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研究文章

用于预测糖尿病足溃疡换药疼痛的线性回归模型:开发、内部验证与个体化镇痛护理

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DOI:

10.3791/71270

2026年8月21日

本文内容

摘要

本研究建立并验证了一种线性回归模型,用于预测232例患者在糖尿病足溃疡换药过程中的疼痛程度。溃疡面积、病程时长和自评焦虑量表(SAS)是关键预测因子。基于该模型的个体化镇痛方案减轻了疼痛,提高了治疗依从性,并促进了溃疡愈合,支持采用精准疼痛管理策略。

摘要

本研究纳入232名糖尿病足溃疡(DFU)患者,旨在构建并验证一种线性回归模型,用于预测换药过程中的疼痛程度,并评估基于该模型的个体化镇痛护理方案的有效性。在第一阶段,160名患者被分为训练集(n = 113)和内部验证集(n = 47);多变量线性回归分析确定溃疡面积、溃疡持续时间、糖尿病病程以及焦虑自评量表(SAS)评分是换药时连续视觉模拟评分(VAS)的预测因子。该模型得出的校正R²2 训练集的R²为0.458,均方根误差(RMSE)为1.719;验证集的RMSE、校准截距、校准斜率以及识别高疼痛状态的AUC分别为2.058、1.414、0.721和0.913。在第二阶段(72例),受试者被分配至对照组和干预组。干预组根据模型得出的风险分层接受个体化镇痛方案,而对照组接受常规镇痛治疗。4周后,干预组的换药疼痛视觉模拟评分(VAS)低于对照组(3.83) ± 1.61 4.94 ± 1.91, P = 0.010),以及更高的总体依从率(86.11%) 63.89%, P = 0.029),更高的溃疡面积缩小率(41.84% ± 11.01% 26.22% ± 7.55%, P < 0.001)以及更短的伤口愈合时间(32.0 [29.0–35.0] 38.0 [34.0–43.5] 天 P < 0.001)。该模型对换药疼痛具有良好的区分能力,基于模型的个体化镇痛方案改善了短期疼痛、依从性及伤口相关结局;然而,在常规临床应用前,仍需进行外部验证并对模型校准作进一步优化。

引言

糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病最严重的慢性并发症之一,与高发病率、致残率及医疗成本相关,严重影响患者的生活质量,并加重医疗系统的负担1。定期更换敷料是DFU管理中的关键环节,有助于创面清洁、控制感染和促进组织修复。然而,换药过程中的疼痛仍是常见的临床难题,可能降低患者的治疗依从性,增加焦虑情绪,并对伤口愈合效果产生不利影响2,3

换药过程中的疼痛通常使用视觉模拟评分法(VAS)进行评估,这是一种简单且被广泛接受的疼痛强度测量工具。然而,VAS反映的是患者在换药过程中或之后的疼痛感受,无法在换药前预测预期的疼痛程度。此外,主观疼痛评估可能受到个体临床特征和心理因素的影响,从而限制了其在前瞻性镇痛计划中的支持作用4,5

既往研究表明,糖尿病足溃疡(DFUs)患者换药疼痛与多种临床因素相关,包括溃疡面积、溃疡深度、感染状态、糖尿病病程以及焦虑等心理特征。尽管这些研究增进了对疼痛相关因素的理解,但大多数研究集中于单一预测因子或探索性分析,对于开发并验证适用于临床应用的多变量预测模型,关注仍十分有限。此外,基于预测模型输出结果指导的个体化镇痛护理策略,其评估也极为罕见6,7

基于常规可获取的临床变量的预测模型可能有助于临床医生在伤口护理前识别出换药疼痛风险较高的患者,并促进个体化镇痛方案的制定。然而,用于临床的模型需要经过适当的验证,单中心研究在仅进行内部验证的情况下,其证据在获得外部验证之前应谨慎解读。

因此,本研究旨在利用常规收集的临床变量,开发并进行内部验证一种线性回归模型,用于预测糖尿病足溃疡患者换药时的疼痛程度。此外,研究还评估了基于模型指导的个体化镇痛护理方案是否能够改善短期疼痛控制、治疗依从性以及伤口愈合效果(表1)。通过将预测模型的构建与个体化镇痛策略的临床评估相结合,本研究为个体化疼痛管理提供了初步证据,同时也指出在常规临床应用前,仍需开展多中心外部验证研究。

