Risk Factors of Prone Position Ventilation-related Facial Pressure Injuries and the Selection of Best Modeling Method

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0278

Abstract

Abstract:

Background

Facial pressure injury is a common complication in patients with prone position ventilation. Local exposure of the trauma can increase the risk of systemic infection, and affect the therapeutic effect of prone position ventilation, and even cause permanent functional damage to local tissues. Exploring the risk factors and constructing a prediction model are of great clinical significance for the prevention of prone position ventilation related facial pressure injuries.

Objective

To investigate the risk factors for prone position ventilation-related facial pressure injuries and its optimal modeling methods.

Methods

A total of 159 patients who were admitted to the Department of Critical Care Medicine of the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University from June 2020 to March 2023 and received prone position ventilation were selected and divided into the pressure injury group (n=22) and non-pressure injury group (n=137) according to whether facial pressure injuries occurred or not. General information, disease diagnosis, therapeutic measures, and laboratory test results were collected. Stepwise Logistic regression, multivariate Logistic regression, and Lasso-Logistic regression were used to screen risk factors for facial pressure injuries and develop predictive models, respectively. The area under receiver operating characteristic curve (AUC) was plotted to evaluate the model discrimination. The Akaike Information Criterion (AIC) , Bayesian Information Criterion (BIC) , and calibration curve were applied to evaluate the calibration of the model. Decision curves were applied to evaluate the clinical application value of the models. The optimal modeling method was selected by comparing the predictive efficacy and clinical application differences of the three logistic regression models.

Results

The results of stepwise Logistic regression model showed that the influencing factors of facial pressure injuries were age (OR=39.041) , diabetes mellitus (OR=7.256) , and duration of a single-prone ventilation session (OR=6.705) . The results of the multivariate Logistic regression model showed that the factors influencing facial pressure injuries were age (OR=26.882) , diabetes mellitus (OR=1.770) , length of stay in the ICU (OR=2.610) , and duration of a single-prone ventilation session (OR=5.340) . The results of Lasso-Logistic regression showed that the factors influencing facial pressure injuries were age (OR=38.256) , diabetes mellitus (OR=1.094) , duration of single prone ventilation (OR=5.738) , and RASS score (OR=1.179) . The AUC, sensitivity and specificity of the Lasso-Logistic regression model for predicting prone position ventilation-related facial pressure injuries were 0.855, 0.959 and 0.750, respectively, which were better than those of the stepwise and multivariate Logistic regression models. The AIC and BIC were 44.634 and 55.745, respectively, which were lower than the stepwise and multivariate Logistic regression models. The calibration curves showed that the Lasso-Logistic regression model predicted probabilities fitted the actual probabilities best. The decision curve showed that the Lasso-Logistic regression model obtained clinical benefits corresponding to risk thresholds of 0.01 to 0.98, which was better than the stepwise and multivariate Logistic regression models.

Conclusion

Age, diabetes mellitus, length of a single prone ventilation session, and Richmond Agitation Sedation Score are risk factors for ventilation-related facial pressure injuries. The Lasso-Logistic regression model has better predictive efficacy and clinical application value than stepwise and multivariate Logistic regression models, making it the best modeling method.

Key words: Prone position ventilation, Pressure ulcer, Facial injuries, Risk factors, Lasso-logistic regression, Logistic models

摘要：

背景

面部压力性损伤是俯卧位通气患者常见并发症，创面局部暴露可增加全身感染风险，影响俯卧位通气治疗效果，甚至造成局部组织永久性功能损害。探讨其危险因素并构建预测模型对于预防俯卧位通气相关面部压力性损伤具有重要临床意义。

目的

探讨俯卧位通气相关面部压力性损伤的危险因素及其最佳建模方法。

方法

选择2020年6月—2023年3月入住新疆医科大学第一附属医院重症医学科的159例接受俯卧位通气的患者为研究对象，根据是否发生面部压力性损伤分为压力性损伤组（n=22）和非压力性损伤组（n=137），收集患者的一般信息、疾病诊断、治疗措施、实验室检查。分别使用逐步Logistic回归模型、全变量Logistic回归模型及Lasso-Logistic回归模型筛选面部压力性损伤危险因素并建立预测模型，应用受试者工作特征曲线下面积（AUC）评价模型区分度；应用赤池信息准则（AIC）、贝叶斯信息准则（BIC）及校准曲线评价模型校准度；应用决策曲线评价模型临床应用价值。通过比较三种Logistic回归模型预测效能和临床应用差异选择最佳建模方法。

