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Forschungsartikel
Dieser Artikel beschreibt eine einzelne präoperative, mittels Ultraschall ermittelte venöse C2/A-Messung, ergänzt durch D-Dimer, zur Identifizierung orthopädischer Chirurgiepatienten mit erhöhtem Risiko für eine postoperative tiefe Beinvenenthrombose.
Die tiefe Venenthrombose (TVT) ist eine häufige Komplikation nach orthopädischer Chirurgie. Diese prospektive Beobachtungsstudie untersuchte, ob eine einzelne präoperative Basislinienmessung des Verhältnisses aus quadriertem venösem Umfang zu Fläche (C2/A), allein und in Kombination mit D-Dimer, mit der Detektion einer TVT innerhalb der ersten 7 postoperativen Tage assoziiert ist. Es wurden 150 erwachsene Patienten eingeschlossen, die einer orthopädischen Operation unterzogen wurden; 37 entwickelten eine TVT, 113 nicht. Präoperativ wurden Umfang (C) und Fläche (A) jeweils am Ende der Ausatmung separat mit dem integrierten Messprogramm des Ultraschallsystems innerhalb desselben Erfassungszyklus bestimmt. Die Forscher berechneten C2/A als C2 geteilt durch A. Um diese Regel konsistent auf den behaltenen Datensatz auf Ebene der Teilnehmer anzuwenden, erfolgte sämtliche Nachanalyse mittels C2/A, das erneut aus den behaltenen Feldern C und A berechnet wurde. Postoperativ wurde unter einem vorgegebenen, intensivierten Ultraschall-Überwachungsplan, der ausschließlich zur Erfassung des Endpunkts diente, alle 12 Stunden über 7 Tage Ultraschall durchgeführt. Die Flächen unter den ROC-Kurven (Receiver Operating Characteristic) betrugen 0,893 für das C2/A der Vena femoralis communis, 0,817 für das C2/A der Vena femoralis superficialis, 0,906 für das C2/A der Vena poplitea und 0,834 für D-Dimer. Das ursprünglich festgelegte Modell aus C2/A der Vena femoralis superficialis und D-Dimer wies eine apparente Fläche unter der Kurve von 0,887 und eine stratifizierte, 5-fache, kreuzvalidierte, „out-of-fold“ Fläche unter der Kurve von 0,877 auf. Ein exploratives Modell mit fünf Variablen erreichte eine „out-of-fold“ Fläche unter der Kurve von 0,938. Unter Verwendung kohortenbasierter Schwellenwerte von 16,26 für das C2/A der Vena femoralis superficialis und 2,15 mg/L FEU für D-Dimer trat TVT bei 0 von 78 Patienten ohne erhöhten Marker, bei 15 von 50 Patienten mit einem erhöhten Marker und bei 22 von 22 Patienten mit beiden erhöhten Markern auf. Das präoperative venöse C2/A und D-Dimer waren mit einer frühen postoperativen TVT assoziiert, jedoch sind die Schwellenwerte und Modelle noch explorativ und bedürfen einer externen Validierung.
Tiefe Beinvenenthrombosen (DVT) bleiben eine bedeutende perioperative Komplikation nach orthopädischen Eingriffen. Chirurgische Traumata, verminderte Mobilität, lokale venöse Stase und postoperative Hyperkoagulabilität führen zusammenhängend zu einem erhöhten Risiko für venöse Thromboembolien, und die Ausbreitung des Thrombus oder dessen Embolisierung kann zu einer Lungenembolie und erheblicher Morbidität führen1,2. Obwohl pharmakologische, auf Übungen basierende und mechanische Prophylaxestrategien weit verbreitet sind, treten postoperative DVTs weiterhin auf, was auf die Notwendigkeit nichtinvasiver präoperativer Marker hinweist, die eng mit der lokalen venösen Umgebung verknüpft sind3,4.
