膝骨关节炎患者术前衰弱列线图预测模型的建立

来源期刊：广州医药 | 179-186 发布时间：2025-02-20 收稿时间：2025/3/12 11:02:54 阅读量：43

作者：: 张琼霄,

许一宁,

陈翠萍,

张成娟,

卓姝妤,

邝晓君,

谢青梅,

关键词：: 膝骨关节炎术前衰弱危险因素列线图; knee osteoarthritis preoperative frailty risk factors nomogram

DOI：: 10. 20223 / j. cnki. 1000-8535. 2025. 02. 006

收稿时间：: 2024-03-13
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引用总数：: 0

目的基于Nomogram初步构建膝骨关节炎（KOA）患者术前衰弱的风险预测模型。方法便利选取172例于2021年12月—2022年8月在广州市某三甲医院关节外科接受择期膝关节置换术的KOA患者为研究对象，依据衰弱的发生与否分为衰弱组（n=111）和非衰弱组（n=61），通过单因素分析筛选变量，纳入Logistic回归分析，并构建列线图模型。结果单因素分析结果显示年龄、BMI、膝关节疼痛年限、合并症、抑郁、焦虑、疼痛、睡眠障碍、营养状况等在不同组间比较差异存在统计学的意义（P＜0.05）。多因素Logistic回归分析表明，BMI异常（OR=3.360）、膝关节疼痛年限＞5年（OR=14.188）、抑郁（OR=5.608）、睡眠障碍（OR=25.480）是KOA患者术前衰弱的独立危险因素（P＜0.05）。基于此，建立了预测膝骨关节炎患者术前衰弱风险的列线图预测模型。结果显示C-index为0.915，校正曲线接近理想曲线，ROC曲线下面积（AUC）为0.919（95%CI：0.878~0.961），可见该预测模型具有较好的区分度和准确度。结论根据BMI、膝关节疼痛年限、抑郁以及睡眠障碍这四个独立危险因素，可以准确地预测膝骨关节炎患者术前衰弱的风险。

Objective To develop a nomogram for predicting the risk of preoperative frailty in knee osteoarthritis patients．Methods A convenience sample of 172 patients who underwent elective knee arthroplasty at a Grade-A hospital in Guangzhou from December 2021 to August 2022 was selected．The patients were divided into two groups based on the presence of preoperative frailty：frailty group（n=111）and non-frailty group（n=61）．The variables with statistical differences were screened by univariate analysis for multivariate logistic regression analysis，and the nomogram prediction model was established．Results Univariate analysis identified significant differences between the groups in age，BMI，years of knee pain，complications，depression，anxiety，pain，sleep disturbance，and nutrition（P＜0.05）．Multivariate logistic regression showed that abnormal BMI（OR=3.360），years of knee pain ＞ 5（OR=14.188），depression（OR=5.608），and sleep disorders（OR=25.480）were independent risk factors for preoperative frailty in knee osteoarthritis patients（P＜0.05）．Based on these findings，a nomogram prediction model was established．Model verification results demonstrated that the nomogram had good differentiation and accuracy in predicting the risk of preoperative frailty，with a C-index of 0.915，an area under the ROC curve of 0.919（95% CI：0.878~0.961），and a calibration curve slope close to 1．Conclusions The nomogram，based on four independent risk factors（BMI，years of knee pain，depression，and sleep disturbance），effectively predicts the risk of preoperative frailty in knee osteoarthritis patients．

