본 논문은 D-dimer 측정과 병행하여, 수술 전 초음파로 측정된 단일 정맥 C2/A 수치를 통해 수술 후 하지 심부정맥 혈전증(DVT) 위험이 높은 정형외과 수술 환자를 식별하는 방법을 설명합니다.
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연구 논문
정형외과 수술 후 심부정맥 혈전증 예측을 위한 수술 전 정맥 둘레 제곱 대 단면적 비율(C2/A) 및 D-dimer
이 논문에서
요약
초록
심부정맥 혈전증(DVT)은 정형외과 수술 후 흔히 발생하는 합병증입니다. 본 전향적 관찰 연구에서는 수술 전 1회 측정한 정맥의 둘레 제곱 대비 면적 비율(C2/A)이 단독으로 또는 D-dimer와 함께 사용되었을 때, 수술 후 첫 7일 동안 검출된 DVT와 연관성이 있는지 평가하였습니다. 정형외과 수술을 받는 성인 150명이 등록되었으며, 그중 37명에서 DVT가 발생했고 113명에서는 발생하지 않았습니다. 수술 전 둘레(C)와 면적(A)은 동일한 획득 주기 동안 초음파 시스템의 내장 측정 패키지를 사용하여 호기 말에 각각 측정되었습니다. 연구진은 C2를 A로 나누어 C2/A를 계산하였습니다. 보존된 참가자 수준의 데이터 세트에 이 규칙을 일관되게 적용하기 위해, 모든 수정 분석에서는 보존된 C 및 A 필드로부터 재계산된 C2/A를 사용하였습니다. 수술 후 초음파 검사는 결과 확인만을 위해 사용되는 미리 지정된 강화된 연구 감시 일정에 따라 7일 동안 12시간 간격으로 수행되었습니다. 수신자 작동 특성 곡선 아래 면적(AUC)은 총대퇴정맥 C2/A의 경우 0.893, 표재대퇴정맥 C2/A의 경우 0.817, 슬와정맥 C2/A의 경우 0.906, D-dimer의 경우 0.834였습니다. 원래 지정된 표재대퇴정맥 C2/A 및 D-dimer 결합 모델의 겉보기 곡선 아래 면적은 0.887이었으며, 층화 5겹 교차 검증을 통한 out-of-fold 곡선 아래 면적은 0.877이었습니다. 5개 변수 탐색 모델의 out-of-fold 곡선 아래 면적은 0.938이었습니다. 코호트 유도 임계값인 표재대퇴정맥 C2/A 16.26 및 D-dimer 2.15 mg/L FEU를 적용했을 때, 두 마커 모두 상승하지 않은 환자 78명 중 0명, 하나만 상승한 환자 50명 중 15명, 둘 다 상승한 환자 22명 중 22명에서 DVT가 발생하였습니다. 수술 전 정맥 C2/A와 D-dimer는 수술 후 조기 DVT와 연관이 있었으나, 해당 임계값과 모델은 탐색적 성격이며 외부 검증이 필요합니다.
서론
하지 심부정맥 혈전증(DVT)은 정형외과 수술 후 여전히 주요한 수술 전후 합병증으로 남아 있습니다. 수술적 외상, 가동성 감소, 국소 정맥 정체 및 수술 후 고응고 상태가 복합적으로 작용하여 정맥 혈전색전증 위험을 증가시키며, 혈전의 증식 또는 색전화는 폐색전증과 상당한 이환율로 이어질 수 있습니다1,2. 약물 요법, 운동 기반 및 기계적 예방 전략이 널리 사용되고 있음에도 불구하고 수술 후 DVT가 지속적으로 발생하고 있으며, 이는 비침습적이고 국소 정맥 환경과 밀접하게 연관된 수술 전 표지자의 필요성을 시사합니다3,4.