Die derzeitige Screening-Methode stützt sich stark auf die Doppler-Sonographie und die D-Dimer-Testung5,6. Die Sonographie ist nichtinvasiv, wiederholbar und zentral für die Diagnose einer tiefen Venenthrombose (DVT), doch herkömmliche Messgrößen wie Durchmesser und Fluss werden oft erst interpretiert, nachdem sich bereits ein Thrombus gebildet hat oder hämodynamische Störungen sichtbar sind7,8. D-Dimer ist sensitiv für thrombotische Erkrankungen, weist jedoch bei perioperativen Patienten eine begrenzte Spezifität auf, da Alter, Trauma, Entzündungen und operationbedingte Fibrinolyse die zirkulierenden Spiegel erhöhen können, ohne dass eine DVT vorliegt9,10. Neuere arbeitsgruppenübergreifende Ansätze zur altersangepassten D-Dimer-Bestimmung unterstreichen zudem, dass das Alter die Interpretation maßgeblich beeinflusst, obwohl diese Schwellenwerte für die diagnostische Ausschlussdiagnose und nicht für die präoperative Vorhersage konzipiert wurden11. Klinische Risikoscores wie der Caprini-Score fassen systemische und anamnestische Risikofaktoren zusammen, quantifizieren jedoch nicht direkt subtile lokale venöse Geometrien12.
Die Querschnittsgeometrie der Vene stellt eine plausible Verbindung zwischen lokaler Anatomie und thrombotischem Risiko dar. Der Morphologieindex C2/A, berechnet als das Quadrat des Querschnittsumfangs dividiert durch die Querschnittsfläche, nimmt zu, wenn ein Gefäß weniger kreisförmig oder stärker verzerrt wird. Ein höherer Wert kann eine Abflachung, verminderte Wandelastizität, externe Kompression oder einen abnormalen transmuralen Druck widerspiegeln13. Morphologische Studien zur Venenerkrankung untermauern die Relevanz der Venenwand- und Luminastruktur für die klinische Venenfunktionsstörung13. C2/A könnte daher die lokale strukturelle Anfälligkeit erfassen, während D-Dimer den systemischen Fibrinumsatz widerspiegelt. In Kombination mit einem klinischen Score wie Caprini könnten diese beiden Marker ein vollständigeres präoperatives Risikoprofil liefern14. Daher untersuchte diese Studie den prädiktiven Wert eines einzelnen basislinienmäßigen präoperativen C2/A, gemessen in der CFV, SFV und POV, für postoperative tiefe Venenthrombosen nach orthopädischer Operation und ob die Kombination von C2/A mit D-Dimer die Diskriminierung verbessert.
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Die Studie wurde gemäß den institutionellen Leitlinien für humangenetische Forschung durchgeführt. Die Studie wurde von dem Ethikkomitee des Xijing-Krankenhauses, Air Force Medical University, genehmigt (Genehmigungsnummer KY20232031-F-1). Alle Teilnehmer erhielten Informationen über die Studienabläufe und gaben vor der Einschreibung ihre schriftliche, informierte Einwilligung ab. Die wichtigsten Geräte, Nachweise, Software und RRID-Status sind in der Tabelle der Materialien aufgeführt. Da es sich um eine prospektive Beobachtungsstudie ohne experimentellen Eingriff handelte, war keine separate experimentelle Kontrollgruppe erforderlich.
Studienplanung und Teilnehmer
Diese prospektive Beobachtungsstudie schloss 150 Patienten ein, die zwischen Dezember 2023 und Juli 2024 an der Ersten Angegliederten Klinik der Medizinischen Universität der Luftwaffe für eine orthopädische Operation vorgesehen waren. Infrage kommende Patienten wiesen keine präoperative tiefe Beinvenenthrombose (DVT) auf und waren in der Lage, die standardisierte Ultraschalluntersuchung abzuschließen. Ausgeschlossen wurden Patienten mit bestehender DVT, einer Vorgeschichte von DVT, einer vaskulären Verletzung oder Fehlbildung der unteren Extremitäten, einer Dysfunktion der tiefen Venenklappen, Herzinsuffizienz, venöser Hypertonie der unteren Extremitäten infolge von Becken- oder Bauchtumoren, Gerinnungsstörungen, langfristiger Antikoagulationstherapie, einer schweren Fraktur, die eine Mitarbeit an der Untersuchung verhinderte, oder Bewusstseinsstörungen. Patienten ohne postoperative DVT dienten als Vergleichsgruppe.
Präoperative klinische und laborchemische Daten
Zu den klinischen Basisvariablen gehörten Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index, Krankengeschichte, Caprini-Score, C-reaktives Protein, Thrombozytenzahl, D-Dimer, Operationsdauer, Tourniquet-Dauer und Bettruhe-Dauer. D-Dimer wurde in einer präoperativen nüchternen venösen Blutprobe mittels immunoturbidimetrischer Methode auf einem vollautomatischen Gerinnungsanalysator gemessen und in mg/L Fibrinogen-Äquivalent-Einheiten (FEU) angegeben. Hersteller, Analysatormodell und Testdetails sind in der Tabelle der Materialien aufgeführt.
