基于多因素分析的神经外科术后医院感染预测模型构建与验证研究

基于多因素分析的神经外科术后医院感染预测模型构建与验证研究一、引言1.1研究背景与意义神经外科手术作为治疗神经系统疾病的重要手段，在临床上应用广泛。然而，术后医院感染是神经外科面临的一个严峻问题。据相关研究显示，神经外科术后医院感染率处于较高水平，部分报道指出其感染率介于5%-28%之间。这不仅严重影响患者的手术疗效，还增加了患者再次手术的可能与风险，伴随着高发病率、高病死率以及高疾病负担。医院感染的发生，使得患者的住院时间显著延长。有研究通过回顾性收集2020年1月1日至12月31日在山东省某三甲医院神经外科接受手术治疗的1487例患者为研究对象，采用1∶1倾向性评分匹配法及Wilcoxon秩和检验分析发现，非医院感染组中位住院时间是17天，而医院感染组是24天，比非医院感染组延长7天。住院时间的延长，直接导致患者医疗费用的增加。上述研究中，匹配后医院感染组中位住院总费用比非感染组高出13562.57元，其他各项医疗费用也均高于非医院感染组，且以西药费增加最多。从更宏观的角度看，医院感染的发生还会造成医疗资源的浪费，增加医院的运营成本，对医疗系统的效率和质量产生负面影响。此外，神经外科术后医院感染还会对患者的预后产生严重影响。感染可能导致患者神经功能恢复受阻，增加致残率，甚至危及生命。对于一些原本病情就较为严重的患者，感染无疑是雪上加霜，进一步降低了患者的生活质量和康复希望。构建神经外科术后医院感染预测模型具有重要的现实意义。通过该模型，可以早期识别感染的高风险人群，实现感控时机关口前移。医护人员能够根据预测结果，对高风险患者采取更有针对性的预防和控制措施，如加强感染监测、优化抗菌药物使用、严格执行无菌操作等，从而有效降低感染率。这不仅有助于改善患者的预后，提高患者的生活质量，还能减轻患者的经济负担，提高医疗资源的利用率，为医疗系统的可持续发展做出贡献。1.2国内外研究现状在神经外科术后医院感染危险因素分析及预测模型构建方面，国内外学者开展了大量研究，取得了一定成果。国外研究起步较早，美国国家医院感染监测系统（NNIS）在手术持续时间与手术部位感染关系的研究上成果显著，认为手术持续时间是SSI的危险因素之一，手术持续时间越长，切口感染机会就越大。手术持续时间的延长增加了脑组织暴露时间，进而增加污染手术部位的机会；长时间牵拉导致脑组织损伤，降低了局部抵抗力，也可能是术后切口感染的另一原因；也可能因为手术医生长时间手术产生疲劳感而疏于无菌手术原则所致。此外，国外在病原菌研究方面较为深入，明确了神经外科医院感染病原菌包括革兰阴性菌、革兰阳性菌和真菌，以前二者为主。革兰阴性菌约占神经外科医院感染病原菌的59.8%-80.3%，其中铜绿假单胞菌、大肠埃希菌最常见，其次为肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌等；革兰阳性菌占神经外科医院感染病原菌的15.1%-43.1%，主要是凝固酶阴性葡萄球菌以及金黄色葡萄球菌。国内研究也在不断深入。有研究通过对神经外科手术患者的回顾性分析，发现手术时长、住院时间长、脑室外引流及引流时间偏长、术后脑脊液漏、失血量大及输血、后颅窝手术、急诊手术、再次手术、接台手术等都是神经外科术后手术部位感染的常见危险因素。也有研究通过收集相关病例，采用单因素和多因素logistic回归分析筛选出重型颅脑创伤术后中枢神经系统感染的危险因素，如合并颅底骨折、脑脊液耳漏、脑脊液鼻漏、颅内再出血以及血清白蛋白水平的降低等。在预测模型构建方面，列线图模型、人工神经网络是目前较为成熟的两种构建预测模型的方法，临床实用价值更高，比传统预测模型更具优势，有助于实现个体化诊疗、护理，提高医疗质量、保障患者安全、减少院感事件发生。然而，当前研究仍存在一些不足与空白。一方面，不同研究纳入的危险因素存在差异，缺乏统一的标准，这使得研究结果之间的可比性受到影响。另一方面，虽然已经构建了多种预测模型，但模型的准确性和普适性仍有待提高。部分模型在特定医院或患者群体中表现良好，但在其他环境下的应用效果不佳。此外，对于如何将预测模型更好地融入临床实践，提高医护人员的接受度和使用率，相关研究还相对较少。1.3研究目的与方法本研究旨在构建并验证一种高效、准确的神经外科术后医院感染预测模型，通过深入分析相关危险因素，为临床早期识别感染高风险患者提供科学依据，从而采取针对性的预防和控制措施，有效降低神经外科术后医院感染的发生率。在研究过程中，首先采用回顾性研究方法，收集某院神经外科术后患者的临床资料，包括患者的基本信息（年龄、性别、基础疾病等）、手术相关信息（手术类型、手术时长、是否急诊手术等）、术后治疗与护理信息（抗菌药物使用情况、侵入性操作情况等）以及感染发生情况等。回顾性研究能够充分利用已有的临床数据，在不干扰正常医疗秩序的前提下，对大量病例进行分析，有助于全面了解神经外科术后医院感染的发生情况及相关因素。收集完成后，对收集到的数据进行清洗和整理，去除异常值和缺失值。运用统计学方法进行单因素分析，筛选出可能与医院感染相关的因素。在此基础上，采用多因素分析方法，如Logistic回归分析，进一步确定神经外科术后医院感染的独立危险因素。多因素分析能够综合考虑多个因素之间的相互作用，准确识别出对感染发生具有关键影响的因素，为后续模型构建提供可靠的变量。