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方案

本研究经聊城市第二人民医院伦理委员会批准。所有参与者在入组前均签署书面知情同意书。研究于2021年12月至2025年10月在聊城市第二人民医院进行。所用试剂和设备列于材料表中。

研究对象
根据《糖尿病足溃疡预防与管理实用指南》,对患有糖尿病足溃疡(DFU)的成年患者进行筛选。入选者需年满18岁,患有需要每周至少更换两次敷料的糖尿病足溃疡,溃疡持续时间至少1周,并能够理解并完成疼痛评估。排除标准包括:严重器官功能衰竭、恶性疾病、自身免疫性疾病、精神疾病、认知功能障碍、对研究用镇痛药物过敏、近期参加过其他临床试验,或因严重感染需急诊手术的患者。向所有符合条件的受试者详细说明研究流程,并在入组前获得其签署的知情同意书。为每位参与者分配唯一的研究识别编号,并使用标准化的病例报告表记录其人口统计学和临床信息。

基线临床数据收集
在首次换药前记录基线临床数据,包括年龄、性别、体重指数、糖尿病病程、糖化血红蛋白(HbA1c)、溃疡持续时间、溃疡面积、溃疡深度、感染状态、教育水平、慢性疼痛史以及自评焦虑量表(SAS)评分。所有收集的数据均由两名经过培训的研究人员独立核对。如有差异,通过原始文件核查予以解决。经核对无误的数据随后通过双人录入核对流程输入电子数据库。

标准化伤口敷料操作流程
操作开始前,所有无菌敷料材料均已准备就绪。受试者取舒适体位,患足完全暴露。轻柔移除原有敷料,以尽量减少组织损伤。使用温度维持在 22 °C ± 2 °C 的无菌生理盐水对伤口进行彻底冲洗。根据临床指征,使用无菌器械清除松散的坏死组织。依据医疗机构的伤口护理指南涂抹抗菌软膏。随后以无菌纱布覆盖伤口,并固定敷料。在整个研究期间,所有换药操作尽可能由同一名经认证的伤口护理护士采用相同的标准化技术完成。换药频率为每周两次。操作结束前,确认伤口完全覆盖且敷料固定稳妥。

评估换药疼痛
每次换药结束后,立即指导参与者使用视觉模拟评分法(Visual Analog Scale, VAS)对其疼痛程度进行评分。向参与者解释VAS的含义,其中0分表示无疼痛,10分表示可想象的最严重疼痛。记录连续三次换药后的疼痛评分,并计算每位参与者的平均VAS评分。以平均VAS评分作为最终的换药疼痛评分。在记录最终评分前,确认参与者已理解VAS评分方法。

伤口摄影
在采集图像前对伤口进行清洁。将受试者安置于舒适体位,充分暴露伤口。在伤口旁放置无菌公制尺以进行图像校准。使用同一台数码相机在相同的照明条件下拍摄伤口照片。相机与伤口表面垂直(90°),并保持约30 cm的固定距离。所有照片均以无压缩的JPEG格式保存,并标注受试者编号和评估日期。每张图像被确认接收前,需确保整个伤口边缘及校准尺均清晰可见。

使用 ImageJ 测量溃疡面积
使用 ImageJ 软件打开每张伤口照片。通过选择 分析设置比例尺,利用照片中包含的公制尺子对图像比例进行校准。使用多边形选区工具仔细描记整个伤口边缘,然后选择 分析测量 以获取溃疡面积。溃疡面积以 cm2 记录。每次测量重复两次,取平均值用于统计分析。当伤口边缘无法清晰识别时,需重新进行图像分析。

个体化镇痛治疗方案
预计视觉模拟评分(VAS)得分 <4例被归类为低风险,仅给予安慰、常规伤口护理、轻柔的换药技术以及换药期间的音乐疗法。该组未使用常规预防性镇痛药物。

预测VAS评分为4–6分的参与者被归类为中等风险。每次换药前30分钟给予口服布洛芬缓释胶囊(0.3 g)。进行指导性腹式呼吸训练,并在换药前将伤口周围冷敷装置维持在4–8 °C,持续10分钟。