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）作为一种常见的退行性骨性关节炎疾病，其明显特征是膝关节的疼痛和活动受限。严重情况下，可能导致关节功能障碍、残疾，加剧影响患者的生活质量。全膝关节置换术可有效改善KOA患者的疼痛和功能^［1-2］。随着老龄人口增多，接受膝关节置换术的患者也在不断增加。衰弱是由多种因素引起的状态，导致个体在生理、心理和社会功能方面受损，增加机体脆弱性和易损伤性，并降低抗应激能力^［3］。根据国卫老龄函〔2020〕457号文件，应重视对老年综合征、衰弱、失能和失智的评估与干预，强调对老年患者衰弱状况的重视。术前存在衰弱的患者，其术后发生并发症的风险、再入院发生率、病死率较高，同时也增加消耗医疗资源、治疗支出和住院时间^［4］。及早评估和识别衰弱有助于改善老年患者疾病预后，降低其失能的发病率。目前，关于KOA患者术前衰弱的报道仍然较少。因此，本研究旨在探索影响KOA患者衰弱的因素，构建风险预测模型，全面分析各影响因素对KOA患者术前衰弱的预测效果，以期帮助医务人员早期识别高危人群，改善患者预后。

1 资料与方法

1.1 一般资料

便利选取了2021年12月—2022年8月在广州市某三甲医院关节外科接受治疗的KOA患者作为本研究样本。纳入标准：①诊断为膝骨关节炎，拟择期行膝关节置换术者；②患者意识清楚，交流无障碍；③知情同意，并能够配合参与和完成本研究调查。排除标准：①有精神疾病史者；②合并有其他严重疾病，无法配合完成本调查者。本研究方案经医院伦理委员会审批通过（伦理批件号：S-2022-001）。

1.2 研究工具

1.2.1 一般资料调查该调查表由研究者自行设计，包括人口学相关资料，如年龄、性别、居住地区、婚姻状态、学历、医保/自费、人均月收入情况等；疾病相关资料则包括体质指数（body mass index，BMI）、膝关节疼痛年限、合并症等。BMI的评价标准分为正常（18.5~＜24.0 kg/m2）、异常包括体质量过低（＜18.5 kg/m² ）、超重（24.0~28.0 kg/m² ）和肥胖（＞28.0 kg/m²）。

1.2.2 衰弱筛查量表（The Frail Scale）用于患者术前衰弱评估，由中华医学会老年医学专家推荐使用^［5］。该量表包含疲劳感、阻力感、自由活动能力下降情况、多疾病共存、体质量变化等五个方面。评分≥3分则判定为衰弱，Cronhach’s α系数是0.705^［6］。

1.2.3 疼痛视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）用于评估患者对疼痛的主观感受^［7］。该量表是以1~10分的度量作为评分尺，0分表示无痛，10分则为剧烈疼痛。疼痛分级的标准为1~3分则表示轻度，当评分为4~6分则表示中度，7~10分则为重度。

1.2.4 病人健康问卷抑郁量表简表（Patient Health Questionnaire-2，PHQ-2）包括2个问题：①做事提不起劲或没有兴趣；②感觉到心情低落、沮丧或绝望。完全没有为0分，仅在少数的几天内有为1分，超过一半的时间有为2分，几乎天天有为3天。总评分0~6分。当总分≥3分时，则可以判定其为抑郁状态，Cronbach’s α系数为0.767^［8］。

1.2.5 广泛性焦虑量表简表（Generalized Anxiety Disorder，GAD-2） GAD-2是根据DSM-Ⅳ焦虑诊断的核心诊断，选取了GAD-7量表中的前两个问题。包括：①不能停止的或不能控制的担心/担忧；②感到紧张、焦虑或急切。完全没有为0分，仅在少数的几天内有为1分，超过一半的时间有为2分，几乎天天有为3分。总评分0~6分。当总分≥3分的患者则可以判定当前为焦虑状态，Cronbach’s α系数为0.806^［9］。

1.2.6 匹兹堡睡眠质量指数（pittsburgh sleep quality index，PSQI）用于评价患者在过去一个月的整体睡眠情况。该指数调查受试对象的睡眠问题，共包括7个部分，每项0~3分，总分共21分，当总分＞7分时则表示患者存在睡眠障碍，分值越高则表明睡眠障碍越严重，该指数的Cronbach’s α系数为0.83，重测信度r=0.85^［10］。

