Logistic回归及SHAP分析法建立股骨颈骨折内固定后股骨头坏死模型并验证

廖龙; 赵泽鹏; 李宗原; 余庆龙; 张滔; 唐晋元; 叶楠; 许瀚; 石波

doi:10.12307/2025.866

摘要：背景:股骨颈创伤性骨折经过内固定治疗后,最常见的并发症是股骨头坏死.目前有较多研究报道了影响术后股骨头坏死发生、发展的危险因素,但尚缺少可以预测股骨颈骨折内固定术后股骨头坏死风险的工具. 目的:开发一个预测模型,用于估测接受空心钉内固定股骨颈骨折患者短期内发生股骨头坏死的风险. 方法:收集2013年1月至2023年6月在绵阳市中心医院骨科接受空心钉内固定治疗的172例股骨颈骨折患者的临床数据进行回顾性分析,依据术后1年内股骨头是否坏死,被划分为坏死组与非坏死组.通过单因素分析、Lasso回归和多因素Logistic回归来筛选影响股骨头坏死的因素,使用R语言4.0版本"rms"包构建列线图预测模型.通过受试者工作特性曲线评估模型的区分能力,Hosmer-Lemeshow检验评价模型的拟合优度,并运用决策曲线分析测定其在临床上的应用效益.同时,利用Bootstrap方法进行1 000次重复抽样,对该模型执行内部验证.为了进一步研究影响股骨颈内固定术后股骨头坏死的主要影响因素,引入SHAP方法对数据集进行分析. 结果与结论:①股骨颈骨折空心钉内固定术后短时间内引发股骨头坏死的风险要素包括吸烟、糖尿病、Garden分型、骨折线位置、复位质量、年龄、手术时间;②所构建的预测模型表现出色,曲线下面积0.940(95％CI:0.903-0.977),反映了其较高的预测精度;模型的灵敏度为90.2％,特异度为87.6％,表明其诊断性能稳定;Hosmer-Lemeshow拟合优度检验结果为x2=6.593,P=0.581,证实模型预测与实际观察结果具有很好的一致性;③模型的校正曲线也表现良好,其总体趋势非常接近于理想曲线,进一步证明了模型的高度准确性;④采用Bootstrap方法对模型执行1 000次重抽样进行内部验证,结果显示模型的曲线下面积达到了0.939,这一高值表明模型在稳定性方面表现优异;⑤通过决策曲线,发现在1％-92％的概率阈值区间内模型能够获得最大的净获益值;⑥SHAP分析结果显示,在所分析的危险因素中,股骨颈空心钉内固定术后骨折线的位置显著影响股骨头坏死的发生,是最关键的预测因素,其中头下型骨折极易在内固定术后发生股骨头坏死;⑦提示构建的预测模型经验证后显示鉴别效能、一致性程度良好,有一定的临床应用价值,可为股骨颈骨折行内固定术后短期内发生股骨头坏死的风险预测提供一定的参考.