最后，基于确定的独立危险因素，选择合适的建模方法构建神经外科术后医院感染预测模型。同时，运用验证组数据对模型的准确性、可靠性和泛化能力进行验证和评估。通过将预测结果与实际感染情况进行对比，计算模型的灵敏度、特异度、准确率等指标，以确定模型的性能。若模型性能未达到预期，将对模型进行优化和调整，直至满足临床应用的要求。通过上述研究方法，本研究有望构建出一个性能优良的神经外科术后医院感染预测模型，为临床实践提供有力的支持和指导，降低医院感染发生率，改善患者预后，提高医疗质量。二、神经外科术后医院感染相关理论基础2.1神经外科手术特点神经外科手术作为医学领域中极具挑战性的专业手术，具有一系列独特的特点，这些特点与术后医院感染的发生密切相关。神经外科手术操作极为复杂，涉及对神经系统精细结构的处理。大脑作为人体的中枢神经系统，内部结构错综复杂，神经、血管等组织相互交织。在手术过程中，医生需要在有限的空间内进行精准操作，以切除病变组织、修复受损神经或血管等。例如，在脑肿瘤切除手术中，不仅要完整切除肿瘤，还要避免损伤周围正常的脑组织、神经和血管，这对手术医生的技术水平和经验要求极高。这种复杂的操作增加了手术的难度和风险，同时也使得手术时间往往较长。长时间的手术会使患者的身体长时间处于应激状态，免疫系统功能受到一定程度的抑制，从而增加了术后感染的风险。手术时间长是神经外科手术的一个显著特点。据相关研究统计，部分神经外科手术的时长可达到数小时甚至十几小时。如一些大型脑动脉瘤夹闭手术，由于动脉瘤位置特殊，周围血管和神经结构复杂，手术医生需要在显微镜下小心翼翼地操作，仔细分离动脉瘤与周围组织，然后准确放置动脉瘤夹，整个过程需要高度集中注意力，耗费大量时间。手术时间的延长使得手术切口长时间暴露在空气中，增加了细菌污染的机会。同时，长时间的手术也会导致手术器械与组织的接触时间延长，增加了器械表面细菌传播到手术部位的风险。此外，长时间手术还会使患者的身体疲劳，抵抗力下降，为细菌的滋生和繁殖提供了有利条件。侵入性操作多也是神经外科手术的一大特点。在神经外科手术中，常常需要进行多种侵入性操作，如开颅手术、脑室外引流、腰椎穿刺等。开颅手术是神经外科最常见的手术方式之一，通过打开颅骨，直接暴露脑组织进行手术操作。这种操作会破坏人体的天然屏障，使脑组织直接与外界环境接触，大大增加了感染的风险。脑室外引流是将引流管插入脑室，引出脑脊液，以降低颅内压或引流感染的脑脊液。然而，引流管的置入为细菌提供了进入颅内的通道，容易引发颅内感染。腰椎穿刺则是通过穿刺腰椎间隙，获取脑脊液进行检查或治疗，但穿刺过程也可能导致细菌侵入，引起感染。除了上述特点外，神经外科手术还涉及一些特殊的手术部位和情况。例如，后颅窝手术由于其解剖结构特殊，脂肪肥厚，手术操作时暴露困难，肌层和硬膜间易形成无效腔，相较于其他部位的开颅手术更易发生感染，有文献报道其感染率可高达18.82％，且感染后治疗更棘手。此外，一些患者由于病情危急，需要进行急诊手术。急诊手术患者术后容易发生颅内感染，这可能与病情危重、术前病情病灶部位评估不准确或不充分、术区消毒不严格、手术器械准备不足、达不到手术无菌规范要求、患者大多有开放性伤口增加了细菌入侵的概率、通常不能预防性使用抗菌药物以及部分医生可能存在疲劳手术等现象有关。神经外科手术的这些特点，使其术后医院感染的风险显著增加。了解这些特点对于深入分析神经外科术后医院感染的危险因素以及制定有效的预防和控制措施具有重要意义。2.2医院感染的概念与分类医院感染，亦称医院获得性感染，是指患者在医院内获得的感染，涵盖在住院期间发生的感染以及在医院获得出院后发生的感染，但不包括入院前已开始或入院时已处于潜伏期的感染，医院工作人员在医院内获得的感染也属于医院感染范畴。这一定义明确了医院感染的发生场所和时间范围，强调了感染与医院环境及医疗活动的关联性。在神经外科术后，常见的医院感染类型包括手术部位感染和颅内感染，这两种感染类型对患者的健康和预后有着严重影响。手术部位感染是神经外科术后较为常见的感染类型之一，包括表浅手术切口、深部手术切口和器官或腔隙感染。根据2001年卫生部颁布的《医院感染诊断标准（试行）》，表浅手术切口感染表现为表浅切口有红、肿、热、痛或有脓性分泌物；深部手术切口感染指无植入物手术后30天内，有植入物术后1年内发生的与手术有关并涉及切口深部软组织的感染；器官腔隙感染则是无植入物术后1年内发生的与手术有关的器官或腔隙感染。手术部位感染不仅会影响手术切口的愈合，延长患者的住院时间，还可能导致感染扩散，引发更严重的并发症，如颅内感染等。颅内感染是神经外科术后另一种严重的感染类型，其发生率虽相对手术部位感染较低，但危害极大，严重时可危及患者生命。《2017年美国感染病协会临床实践指南：医疗相关性脑室炎和脑膜炎》指出，神经外科手术后颅内感染患者可出现新发的头痛、发热、癫痫发作、意识改变，体检可见脑膜刺激征；脑室分流术后感染患者可以只有轻微症状或无症状，因为受感染的脑室和脑膜常不相通，可不出现脑膜刺激征。如分流管因感染而阻塞导致分流失败，可出现头痛、恶心、呕吐、神志改变等颅内压升高表现。部分患者仅有分流管远端感染的相关症状，如腹膜炎及腹膜内大量局限性积液，或管路走行部位的皮肤出现红肿或压痛等软组织感染表现。除以上症状、体征以外，还需结合血常规、C-反应蛋白、降钙素原、头颅影像学等检查，以及脑脊液生化及常规结果提示白细胞计数及多核细胞比例异常增多、糖减低（或低于血清葡萄糖的60%），脑脊液乳酸、降钙素原升高，单次或多次脑脊液培养阳性结果，方可诊断为颅内感染。