Przedoperacyjny stosunek kwadratu obwodu żyły do jej pola przekroju (C2/A) oraz poziom D-dimerów w przewidywaniu zakrzepicy żył głębokich po operacjach ortopedycznych

Podsumowanie

Niniejszy artykuł opisuje pojedynczy pomiar stosunku C²/A w żyle wykonany za pomocą USG przed operacją, uzupełniony o oznaczenie D-dimerów, w celu zidentyfikowania pacjentów poddawanych zabiegom ortopedycznym o zwiększonym ryzyku wystąpienia pooperacyjnej zakrzepicy żył głębokich (DVT) kończyn dolnych.

Streszczenie

Zakrzepica głębokich żył (DVT) jest częstym powikłaniem po zabiegach chirurgii ortopedycznej. W niniejszym prospektywnym badaniu obserwacyjnym oceniano, czy pojedynczy przedoperacyjny pomiar wyjściowy stosunku kwadratu obwodu żyły do jej pola przekroju (C2/A), stosowany samodzielnie oraz w połączeniu z D-dimerami, wiąże się z wystąpieniem zakrzepicy głębokich żył wykrytej w ciągu pierwszych 7 dni po operacji. Do badania włączono 150 dorosłych pacjentów poddawanych zabiegom ortopedycznym; u 37 osób rozwinęła się zakrzepica głębokich żył, a u 113 nie. Przedoperacyjny obwód (C) i pole przekroju (A) mierzono osobno w końcowym wydechu, korzystając z wbudowanego pakietu pomiarowego systemu USG w trakcie tego samego cyklu akwizycji. Badacze obliczyli C2/A jako iloraz C2 i A. Aby konsekwentnie zastosować tę zasadę do zachowanego zbioru danych na poziomie uczestników, we wszystkich analizach rewizyjnych wykorzystano C2/A przeliczony ponownie z zachowanych pól C i A. Pooperacyjne badanie USG przeprowadzano w odstępach 12-godzinnych przez 7 dni zgodnie z określonym wcześniej, zintensyfikowanym harmonogramem nadzoru nad badaniem, stosowanym wyłącznie w celu ustalenia wyników. Powierzchnie pod krzywymi charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC) wyniosły odpowiednio: 0,893 dla C2/A żyły udowej powierzchownej, 0,817 dla C2/A żyły udowej głębokiej, 0,906 dla C2/A żyły podkolanowej oraz 0,834 dla D-dimerów. Pierwotnie określony model obejmujący C2/A żyły udowej głębokiej oraz D-dimery wykazał pozorną powierzchnię pod krzywą wynoszącą 0,887 oraz warstwową, 5-krotną walidację krzyżową powierzchni pod krzywą poza folderem (out-of-fold) wynoszącą 0,877. Eksploracyjny model 5-zmiennowy wykazał powierzchnię pod krzywą poza folderem wynoszącą 0,938. Przy zastosowaniu progów pochodnych z kohorty wynoszących 16,26 dla C2/A żyły udowej głębokiej oraz 2,15 mg/L FEU dla D-dimerów, zakrzepica głębokich żył wystąpiła u 0 z 78 pacjentów z brakiem podwyższenia obu markerów, u 15 z 50 z jednym podwyższonym markerem oraz u 22 z 22 pacjentów z oboma podwyższonymi markerami. Przedoperacyjne C2/A żył oraz D-dimery wiązały się z wczesną pooperacyjną zakrzepicą głębokich żył, jednak ustalone progi i modele mają charakter eksploracyjny i wymagają zewnętrznej walidacji.

Wprowadzenie

Głęboka zakrzepica żył kończyn dolnych (DVT) pozostaje poważnym powikłaniem okołoperacyjnym po zabiegach ortopedycznych. Trauma chirurgiczna, ograniczona mobilność, miejscowe zastoju żylny oraz pooperacyjna nadkrzepliwość kumulują się, zwiększając ryzyko zakrzepicy żylnej, a propagacja zakrzepu lub jego embolizacja mogą prowadzić do zatorowości płucnej i znacznej zachorowalności^1,2. Choć powszechnie stosuje się strategie profilaktyki farmakologicznej, opartej na ćwiczeniach oraz mechanicznej, pooperacyjna DVT nadal występuje, co wskazuje na potrzebę opracowania nieinwazyjnych markerów przedoperacyjnych, ściśle powiązanych z lokalnym środowiskiem żylnym^3,4.