结果

逐步Logistic回归模型结果显示，面部压力性损伤的影响因素为年龄（OR=39.041）、糖尿病（OR=7.256）和单次俯卧位通气时间（OR=6.705）；全变量Logistic回归模型结果显示，面部压力性损伤的影响因素为年龄（OR=26.882）、糖尿病（OR=1.770）、ICU住院时间（OR=2.610）和单次俯卧位通气时间（OR=5.340）；Lasso-Logistic回归结果显示，面部压力性损伤的影响因素为年龄（OR=38.256）、糖尿病（OR=1.094）、单次俯卧位通气时间（OR=5.738）和Richmond躁动镇静评分（OR=1.179）。Lasso-Logistic回归模型预测俯卧位通气相关面部压力性损伤的AUC、灵敏度和特异度分别为0.855、0.959和0.750，优于逐步和全变量Logistic回归模型；AIC和BIC分别为44.634和55.745，低于逐步和全变量Logistic回归模型；校准曲线显示Lasso-Logistic回归模型预测概率与实际概率拟合效果最佳。决策曲线显示Lasso-Logistic回归模型获得临床收益对应风险阈值为0.01~0.98，优于逐步和全变量Logistic回归模型。

结论

年龄、糖尿病、单次俯卧位通气时长和Richmond躁动镇静评分是俯卧位通气相关面部压力性损伤的危险因素，Lasso-Logistic回归模型预测效能和临床应用价值优于逐步Logistic回归模型和全变量Logistic回归模型，是最佳建模方法。

关键词: 俯卧位通气, 压力性溃疡, 面部损伤, 危险因素, Lasso-Logistic回归模型, Logistic模型

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Figures/Tables 6

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组别	例数	年龄（±s，岁）	性别[例（%）]		BMI （±s，kg/m²）	主要诊断[例（%）]
组别	例数	年龄（±s，岁）	男	女	BMI （±s，kg/m²）	呼吸系统疾病	循环系统疾病	中枢神经系统疾病	消化系统疾病	泌尿系统疾病	其他
压力性损伤组	22	71.3±6.1	13（59.1）	9（40.9）	23.3±1.7	15（68.2）	1（4.5）	3（13.6）	0	1（4.5）	2（9.2）
非压力性损伤组	137	60.5±9.3	79（57.7）	58（42.3）	23.1±1.8	98（71.5）	0	29（21.2）	0	2（1.5）	8（5.8）
检验统计量值		3.960^a	0.413^b		0.259^a	6.376^b
P值		<0.001	0.563		0.796	0.173
组别	脓毒症[例（%）]		糖尿病[例（%）]		总住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	ICU住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	APACHEⅡ[M（P₂₅，P₇₅），分]	NRS 2002[M（P₂₅，P₇₅），分]	Braden评分[M（P₂₅，P₇₅），分]	单次俯卧位时间（±s，h）
组别	是	否	是	否	总住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	ICU住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	APACHEⅡ[M（P₂₅，P₇₅），分]	NRS 2002[M（P₂₅，P₇₅），分]	Braden评分[M（P₂₅，P₇₅），分]	单次俯卧位时间（±s，h）
压力性损伤组	8（36.4）	14（63.6）	17（77.3）	5（22.7）	21（20，23）	16（15，17）	16（11，19）	4（4，5）	11（10，12）	13.6±2.9
非压力性损伤组	10（7.3）	127（92.7）	38（27.7）	99（72.3）	20（18，23）	13（11，15）	14（11，18）	4（4，5）	11（10，12）	6.6±2.0
检验统计量值	2.419^b		10.550^b		1.364	3.274	0.635	0.810	0.468	11.025^a
P值	0.139		0.001		0.173	0.001	0.526	0.418	0.681	<0.001
组别	总俯卧位时间（±s，h）	平均动脉压（±s，mmHg）	镇静[例（%）]		RASS [M（P₂₅，P₇₅），分]	机械通气方式[例（%）]			营养方式[例（%）]
组别	总俯卧位时间（±s，h）	平均动脉压（±s，mmHg）	是	否	RASS [M（P₂₅，P₇₅），分]	有创机械通气	无创机械通气	高流量鼻导管氧疗	肠内营养	肠外营养
压力性损伤组	71.5±4.2	66.8±7.4	22（100.0）	0	-4（-3，-4）	15（68.2）	0	7（31.8）	18（81.8）	4（18.2）
非压力性损伤组	70.9±4.2	65.9±7.2	137（100.0）	0	-2（-3，-1）	117（85.4）	0	20（14.6）	127（92.7）	10（7.3）
检验统计量值	2.932^a	0.854^a			-4.154	4.729^b			0.485^b
P值	0.004	0.429			<0.001	0.030			0.486
组别	连续血液净化治疗[例（%）]		IABP治疗[例（%）]		去甲肾上腺素剂量（±s，μg·kg^-1·min^-1）	PaO₂/FiO₂ （±s）	血乳酸（±s，mmol/L）	白蛋白（±s，g/L）	血红蛋白（±s，g/L）	静脉血葡萄糖（±s，mmol/L）
组别	是	否	是	否	去甲肾上腺素剂量（±s，μg·kg^-1·min^-1）	PaO₂/FiO₂ （±s）	血乳酸（±s，mmol/L）	白蛋白（±s，g/L）	血红蛋白（±s，g/L）	静脉血葡萄糖（±s，mmol/L）
压力性损伤组	12（54.5）	10（45.5）	3（13.6）	19（86.4）	0.7±0.1	139.5±23.9	2.4±0.9	33.7±3.0	99.0±14.8	12.1±1.6
非压力性损伤组	25（18.3）	112（81.7）	5（3.6）	132（96.4）	0.3±0.1	212.4±21.4	2.8±0.9	33.7±2.7	104.5±14.4	13.3±2.6
检验统计量值	2.921^b		10.831^b		14.161^a	-11.248^a	-1.699^a	-1.238^a	-1.269^a	-1.647^a
P值	0.087		0.001		<0.001	<0.001	0.091	0.238	0.206	0.102