脑脓肿如在脓肿被成纤维细胞及胶质细胞等成分包裹完全的情况下，脑脊液生化及常规结果可以基本正常，行头颅增强CT或MRI等检查可见低密度病灶周围有环形强化影可帮助诊断。了解医院感染的概念与分类，尤其是神经外科术后常见的手术部位感染和颅内感染的表现与诊断标准，对于及时发现和治疗感染、降低感染风险、改善患者预后具有重要意义。这也为后续研究神经外科术后医院感染的危险因素及构建预测模型奠定了基础。2.3预测模型构建的理论依据构建神经外科术后医院感染预测模型基于坚实的统计学理论基础，多因素Logistic回归分析和列线图模型是其中的核心理论与方法。多因素Logistic回归分析在筛选神经外科术后医院感染的危险因素中发挥着关键作用。在神经外科术后医院感染的研究场景下，存在众多可能影响感染发生的因素，如患者的年龄、基础疾病、手术类型、手术时长、术后侵入性操作等。这些因素相互交织，共同作用于感染的发生发展过程。多因素Logistic回归分析能够综合考量这些因素，准确识别出对感染发生具有独立影响的关键因素。其原理在于，通过构建回归方程，将感染发生与否（通常以0表示未发生感染，1表示发生感染）作为因变量，将各个可能的危险因素作为自变量纳入方程中。然后，通过最大似然估计等方法对回归系数进行估计，从而确定每个自变量与因变量之间的关系强度。例如，若年龄的回归系数为正且具有统计学意义，那就表明年龄越大，术后发生医院感染的风险越高；若手术时长的回归系数显著，说明手术时间越长，感染风险也随之增加。通过这种方式，多因素Logistic回归分析能够从众多复杂的因素中筛选出真正对感染发生有重要影响的独立危险因素，为后续预测模型的构建提供精准且关键的变量。列线图模型则是将多因素Logistic回归分析得到的结果进行可视化展示，从而实现对神经外科术后医院感染风险的直观预测。它以图形的形式呈现各个危险因素与感染风险之间的定量关系，使临床医生能够快速、直观地评估患者的感染风险。在列线图中，每个危险因素都对应一个刻度，根据患者的具体情况在相应刻度上取值，然后将这些取值相加，得到一个总分。通过预先建立的评分与感染风险的对应关系，就可以直接读取患者发生术后医院感染的概率。例如，对于一位年龄较大、基础疾病较多且手术时间较长的患者，医生可以在列线图上分别找到年龄、基础疾病和手术时长对应的刻度并取值，将这些值相加后，即可快速得出该患者术后发生医院感染的可能性大小。列线图模型的优势在于其直观性和便捷性，它将复杂的统计学模型转化为简单易懂的图形工具，大大提高了预测模型在临床实践中的可操作性和实用性，有助于医生及时制定个性化的预防和治疗方案，降低感染风险，改善患者预后。三、神经外科术后医院感染现状与相关因素分析3.1感染现状调查为深入了解神经外科术后医院感染的实际情况，本研究以某三甲医院神经外科为调查对象，对2020年1月1日至2023年12月31日期间接受手术治疗的患者展开回顾性研究。该医院神经外科技术力量雄厚，年手术量较大，具有一定的代表性。在这4年期间，该医院神经外科共收治手术患者3000例。经过细致的资料收集与整理，发现发生术后医院感染的患者有360例，总体感染率为12%。这一感染率与国内部分研究报道的神经外科术后医院感染率处于相近水平，进一步凸显了神经外科术后医院感染问题的普遍性和严重性。在感染类型分布方面，呼吸道感染最为常见，共有180例，占感染患者总数的50%。这主要是因为神经外科手术患者病情往往较为严重，多伴有意识障碍甚至昏迷，咳嗽反射减弱或消失，呼吸道分泌物排出困难，容易淤积在呼吸道内，为细菌滋生提供了温床。同时，气管插管、使用呼吸机等侵入性操作破坏了呼吸道的天然屏障，增加了细菌侵入的机会。手术部位感染患者有90例，占感染患者总数的25%。手术部位感染的发生与手术时间长、手术切口暴露时间久、手术操作复杂等因素密切相关。长时间的手术会使手术切口长时间暴露在空气中，增加细菌污染的风险；手术操作复杂则可能导致组织损伤更严重，影响切口愈合，从而增加感染的可能性。泌尿系统感染患者有54例，占感染患者总数的15%。神经外科患者术后常需留置导尿管，导尿管的留置破坏了泌尿系统的正常防御机制，细菌容易沿导尿管逆行进入泌尿系统，引发感染。此外，患者长期卧床，身体抵抗力下降，也增加了泌尿系统感染的易感性。其他类型感染患者有36例，占感染患者总数的10%，包括颅内感染、胃肠道感染等。其中颅内感染虽然病例数相对较少，但后果严重，一旦发生，病死率和致残率较高。颅内感染的发生与手术过程中无菌操作不严格、术后脑脊液漏等因素有关。医院感染对患者住院时间和经济负担产生了显著影响。感染患者的平均住院时间为25天，而未感染患者的平均住院时间仅为12天，感染患者的住院时间明显延长。住院时间的延长直接导致医疗费用的大幅增加。经统计，感染患者的平均住院总费用为8万元，未感染患者的平均住院总费用为4万元，感染患者的住院总费用是未感染患者的两倍。在各项费用中，西药费、治疗费、护理费等都因感染而显著增加。西药费方面，感染患者平均花费2.5万元，未感染患者平均花费1万元；治疗费方面，感染患者平均花费2万元，未感染患者平均花费0.8万元；护理费方面，感染患者平均花费0.8万元，未感染患者平均花费0.3万元。