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  中国感染控制杂志  2021, Vol. 20 Issue (10): 889-896   DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20211159
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基金项目

桂林医学院中青年教师科研资助项目(2018glmcy09)

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胡竻生, 朱袭嘉, 王海鹏, 等. 直肠癌前切除术后腹腔感染危险因素及列线图预测模型的构建[J]. 中国感染控制杂志, 2021, 20(10): 889-896. DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20211159.
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HU Le-sheng, ZHU Xi-jia, WANG Hai-peng, et al. Risk factors and establishment of nomogram prediction model for intra-abdominal infection after anterior resection of rectal cancer[J]. Chin J Infect Control, 2021, 20(10): 889-896. DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20211159.
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作者简介

胡竻生(1994-), 男(汉族), 广东省韶关市人, 硕士研究生, 主要从事胃肠肿瘤外科研究

通信作者

朱袭嘉  E-mail: zhuxijia2005@163.com

文章历史

收稿日期:2021-02-18
直肠癌前切除术后腹腔感染危险因素及列线图预测模型的构建
胡竻生1 , 朱袭嘉1 , 王海鹏1 , 谢新阳1 , 张琪琦1 , 刘壮1 , 赵冰芳1 , 练计明1 , 周宇2 , 赵志朋2     
1. 桂林医学院第二附属医院胃肠外科, 广西 桂林 541199;
2. 桂林医学院附属医院胃肠外科, 广西 桂林 541001
摘要目的 研究旨在识别腹腔感染的危险因素,建立一种能准确预测直肠癌前切除术后腹腔感染的模型。方法 回顾性收集某院胃肠外科2017年12月—2020年9月行直肠癌前切除术患者的临床及病理资料,采用单因素分析及多因素logistic回归分析筛选出直肠癌前切除术后独立危险因素。基于独立危险因素建立列线图风险预测模型,并对其性能进行评价。结果 共纳入247例直肠癌前切除术患者,32例发生腹腔感染,发病率为13.0%。经单因素和多因素logistic回归分析,筛选出糖尿病(OR=4.430,95%CI:1.177~16.668,P < 0.05)、手术时间≥180 min(OR=5.502,95%CI:1.459~20.752,P < 0.05),以及术后发生吻合口瘘(OR=18.171,95%CI:4.756~69.416,P < 0.05)、肺部感染(OR=7.689,95%CI:2.143~27.593,P < 0.05)是直肠癌前切除术后发生腹腔感染的独立危险因素。基于此结果建立列线图预测模型,校准曲线显示该列线图模型的预测发生概率和实际发生概率之间一致性较好,Bootstrap法计算出C-index值为0.945,区分度较好,受试者工作特征曲线下面积为0.945(95%CI:0.871~0.971),决策分析曲线显示价值性高。结论 基于直肠癌前切除术后患者发生腹腔感染的独立危险因素建立的列线图预测模型,能直观预测术后发生腹腔感染的概率。
关键词直肠癌    直肠癌前切除术    腹腔感染    列线图    预测模型    
Risk factors and establishment of nomogram prediction model for intra-abdominal infection after anterior resection of rectal cancer
HU Le-sheng1 , ZHU Xi-jia1 , WANG Hai-peng1 , XIE Xin-yang1 , ZHANG Qi-qi1 , LIU Zhuang1 , ZHAO Bing-fang1 , LIAN Ji-ming1 , ZHOU Yu2 , ZHAO Zhi-peng2     
1. Department of Gastrointestinal Surgery, The Second Affiliated Hospital of Guilin Medical College, Gui-lin 541199, China;
2. Department of Gastrointestinal Surgery, Affiliated Hospital of Guilin Medical College, Guilin 541001, China
Abstract: Objective To identify the risk factors for intra-abdominal infection (IAI) and establish a prediction model that can accurately predict IAI after anterior resection of rectal cancer. Methods Clinical and pathological data of patients who underwent anterior resection of rectal cancer in department of gastrointestinal surgery of a hospital from December 2017 to September 2020 were collected retrospectively, independent risk factors after anterior resection of rectal cancer were screened out by univariate analysis and multivariate logistic regression analysis. Based on the independent risk factors, nomogram risk prediction model was established, and performance of the model was evaluated. Results A total of 247 patients undergoing anterior resection of rectal cancer were included in the study, 32 patients developed IAI, with an infection rate of 13.0%. Univariate and multivariate logistic regression analysis showed that diabetes mellitus (OR=4.430, 95%CI: 1.177-16.668, P < 0.05), operation time ≥ 180 minutes (OR=5.502, 95%CI: 1.459-20.752, P < 0.05), post-operative anastomotic fistula (OR=18.171, 95%CI: 4.756-69.416, P < 0.05), and post-operative pulmonary infection (OR=7.689, 95%CI: 2.143-27.593, P < 0.05) were independent risk factors for IAI after anterior resection of rectal cancer. Nomogram prediction model was established based on above results, calibration curve showed that predicted occurrence probability of the nomogram model was consistent with the actual occurrence probability, C-index value calculated by Bootstrap method was 0.945, indicating a good degree of differentiation, the area under ROC curve was 0.945 (95%CI: 0.871-0.971), and decision analysis curve showed high value. Conclusion Nomogram prediction model based on the independent risk factors of IAI after anterior resection of rectal cancer in patients can directly predict the occurrence probability of post-operative IAI.
Key words: rectal cancer    anterior resection of rectal cancer    intra-abdominal infection    nomogram    prediction model    

