髋关节置换术是通过手术将损坏关节替换为类似人体骨关节的假体，为创伤骨科的常见手术方式[1-3]。超声引导下髂筋膜间隙阻滞具有较好的局部镇痛效果，在髋关节置换术中应用广泛，但临床常因股外侧皮神经阻滞不全导致镇痛效果不佳[4-5]。而超声引导下领结征髂筋膜阻滞采用新入路，通过超声技术结合特定的解剖标志精准定位并实施阻滞，对股外侧皮神经阻滞成功率高达95%，镇痛效果好，且操作简单，可减少出血和神经损伤，安全性更高[6]。有研究表明，行髋关节置换术的老年患者术后使用舒芬太尼镇痛效果好，舒适度高，相关不良反应发生率也较低[7-10]。不同患者对舒芬太尼的敏感性和耐受性存在差异，因此需要根据患者的具体情况进行个体化用药，然而目前临床对于舒芬太尼最佳剂量的预测尚无明确统一的方法。因此，本研究在老年髋关节置换术中使用舒芬太尼联合超声引导下领结征髂筋膜阻滞，拟通过建立3种舒芬太尼剂量预测模型，探索更加精准有效的舒芬太尼给药剂量方案。

1、资料与方法

1.1临床资料

选择2018年6月至2022年6月于本院行超声引导下领结征髂筋膜阻滞的老年髋关节置换术患者90例，其中男42例，女48例；年龄65～85岁，平均（71.48±8.26）岁。采用一元线性回归方程模型（a linear regression,ALR）、多元线性回归方程模型（multiple linear regression,MLR）、人工神经网络模型（deep belief networks,DBN）确定舒芬太尼剂量，患者按单盲法随机分为ALR组、MLR组和DBN组，每组30例。各组患者一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05）。本研究经我院伦理委员会审批（批准号：医伦MC8729），患者及家属均签署知情同意书。

纳入标准：(1)年龄≥65岁；(2)美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists,ASA）分级为Ⅰ～Ⅲ级[11]。排除标准：(1)穿刺部位感染；(2)凝血功能异常；(3)长期使用镇痛药物；(4)伴神经系统疾病累及下肢；(5)合并其他部位手术。

ALR组：以体质量为参考，对舒芬太尼首剂剂量与体质量、舒芬太尼追加剂量与体质量分别建立一元线性回归方程。

(Y1为舒芬太尼首剂剂量，X1为体质量）

(Y2为舒芬太尼追加剂量，X1为体质量）

MLR组：主要参考体质量、疼痛视觉模拟评分法（visual analogue scale,VAS）评分、Harris评分、感觉阻滞持续时间。

(Y1为舒芬太尼首剂剂量，X1为体质量，X2为VAS评分，X3为Harris评分，X4为感觉阻滞持续时间）

为舒芬太尼追加剂量，X1为体质量，X2为VAS评分，X3为Harris评分，X4为感觉阻滞持续时间）

DBN组：(1)舒芬太尼首剂剂量预测模型DBN12-8-1输入层12个变量[（年龄、体质量、VAS评分、Harris评分、白细胞介素-17(interleukin-17,IL-17）、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α）、感觉阻滞起效时间、感觉阻滞持续时间、麻醉时间、术中出血量、患者自控镇痛（patient controlled analgesia,PCA）按压次数及术后拔管时间）]，8个隐层，输出层为首剂剂量；(2)舒芬太尼追加剂量预测模型DBN8-5-1输入层8个变量（年龄、体质量、VAS评分、Harris评分、感觉阻滞起效时间、感觉阻滞持续时间、PCA按压次数、舒芬太尼首剂剂量），5个隐层，输出层为追加剂量。

1.2方法

患者入室后监测心率（heart rate,HR）、脉搏血氧饱和度（pulse oxygen saturation,SpO2）、无创血压、脑电双频指数，持续面罩吸氧。为防止患者血流动力学大幅度波动，麻醉诱导前根据心功能情况快速静脉滴注少量乳酸钠林格液扩容，充分给氧去氮，依次缓慢静脉注射0.15 mg/kg顺阿曲库铵、0.15 mg/kg依托咪酯及模型预测的首剂剂量舒芬太尼；3～5 min患者意识消失后，可视喉镜下喉罩插管全身麻醉，然后行超声引导下领结征髂筋膜阻滞，0.3%罗哌卡因30 mL。手术开始前根据模型预测的追加剂量追加舒芬太尼。每小时给予3～5次手控膨肺，膨肺压力不超过30 cmH2O，防止吸收性肺不张。术中静脉通路交替输入6%羟乙基淀粉130/0.4氯化钠注射液及生理盐水8～10 mL·kg-1·h-1。采用恒速微量泵泵注静脉用药。

1.3观察指标

记录患者性别、年龄、体质量、ASA分级、合并症（高血压、糖尿病、心律失常、脑血管病）。比较各组患者术后2 h、6 h、12 h、24 h的VAS、疼痛数字评分量表（numerical rating scale,NRS）、改良警觉/镇静评分（the observer´s assessment of alertness/sedation scale,OAA/S）、髋关节功能Harris评分。观察各组患者术前、注药后30 min、手术开始时和手术开始后30 min的平均动脉压（mean arterial pressure,MAP）、动脉血二氧化碳分压（arterial carbon dioxide partial pressure,PaCO2）、动脉血氧分压（arterial oxygen partial pressure,PaO2）、SpO2、HR、呼吸频率（respiratory rate,RR）等血流动力学指标的改变。记录患者感觉阻滞起效及持续时间、手术时间、麻醉时间、超声成像时间、术中出血量、舒芬太尼总量、PCA按压次数、术后拔管时间、术后恢复时间。