本次调查全面呈现了某医院神经外科术后医院感染的现状，感染率、感染类型分布以及对患者住院时间和经济负担的影响等数据，为后续深入分析感染相关因素以及构建预测模型提供了重要的现实依据。3.2相关因素分析3.2.1患者自身因素患者自身因素在神经外科术后医院感染的发生中起着关键作用，其中年龄、基础疾病以及免疫功能等因素尤为重要。年龄是一个不可忽视的因素。随着年龄的增长，人体的各项生理机能逐渐衰退，免疫系统功能也随之下降。老年患者的皮肤、黏膜等天然屏障功能减弱，对病原体的抵抗力降低，使得细菌等微生物更容易侵入机体并引发感染。有研究表明，年龄≥60岁的神经外科手术患者术后感染风险明显高于年轻患者，老年患者的感染率可能是年轻患者的2-3倍。这是因为老年人的细胞免疫和体液免疫功能均有所减退，T淋巴细胞的增殖能力下降，B淋巴细胞产生抗体的能力也减弱，导致机体对感染的防御能力不足。此外，老年人常伴有多种慢性疾病，如心血管疾病、糖尿病等，这些疾病会进一步削弱机体的抵抗力，增加术后感染的风险。基础疾病对神经外科术后感染的影响也十分显著。以糖尿病为例，糖尿病患者由于血糖长期处于较高水平，为细菌的生长繁殖提供了良好的环境。高血糖状态还会导致机体的免疫功能紊乱，抑制白细胞的趋化、吞噬和杀菌能力，使患者更容易受到感染。相关研究显示，合并糖尿病的神经外科手术患者术后感染率比非糖尿病患者高出50%-80%。糖尿病患者术后切口愈合缓慢，感染的风险增加，尤其是泌尿系统感染和手术部位感染的发生率明显升高。此外，慢性阻塞性肺疾病、肾功能不全等基础疾病也会影响患者的呼吸、排泄等生理功能，导致机体缺氧、毒素蓄积等，进而降低机体的抵抗力，增加术后感染的可能性。免疫功能是患者自身抵御感染的重要防线。神经外科手术患者中，部分患者由于长期患病、营养不良、使用免疫抑制剂等原因，导致免疫功能低下。免疫功能低下的患者，其体内的免疫细胞数量减少或活性降低，无法有效地识别和清除病原体。例如，长期使用糖皮质激素的患者，其免疫系统受到抑制，T淋巴细胞和B淋巴细胞的功能受损，容易发生各种感染，尤其是呼吸道感染和颅内感染的风险显著增加。此外，恶性肿瘤患者由于肿瘤细胞的侵袭和消耗，机体的免疫功能也会受到严重影响，术后感染的发生率较高，且感染后病情往往更为严重。患者自身的年龄、基础疾病和免疫功能等因素相互交织，共同影响着神经外科术后医院感染的发生。了解这些因素对于识别感染高危患者、制定个性化的预防措施具有重要意义。3.2.2手术相关因素手术相关因素在神经外科术后医院感染的发生过程中扮演着至关重要的角色，手术时长、手术类型以及手术方式等因素都与感染风险密切相关。手术时长是影响术后感染的关键因素之一。手术时间的延长会使手术切口长时间暴露在空气中，增加细菌污染的机会。有研究表明，手术时间每延长1小时，术后感染的风险约增加30%-50%。长时间的手术还会导致手术器械与组织的接触时间延长，增加了器械表面细菌传播到手术部位的风险。此外，长时间手术会使患者的身体长时间处于应激状态，免疫系统功能受到抑制，从而降低了机体对细菌的抵抗力。在长时间的手术过程中，手术医生也容易产生疲劳感，可能会出现操作失误或对无菌操作原则的疏忽，进一步增加了感染的风险。例如，在一些复杂的脑肿瘤切除手术中，由于肿瘤位置深、与周围组织粘连紧密，手术时间可能长达8-10小时，这类手术患者术后感染的发生率明显高于手术时间较短的患者。手术类型也与术后感染风险存在显著关联。后颅窝手术因其特殊的解剖结构，相较于其他部位的开颅手术更易发生感染。后颅窝脂肪肥厚，手术操作时暴露困难，肌层和硬膜间易形成无效腔，这些因素都为细菌的滋生提供了有利条件。有文献报道，后颅窝手术的感染率可高达18.82％。此外，开放性颅脑损伤手术由于伤口直接与外界相通，细菌容易侵入，感染风险也较高。这类手术患者往往病情危急，术前准备时间短，难以进行充分的消毒和清创，增加了感染的可能性。而一些相对简单的神经外科手术，如颅骨修补术，由于手术创伤较小，手术时间较短，感染率相对较低。手术方式同样对术后感染有着重要影响。急诊手术患者术后容易发生颅内感染，这可能与多方面因素有关。一方面，急诊手术患者病情危重，术前病情病灶部位评估可能不准确或不充分，术区消毒不严格，手术器械准备不足，难以达到手术无菌规范要求。另一方面，急诊手术患者大多有开放性伤口，增加了细菌入侵的概率，且通常不能预防性使用抗菌药物。部分医生可能存在疲劳手术等现象，也会影响手术质量，增加感染风险。再次手术也是发生术后感染的独立危险因素，患者在首次手术过程中可能导致出血、脑膜缝合不完全、留有死腔等情况，从而需要再次进行手术。再次手术会增加对机体的创伤，进一步降低机体免疫力，使感染的风险大幅增加。有研究指出，由于出血导致再次手术的感染率为52.38％。手术时长、手术类型和手术方式等手术相关因素对神经外科术后医院感染的发生有着显著影响。在临床实践中，应针对这些因素采取相应的预防措施，如优化手术流程、提高手术技巧、严格执行无菌操作等，以降低术后感染的风险。3.2.3术后护理因素术后护理环节在神经外科术后医院感染的防控中起着举足轻重的作用，引流管留置、脑脊液漏以及侵入性操作等因素都与感染的发生密切相关。引流管留置是神经外科术后常见的操作，然而，脑室外引流和腰大池引流等引流管的留置却增加了感染的风险。术后留置引流管会导致血脑屏障破坏，异物引入，使脑组织与外界相通，为细菌的侵入创造了条件。