预测VAS评分≥7的参与者被归类为高风险。在换药前30分钟给予口服布洛芬缓释胶囊(0.3 g),并提供认知行为准备和分散注意力技术。如果VAS评分仍≥7,根据机构指南静脉给予氟比洛芬酯(50 mg)作为补救镇痛。所有指定的干预措施均在每次计划的换药前完成。在开始换药操作前,需确认已完成了指定的镇痛干预措施。

结局评估
在基线时和4周后记录视觉模拟评分(VAS)分数。使用ImageJ在基线时和4周后测量溃疡面积。溃疡面积减少百分比通过以下公式计算:溃疡面积减少率(%)= [(基线溃疡面积 − 第4周溃疡面积)/ 基线溃疡面积] × 100。从干预开始至完全上皮化的时间被记录为伤口愈合时间。在整个研究期间监测治疗依从性,并记录不良事件,包括胃肠道不适、头晕和嗜睡。在记录伤口愈合时间之前,由两名经验丰富的伤口护理临床医生独立确认是否达到完全上皮化。

质量控制
所有研究人员在研究开始前均接受了培训。研究过程中严格遵循标准化操作规程。临床数据通过独立的双人录入核对流程进行验证。在可行的情况下,临床评估环境温度维持在 22 °C ± 2 °C。在进行 ImageJ 分析前,对伤口照片进行审查,以确保图像质量合格。ImageJ 测量由经过培训且对治疗分组设盲的研究人员完成。

统计分析
所有经确认的数据在完成双次录入核对后均录入研究数据库。统计分析采用 IBM SPSS Statistics 26.0 版本进行。根据数据分布情况,连续变量以均值 ± 标准差(SD)或中位数(四分位距 [IQR])表示,分类变量以频数和百分比表示。在进行统计检验前,首先评估数据的正态性。采用单变量线性回归分析识别与换药疼痛相关的变量,并根据预设的筛选标准将符合条件的变量纳入多变量线性回归模型。最终预测模型基于多变量分析所得的回归系数构建。采用含 1,000 次重复抽样的自助法(bootstrap)进行内部验证。样本量计算使用 PASS 15.0 版本完成。双侧 P < 0.05 被认为具有统计学意义。在报告最终预测模型前,已核实数据完整性,并确认所有线性回归假设均成立。

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结果

疼痛影响因素的单变量分析
所有160例1期患者和所有72例2期患者分别纳入相应分析。主要结局数据无缺失,未进行缺失值填补。在模型开发队列中,160例患者换药时视觉模拟评分(VAS)平均为6.08 ± 2.40。以中位数为界值,将患者分为高疼痛组(VAS > 6,n = 64)和低疼痛组(VAS ≤ 6,n = 96)。单变量分析显示,两组间在性别、教育水平、体重指数(BMI)或其他基线特征方面均无统计学显著差异(所有 P > 0.05)。相比之下,低疼痛组患者的糖化血红蛋白(HbA1c)水平较低、溃疡面积较小、溃疡持续时间较短,且自评焦虑量表(SAS)评分较低,与高疼痛组相比差异有统计学意义。此外,低疼痛组中更多患者溃疡深度分级为1–2级,且无感染证据(所有 P < 0.05)。160例患者中有36例(22.5%)存在感染性溃疡,其中低疼痛组96例中有16例(16.67%),高疼痛组64例中有20例(31.25%)。值得注意的是,既往慢性疼痛史的患病率在低疼痛组中也更高(P < 0.05)(表2)。

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讨论

本方案描述了用于预测糖尿病足溃疡(DFUs)患者换药疼痛的线性回归模型的建立、内部验证及初步临床评估。通过将常规收集的临床变量与基于风险分层的镇痛护理方案相结合,该方案提供了一套标准化的工作流程,用于识别可能经历较重换药疼痛的患者,并实施个体化的疼痛管理策略。在换药过程中有效控制疼痛至关重要,因为未受控制的疼痛可能降低治疗依从性,并对伤口管理产生不利影响8,9。本研究显示,在短期随访期间,基于模型指导的镇痛护理与减轻换药疼痛、提高治疗依从性以及更大的溃疡面积缩小相关。然而,这些发现应结合单中心研究且仅进行内部验证的背景加以解读。

成功实施本方案依赖于若干关键的操作步骤。准确收集基线临床变量至关重要,包括溃疡特征、糖尿病病程、感染状态以及焦虑评估,因为预测的准确性取决于这些数据的质量和完整性10,11。标准化伤口敷料技术、使用视觉模拟评分法(VAS)进...