腹腔感染(intra-abdominal infection,IAI)是直肠癌术后最危险的并发症之一,其不仅增加患者的住院费用,且严重影响患者的预后,已成为困扰胃肠外科医生的一道难题,如何减少直肠癌前切除术后IAI的发生率尤为重要[1]。关于术后IAI危险因素的报道非常多,然而,准确预测术后IAI仍是一项困难的工作。列线图又称Nomogram图,是一种图形模型,具有准确预测患者风险的优势。在各种疾病中,包括直肠癌,有许多列线图被用作预测工具[2]。构建一个有效、直观的风险预测模型,用于准确识别高风险人群和制定围手术期IAI的预防与控制方案尤为重要。此研究旨在建立直观的列线图预测模型,为临床工作中减少直肠癌Dixon术后IAI的发生提供一定的理论依据。

1 对象与方法 1.1 研究对象

2017年12月—2020年9月于该院胃肠外科进行Dixon手术治疗,且临床资料完整的247例直肠癌患者。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准:①进行直肠癌Dixon手术;②术后病理确诊为直肠癌;③术前无IAI;④术后在该院住院日数≥3 d;⑤术前、术后资料及手术记录完整。排除标准:①局部切除术,经腹/腹腔镜会阴联合直肠癌根治术(Miles手术),经腹直肠癌切除、近端造口、远端封闭手术(Hartman手术)等;②术前即诊断有IAI;③术后3 d内死亡或转院治疗;④临床资料不完整。

1.3 手术方式

Dixon手术方式:操作按照全直肠系膜切除原则, 使用切割闭合器于肿瘤远端2~3 cm处离断肠管,行直肠和近端结肠的端端吻合,确定吻合口的完整,常规放置腹腔引流管,关闭腹腔,根据情况是否行预防性造口。

1.4 诊断标准

病例符合以下IAI诊断标准[3]之一即诊断IAI。①白细胞(WBC)计数>10×109, 发热(体温>38.0℃),腹痛、腹胀,有明显的腹膜炎体征;②术区腹腔引流液为脓性且细菌学培养呈阳性;③经影像学手段或者再次手术证实腹腔内存在感染灶,如脓性渗出、脓肿等(图 1)。

A:显示直肠后方见68 mm×72 mm×60 mm脓液包裹,术中探查见约50 mL黄色脓液;B:显示直肠后方及周围可见明显积液积气感染灶,术中探查见吻合口瘘,周围可见黄色脓液。 图 1 腹部CT检查影像图 Figure 1 Abdominal computed tomography imaging findings
1.5 吻合口漏

目前大多基于临床表现和影像学及实验室检查结果综合判断,主要包括:腹腔或肛门引流管或腹部切口引流出粪便样液体,术后引流量突然增多,出现腹膜炎体征,发热症状,血白细胞异常升高,影像检查见吻合口周围积气及肠壁不连续显影,二次手术证实吻合口裂开等[4-7]

1.6 资料的收集

检索该院电子病历系统,收集胃肠外科行Dixon手术患者的年龄、性别、吸烟、高血压、糖尿病、腹部手术史,术前血红蛋白、清蛋白情况、术中出血量和输血量、使用吻合器情况、手术时间、术后血红蛋白,以及发生吻合口瘘、肺部感染和预防造口情况等。

1.7 统计学方法

应用SPSS 25.0统计软件对数据进行分析。①单因素分析及logistic回归分析:计量资料先进行正态性检验,正态分布的计量资料以x±s表示, 使用独立样本t检验,不符合正态分布的数据以中位数及四分位数间距表示。计数资料采用χ2检验,通过单因素分析筛选出有统计学意义的危险因素,进行多因素logistic回归分析,最终筛选出与直肠癌Dixon术后IAI高度相关的独立危险因素,P≤0.05为差异有统计学意义。②列线图预测模型的构建与验证: 应用R软件(4.0.2)根据独立危险因素建立列线图预测模型,通过Bootstrap法获得校准曲线,计算C-index,绘制独立危险因素的受试者工作特征(ROC)曲线及计算各曲线下面积(AUC),决策曲线分析评价该风险模型预测效能,以验证列线图预测模型。