현재의 스크리닝은 주로 도플러 초음파 검사와 D-dimer 검사에 의존하고 있습니다5,6. 초음파 검사는 비침습적이며 반복 가능하고 DVT 진단에 핵심적이지만, 직경 및 혈류와 같은 기존 측정값은 혈전이 형성되었거나 혈역학적 장애가 이미 뚜렷하게 나타난 후에 해석되는 경우가 많습니다7,8. D-dimer는 혈전성 질환에 민감하지만, 연령, 외상, 염증 및 수술 관련 피브린 분해로 인해 DVT가 확진되지 않은 상태에서도 혈중 농도가 상승할 수 있어 수술 전후 환자에서의 특이도는 제한적입니다9,10. 최근의 연령 조정 D-dimer 연구 또한 연령이 해석에 실질적인 영향을 미친다는 점을 강조하고 있으나, 이러한 임계값은 수술 전 예측보다는 진단적 배제를 위해 설계되었습니다11. Caprini score와 같은 임상 위험 점수는 전신 및 과거의 위험 요인을 요약하지만, 미세한 국소 정맥 기하학적 구조를 직접적으로 정량화하지는 못합니다12.
정맥의 단면 기하학적 구조는 국소 해부학적 특성과 혈전성 위험 사이의 타당한 연결 고리를 제공합니다. 단면 둘레의 제곱을 단면적으로 나눈 값으로 계산되는 형태 지수 C2/A는 혈관이 덜 원형이 되거나 더 왜곡될수록 증가합니다. 높은 수치는 혈관의 편평화, 벽 순응도 감소, 외부 압박 또는 비정상적인 관벽 투과압을 반영할 수 있습니다13. 정맥 질환의 형태학적 연구들은 정맥벽과 내강 구조가 임상적 정맥 기능 부전과 관련이 있음을 뒷받침합니다13. 따라서 C2/A는 국소적인 구조적 취약성을 포착하는 반면, D-dimer는 전신적인 피브린 전환을 반영합니다. Caprini와 같은 임상 점수와 결합할 때, 이 두 가지 마커는 더욱 완전한 수술 전 위험 양상을 제공할 수 있습니다14. 이에 본 연구에서는 정형외과 수술 후 DVT에 대하여 CFV, SFV 및 POV에서 측정된 단일 기저 수술 전 C2/A의 예측 가치를 조사하고, C2/A와 D-dimer를 결합했을 때 판별력이 향상되는지 확인하였습니다.
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프로토콜
본 연구는 기관의 인간 대상 연구 가이드라인에 따라 수행되었습니다. 본 연구는 Air Force Medical University, Xijing Hospital 윤리 위원회의 승인을 받았습니다(승인 번호 KY20232031-F-1). 모든 참여자는 연구 절차에 대해 안내받았으며, 등록 전 서면 동의서를 제출하였습니다. 주요 장비, 분석법, 소프트웨어 및 RRID 상태는 재료 표에 나열되어 있습니다. 본 연구는 실험적 중재가 없는 전향적 관찰 연구이므로, 별도의 실험 대조군은 필요하지 않았습니다.
연구 설계 및 참여자
본 전향적 관찰 연구는 2023년 12월부터 2024년 7월 사이에 Air Force Medical University 제1부속병원에서 정형외과 수술이 예정된 환자 150명을 대상으로 진행되었습니다. 대상 환자는 수술 전 하지 DVT가 없으며 표준화된 초음파 검사를 완료할 수 있는 환자로 선정하였습니다. 기존 DVT 환자, DVT 과거력, 하지 혈관 손상 또는 기형, 심부 정맥 판막 기능 장애, 심부전, 골반 또는 복부 종양으로 인한 하지 정맥 고혈압, 응고 이상, 장기 항응고 요법, 검사 협조가 불가능한 중증 골절 또는 의식 장애가 있는 환자는 제외되었습니다. 수술 후 DVT가 발생하지 않은 환자들은 대조군으로 설정되었습니다.
수술 전 임상 및 실험실 데이터
기초 임상 변수에는 연령, 성별, 체질량 지수, 병력, Caprini 점수, C-반응성 단백질, 혈소판 수, D-dimer, 수술 시간, 지혈대 적용 시간 및 침상 안정 시간이 포함되었습니다. D-dimer는 면역혼탁법을 이용한 전자동 응고 분석기로 수술 전 공복 정맥혈 샘플에서 측정되었으며, mg/L fibrinogen-equivalent units (FEU) 단위로 보고되었습니다. 제조사, 분석기 모델 및 분석 세부 사항은 재료 표에 나열되어 있습니다.