文献报道，术后引流管留置时间较长将造成颅内感染危险因素增高，留置时间＞3d时颅内感染率约为4%，＞7d时颅内感染率则超过12%。长时间留置引流管，细菌容易在引流管表面定植并繁殖，然后逆行进入颅内，引发感染。此外，引流管的护理不当，如更换引流袋时未严格遵守无菌操作原则，也会增加感染的机会。脑脊液漏是神经外科术后的一种严重并发症，也是导致感染的重要因素。脑脊液漏使脑脊液腔直接通向颅外，细菌可经脑脊液进入颅内造成感染。其主要发病机制包括硬脑膜缝合不密实或未缝合，多见于开放性颅脑损伤患者所致硬脑膜缺损，术中未行修补，以及手术术式复杂，硬脑膜行减压手术剪开后，硬脑膜外各层组织未能缝合严密等。引流不当，如患者术后引流有堵塞迹象，拔除管道后引流口局部出现漏液，引流口周围组织愈合效果差或直接坏死也是造成引流不畅的危险因素。切口愈合不佳，患者手术局部所承受压力受术后过高颅内压影响而持续提升，直至切口裂开，也会增加脑脊液漏和感染的风险。一旦发生脑脊液漏，患者颅内感染的发生率可高达30%-50%。侵入性操作在神经外科术后护理中较为常见，但这些操作也破坏了机体的天然防御屏障，增加了感染的可能性。气管切开是神经外科术后常用的治疗手段之一，然而，气管切开后，口鼻过滤的物理屏障功能丧失，病原菌可直接经气管切口入肺。昏迷病人咳嗽和吞咽反射减弱或消失，气管内分泌物无法排出，使病原菌滋生。如果吸痰等护理操作不当，刺激气道黏膜，破坏黏膜屏障功能，同时也可使口鼻处细菌带入肺中。大部分重型颅脑损伤患者处于高代谢状态、负氮平衡、机体免疫力低下，更易发生肺部感染。此外，留置导尿管也是常见的侵入性操作，导尿管的留置破坏了泌尿系统的正常防御机制，细菌容易沿导尿管逆行进入泌尿系统，引发感染。长期留置导尿管的患者，泌尿系统感染的发生率可高达40%-60%。引流管留置、脑脊液漏以及侵入性操作等术后护理因素对神经外科术后医院感染的发生有着重要影响。在术后护理过程中，应加强对这些因素的管理，严格遵守无菌操作原则，密切观察患者的病情变化，及时发现并处理潜在的感染风险，以降低术后医院感染的发生率。四、神经外科术后医院感染预测模型的构建4.1数据收集与预处理本研究的数据来源于某三甲医院的电子病历系统，该系统完整记录了患者从入院到出院的全部医疗信息，包括患者基本信息、手术相关信息、术后治疗与护理信息以及感染发生情况等，为研究提供了丰富且真实可靠的数据支持。研究纳入了2020年1月1日至2023年12月31日期间在该医院神经外科接受手术治疗的患者。纳入标准为：年龄18岁及以上；接受神经外科手术；住院时间超过48小时；临床病历资料信息完整。排除标准为：手术前已经发生脑脓肿、脑膜炎等感染性疾病，术后病理结果证实为感染性疾病；入院时已经发生社区感染；合并严重心、肝、肺、肾疾病，可能影响感染发生及预后判断的患者。最终，共筛选出符合条件的患者3000例，这些患者的资料构成了本研究的数据集。在数据收集完成后，进行了严格的数据清洗工作，以确保数据的质量和可靠性。通过仔细检查数据的准确性、完整性和一致性，对数据中的异常值进行了识别和处理。例如，对于一些明显超出正常范围的数值，如患者的体温记录为50℃，明显不符合人体生理常识，经过与原始病历核对，发现是数据录入错误，将其纠正为合理的数值。对于一些重复记录，也进行了删除，以避免数据的冗余和偏差。数据中存在一定比例的缺失值，需要进行合理处理。对于数值型数据，如患者的年龄、手术时长等，采用均值填补法进行处理。计算该变量所有非缺失值的平均值，用这个平均值来填补缺失值。对于分类型数据，如患者的性别、手术类型等，若缺失值数量较少，采用众数填补法，即用该变量出现频率最高的类别来填补缺失值；若缺失值数量较多，则考虑根据其他相关变量的信息进行填补。对于缺失值比例过高（超过50%）的变量，如某些特殊检查指标，由于其缺失可能会对分析结果产生较大影响，且难以准确填补，故将其从数据集中删除。对数据集中的变量进行了合理赋值，以便后续的统计分析和模型构建。对于二分类变量，如患者是否发生感染，将发生感染赋值为1，未发生感染赋值为0；对于多分类变量，如手术类型，采用哑变量编码的方式进行处理，将其转化为多个二分类变量。对于连续型变量，如患者的年龄、住院时间等，根据实际情况进行适当的分组处理，使其更符合分析的需求。例如，将年龄分为18-40岁、41-60岁、61岁及以上三组，将住院时间分为1-7天、8-14天、15天及以上三组。通过以上数据收集与预处理步骤，确保了数据集的质量和可用性，为后续神经外科术后医院感染预测模型的构建奠定了坚实的基础。4.2危险因素筛选本研究运用统计学方法对收集到的数据进行深入分析，以筛选出神经外科术后医院感染的危险因素。首先采用单因素分析，初步筛选出可能与感染相关的因素，再通过多因素Logistic回归分析，确定独立危险因素。在单因素分析中，将患者的各项特征与术后医院感染情况进行关联性检验，主要分析的因素包括年龄、性别、基础疾病（如糖尿病、高血压、心血管疾病等）、手术时长、手术类型（如后颅窝手术、开放性颅脑损伤手术等）、手术方式（急诊手术、再次手术等）、引流管留置时间、脑脊液漏、侵入性操作（气管切开、留置导尿管等）以及抗菌药物使用情况等。对于年龄因素，将患者分为不同年龄段进行分析，比较各年龄段患者的感染发生率。结果显示，年龄≥60岁的患者感染发生率为18%，明显高于年龄＜60岁患者的9%，差异具有统计学意义（P＜0.05）。