Ultraschalluntersuchung und C2/A-Messung
Alle Ultraschalluntersuchungen wurden mit einem Farb-Doppler-Ultraschallsystem, das mit einem 12–3 MHz Hochfrequenz-Linearkonverter im venösen Bildmodus ausgestattet war, durchgeführt. Die Patienten wurden in Rückenlage mit außenrotierten unteren Extremitäten positioniert. Die Vena femoralis communis (CFV), Vena femoralis superficialis (SFV) und Vena poplitea (POV) wurden nacheinander auf vordefinierten anatomischen Ebenen untersucht. Der Druck des Schallkopfs wurde so gering wie möglich gehalten, um eine sichtbare venöse Deformation zu vermeiden. Hersteller sowie genaue System- und Schallkopfmodelle sind in der Tabelle der Materialien aufgeführt.
Für jedes venöse Segment wurden Umfang (C) und Querschnittsfläche (A) getrennt auf Querbildern am Ende der Ausatmung mit dem integrierten Messpaket des Ultraschallgeräts am Bettplatz gemessen. C und A wurden während desselben Akquisitionszyklus erfasst. Pro Segment wurden drei Messungen durchgeführt und in der endgültigen, auf Teilnehmerebene aggregierten Tabelle zusammengefasst. Die Untersucher berechneten C2 und den dimensionslosen Morphologieindex C2/A; es wurde keine externe Berechnungssoftware verwendet. Für die Überarbeitungsanalyse wurde die angegebene Berechnungsregel einheitlich auf die endgültigen numerischen Felder angewandt, wobei C2/A als Quadrat des endgültigen C-Werts dividiert durch den endgültigen A-Wert berechnet wurde. Da C und A separate, gerätetechnisch ermittelte Messgrößen und nicht ein analytisch exportiertes Umfang-Flächen-Paar aus einer gemeinsamen digitalen Kontur waren, wird C2/A als messbasiertes Morphologieindex interpretiert. Durchmesser, Flussgeschwindigkeit und Blutflussvolumen wurden an Längsbildern gemessen. Alle präoperativen Untersuchungen wurden von ein und demselben Ultraschallarzt durchgeführt, der über mehr als 5 Jahre Erfahrung verfügte und zum Zeitpunkt der Messung gegenüber den basislinienbezogenen klinischen und laborchemischen Daten verblindet war. Formale Analysen zur Intra- und Interobserver-Reliabilität wurden nicht prospektiv durchgeführt. Die postoperative Überwachung diente ausschließlich der Erfassung von Ergebnissen bezüglich tiefer Venenthrombosen (DVT).
Postoperative Überwachung und Outcome-Definition
Die postoperative venöse Ultraschalluntersuchung der unteren Extremitäten wurde gemäß einem vorab festgelegten intensivierten Studienüberwachungszeitplan im Abstand von 12 Stunden bis zum siebten postoperativen Tag durchgeführt; die Überwachung wurde beendet, sobald eine TVT erstmals nachgewiesen wurde. Der zweimal tägliche Zeitplan wurde gewählt, um die Gelegenheiten zur Ergebniserfassung über alle Teilnehmer hinweg zu standardisieren und die zeitliche Auflösung zur Detektion früher oder asymptomatischer TVT zu verbessern. Dieser Studienzeitplan war intensiver als die routinemäßige klinische Überwachung, diente ausschließlich der Ergebniserfassung und sollte nicht als Empfehlung für die klinische Überwachung verstanden werden.
Statistische Analyse
Stetige Variablen wurden als Mittelwert ± Standardabweichung zusammengefasst und zwischen den Gruppen mit und ohne tiefe Venenthrombose (DVT) mittels Welch-Zwei-Stichproben-t-Tests verglichen. Die Verteilung des Geschlechts wurde mit dem Pearson-Chi-Quadrat-Test verglichen. Zur Beurteilung der Diskriminierungsleistung wurden Receiver-Operating-Characteristic-(ROC)-Kurven verwendet. Optimale Schwellenwerte wurden durch Maximierung des Youden-J-Index in dieser Entwicklungs-Kohorte festgelegt, wobei Werte genau am Schwellenwert als positiv klassifiziert wurden. Die 95-%-Konfidenzintervalle für die AUC wurden aus 3.000 stratifizierten Bootstrap-Stichproben berechnet, und die Konfidenzintervalle für Sensitivität und Spezifität wurden mittels exakter Clopper-Pearson-Intervalle ermittelt. Die scheinbaren kombinierten Markerwahrscheinlichkeiten wurden mittels logistischer Regression in der gesamten Kohorte geschätzt. Zur explorativen internen Validierung wurde eine stratifizierte 5-fache Kreuzvalidierung verwendet; StandardScaler und eine L2-penalisierte logistische Regression wurden innerhalb jedes Trainingsfolds angepasst, bevor die Wahrscheinlichkeiten für das jeweils ausgelassene Fold berechnet wurden. Das 5-Variablen-Modell galt als anfällig für Überanpassung, da 37 Ereignisse 7,4 Ereignisse pro Variable ergaben. Alle Tests waren zweiseitig, wobei ein p < 0,05 als statistische Signifikanz galt. Die Analyse der gesperrten Version verwendete Python 3.9.6, pandas 2.3.3, NumPy 2.0.2, SciPy 1.13.1, scikit-learn 1.6.1, statsmodels 0.14.6, Matplotlib 3.9.4 und openpyxl 3.1.5.