组别	例数	年龄（±s，岁）	性别[例（%）]		BMI （±s，kg/m²）	主要诊断[例（%）]
组别	例数	年龄（±s，岁）	男	女	BMI （±s，kg/m²）	呼吸系统疾病	循环系统疾病	中枢神经系统疾病	消化系统疾病	泌尿系统疾病	其他
压力性损伤组	22	71.3±6.1	13（59.1）	9（40.9）	23.3±1.7	15（68.2）	1（4.5）	3（13.6）	0	1（4.5）	2（9.2）
非压力性损伤组	137	60.5±9.3	79（57.7）	58（42.3）	23.1±1.8	98（71.5）	0	29（21.2）	0	2（1.5）	8（5.8）
检验统计量值		3.960^a	0.413^b		0.259^a	6.376^b
P值		<0.001	0.563		0.796	0.173
组别	脓毒症[例（%）]		糖尿病[例（%）]		总住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	ICU住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	APACHEⅡ[M（P₂₅，P₇₅），分]	NRS 2002[M（P₂₅，P₇₅），分]	Braden评分[M（P₂₅，P₇₅），分]	单次俯卧位时间（±s，h）
组别	是	否	是	否	总住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	ICU住院时间[M（P₂₅，P₇₅），d]	APACHEⅡ[M（P₂₅，P₇₅），分]	NRS 2002[M（P₂₅，P₇₅），分]	Braden评分[M（P₂₅，P₇₅），分]	单次俯卧位时间（±s，h）
压力性损伤组	8（36.4）	14（63.6）	17（77.3）	5（22.7）	21（20，23）	16（15，17）	16（11，19）	4（4，5）	11（10，12）	13.6±2.9
非压力性损伤组	10（7.3）	127（92.7）	38（27.7）	99（72.3）	20（18，23）	13（11，15）	14（11，18）	4（4，5）	11（10，12）	6.6±2.0
检验统计量值	2.419^b		10.550^b		1.364	3.274	0.635	0.810	0.468	11.025^a
P值	0.139		0.001		0.173	0.001	0.526	0.418	0.681	<0.001
组别	总俯卧位时间（±s，h）	平均动脉压（±s，mmHg）	镇静[例（%）]		RASS [M（P₂₅，P₇₅），分]	机械通气方式[例（%）]			营养方式[例（%）]
组别	总俯卧位时间（±s，h）	平均动脉压（±s，mmHg）	是	否	RASS [M（P₂₅，P₇₅），分]	有创机械通气	无创机械通气	高流量鼻导管氧疗	肠内营养	肠外营养
压力性损伤组	71.5±4.2	66.8±7.4	22（100.0）	0	-4（-3，-4）	15（68.2）	0	7（31.8）	18（81.8）	4（18.2）
非压力性损伤组	70.9±4.2	65.9±7.2	137（100.0）	0	-2（-3，-1）	117（85.4）	0	20（14.6）	127（92.7）	10（7.3）
检验统计量值	2.932^a	0.854^a			-4.154	4.729^b			0.485^b
P值	0.004	0.429			<0.001	0.030			0.486
组别	连续血液净化治疗[例（%）]		IABP治疗[例（%）]		去甲肾上腺素剂量（±s，μg·kg^-1·min^-1）	PaO₂/FiO₂ （±s）	血乳酸（±s，mmol/L）	白蛋白（±s，g/L）	血红蛋白（±s，g/L）	静脉血葡萄糖（±s，mmol/L）
组别	是	否	是	否	去甲肾上腺素剂量（±s，μg·kg^-1·min^-1）	PaO₂/FiO₂ （±s）	血乳酸（±s，mmol/L）	白蛋白（±s，g/L）	血红蛋白（±s，g/L）	静脉血葡萄糖（±s，mmol/L）
压力性损伤组	12（54.5）	10（45.5）	3（13.6）	19（86.4）	0.7±0.1	139.5±23.9	2.4±0.9	33.7±3.0	99.0±14.8	12.1±1.6
非压力性损伤组	25（18.3）	112（81.7）	5（3.6）	132（96.4）	0.3±0.1	212.4±21.4	2.8±0.9	33.7±2.7	104.5±14.4	13.3±2.6
检验统计量值	2.921^b		10.831^b		14.161^a	-11.248^a	-1.699^a	-1.238^a	-1.269^a	-1.647^a
P值	0.087		0.001		<0.001	<0.001	0.091	0.238	0.206	0.102