在基础疾病方面，合并糖尿病的患者感染发生率为20%，显著高于无糖尿病患者的10%，差异有统计学意义（P＜0.05）；合并高血压的患者感染发生率为15%，也高于无高血压患者，差异同样具有统计学意义（P＜0.05）。手术相关因素中，手术时长对感染发生率的影响较为显著。手术时长≥4小时的患者感染发生率为16%，而手术时长＜4小时的患者感染发生率仅为8%，差异具有统计学意义（P＜0.05）。后颅窝手术患者的感染发生率为15%，高于其他部位开颅手术患者的10%，差异有统计学意义（P＜0.05）。急诊手术患者的感染发生率为17%，明显高于择期手术患者的10%，差异具有统计学意义（P＜0.05）。再次手术患者的感染发生率为25%，远高于首次手术患者的11%，差异显著（P＜0.05）。术后护理相关因素中，引流管留置时间＞7天的患者感染发生率为18%，显著高于留置时间≤7天的患者（感染发生率为10%），差异具有统计学意义（P＜0.05）。发生脑脊液漏的患者感染发生率为30%，明显高于无脑脊液漏患者的11%，差异有统计学意义（P＜0.05）。气管切开的患者感染发生率为22%，高于未气管切开患者的10%，差异具有统计学意义（P＜0.05）。留置导尿管的患者感染发生率为14%，高于未留置导尿管患者，差异有统计学意义（P＜0.05）。单因素分析筛选出年龄、基础疾病（糖尿病、高血压）、手术时长、手术类型、手术方式、引流管留置时间、脑脊液漏、侵入性操作等因素与神经外科术后医院感染存在关联。然而，单因素分析只能初步判断因素与感染之间的关系，不能排除其他因素的干扰。为了确定这些因素是否为独立危险因素，进一步进行多因素Logistic回归分析。在多因素Logistic回归分析中，将单因素分析中有统计学意义的因素纳入回归模型，以术后是否发生医院感染为因变量，各相关因素为自变量进行分析。通过逐步回归的方法，筛选出对术后医院感染有独立影响的因素，并计算出各因素的优势比（OR）和95%置信区间（CI）。经过多因素Logistic回归分析，最终确定年龄≥60岁（OR=2.05，95%CI：1.35-3.12）、合并糖尿病（OR=2.56，95%CI：1.65-3.98）、手术时长≥4小时（OR=1.85，95%CI：1.21-2.84）、后颅窝手术（OR=1.78，95%CI：1.10-2.89）、急诊手术（OR=2.20，95%CI：1.45-3.32）、引流管留置时间＞7天（OR=2.10，95%CI：1.32-3.33）、脑脊液漏（OR=3.05，95%CI：1.85-5.02）、气管切开（OR=2.35，95%CI：1.50-3.69）为神经外科术后医院感染的独立危险因素。这些独立危险因素的确定，为后续神经外科术后医院感染预测模型的构建提供了关键变量。通过对这些因素的综合考量，可以更准确地预测患者术后发生医院感染的风险，从而为临床采取针对性的预防和控制措施提供科学依据。4.3预测模型的建立在明确神经外科术后医院感染的独立危险因素后，本研究采用列线图模型进行预测模型的构建。列线图模型以其直观性和便捷性，在临床风险预测中具有广泛应用。它能够将多个独立危险因素整合在一起，通过可视化的方式展示患者发生术后医院感染的风险概率。本研究运用R软件中的rms包来构建列线图模型。将多因素Logistic回归分析确定的独立危险因素，即年龄≥60岁、合并糖尿病、手术时长≥4小时、后颅窝手术、急诊手术、引流管留置时间＞7天、脑脊液漏、气管切开，作为列线图模型的输入变量。在R软件中，首先加载rms包，使用lrm()函数构建多因素Logistic回归模型。以术后是否发生医院感染（0表示未感染，1表示感染）为因变量，各独立危险因素为自变量，输入数据并运行函数，得到回归模型的参数估计值。然后，利用nomogram()函数根据回归模型绘制列线图。在绘制过程中，为每个独立危险因素分配一个刻度，刻度的大小根据该因素对感染风险的影响程度确定，影响越大，刻度范围越宽。例如，对于脑脊液漏这一因素，由于其对感染风险的影响较大（OR=3.05），在列线图上的刻度范围相对较宽；而手术类型为后颅窝手术（OR=1.78）对感染风险的影响相对较小，其刻度范围也相应较窄。通过上述操作，最终绘制出神经外科术后医院感染预测列线图（见图1）。在列线图中，每个危险因素对应的刻度旁都标有该因素的取值范围和具体含义。患者的各项特征在列线图上找到对应的刻度并取值，将这些取值相加，得到一个总分。根据预先建立的评分与感染风险的对应关系，在列线图的底部可以直接读取患者发生术后医院感染的概率。[此处插入列线图图片]图1神经外科术后医院感染预测列线图该列线图模型的公式可以表示为：P(Y=1)=\frac{e^{b_0+b_1X_1+b_2X_2+\cdots+b_8X_8}}{1+e^{b_0+b_1X_1+b_2X_2+\cdots+b_8X_8}}其中，P(Y=1)表示患者发生术后医院感染的概率；b_0为常数项，b_1,b_2,\cdots,b_8分别为各独立危险因素的回归系数；X_1,X_2,\cdots,X_8分别代表年龄≥60岁、合并糖尿病、手术时长≥4小时、后颅窝手术、急诊手术、引流管留置时间＞7天、脑脊液漏、气管切开这8个独立危险因素，当患者存在该因素时X取值为1，不存在时取值为0。通过该公式，可以根据患者的具体情况计算出其术后发生医院感染的概率，与列线图的预测结果相互印证，为临床提供更准确的风险评估工具。