2 结果 2.1 一般情况

符合纳入标准的患者共247例,其中男性159例,女性88例,年龄30~84岁,术后发生IAI 32例,发生率为13.0%,发生于术后8 d左右,其中22例患者经再次手术治疗解决病灶好转,10例患者经保守治疗好转。

2.2 两组患者术前资料的单因素分析

直肠癌患者Dixon术前资料中,患有糖尿病、性别、术前血红蛋白≤100 g/L,IAI组与非IAI组患者比较差异均具有统计学意义(均P<0.05);年龄、体温、术前WBC、术前CEA、术前CA125、术前CA199、吸烟、高血压病史、术前腹部手术史、术前清蛋白、术前放化疗、术前ASA评分,IAI组与非IAI组患者比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表 1

表 1 两组直肠癌患者Dixon术前资料比较 Table 1 Comparison of pre-operative data of Dixon surgery between two groups of rectal cancer patients
2.3 两组患者术中资料的单因素分析

直肠癌患者Dixon术中资料中,手术时间≥180 min、术中出血量≥150 mL,IAI组与非IAI组患者比较差异均具有统计学意义(均P<0.05);使用腹腔镜、术中输血≥100 mL、手术切口长度>6 cm、使用吻合器,IAI组与非IAI组患者比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表 2

表 2 两组直肠癌患者Dixon术中资料比较[例(%)] Table 2 Comparison of peri-operative data of Dixon surgery between two groups of rectal cancer patients (No. of patients[%])
2.4 两组患者术后资料的单因素分析

直肠癌患者Dixon术后资料中,术后发生吻合口瘘、术后发生肺部感染、术后清蛋白≤30 g/L、住院时间、住院费用,IAI组与非IAI组患者比较差异均具有统计学意义(均P<0.001);术后WBC水平、术后CRP水平、预防性造口、术后病理TNM分期、术后血红蛋白≤100 g/L,IAI组与非IAI组患者比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表 3

表 3 两组直肠癌患者Dixon术后资料的比较 Table 3 Comparison of post-operative data of Dixon surgery between two groups of rectal cancer patients
2.5 术后IAI多因素logistic回归分析

按照表 4赋值方案,将P<0.05的变量设为自变量(X1,X2,X3……),将术后发生IAI设为因变量(Y),纳入logistic回归模型。最终多因素logistic回归分析筛选出术后IAI风险高度相关的危险因素为:糖尿病、手术时间≥180 min,术后吻合口瘘、术后发生肺部感染。见表 5

表 4 各研究变量赋值方法 Table 4 Assignment methods of variables in each study

表 5 直肠癌Dixon术后患者IAI危险因素logistic回归多因素分析结果 Table 5 Multivariate logistic regression analysis on risk factors for IAI in rectal cancer patients after Dixon surgery
2.6 列线图预测模型的构建

将上述多因素logistic回归分析筛选出的独立危险因素,运用R软件4.0.2及其rms程序包,构建直肠癌Dixon术后IAI发生风险的列线图模型,绘制Nomogram图(见图 2),首先通过各自变量的回归系数计算对应得分,分别为53.65(糖尿病)、59.60(手术时间≥180 min)、100.00(术后发生吻合口瘘)、77.83分(术后发生肺部感染),然后将各个变量的单项得分相加获得相应的总分,总分对应预测该直肠癌患者Dixon术后发生IAI的概率。

图 2 预测直肠癌Dixon术后IAI的直观Nomogram图 Figure 2 Visual nomogram for predicting IAI after Dixon surgery for rectal cancer
2.7 列线图预测模型的验证

通过Hosmer-Lemeshouw法检测评价预测模型的拟合优度,结果显示P=0.487, 说明该列线图预测模型具有较好的拟合度。使用Bootstrap自抽样法及计算预测模型的区分度对此模型进行内部验证。Bootstrap重复抽样1 000次,获得该模型的校准曲线(见图 3),显示该列线图模型直肠癌Dixon术后IAI的预测发生概率和实际发生概率之间一致性较好。计算的C-index值为0.945,意味着该列线图预测模型的区分能力较好。通过绘制ROC曲线(见图 4), 结果显示列线图预测模型ROC曲线的AUC为0.945(95%CI: 0.871~0.971), 证明该预测模型预测效能好,具有较好的判别能力。通过绘制决策曲线分析(见图 5)显示该预测模型价值性高。