1.2.7 微型营养评定简表（Short-Form Mini-Nutritional Assessment，MNA-SF）该评定表共有6个条目，其中4个条目0~2分，2个条目0~3分，总分范围为0~14分。评分12~14分、8~11分、＜8分分别表示营养状况正常、有营养不良的风险、营养不良。该评定表具有良好的信效度，Cronbach’s α系数为=0.723^［11］。

1.3 调查方法

本研究采用的是问卷调查法，在KOA患者住院期间，向患者发放调查问卷，并向其介绍研究目的，征得患者知情同意。研究对象如实回答问题，并自行填写。当场对所有问卷进行回收并核查，对于有遗漏的问卷，调查员当场询问患者并补全。本研究共发放调查问卷180份，回收100%，其中172份为有效的问卷，有效率为95.6%。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0软件进行数据的统计分析，对于计数资料，采用频数和百分比进行描述；符合正态分布的计量资料，采用

描述。采用χ²检验和t检验进行单因素分析，得出具有统计学意义的变量则纳入Logistic回归，以确定患者衰弱的影响因素，并基于该回归结果构建列线图预测模型。采用R语言软件包（R3.5.3）和rms程序包绘制该模型的列线图。内部验证采用 bootstrap 自抽样法来进行，通过受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线、一致性指数的计算、校正曲线和决策曲线绘制等来评估模型的预测效能。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 影响因素筛选结果

本研究中，172例患者中有111例发生衰弱，发生率64.5%。基于此，本研究将患者分为两组，衰弱组（n=111）和非衰弱组（n=61）。不同组间患者临床资料的比较结果显示：患者年龄、BMI、膝关节疼痛年限、合并症、抑郁、焦虑、疼痛、睡眠、营养状况等的资料间差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。
表1 KOA患者术前衰弱的单因素分析

项目	非衰弱组	衰弱组	c2/t值	P值
项目	（n=61）	（n=111）	c2/t值	P值
性别 [例（%）]			0.610	0.435
男	17（40.5）	25（59.5）
女	44（33.8）	86（66.2）
年龄分组 [例（%）]			25.518	＜0.001
＜60岁	22（73.3）	8（26.7）
60~＜80岁	22（34.9）	41（65.1）
≥80岁	17（21.5）	62（78.5）
BMI分组 [例（%）]			8.198	0.004
正常	45（44.1）	57（55.9）
异常	16（22.9）	54（77.1）
人均月收入 [例（%）]			1.231	0.540
＜2 000元	10（27.8）	26（72.2）
2 000～4 000元	34（38.2）	55（61.8）
＞4 000元	17（36.2）	30（63.8）
文化程度 [例（%）]			2.516	0.472
小学及以下	28（33.7）	55（66.3）
初中	20（44.4）	25（55.6）
高中或中专	10（31.3）	22（68.8）
大专或以上	3（25.0）	9（75.0）
婚姻状况 [例（%）]			0.147	0.702
已婚	7（31.8）	15（68.2）
其他	54（36）	96（64）
膝关节疼痛年限 [例（%）]			25.846	＜0.001
＜3年	36（57.1）	27（42.9）
3-5年	14（37.8）	23（62.2）
＞5年	11（15.3）	61（84.7）
合并症 [例（%）]			4.295	0.038
≤3种	52（39.7）	79（60.3）
＞3种	9（22）	32（78）
居住地 [例（%）]			0.030	0.864
市区	46（35.1）	85（64.9）
乡镇	15（36.6）	26（63.4）
医疗付费方式 [例（%）]			4.638	0.200
职工医保	8（27.6）	21（72.4）
城乡医保	7（25.9）	20（74.1）
异地医保	11（30.6）	25（69.4）
自费或其他	35（43.8）	45（56.2）
抑郁 [例（%）]			22.316	＜0.001
是	4（8.2）	45（91.8）
否	57（46.3）	66（53.7）
焦虑 [例（%）]			27.074	＜0.001
是	4（7.4）	50（92.6）
否	57（48.3）	61（51.7）
疼痛(分，`c±s)	3.33±1.17	4.43±1.39	-5.264	＜0.001
睡眠障碍 [例（%）]			60.651	＜0.001
有	4（5）	76（95）
无	57（62）	35（38）
营养状况 [例（%）]			66.479	＜0.001
营养不良	0（0）	24（100）
有营养不良的风险	14（16.7）	70（83.3）
营养正常	47（73.4）	17（26.6）