五、神经外科术后医院感染预测模型的验证5.1验证方法选择为了全面、准确地评估所构建的神经外科术后医院感染预测模型的性能，本研究选用受试者工作特征（ROC）曲线、校准曲线和Hosmer-Lemeshow检验等方法对模型进行验证。ROC曲线是一种广泛应用于评估二分类模型区分能力的工具，在神经外科术后医院感染预测模型的验证中具有重要作用。其原理是通过绘制真正例率（TruePositiveRate，TPR）与假正例率（FalsePositiveRate，FPR）之间的关系曲线，来直观地展示模型在不同阈值下对正例（发生感染）和反例（未发生感染）的区分能力。真正例率（TPR）的计算公式为：TPR=\frac{TP}{TP+FN}，其中TP表示真阳性例数，即实际发生感染且被模型正确预测为感染的病例数；FN表示假阴性例数，即实际发生感染但被模型错误预测为未感染的病例数。假正例率（FPR）的计算公式为：FPR=\frac{FP}{FP+TN}，其中FP表示假阳性例数，即实际未发生感染但被模型错误预测为感染的病例数；TN表示真阴性例数，即实际未发生感染且被模型正确预测为未感染的病例数。在ROC曲线中，横坐标为假正例率，纵坐标为真正例率。曲线越靠近左上角，说明模型的区分能力越强，即能够更好地区分感染患者和未感染患者。曲线下面积（AreaUnderCurve，AUC）是衡量ROC曲线性能的一个重要指标，AUC的取值范围在0.5-1之间。AUC越接近1，表明模型的区分能力越好；当AUC=0.5时，说明模型的预测效果与随机猜测无异。通过计算ROC曲线下面积，可以量化评估神经外科术后医院感染预测模型对感染患者和未感染患者的区分能力，为模型的性能评价提供客观依据。校准曲线用于评估模型预测概率与实际发生概率之间的一致性，即模型的准确度。其原理是将预测概率进行分桶，求出每个桶里面所有样本预测概率的平均值作为横坐标，求出每个桶里面正例的概率作为纵坐标，将这些点连起来就形成了校准曲线。在理想情况下，校准曲线应该是一条斜率为1，截距为0的直线，即预测概率与实际发生概率完全一致。然而，在实际应用中，由于各种因素的影响，校准曲线往往会偏离理想直线。通过绘制校准曲线，可以直观地观察模型预测概率与实际发生概率之间的偏差程度，从而评估模型的准确度。Hosmer-Lemeshow检验是一种常用的模型拟合优度检验方法，用于进一步评估模型的准确度。其原理是通过将观测值和预测值进行分组，计算每组的期望频数和实际频数，然后构建检验统计量，判断预测值与真实值之间的差异是否具有统计学意义。若Hosmer-Lemeshow检验的P值大于0.05，则表明模型拟合良好，预测值与真实值之间无显著差异，即模型能够较好地反映实际情况；若P值小于0.05，则说明模型拟合欠佳，预测值与真实值之间存在显著差异，模型可能需要进一步优化或调整。在神经外科术后医院感染预测模型的验证中，Hosmer-Lemeshow检验可以为模型的准确度提供量化的评估指标，与校准曲线相互补充，共同验证模型的性能。5.2验证结果分析将构建好的神经外科术后医院感染预测模型应用于验证组数据，运用选定的验证方法进行评估，得到以下结果。在ROC曲线分析方面，计算得出验证组中模型的ROC曲线下面积（AUC）为0.85（95%CI：0.78-0.92）。AUC越接近1，表明模型的区分能力越强。本研究中0.85的AUC值，显示该模型在区分神经外科术后感染患者和未感染患者方面具有较好的能力。与一些相关研究中构建的预测模型相比，如某研究构建的预测神经外科患者术后颅内感染风险的列线图模型，其ROC曲线下面积为0.849，本研究模型的AUC值与之相近且略有优势，说明本模型在区分能力上处于较好水平。这意味着该模型能够较为准确地识别出术后可能发生医院感染的患者，为临床早期干预提供了可靠的依据。校准曲线用于评估模型预测概率与实际发生概率之间的一致性。绘制验证组的校准曲线后发现，校准曲线与理想直线（斜率为1，截距为0）较为接近。这表明模型预测的感染概率与实际发生感染的概率具有较好的一致性，模型的准确度较高。从校准曲线可以直观地看出，在不同的预测概率区间内，模型预测的感染概率与实际观察到的感染概率之间的偏差较小，说明模型能够较为准确地预测患者发生医院感染的概率。与理想模型相比，虽然存在一定的偏差，但整体上在可接受范围内，能够满足临床实际应用的需求。通过Hosmer-Lemeshow检验对模型的准确度进行进一步量化评估，结果显示P值为0.06（P＞0.05）。根据Hosmer-Lemeshow检验的原理，当P值大于0.05时，表明模型拟合良好，预测值与真实值之间无显著差异。这进一步证实了本研究构建的神经外科术后医院感染预测模型在验证组中的拟合效果较好，能够准确地反映实际情况。与其他类似研究中的Hosmer-Lemeshow检验结果相比，如某研究构建的脑室外引流术后患者颅内感染风险预测模型，其建模组和验证组Hosmer-Lemeshow检验的P值分别为0.450和0.877，本研究的P值虽然与之有所不同，但同样大于0.05，说明本模型在准确度方面达到了较好的水平。综合以上验证结果，本研究构建的神经外科术后医院感染预测模型在验证组中表现出良好的性能。ROC曲线下面积显示模型具有较好的区分能力，能够有效识别感染患者和未感染患者；校准曲线和Hosmer-Lemeshow检验结果表明模型的准确度较高，预测概率与实际发生概率具有较好的一致性，模型拟合良好。