注:Y轴为实际的IAI发生概率,X轴为预测的IAI发生概率,对角虚线代表了一个理想模型的完美预测,实线代示列线图的性能,其中与对角线虚线越接近则表示预测性能越好。 图 3 列线图预测模型的校准曲线 Figure 3 Calibration curve of nomogram prediction model

图 4 列线图预测模型的ROC曲线 Figure 4 ROC curve of nomogram prediction model

图 5 列线图预测模型的决策曲线分析图 Figure 5 Decision curve analysis of nomogram prediction model
3 讨论

IAI是直肠癌患者术后严重的并发症,可能增加肿瘤复发等风险,Sverrisson等[8]研究发现术后IAI会增强肿瘤细胞在体外的迁移和侵袭能力;IAI一旦发生,延长患者住院时间,增加患者的住院费用,甚至导致肿瘤局部复发而严重影响患者预后,因此预防直肠癌Dixon术后IAI具有非常重要的意义。本研究回顾性分析了2017年12月—2020年9月收治的直肠癌Dixon手术患者的临床资料,结果显示术后IAI发病率为13.0%,与既往文献[9]报道的发病率基本相符。

本研究显示,糖尿病、手术时间≥180 min、术后吻合口瘘和术后肺部感染是直肠癌患者Dixon术后IAI的独立危险因素。糖尿病是直肠癌患者Dixon术后IAI的独立危险因素,可能与糖尿病患者的免疫功能受损,合并神经血管病变,血糖高利于细菌生长繁殖;微循环障碍导致吻合口血供不足,糖原储存不足,高血糖导致组织愈合延迟等原因有关[10-11]。陈晓霞等[12]通过logistic回归分析287例行腹腔镜手术的结直肠癌患者临床资料,显示手术时间长显著增加术后IAI的风险。分析其原因可能由于手术区域长期暴露导致细菌定植,牵拉器对组织长时间的牵拉压迫导致血液循环不佳,降低抗细菌的能力,易于感染[13-14]。张美娟[15]回顾性分析病历资料完整的796例结直肠癌患者的临床资料,logistic回归分析显示,发生吻合口瘘的患者IAI风险发生率是未发生吻合口瘘患者的4.459倍。当吻合口瘘发生,大量的细菌及消化液涌入腹腔,导致IAI,甚至感染中毒性休克。分析直肠癌患者根治手术后临床资料得出术后发生肺部感染是IAI的独立危险因素[16-17]。可能原因是直肠癌患者机体长期处于慢性消耗状态,免疫功能下降,尤其是长期吸烟的老年男性,更易出现小气道功能紊乱,肺通气功能降低并且患者术后卧床时间较长,咳痰无力,及腹腔镜手术时人工气腹的建立影响呼吸功能等均易导致肺部感染。当患者发生肺部感染,炎症因子爆布性释放,从而加重腹腔内炎性渗出,吻合口周围受炎症刺激,容易导致吻合口瘘,从而引起腹腔内感染的发生。

本研究中,直肠癌患者术后IAI 32例,22例患者再次手术解决病灶好转,10例患者经保守治疗好转,统计得知IAI组患者的住院时间及住院费用高于非IAI组患者,因此,术后IAI一旦发生,不仅增加患者住院费用,非计划再次手术增加患者痛苦,而且有可能增加肿瘤复发,影响远期生存质量。因此建立一个直观、简单、有效列线图预测模型为外科医生对术后IAI的预防与治疗提供指导意见。本研究基于单因素分析和多因素logistic回归分析结果,建立直肠癌Dixon术后IAI发生风险列线图预测模型。通过Hosmer-Lemeshouw法、校准曲线、C-index值、ROC曲线、AUC、决策曲线分析验证该模型预测准确及价值性较高。临床外科医生可通过本研究构建的直观预测模型对IAI高危患者进行早期预判,及早采取预防措施,如糖尿病患者应确保在手术前进行良好的血糖控制;及时找出吻合口瘘发生的危险因素及时干预;患者术前应积极戒烟,术后多翻身拍背加强排痰,围手术期加强雾化,若病情允许应多鼓励患者早期适当活动,以防止术后肺部感染的发生;高危患者应术后严密监测,从而降低IAI的发生,提高围手术期安全性。

综上所述,糖尿病、手术时间≥180 min,以及术后吻合口瘘、肺部感染是直肠癌Dixon术后IAI的的独立危险因素,以此建立的列线图预测模型准确性、价值性较高,可帮助外科医生对术后IAI的预防与治疗提供参考意见,有助于降低直肠癌前切除术后IAI的发生率。由于其为回顾性研究且病例数有限,对于直肠癌前切除术后IAI的发生仍需要进一步多中心大样本的研究。

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