Obecne badania przesiewowe w dużym stopniu opierają się na ultrasonografii dopplerowskiej i oznaczaniu poziomu D-dimerów^5,6. Ultrasonografia jest nieinwazyjna, powtarzalna i kluczowa w diagnostyce zakrzepicy żył głębokich (DVT), jednak konwencjonalne pomiary, takie jak średnica i przepływ, są często interpretowane dopiero po utworzeniu się zakrzepu lub gdy zaburzenia hemodynamiczne są już widoczne^7,8. Poziom D-dimerów jest czułym wskaźnikiem chorób zakrzepowych, ale wykazuje ograniczoną swoistość u pacjentów w okresie okooperacyjnym, ponieważ wiek, urazy, stany zapalne oraz związane z operacją włókninotreza mogą podnosić stężenie krążących dimerów bez wystąpienia potwierdzonej DVT^9,10. Niedawne prace nad D-dimerami korygowanymi względem wieku podkreślają, że wiek istotnie wpływa na interpretację wyników, choć progi te zostały opracowane w celu diagnostycznego wykluczenia choroby, a nie do predykcji przedoperacyjnej¹¹. Kliniczne skale ryzyka, takie jak skala Caprini, podsumowują systemowe i historyczne czynniki ryzyka, ale nie kwantyfikują one bezpośrednio subtelnych zmian w lokalnej geometrii żył¹².

Geometria przekroju poprzecznego żył stanowi prawdopodobny łącznik między lokalną anatomią a ryzykiem zakrzepicy. Indeks morfologiczny C²/A, obliczany jako kwadrat obwodu przekroju poprzecznego podzielony przez powierzchnię przekroju poprzecznego, rośnie, gdy naczynie staje się mniej okrągłe lub bardziej zdeformowane. Wyższa wartość może odzwierciedlać spłaszczenie, zmniejszoną podatność ściany, ucisk zewnętrzny lub nieprawidłowe ciśnienie przezścienne¹³. Badania morfologiczne chorób żylnych potwierdzają związek między strukturą ściany i światła żyły a kliniczną dysfunkcją żylną¹³. W związku z tym C²/A może oddawać lokalną podatność strukturalną, podczas gdy D-dimery odzwierciedlają układową przemianę fibryny. W połączeniu z punktacją kliniczną, taką jak skala Caprini, te dwa markery mogą zapewnić pełniejszy obraz ryzyka przedoperacyjnego¹⁴. Dlatego w niniejszym badaniu zbadano wartość prognostyczną pojedynczego przedoperacyjnego pomiaru wyjściowego C²/A w CFV, SFV i POV w odniesieniu do pooperacyjnej zakrzepicy żył głębokich (DVT) po zabiegach ortopedycznych oraz sprawdzono, czy połączenie C²/A z D-dimerami poprawia rozróżnialność.

Protokół

Badanie przeprowadzono zgodnie z instytucjonalnymi wytycznymi dotyczącymi badań z udziałem ludzi. Badanie zostało zatwierdzone przez Komisję Etyczną Szpitala Xijing Uniwersytetu Medycznego Sił Powietrznych (numer zatwierdzenia KY20232031-F-1). Wszyscy uczestnicy zostali poinformowani o procedurach badania i przed włączeniem do grupy badawczej wyrazili pisemną zgodę. Główne urządzenia, analizy, oprogramowanie oraz status RRID wyszczególniono w Tabeli materiałów. Ze względu na to, że było to prospektywne badanie obserwacyjne bez interwencji eksperymentalnej, nie było wymagania utworzenia oddzielnej grupy kontrolnej.

Projekt badania i uczestnicy

W tym prospektywnym badaniu obserwacyjnym wzięło udział 150 pacjentów zakwalifikowanych do zabiegu ortopedycznego w First Affiliated Hospital of Air Force Medical University w okresie od grudnia 2023 do lipca 2024 roku. Kryterium włączenia było brak przedoperacyjnej zakrzepicy żył głębokich (DVT) kończyn dolnych oraz zdolność do przejścia standaryzowanego badania ultrasonograficznego. Z badania wykluczono pacjentów z istniejącą DVT, wcześniejszą historią DVT, urazami lub deformacjami naczyń kończyn dolnych, dysfunkcją zastawek żylnych głębokich, niewydolnością serca, nadciśnieniem żylnym kończyn dolnych spowodowanym guzami miednicy lub jamy brzusznej, zaburzeniami krzepliwości, długotrwałą terapią przeciwzakrzepową, ciężkimi złamaniami uniemożliwiającymi współpracę podczas badania oraz zaburzeniami świadomości. Grupę porównawczą stanowili pacjenci, u których po operacji nie wystąpiła DVT.

