王曉謙，周 威，楊萬里，段理理，李一丁，鈕瞭然，陳俊峰，范阿強(qiáng)，謝奇斌，洪 流(空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院消化外科，陜西 西安 710032)

根治性切除對(duì)可切除結(jié)腸腫瘤歷來是一種可靠的治療手段[1]。然而，結(jié)腸癌術(shù)后并發(fā)癥嚴(yán)重影響了外科治療效果。手術(shù)部位感染(surgical site infection，SSI)作為最常見的術(shù)后并發(fā)癥，常延長患者住院時(shí)間，造成無預(yù)期的再次手術(shù)或者急診入院[2]。結(jié)腸癌手術(shù)后SSI在增加患者痛苦的同時(shí)也加重了公共衛(wèi)生系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，甚至影響手術(shù)治療原發(fā)腫瘤的效果[3-4]。老年患者作為結(jié)腸癌的高發(fā)人群，普遍存在營養(yǎng)狀況不佳、基礎(chǔ)疾病復(fù)雜等現(xiàn)象，使得老年結(jié)腸癌患者術(shù)后發(fā)生SSI的危險(xiǎn)因素不同于其他年齡階段患者。早期識(shí)別發(fā)生SSI的高危人群能夠提示醫(yī)生發(fā)生不良事件的可能性，及時(shí)調(diào)整治療策略并保證外科治療效果。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

本研究收集了2010年1月至2021年9月患有結(jié)腸癌且于空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院消化外科行根治性結(jié)腸癌切除術(shù)的老年患者臨床病歷資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者入院時(shí)年齡超過60周歲；②入院前已確診結(jié)腸癌；③入院后行結(jié)腸癌根治性切除術(shù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①急診入院患者；②入院時(shí)合并感染或可能存在感染情況；③手術(shù)范圍涉及胃部或其他消化道的切除；④合并免疫缺陷病毒感染或長期服用激素藥物的患者；⑤合并精神類疾病無法配合治療及病歷采集的患者。

本研究為回顧性研究，通過空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(許可證號(hào)：XJLL-KY20212221)。實(shí)驗(yàn)未使用患者生物樣本，符合免除患者知情同意規(guī)定。研究所涉及病歷信息的記錄將由專人保存并做必要的保密處理。

1.2 方法

經(jīng)過嚴(yán)格的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，最終收集了符合研究目的的1 542例患者的病歷資料。收集數(shù)據(jù)包括年齡、住院時(shí)間、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)等30項(xiàng)指標(biāo)。將患者按照是否發(fā)生SSI分為發(fā)生SSI組(SSI組)和未發(fā)生SSI組(non-SSI組)。采用單因素及多因素分析的方法，探索SSI發(fā)生的獨(dú)立影響因素。構(gòu)建發(fā)生SSI的列線圖預(yù)測(cè)模型和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的臨床預(yù)測(cè)模型，以量化預(yù)測(cè)SSI的概率風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 切口感染的定義

根據(jù)衛(wèi)生部《關(guān)于印發(fā)醫(yī)院感染診斷標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定》將SSI定義為：有切口局部表現(xiàn)、病原學(xué)證據(jù)和臨床醫(yī)生診斷確認(rèn)的，便認(rèn)定為切口感染終點(diǎn)事件[5]。包括發(fā)生于術(shù)后30 d內(nèi)，僅限于切口涉及的皮膚和皮下組織，切口紅、腫、熱、痛合并膿性分泌物(不包括脂肪液化)或者存在分泌物細(xì)菌培養(yǎng)陽性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 一般資料

根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，最終納入1 542例患者病歷信息，男性占55.84%(861/1 542)，女性占44.16%(681/1 542)。年齡60～95(平均69.8±6.9)歲。其中發(fā)生SSI患者占3.18%(49/1 542)。兩組間基線資料未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表1)。

表1 兩組患者基線資料對(duì)比

2.2 危險(xiǎn)因素分析

2.2.1 單因素分析 單因素分析結(jié)果顯示腫瘤直徑、術(shù)前白蛋白、術(shù)后白細(xì)胞計(jì)數(shù)、是否使用抗生素、消化道重建方式、腫瘤大體類型6個(gè)變量在兩組間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05，P<0.01，表2)。提示上述6項(xiàng)臨床指標(biāo)可能與老年結(jié)腸癌患者發(fā)生SSI有關(guān)。