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Studienaufbau und Teilnehmer
Die Analyse umfasste 150 Patienten, darunter 69 männliche und 81 weibliche. Das mittlere Alter betrug 55,01 Jahre ± 14,25 Jahre. Bei 37 Patienten (24,7 %) trat ein postoperatives DVT auf, während 113 Patienten (75,3 %) während der Ultraschallüberwachung kein DVT entwickelten. Abbildung 1 fasst den Arbeitsablauf von der präoperativen Einbindung bis zur Erfassung und Analyse der postoperativen Ergebnisse zusammen.
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Diese prospektive Beobachtungsstudie ergab, dass ein höheres präoperatives venöses C2/A mit postoperativer tiefer Beinvenenthrombose (DVT) nach orthopädischer Operation assoziiert ist. Nach einheitlicher Anwendung der expliziten Berechnungsregel auf die beibehaltenen C- und A-Felder lieferten das C2/A des V. poplitea (POV) und des V. femoralis communis (CFV) die stärkste Einzelmarkeraussage. Das ursprünglich festgelegte Modell aus SFV-C2/A und D-Dimer wurde beibehalten, ohne einen nachträ...
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Die Autoren geben keine Interessenkonflikte an.
Diese Arbeit wurde von der Nationalen Naturwissenschaftlichen Stiftung Chinas (Nr. 82071932) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Berechnung von C²/A | Vom Untersucher berechnet | Nicht zutreffend | C und A wurden mit dem Messpaket des Ultraschallsystems gemessen; C²/A wurde als C² geteilt durch A berechnet |
| Farb-Doppler-Ultraschalldiagnosesystem | Philips | CX50 | |
| D-DI2, Tina-quant D-Dimer Gen.2 | Roche Diagnostics | Material No. 07429410190 | |
| D-Dimer-Analysator | Roche Diagnostics | cobas t 711 Gerinnungsanalysator | |
| IBM SPSS Statistics | IBM Corp. | Version 25.0 | RRID:SCR_016479. Wurde für die ursprünglichen statistischen Zusammenfassungen verwendet. |
| Breitband-Linearanordnungs-Ultraschallwandler L12-3 | Philips | L12-3; 12–3 MHz | |
| Matplotlib | Matplotlib Development Team | Version 3.9.4 | RRID:SCR_008624. Wurde zur Erstellung von Abbildungen bei der Überarbeitungsanalyse verwendet. |
| NumPy | NumPy Developers | Version 2.0.2 | RRID:SCR_008633. Wurde für numerische Operationen bei der Überarbeitungsanalyse verwendet. |
| openpyxl | openpyxl Developers | Version 3.1.5 | RRID nicht verfügbar. Wurde für den Ein- und Ausdruck von Tabellenkalkulationen verwendet. |
| pandas | pandas Development Team | Version 2.3.3 | RRID:SCR_018214. Wurde für die Datenverarbeitung und Tabellierung verwendet. |
| Programmiersprache Python | Python Software Foundation | Version 3.9.6 | RRID:SCR_008394. Laufzeitumgebung für die Überarbeitungsanalyse. |
| scikit-learn | scikit-learn Developers | Version 1.6.1 | RRID:SCR_002577. Wurde für die Kreuzvalidierung und ROC-Modellierung verwendet. |
| SciPy | SciPy Community | Version 1.13.1 | RRID:SCR_008058. Wurde für statistische Tests verwendet. |
| statsmodels | statsmodels Developers | Version 0.14.6 | RRID:SCR_016074. Wurde für logistische Regressionen und statistische Hilfsfunktionen verwendet. |
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