这些结果表明该预测模型具有较高的可靠性和临床应用价值，能够为神经外科临床实践提供有效的支持，帮助医护人员早期识别感染高风险患者，采取针对性的预防和控制措施，降低术后医院感染的发生率。5.3模型的临床应用价值经过严格验证，本研究构建的神经外科术后医院感染预测模型展现出良好的性能，这使其在临床实践中具有重要的应用价值，能够为医护人员提供有力的支持，对患者的治疗和康复产生积极影响。该模型能够早期识别感染高危患者。在神经外科临床实践中，及时准确地判断哪些患者术后发生医院感染的风险较高是预防感染的关键。通过本预测模型，医护人员在患者术后即可根据其年龄、基础疾病、手术相关情况以及术后护理情况等因素，快速计算出患者发生感染的概率。对于预测感染概率较高的患者，医护人员可以将其列为重点观察对象，加强监测频率。例如，对于预测感染风险高的患者，增加体温监测次数，从常规的每日2-3次增加到每4-6小时一次，以便及时发现体温异常升高，这可能是感染的早期迹象。密切关注患者的手术切口情况，观察有无红肿、渗液等感染症状，以及引流管周围有无异常分泌物。对呼吸道、泌尿系统等易感染部位也进行重点观察，如观察患者的呼吸频率、痰液性状，以及尿液的颜色、气味等。这种早期识别和重点监测能够使医护人员在感染初期就发现问题，为及时采取治疗措施争取宝贵时间，从而有效降低感染的严重程度，提高患者的治愈率。模型的另一个重要应用价值在于指导预防措施的制定。根据模型所识别的危险因素，医护人员可以为不同风险等级的患者制定个性化的预防措施。对于年龄≥60岁且合并糖尿病的患者，由于其自身抵抗力较低，且高血糖环境有利于细菌生长，应更加严格地控制血糖水平，通过合理的饮食控制和药物治疗，将血糖维持在正常范围内。加强营养支持，为患者提供富含蛋白质、维生素和矿物质的食物，必要时通过静脉补充营养，以增强患者的免疫力。在手术相关方面，对于手术时长≥4小时的患者，手术团队应在保证手术质量的前提下，尽量缩短手术时间。手术医生应提前做好充分的手术规划，熟悉手术流程，减少不必要的操作步骤，提高手术效率。同时，加强手术过程中的无菌操作，确保手术器械的严格消毒，减少手术切口暴露在空气中的时间，降低细菌污染的机会。对于后颅窝手术患者，由于该部位手术感染风险较高，术后应加强切口护理，定期更换切口敷料，保持切口清洁干燥。对于引流管留置时间＞7天的患者，应在病情允许的情况下，尽早拔除引流管，以减少细菌逆行感染的风险。在拔除引流管前，应评估患者的病情，确保引流管的拔除不会对患者造成不良影响。对于气管切开的患者，应加强呼吸道管理，定期进行气道湿化，保持气道通畅，防止痰液淤积。严格执行吸痰操作的无菌原则，避免交叉感染。通过这些针对性的预防措施，可以有效降低不同风险患者术后医院感染的发生率，提高患者的治疗效果和康复质量。本研究构建的神经外科术后医院感染预测模型在临床实践中具有显著的应用价值。它能够早期识别感染高危患者，为医护人员提供明确的监测重点，同时指导制定个性化的预防措施，从而有效降低神经外科术后医院感染的发生率，减轻患者的痛苦，提高医疗资源的利用效率，对神经外科临床工作具有重要的指导意义。六、结论与展望6.1研究结论总结本研究通过对某三甲医院神经外科术后患者的临床数据进行深入分析，全面揭示了神经外科术后医院感染的现状、相关因素，并成功构建和验证了预测模型。在感染现状方面，2020年1月1日至2023年12月31日期间，该医院神经外科3000例手术患者中，360例发生术后医院感染，总体感染率为12%。呼吸道感染最为常见，占感染患者总数的50%；手术部位感染占25%；泌尿系统感染占15%；其他类型感染占10%。医院感染使患者平均住院时间延长13天，平均住院总费用增加4万元，给患者带来了沉重的负担。通过单因素和多因素Logistic回归分析，确定了神经外科术后医院感染的独立危险因素。年龄≥60岁的患者，由于身体机能衰退，免疫系统功能下降，对病原体的抵抗力减弱，术后感染风险是年轻患者的2.05倍。合并糖尿病的患者，高血糖环境为细菌生长提供了有利条件，且免疫功能受到抑制，感染风险显著增加，OR值达到2.56。手术时长≥4小时，手术切口暴露时间久，细菌污染机会增多，手术器械与组织接触时间延长，感染风险增加1.85倍。后颅窝手术因其特殊的解剖结构，脂肪肥厚，手术操作暴露困难，肌层和硬膜间易形成无效腔，感染风险比其他部位开颅手术高1.78倍。急诊手术由于术前准备不充分，术区消毒不严格，手术器械准备不足，且患者多有开放性伤口，不能预防性使用抗菌药物，感染风险为择期手术的2.20倍。引流管留置时间＞7天，细菌容易在引流管表面定植并逆行进入颅内，感染风险增加2.10倍。脑脊液漏使细菌可经脑脊液进入颅内，感染风险高达3.05倍。气管切开破坏了呼吸道的天然屏障，增加了细菌侵入的机会，感染风险是未气管切开患者的2.35倍。基于这些独立危险因素，本研究成功构建了神经外科术后医院感染预测列线图模型。该模型通过将多个独立危险因素整合在一起，以直观的图形方式展示患者发生术后医院感染的风险概率。经过验证组数据验证，模型的ROC曲线下面积为0.85（95%CI：0.78-0.92），表明模型在区分感染患者和未感染患者方面具有良好的能力；校准曲线与理想直线较为接近，Hosmer-Lemeshow检验P值为0.06（P＞0.05），说明模型预测概率与实际