초음파 검사 및 C2/A 측정
모든 초음파 검사는 정맥 영상 모드의 12–3 MHz 고주파 선형 배열 트랜스듀서가 장착된 컬러 도플러 초음파 시스템을 사용하여 수행되었습니다. 환자는 하지를 외회전시킨 상태로 누운 자세(supine position)로 배치되었습니다. 총대퇴정맥(CFV), 표재대퇴정맥(SFV) 및 슬와정맥(POV)을 미리 지정된 해부학적 수준에서 순차적으로 스캔하였습니다. 가시적인 정맥 변형을 방지하기 위해 프로브 압력은 가능한 낮게 유지하였습니다. 제조사와 정확한 시스템 및 트랜스듀서 모델은 재료 표에 나열되어 있습니다.
각 정맥 분절에 대해, 호기 말의 횡단면 영상에서 침상 초음파 시스템의 내장 측정 패키지를 사용하여 횡단면 둘레(C)와 횡단면 면적(A)을 각각 측정하였습니다. C와 A는 동일한 획득 주기 동안 얻었습니다. 분절당 3회의 획득을 수행하였으며, 그 결과는 보존된 참가자 수준 표에 요약되었습니다. 연구진은 C2 및 무차원 형태 지수인 C2/A를 계산하였으며, 외부 계산 소프트웨어는 사용하지 않았습니다. 수정 분석에서는 명시된 계산 규칙을 보존된 수치 필드에 일관되게 적용하였으며, C2/A는 보존된 C 값의 제곱을 보존된 A 값으로 나누어 계산하였습니다. C와 A는 공유된 디지털 윤곽선에서 분석적으로 내보낸 둘레-면적 쌍이 아니라 장치에서 유도된 별개의 측정값이므로, C2/A는 측정 유도 형태 지수로 해석됩니다. 직경, 혈류 속도 및 혈류량은 종단면 영상에서 측정되었습니다. 모든 수술 전 검사는 5년 이상의 경력을 가진 동일한 초음파 전문의가 수행하였으며, 측정 당시 해당 전문의는 기저 임상 및 실험실 데이터에 대해 블라인드 처리되었습니다. 정식 관찰자 내 및 관찰자 간 재현성 분석은 전향적으로 수행되지 않았습니다. 수술 후 모니터링은 DVT 결과 확인 용도로만 사용되었습니다.
수술 후 모니터링 및 결과 정의
수술 후 하지 정맥 초음파 검사는 수술 후 7일까지 12시간 간격으로 미리 정해진 강화된 연구 감시 일정에 따라 수행되었으며, DVT가 처음 검출되었을 때 모니터링을 중단했습니다. 하루 2회 일정은 참가자 간의 결과 확인 기회를 표준화하고, 조기 또는 무증상 DVT 검출을 위한 시간적 해상도를 높이기 위해 선택되었습니다. 이 연구 일정은 일상적인 임상 감시보다 더 집중적이었으며, 오직 결과 확인을 위해서만 사용되었으므로 임상적 모니터링 권장 사항으로 해석해서는 안 됩니다.
통계 분석
연속형 변수는 평균 ± 표준편차로 요약하였으며, Welch Two-sample t-검정을 사용하여 DVT군과 비DVT군 간에 비교하였다. 성별 분포는 Pearson 카이제곱 검정을 사용하여 비교하였다. 판별 능력을 평가하기 위해 ROC(Receiver operating characteristic) 곡선을 사용하였다. 본 개발 코호트에서 Youden J 지수를 최대화하여 최적 임계값을 선정하였으며, 임계값과 정확히 일치하는 값은 양성으로 분류하였다. AUC 95% 신뢰구간은 3,000회의 층화 부트스트랩 재표본 추출을 통해 얻었으며, 민감도와 특이도의 신뢰구간은 정확한 Clopper-Pearson 구간을 사용하여 구하였다. 전체 코호트를 대상으로 로지스틱 회귀 분석을 통해 겉보기 결합 마커 확률을 추정하였다. 탐색적 내부 검증에는 층화 5-겹 교차 검증을 사용하였으며, 각 훈련 폴드 내에서 StandardScaler와 L2-정규화 로지스틱 회귀를 적합시킨 후 제외된 폴드에 대한 폴드 외 확률을 생성하였다. 5-변수 모델의 경우 37건의 이벤트가 발생하여 변수당 7.4건의 이벤트가 도출되었으므로 과적합 가능성이 있는 것으로 간주하였다. 모든 검정은 양측 검정으로 수행되었으며, p < 0.05를 통계적 유의성 기준으로 하였다. 확정된 수정 분석에는 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 및 openpyxl 3.1.5를 사용하였다.