2.2 多因素 Logistic 回归分析结果

本研究结果显示，BMI异常、膝关节疼痛年限、抑郁状态、睡眠障碍与患者术前衰弱相关（P＜0.05），见表3。

2.3 列线图模型构建

根据多因素分析的结果，构建膝关节炎患者衰弱的列线图模型见图 1，并绘制其ROC曲线（图 2）及校准曲线，得到曲线下面积（area under curve，AUC）为0.919，95％CI：0.878~0.961，校准曲线斜率接近于1（图 3），可见该预测模型具有较好的区分度和准确度。

图 1 预测膝骨关节炎患者术前衰弱的列线图

图 2 KOA 患者术前衰弱预测模型 ROC 曲线

图 3 Nomogram 模型预测膝骨关节炎患者衰弱的校准曲线

3 讨论

本研究中，KOA患者术前衰弱的发生率为64.5%，低于过往研究^［12］的结果（67.8%），相较于初次行全膝关节置换术老年患者的调查结果^［13］（18%）要高。KOA患者衰弱的发生率高于髋部骨折患者^［14］（1/3）与老年性骨质疏松患者^［15］的调查结果（53.3%）。可能的原因是所调查患者的年龄、所在地域、疾病类型、疾病严重程度、经济条件等因素不同有关。因此，建议临床医护人员应尽早对KOA患者衰弱开展筛查并干预，以期降低患者致残率和死亡率、降低医疗成本，提高其生活质量。

本研究的结果显示，BMI异常（包括消瘦、超重及肥胖）的患者更容易出现衰弱，与Takeuchi等^［16］的结果相似。消瘦（BMI＜18.5 kg/m2 ）患者生理储备下降，健康易损性增加，机体稳态性下降，由于生理或病理因素产生各种不适症状的出现会导致患者疲乏加重，引起衰弱的发生。体型肥胖会诱发胰岛素抵抗，导致肌力下降，且脂肪组织增多，肌肉减少，可引起患者的躯体活动能力减弱，出现“肌少性肥胖”，而肌少症可引起衰弱的发生^［17］。由此可见，体型过瘦/肥胖会引发患者衰弱。相对于BMI正常的患者，BMI异常者在列线图中的权重将增加约35分。对BMI异常的患者，可通过改变饮食结构，加强躯体锻炼等方式，改善患者衰弱水平，促进患者预后。

膝关节疼痛年限＞5年的患者在列线图中的权重将增加约84分，提示患者衰弱发生率与其疼痛时长成正比，与以往研究^［12］结果一致。膝关节疼痛是KOA患者常见症状之一，疾病后期患者多为持续性疼痛。抵御应激能力的减弱是衰弱其中一个核心特征^［18］。持续性的疼痛发作显著损害患者的躯体与生理功能，机体维持体内平衡的能力伴随着身体储备的减少而降低。疼痛年限越长，长期的疾病和症状侵扰导致患者出现无法行走、失能、社会孤立、睡眠障碍等显著增加患者应对压力和各种刺激的脆弱性，促使衰弱发生。同时，疼痛年限越长，疲乏加重，导致患者肌少症风险增加，引起衰弱发生。提示在关注患者衰弱状况时，应充分重视膝关节疼痛年限＞5年的患者，及时动态评估患者疼痛状况并给予针对性干预及有效管理。