Przedoperacyjne dane kliniczne i laboratoryjne

Bazowe zmienne kliniczne obejmowały wiek, płeć, wskaźnik masy ciała (BMI), historię medyczną, skalę Caprini, poziom białka C-reaktywnego, liczbę płytek krwi, poziom D-dimerów, czas trwania operacji, czas stosowania opaski uciskowej oraz czas unieruchomienia w łóżku. Poziom D-dimerów mierzono w przedoperacyjnej próbce żylnej krwi pobranej na czczo za pomocą w pełni zautomatyzowanego analizatora krzepliwości metodą immunoturbidymetryczną; wyniki podano w mg/L równoważnych jednostek fibrynogenu (FEU). Producent, model analizatora oraz szczegóły analizy zostały wymienione w Tabeli Materiałów.

Badanie ultrasonograficzne i pomiar C²/A

Wszystkie badania ultrasonograficzne przeprowadzono przy użyciu systemu USG z kolorowym Dopplerem, wyposażonego w wysokoczęstotliwościowy przetwornik liniowy 12–3 MHz, w trybie obrazowania żylnego. Pacjenci zostali ułożeni w pozycji tyłem z kończynami dolnymi w rotacji zewnętrznej. Żyłę udową wspólną (CFV), żyłę udową powierzchowną (SFV) oraz żyłę podkolanową (POV) skanowano sekwencyjnie na określonych poziomach anatomicznych. Nacisk głowicy utrzymywano na możliwie najniższym poziomie, aby uniknąć widocznej deformacji żył. Producent oraz dokładne modele systemu i przetwornika są wymienione w Tabeli materiałów.

Dla każdego segmentu żylnego obwód w przekroju poprzecznym (C) oraz pole powierzchni przekroju poprzecznego (A) mierzono osobno na obrazach poprzecznych w końcowej fazie wydechu, korzystając z wbudowanego pakietu pomiarowego systemu ultrasonograficznego przyłóżkowego. Wartości C i A uzyskano podczas tego samego cyklu akwizycji. Dla każdego segmentu przeprowadzono trzy akwizycje, których wyniki zestawiono w zachowanej tabeli na poziomie uczestników. Badacze obliczyli C² oraz bezwymiarowy indeks morfologiczny C²/A; nie wykorzystano zewnętrznego oprogramowania obliczeniowego. W analizie rewizyjnej zastosowano jednolicie określoną regułę obliczeniową względem zachowanych pól numerycznych, gdzie C²/A obliczano jako kwadrat zachowanej wartości C podzielony przez zachowaną wartość A. Ponieważ C i A były osobnymi pomiarami pochodzącymi z urządzenia, a nie analitycznie wyeksportowaną parą obwód-pole z jednego wspólnego konturu cyfrowego, C²/A interpretuje się jako indeks morfologiczny pochodny z pomiarów. Średnicę, prędkość przepływu i objętość przepływu krwi mierzono na obrazach podłużnych. Wszystkie badania przedoperacyjne zostały wykonane przez tego samego lekarza ultrasonografistę, który posiadał ponad 5-letnie doświadczenie i był zaślepiony względem wyjściowych danych klinicznych i laboratoryjnych w momencie pomiaru. Formalne analizy powtarzalności wewnątrz- i międzyobserwatorskiej nie były przeprowadzane prospektywnie. Nadzór pooperacyjny służył wyłącznie do ustalenia wyników dotyczących zakrzepicy żył głębokich (DVT).

Nadzór pooperacyjny i definicja wyniku

Pooperacyjne badanie USG żył kończyn dolnych przeprowadzono zgodnie z wcześniej określonym, zintensyfikowanym harmonogramem nadzoru badawczego w odstępach 12-godzinnych aż do 7. doby po operacji; monitorowanie przerwano w momencie pierwszego wykrycia zakrzepicy żył głębokich (DVT). Harmonogram z badaniami dwa razy dziennie wybrano w celu ujednolicenia możliwości ustalania wyników u wszystkich uczestników oraz poprawy rozdzielczości czasowej w wykrywaniu wczesnej lub bezobjawowej zakrzepicy żył głębokich. Przedstawiony harmonogram badań był bardziej intensywny niż rutynowy nadzór kliniczny, służył wyłącznie ustalaniu wyników i nie powinien być interpretowany jako rekomendacja dotycząca monitorowania klinicznego.

