AUC为0.981，约登指数为0.881，灵敏度为95.95%，特异度为92.92%

图2训练集校准曲线

图3训练集ROC曲线

将训练集多因素logistic回归分析得到的预测公式带入验证集中，对验证集的POD发生情况进行预测，绘制校准曲线(见图4)和ROC曲线(见图5)。校准曲线结果显示，验证集预测情况与实际情况拟合度较高。ROC曲线结果显示，AUC为0.939，约登指数为0.795，灵敏度为94.44%，特异度为85.09%。

图4验证集校准曲线

图5验证集ROC曲线

讨论

根据课题组既往研究及预试验结果，预计影响POD发生的独立危险因素有8个，POD发生率约为20%，拟定失访率为20%，因此计算得到样本量为685例。

本研究结果显示，非心脏手术老年患者POD发生率为21.3%，这与既往相关研究[13]结果基本相符。多因素logistic回归分析结果显示，高龄、ASA分级高、合并糖尿病、受教育年限短、术前MMSE评分低、术前PSQI评分高、麻醉时间长及术后NRS评分高是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素。

研究表明，高龄是POD的危险因素[14]。本研究结果显示，高龄是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素，这可能是因为高龄导致脑血管发生不同程度的粥样硬化，影响大脑血供，从而导致中枢神经系统退行性改变，使得老年患者更易发生POD。合并糖尿病同样为POD的独立危险因素，其原因可能与高血糖水平诱导的神经退行性变有关[15]。受教育年限短和术前MMSE评分低是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素，这与既往研究[16,17]结果一致。ASA分级高亦是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素。ASA分级高表示患者合并基础疾病多、器官功能减退较重且病情较危重，从而增加POD发生率[18]。研究表明，麻醉时间是POD的危险因素[19]，本研究同样提示麻醉时间长是非心脏手术老年患者POD独立危险因素。睡眠周期紊乱和患者生活环境的改变可能会导致患者睡眠障碍，诱发或加重POD[20]；术后疼痛可能会导致精神压力和睡眠障碍，从而增加POD发生风险[21]。本研究结果表明，术前PSQI评分高及术后NRS评分高是非心脏手术老年患者POD的独立危险因素。

本研究使用单因素、多因素logistic回归分析建立POD临床预测模型，同时通过R语言绘制列线图，使得临床预测模型可视化。各项独立危险因素通过垂直线在顶端的得分线上得到相应不同的得分，随后相加所有危险因素的得分即为总分，从而可对应得到针对不同个体的POD发生概率。在临床中可根据患者个体情况，结合预测模型列线图，指导非心脏手术POD高危人群的早期筛选，更好地为临床工作提供参考。本研究采用校准曲线来验证预测模型预测情况与实际情况的拟合度，与Hosmer-Lemeshow拟合优度检验相比，校准曲线将拟合优度检验结果可视化，预测曲线越靠近理想曲线则表明预测情况与实际情况有着较高的拟合度，更能直观地观察临床预测模型所预测情况与实际情况的拟合度[10]。本研究采用ROC曲线来验证预测模型的区分度，结果显示，训练集预测模型的AUC为0.981，约登指数为0.881，灵敏度为95.95%，特异度为92.92%，表示预测模型具有良好的区分度；验证集预测模型的AUC为0.939，约登指数为0.795，灵敏度为94.44%，特异度为85.09%，表示预测模型具有一定的可重复性以及外推性。

本研究具有以下局限性：(1)本预测模型为单中心研究，预测模型的拟合度及区分度有待多中心研究的验证；(2)本研究只研究了普外科、骨科、泌尿外科、肝胆外科择期手术老年患者，未对具体手术方式进行细化研究，同时有待日后纳入其他相关外科科室老年患者以完善研究；(3)由于受单中心试验、地域、环境等因素限制，本预测模型的外推性有待进一步验证。

综上所述，基于年龄、ASA分级、糖尿病病史、受教育年限、术前MMSE评分、术前PSQI评分、麻醉时间及术后NRS评分建立的非心脏手术老年患者POD风险预测模型具有良好的预测效能。

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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编辑：Michel.米萱

校对：Mijohn.米江