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결과
연구 설계 및 참여자
분석 대상은 환자 150명이었으며, 그 중 남성은 69명, 여성은 81명이었습니다. 평균 연령은 55.01세 ± 14.25세였습니다. 초음파 감시 기간 동안 37명의 환자(24.7%)에서 수술 후 DVT가 발생한 반면, 113명의 환자(75.3%)에서는 DVT가 발생하지 않았습니다. 그림 1은 수술 전 등록부터 수술 후 결과 확인 및 분석까지의 워크플로우를 요약하여 보여줍니다.
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토론
본 전향적 관찰 연구 결과, 수술 전 정맥 C2/A 수치가 높을수록 정형외과 수술 후 하지 심부정맥혈전증(DVT) 발생과 연관이 있는 것으로 나타났습니다. 보존된 C 및 A 필드에 명시적인 계산 규칙을 일괄 적용한 결과, POV 및 CFV C2/A가 단일 마커로서 가장 강력한 판별력을 제공하였습니다. 당초 지정된 SFV C2/A 및 D-dimer 모델은 사후 정맥 분절 변경 없이 그대로 유지되었으며, 우수한 겉보기 판별력과 내부 교차 검증 판별력을 보였습니다. 모든 임계값과 위험 층화는 동일한 소규모 단일 센터 코호트에서 도출되었습니다. 따라서 C2/A는 Caprini 점수5를 포함한 기존 위험 평가의 대체재나 항응고 요법 강화를 위한 근거가 아니라, 탐색적 보조 수단으로 해석되어야 합니다.
C2/A는 단순한 직경보다는 단면의 모양을 나타냅...
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공개 사항
저자들은 이해관계의 충돌이 없음을 밝힙니다.
감사의 글
본 연구는 중국 국가자연과학재단(National Natural Science Foundation of China, No. 82071932)의 지원을 받았습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| C²/A 계산 | 연구자 계산 | 해당 없음 | C 및 A는 초음파 시스템 측정 패키지로 측정하였으며, C²/A는 C²를 A로 나누어 계산함 |
| 컬러 도플러 초음파 진단 시스템 | Philips | CX50 | |
| D-DI2, Tina-quant D-Dimer Gen.2 | Roche Diagnostics | Material No. 07429410190 | |
| D-dimer 분석기 | Roche Diagnostics | cobas t 711 coagulation analyzer | |
| IBM SPSS Statistics | IBM Corp. | Version 25.0 | RRID:SCR_016479. 초기 통계 요약에 사용됨. |
| L12-3 광대역 선형 배열 초음파 트랜스듀서 | Philips | L12-3; 12–3 MHz | |
| Matplotlib | Matplotlib Development Team | Version 3.9.4 | RRID:SCR_008624. 수정 분석의 그림 생성에 사용됨. |
| NumPy | NumPy Developers | Version 2.0.2 | RRID:SCR_008633. 수정 분석의 수치 연산에 사용됨. |
| openpyxl | openpyxl Developers | Version 3.1.5 | RRID 이용 불가. 스프레드시트 입출력에 사용됨. |
| pandas | pandas Development Team | Version 2.3.3 | RRID:SCR_018214. 데이터 처리 및 표 작성에 사용됨. |
| Python 프로그래밍 언어 | Python Software Foundation | Version 3.9.6 | RRID:SCR_008394. 수정 분석용 런타임. |
| scikit-learn | scikit-learn Developers | Version 1.6.1 | RRID:SCR_002577. 교차 검증 및 ROC 모델링에 사용됨. |
| SciPy | SciPy Community | Version 1.13.1 | RRID:SCR_008058. 통계 검정에 사용됨. |
| statsmodels | statsmodels Developers | Version 0.14.6 | RRID:SCR_016074. 로지스틱 회귀 및 통계 유틸리티에 사용됨. |
참고문헌
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