Analiza statystyczna

Zmienne ciągłe podsumowano jako średnia ± odchylenie standardowe i porównano między grupami z DVT i bez DVT za pomocą testów t Welcha dla dwóch prób. Rozkład płci porównano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona. Do oceny dyskryminacji wykorzystano krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC). Optymalne progi wybrano poprzez maksymalizację indeksu Youdena J w tej kohorcie rozwojowej, przy czym wartości dokładnie na progu klasyfikowano jako dodatnie. 95% przedziały ufności AUC uzyskano z 3 000 warstwowych prób bootstrapowych, a przedziały ufności dla czułości i swoistości wyznaczono przy użyciu dokładnych przedziałów Cloppera-Pearsona. Pozorne prawdopodobieństwa dla połączonych markerów oszacowano za pomocą regresji logistycznej w pełnej kohorcie. Eksploracyjna walidacja wewnętrzna została przeprowadzona z wykorzystaniem warstwowej 5-krotnej walidacji krzyżowej; w każdym folderze treningowym zastosowano StandardScaler oraz regresję logistyczną z karą L2 przed wygenerowaniem prawdopodobieństw poza folderem dla folderu pominiętego. Model 5-zmienny uznano za podatny na przeuczenie, ponieważ 37 zdarzeń dawało 7,4 zdarzenia na zmienną. Wszystkie testy były dwustronne, a wartość p < 0,05 oznaczała istotność statystyczną. Analiza zablokowanej rewizji została przeprowadzona przy użyciu 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 oraz openpyxl 3.1.5.

Wyniki

Projekt badania i uczestnicy

Analiza objęła 150 pacjentów, z których 69 było mężczyznami, a 81 kobietami. Średni wiek wynosił 55,01 lat ± 14,25 lat. Pooperacyjna zakrzepica żył głębokich (DVT) wystąpiła u 37 pacjentów (24,7%), natomiast u 113 pacjentów (75,3%) nie stwierdzono DVT podczas nadzoru ultrasonograficznego. Rycina 1 przedstawia schemat postępowania od rekrutacji przedoperacyjnej po ustalenie i analizę wyników pooperacyjnych.

Dyskusja

To prospektywne badanie obserwacyjne wykazało, że wyższe przedoperacyjne wartości żylnego C²/A wiążą się z wystąpieniem pooperacyjnej zakrzepicy żył głębokich (DVT) kończyn dolnych po zabiegach ortopedycznych. Po zastosowaniu jednolitej reguły obliczeń do zachowanych pól C i A, wartości C²/A dla POV i CFV zapewniły najsilniejszą dyskryminację przy użyciu pojedynczego markera. Pierwotnie określony model obejmujący SFV C²/A oraz D-dimery został zachowany bez post hoc zmiany segmentu żylnego...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Obliczenie C²/A	Obliczone przez badacza	Nie dotyczy	Wartości C i A zmierzono za pomocą pakietu pomiarowego systemu ultradźwiękowego; C²/A obliczono jako C² podzielone przez A
Diagnostyczny system ultrasonografii z kolorowym Dopplerem	Philips	CX50
D-DI2, Tina-quant D-Dimer Gen.2	Roche Diagnostics	Material No. 07429410190
Analizator D-dimerów	Roche Diagnostics	cobas t 711 coagulation analyzer
IBM SPSS Statistics	IBM Corp.	Version 25.0	RRID:SCR_016479. Wykorzystany do pierwotnych podsumowań statystycznych.
Szerokopasmowy liniowy przetwornik ultradźwiękowy L12-3	Philips	L12-3; 12–3 MHz
Matplotlib	Matplotlib Development Team	Version 3.9.4	RRID:SCR_008624. Wykorzystany do generowania rycin w analizie rewizyjnej.
NumPy	NumPy Developers	Version 2.0.2	RRID:SCR_008633. Wykorzystany do operacji numerycznych w analizie rewizyjnej.
openpyxl	openpyxl Developers	Version 3.1.5	RRID niedostępny. Wykorzystany do importu i eksportu arkuszy kalkulacyjnych.
pandas	pandas Development Team	Version 2.3.3	RRID:SCR_018214. Wykorzystany do obsługi i tabulacji danych.
Język programowania Python	Python Software Foundation	Version 3.9.6	RRID:SCR_008394. Środowisko uruchomieniowe dla analizy rewizyjnej.
scikit-learn	scikit-learn Developers	Version 1.6.1	RRID:SCR_002577. Wykorzystany do walidacji krzyżowej i modelowania ROC.
SciPy	SciPy Community	Version 1.13.1	RRID:SCR_008058. Wykorzystany do testów statystycznych.
statsmodels	statsmodels Developers	Version 0.14.6	RRID:SCR_016074. Wykorzystany do regresji logistycznej i narzędzi statystycznych.