变量	逐步Logistic回归模型		全变量Logistic回归模型		Lasso-Logistic回归模型
变量	OR（95%CI）	P值	OR（95%CI）	P值	OR（95%CI）	P值
年龄	39.041（8.772~73.754）	0.004	26.882（2.246~92.809）	0.005	38.256（4.728~109.551）	<0.001
糖尿病	7.256（1.873~28.104）	0.025	1.770（1.050~62.266）	0.046	1.094（1.035~11.357）	0.004
ICU住院时间			2.610（1.194~35.184）	0.006
单次俯卧位时间	6.705（1.503~29.904）	0.001	5.340（1.395~72.107）	0.033	5.738（1.640~51.425）	0.038
总俯卧位时间			1.152（0.721~1.840）	0.119
RASS			0.238（0.054~1.046）	0.096	1.179（1.047~1.679）	0.031
有创机械通气			0.528（0.132~2.105）	0.539
高流量鼻导管氧疗			1.894（0.475~7.551）	0.404
血液净化治疗			2.480（0.142~43.242）	0.765
IABP			4.086（0.084~98.346）	0.621
去甲肾上腺素			1.588（0.045~7.774）	0.412
PaO₂/FiO₂			0.997（0.603~1.081）	0.968
血乳酸			0.999（0.975~1.064）	0.970

变量	逐步Logistic回归模型		全变量Logistic回归模型		Lasso-Logistic回归模型
变量	OR（95%CI）	P值	OR（95%CI）	P值	OR（95%CI）	P值
年龄	39.041（8.772~73.754）	0.004	26.882（2.246~92.809）	0.005	38.256（4.728~109.551）	<0.001
糖尿病	7.256（1.873~28.104）	0.025	1.770（1.050~62.266）	0.046	1.094（1.035~11.357）	0.004
ICU住院时间			2.610（1.194~35.184）	0.006
单次俯卧位时间	6.705（1.503~29.904）	0.001	5.340（1.395~72.107）	0.033	5.738（1.640~51.425）	0.038
总俯卧位时间			1.152（0.721~1.840）	0.119
RASS			0.238（0.054~1.046）	0.096	1.179（1.047~1.679）	0.031
有创机械通气			0.528（0.132~2.105）	0.539
高流量鼻导管氧疗			1.894（0.475~7.551）	0.404
血液净化治疗			2.480（0.142~43.242）	0.765
IABP			4.086（0.084~98.346）	0.621
去甲肾上腺素			1.588（0.045~7.774）	0.412
PaO₂/FiO₂			0.997（0.603~1.081）	0.968
血乳酸			0.999（0.975~1.064）	0.970