表2 老年結(jié)腸癌患者術(shù)后SSI危險(xiǎn)因素單因素分析

2.2.2 多因素分析 將納入研究的全部臨床數(shù)據(jù)計(jì)算方差膨脹系數(shù)，方差膨脹系數(shù)均<5，表明解釋變量間不存在共線性。將單因素分析結(jié)果存在差異的臨床指標(biāo)納入二元logistic回歸，結(jié)果表明腫瘤直徑、術(shù)前白蛋白、術(shù)后白細(xì)胞計(jì)數(shù)是老年結(jié)腸癌患者術(shù)后發(fā)生SSI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(P<0.05，表3)。

表3 老年結(jié)腸癌患者術(shù)后SSI危險(xiǎn)因素多因素分析

腫瘤直徑與發(fā)生SSI存在顯著的正向關(guān)系，優(yōu)勢(shì)比(odds ratio，OR)為1.108，表明腫瘤直徑每增加一個(gè)單位，SSI的發(fā)生率將增加原來的10.8%；術(shù)前白蛋白對(duì)是否發(fā)生SSI產(chǎn)生顯著的負(fù)向影響關(guān)系，OR值為0.95，表明術(shù)前白蛋白增加一個(gè)單位時(shí)，發(fā)生SSI的概率將減少5%；術(shù)后白細(xì)胞計(jì)數(shù)對(duì)發(fā)生SSI產(chǎn)生顯著的正向影響關(guān)系，OR值為1.088，意味著術(shù)后白細(xì)胞計(jì)數(shù)增加一個(gè)單位時(shí)，發(fā)生SSI的概率將增加8.8%。logistic回歸模型似然比檢驗(yàn)(χ2=48.89，df=7，P<0.01)和Hosmer-Lemeshow擬合度檢驗(yàn)(χ2=11.48，df=8，P>0.05)均提示模型擬合效果較好。

2.3 預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建

2.3.1 建立基于列線圖的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型 臨床預(yù)測(cè)模型可為患者和醫(yī)生提供一個(gè)立足當(dāng)前臨床指標(biāo)、預(yù)測(cè)患某種疾病的量化風(fēng)險(xiǎn)值概率，為健康宣教及生活和行為干預(yù)提供了更加直觀、強(qiáng)大的科學(xué)工具[7]。本研究基于logistic回歸模型，建立了列線圖預(yù)測(cè)模型(圖1)、預(yù)測(cè)模型的ROC曲線(圖2)。AUC約為0.77(95%CI：0.708～0.827)，模型預(yù)測(cè)效果良好。

圖1 老年結(jié)腸癌患者術(shù)后發(fā)生SSI的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型列線圖

圖2 預(yù)測(cè)模型的ROC曲線

2.3.2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)模型構(gòu)建 采用多種機(jī)器學(xué)習(xí)模型嘗試完成數(shù)據(jù)樣本分類任務(wù)，包括XGBoost、logistic、LightGBM、AdaBoost、GNB、CNB、MLP、SVM。在驗(yàn)證集中各分類模型進(jìn)行發(fā)生SSI預(yù)測(cè)的結(jié)果(表4)。在目前所有模型中，表現(xiàn)最佳者(AUC最高)為AdaBoost模型。

表4 多模型分類-驗(yàn)證集結(jié)果

根據(jù)分類多模型對(duì)比結(jié)果(表4)，研究采用AdaBoost分類器機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行分類。分類變量為發(fā)生SSI，模型中納入的變量包括前述原始數(shù)據(jù)中所有變量。模型參數(shù)為：學(xué)習(xí)速率為0.17；基分類器數(shù)量為200。數(shù)據(jù)集樣本數(shù)總計(jì)1 542例，應(yīng)變量中包含的類別信息為：①類別(未發(fā)生SSI)：n=1 493例；②類別(發(fā)生SSI)：n=49例。其中在總體樣本中隨機(jī)抽取測(cè)試集462例(30%)，剩余樣本作為訓(xùn)練集進(jìn)行10折交叉驗(yàn)證。