本研究的结果表明，伴有抑郁的KOA患者的衰弱发生率是非抑郁者的5.608倍，抑郁患者在列线图中将增加约 57 分的权重。与以往研究^［19］结果相似，抑郁对于KOA患者来说，是术前衰弱的危险因素。KOA患者由于长期身体功能受限，对自我健康状况的感知下降，同时长期慢性疼痛的存在致使患者发生抑郁。薛琦^［20］等人指出，负面情绪可能会打击患者疾病治疗的信心，导致其治疗依从性下降，致患者衰弱加重。一项纵向研究^［21］发现，在老年人群体当中，抑郁的初始评分越高，其衰弱评分就越高。抑郁易导致低体力活动和低蛋白摄入，发生与炎症相关的肌少症，从而导致衰弱的发生^［22］。同时，抑郁患者缺乏心理社会应对资源，易发生心理衰弱^［23］。抑郁症状往往较为隐匿，提示应对患者进行抑郁筛查和诊断，早期发现、早期干预和治疗对KOA患者术前衰弱的预防具有重要意义。

与睡眠正常的患者相比，睡眠障碍者术前衰弱将在列线图中增加约100分的权重。患者睡眠质量越差，衰弱发生风险越高，该结果与汪晨晨等^［24］的研究一致。研究^［25-26］表明，入睡时间长、睡眠效率低、睡眠质量差和睡眠障碍性呼吸都与衰弱紧密相关。可能是睡眠障碍导致皮质醇水平增高，肌肉的降解以及蛋白质的合成减少，导致肌肉出现萎缩，可进一步发展成肌少症，促进衰弱发生。此外，研究^［27］提出，睡眠障碍者可出现炎性因子如白细胞介素-6、C-反应蛋白等水平升高、过度激活下丘脑-垂体-肾上腺轴，进而导致肌肉力量、骨量的下降，从而引发衰弱。同时，睡眠障碍与衰弱可能存在相互影响^［28］，睡眠障碍易破坏情绪稳定及其调节功能，使神经活动受到影响，增加抑郁的风险，进而引起衰弱。提示应为KOA患者开展积极有效的睡眠管理，改善患者术前衰弱状况。

在既往研究中，年龄也是术前衰弱的重要影响因素之一，与本研究结果不一致。可见，年龄不是衰弱的绝对因素^{［20，29］}，应多考虑综合因素。本研究中，营养不良对KOA患者术前衰弱的影响不显著。KOA患者大多出现异常的骨代谢及骨营养缺乏。维生素D在骨代谢调节中发挥重要作用，多项研究表明，维生素D与老年患者的衰弱与全因死亡相关^［30］。KOA患者营养状况对衰弱的影响可能更多体现于骨代谢指标，而营养筛查工具难以满足骨营养缺乏的筛查。此外，BMI指数是营养筛查指标之一，在本研究中作为独立危险因素，也体现了营养对衰弱的影响作用。因此，针对不同疾病术前衰弱的筛查，应多关注疾病本身因素及其对患者造成的影响。

通过分析和预测KOA患者术前衰弱的影响因素，不仅能够降低不良的预后风险，还可以及时采取有效的干预措施来预防衰弱，从而减少经济支出并提高患者的生存质量。KOA患者术前衰弱的发生率较高，其中BMI异常、膝关节疼痛年限＞5年、抑郁和睡眠障碍的KOA患者更容易出现术前衰弱。基于这四个独立危险因素，创建了术前衰弱风险的列线图预测模型，此模型的列线图AUC为0.919，预测效果理想，可有效预测患者衰弱风险。因此，该模型的区分度和一致性较好。此模型将帮助医护人员简单高效地识别术前衰弱高危人群，对KOA患者开展术前衰弱筛查，关注其危险因素，加强衰弱的有效管理，减少不良结局的发生。

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1、广州市卫生健康科技一般引导项目（20231A010010）()