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披露

作者声明,本研究的发表不存在任何利益冲突。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
数码相机佳能(中国)有限公司(中国)EOS 850D用于拍摄高清伤口图像,以便使用 ImageJ 软件测量溃疡面积
电子体重秤欧姆龙健康医疗(中国)有限公司(中国)HN-289用于测量患者的体重以计算体重指数(BMI),BMI被纳入作为潜在影响因素
氟比洛芬酯注射液北京泰德制药有限公司(中国)20220820规格:50 mg/瓶;当 VAS 评分较高时需额外静脉给药 ≥ 高危组换药期间的第7天
糖化血红蛋白分析仪罗氏诊断产品(上海)有限公司(中国)Cobas c513用于检测患者的 HbA1c 水平,并将其纳入糖尿病相关影响因素分析
布洛芬缓释胶囊芬必得制药有限公司(中国)20220612规格:0.3克/粒;用于中等风险组和对照组的口服镇痛,于换药前30分钟给药
ImageJ 图像分析软件美国国立卫生研究院(NIH)1.53k用于从采集的图像中精确测量伤口面积,并计算溃疡面积缩小率
肌肉注射注射器江苏长丰医疗科技有限公司(中国)5 ml/件对照组在出现剧烈疼痛时用于盐酸曲马多注射液的肌肉注射
静脉注射注射器山东威高集团医用高分子制品股份有限公司(中国)10毫升/件用于高危人群氟比洛芬酯注射液的额外静脉注射
医用棉签中国三诺生物传感股份有限公司20221208用于辅助伤口清洁和药物涂抹,以确保无菌操作
医用测高仪上海荣顺医疗科技有限公司(中国)RS-200用于测量患者身高以计算体重指数(BMI)
生理盐水(0.9%氯化钠注射液)四川科伦药业股份有限公司(中国)20221122规格:0.9%;用于伤口冲洗和清洁,以清除坏死组织
对乙酰氨基酚和盐酸羟考酮片辉瑞制药有限公司(美国)20220715成分:每片含325毫克对乙酰氨基酚 + 5毫克羟考酮;用于高风险人群的口服镇痛,于换药前30分钟给药
对乙酰氨基酚片中美天津史克 &安法(中国)制药有限公司20220506规格:0.5克/片;用于低风险人群口服镇痛,换药前30分钟给药
PASS 样本量计算软件NCSS LLC (美国)15用于根据主要结局指标(VAS评分)计算模型开发和方案验证阶段的样本量
压力测痛仪北京杰辉科技有限公司(中国)JHPT-100用于测量患者的疼痛阈值,并为疼痛影响因素分析提供定量数据
自设治疗依从性量表自制(Cronbach’s α=0.86)202202200-100分制评分;用于评估患者对换药、用药及干预措施的依从性≥80 分 = 完全遵循
焦虑自评量表(SAS)标准化心理评估量表(中国心理卫生协会)20220215用于评估患者的焦虑水平;定量的SAS评分被纳入作为影响因素
银离子抗菌软膏杭州易清创生物科技有限公司(中国)20221016用于伤口的抗菌保护;在两组中均于包扎前将药物涂于伤口
SPSS 统计软件IBM 公司(美国)26用于数据录入和统计分析(t检验、方差分析、逻辑回归等)
无菌纱布中国振德医疗用品有限公司20221105用于伤口覆盖和敷料;换药的核心耗材
无菌纱布垫江苏鱼跃医疗设备 &安普&供应有限公司(中国)20221110用于包裹无菌冰袋,以避免冷敷时与皮肤直接接触
无菌冰袋青岛海诺生物科技有限公司(中国)20220418用于中等风险组伤口的局部冷敷;使用无菌纱布包裹后敷于患处,以防止皮肤冻伤
盐酸曲马多注射液Grünenthal GmbH(德国)20220910规格:100 mg/瓶;对照组在出现剧烈疼痛时通过肌内注射作为补救镇痛使用
用于疼痛评估的视觉模拟评分法(Visual Analog Scale, VAS)自制(基于国际标准模板)202202100-10分制评分;用于患者在换药期间的主观疼痛评估;连续记录3次,取平均值

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疼痛预测溃疡面积溃疡持续时间风险分层镇痛方案伤口愈合