AdaBoosting機(jī)器學(xué)習(xí)模型評(píng)估結(jié)果(表5)表明：在訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集中，模型準(zhǔn)確率均超過0.96。準(zhǔn)確率是將正樣本和負(fù)樣本中全部預(yù)測(cè)正確的樣本與全部樣本預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比值，結(jié)果反映出模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性較高。召回率是正樣本中預(yù)測(cè)正確的結(jié)果與正樣本中預(yù)測(cè)正確與錯(cuò)誤之和的比值，主要反映的是預(yù)測(cè)結(jié)果中的漏檢率。AdaBoost模型訓(xùn)練結(jié)果的漏檢率在三組集合中均保持極低水平。同樣地，反映預(yù)測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤率的指標(biāo)“精確率”也在模型訓(xùn)練和驗(yàn)證、測(cè)試集中表現(xiàn)出很好的分類效果。F1作為二者的調(diào)和平均值在此結(jié)果中同樣表現(xiàn)出很好的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表5 AdaBoosting機(jī)器學(xué)習(xí)模型評(píng)估結(jié)果

3 討論

根據(jù)2017年WHO發(fā)表在Gut上的數(shù)據(jù)顯示，我國結(jié)腸癌發(fā)病率及死亡率連續(xù)數(shù)年居高不下，近十年呈持續(xù)上升趨勢(shì)。隨著我國人口總數(shù)不斷增加、人口老齡化加劇，新增死亡人數(shù)約增長了73.8%[8]。對(duì)于老年人群，營養(yǎng)狀況普遍不佳、免疫力低下、常伴有慢性代謝性疾病，這些都導(dǎo)致老年結(jié)腸癌患者更容易發(fā)生SSI[9]。

本研究的創(chuàng)新性有：①率先針對(duì)老年患者進(jìn)行結(jié)腸癌SSI危險(xiǎn)因素的探索。發(fā)現(xiàn)腫瘤直徑、術(shù)前白蛋白、術(shù)后白細(xì)胞計(jì)數(shù)為老年患者結(jié)腸癌術(shù)后SSI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，為臨床高危人群篩查和干預(yù)治療奠定了基礎(chǔ)；②在建立列線圖預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，利用ROC曲線進(jìn)行模型評(píng)價(jià)，量化展示了模型的預(yù)測(cè)效果；③率先通過8種常見模型基于機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行可視化的預(yù)測(cè)模型構(gòu)建，提高了預(yù)測(cè)精度并降低了計(jì)算成本，有利于臨床上動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)高?；颊叩母腥鞠嚓P(guān)指標(biāo)，從而降低SSI的發(fā)生率。本研究有一定的局限性：①本研究是回顧性研究，無法確認(rèn)變量間的因果關(guān)系，證據(jù)級(jí)別不高；②受限于樣本量的相對(duì)不足，研究結(jié)論與整體情況之間可能存在偏差；③盡管運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法盡量避免混雜因素帶來的影響，但研究設(shè)計(jì)不可避免存在偏倚；④研究缺少隨訪數(shù)據(jù)，缺乏患者發(fā)生SSI后的治療情況，無法全面觀察SSI對(duì)患者康復(fù)帶來的影響。研究結(jié)果尚需要前瞻性隊(duì)列研究，驗(yàn)證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

隨著老年人口比例的不斷上升，中國的醫(yī)療保健體系也將發(fā)生重大變革。老年結(jié)腸癌患者SSI的發(fā)生對(duì)患者的生存質(zhì)量和社會(huì)公共衛(wèi)生資源的分配帶來巨大挑戰(zhàn)。一級(jí)預(yù)防是針對(duì)疾病的致病因素或者危險(xiǎn)因素采取的措施，是積極預(yù)防SSI的根本措施?，F(xiàn)有的研究成果還沒有針對(duì)老年人群的可靠SSI的危險(xiǎn)因素研究，無法形成應(yīng)用于臨床工作的有效的預(yù)測(cè)模型。針對(duì)老年患者結(jié)腸癌SSI的危險(xiǎn)因素研究有待進(jìn)一步完善和發(fā)展。