术前及术后24 h采集患者静脉血5 mL,3 200 r/min离心10 min，取上清液，采用iChem-520全自动生化分析仪检测IL-17、TNF-α水平。

1.4统计学方法

采用SPSS 25.0软件和Prism 7.0软件进行统计学分析。正态分布的连续变量以均数±标准差表示，采用单因素方差分析，组间两两比较采用独立样本t检验，组内不同时点比较采用重复测量t检验；计数资料以率（%）表示，采用χ2检验。采用Kaplan-Meier法绘制生存曲线分析术后2周组间髋部感染发生差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1患者基线资料比较

各组患者性别、年龄、体质量、ASA分级和合并症情况比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1各组患者基线资料比较

2.2患者术后各评分变化

各组患者术后24 h的NRS评分、术后12 h的改良OAA/S评分、术后24 h的Harris评分比较差异有统计学意义（P<0.05）。与术后2 h相比，各组患者术后12 h和24 h的VAS评分、NRS评分，术后6 h、12 h和24 h的改良OAA/S评分均显著降低（P<0.05），术后6 h、12 h和24 h的Harris评分显著升高（P<0.05）。与ALR组相比，MLR组患者术后24 h的VAS评分，术后2 h、6 h、12 h的NRS评分及术后12 h的改良OAA/S评分显著降低（P<0.05），术后24 h的Harris评分显著升高（P<0.05);DBN组患者术后2 h、6 h、12 h、24 h的VAS评分和NRS评分，术后12 h、24 h的改良OAA/S评分显著降低（P<0.05），术后24 h的Harris评分显著升高（P<0.05），见表2。

2.3患者血流动力学变化

各组患者不同时点和组间SpO2比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。与术前相比，各组患者手术开始时和手术开始后30 min的MAP，注药后30 min、手术开始时和手术开始后30 min的HR和RR均显著降低（P<0.05）；手术开始时和手术开始后30 min的PaO2显著升高（P<0.05);MLR组和DBN组患者注药后30 min的MAP显著降低（P<0.05），手术开始时和手术开始后30 min的PaCO2显著升高（P<0.05）。与ALR组相比，MLR组患者手术开始后30 min的MAP显著降低（P<0.05);DBN组患者注药后30 min、手术开始时和手术开始后30 min的MAP，手术开始时和手术开始后30 min的HR显著降低（P<0.05），见表3。

表2各组患者VAS、NRS及改良OAA/S评分比较

表3各组患者血流动力学指标比较

2.4患者手术前后炎症因子水平变化

与术前相比，各组患者术后24 h的IL-17、TNF-α水平均显著升高（P<0.05）；与ALR组相比，MLR组和DBN组患者术后24 h的IL-17、TNF-α水平显著降低（P<0.05），见表4。

2.5患者手术相关指标

各组患者PCA按压次数、感觉阻滞起效时间和持续时间比较，差异有统计学意义（P<0.05）。与ALR组相比，MLR组和DBN组患者感觉阻滞持续时间显著延长（P<0.05），感觉阻滞起效时间缩短（P<0.05），舒芬太尼总量降低（P<0.05),PCA按压次数显著减少（P<0.05）；各组患者麻醉时间、手术时间、超声成像时间、术中出血量、术后拔管时间及术后恢复时间比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表5。

表4各组患者手术前后炎症因子水平比较（,pg/mL)

表5各组患者手术相关指标比较

2.6 Kaplan-Meier生存分析

将术后2周髋部感染发生情况（发生=1，未发生=0）进行定义，ALR组患者有8例术后2周发生髋部感染，MLR组患者有3例术后2周发生髋部感染，DBN组患者有1例术后2周发生髋部感染。绘制Kaplan-Meier生存曲线，结果显示，各组患者术后2周髋部感染发生率比较差异有统计学意义（χ2=7.500,P=0.024），见图1。与MLR组比较，ALR组（χ2=2.783,P=0.095）和DBN组（χ2=1.071,P=0.301）患者术后2周髋部感染发生率差异均无统计学意义；ALR组和DBN组患者术后2周髋部感染发生率比较差异有统计学意义（χ2=6.405,P=0.011），见图1。

3、讨论

髋关节的支配神经主要集中于腰丛和骶丛，通过阻滞腰骶丛可基本覆盖髋关节置换手术区域[12]，因此在髋关节下方行超声引导下领结征髂筋膜阻滞，可通过特定解剖标志“领结征”来定位髂筋膜间隙，并将麻醉药物注射到该间隙内，以达到阻滞股神经、股外侧皮神经及闭孔神经等下肢主要神经的目的[13]。舒芬太尼作为特异性µ阿片受体激动剂，持续时间是芬太尼的2倍，镇痛强度是芬太尼的5～10倍，且治疗指数宽、起效快[14]。传统镇痛药物剂量参考标准是患者体质量以及目标镇痛强度，个体差异和目标镇痛强度均对舒芬太尼的使用剂量有影响。利用多个指标及临床因素构建的剂量预测模型（如ALR、MLR和DBN）受个体影响较小，能够优化舒芬太尼剂量和临床镇痛效果。鉴于此，本研究通过探索不同剂量预测模型（ALR、MLR和DBN）的临床效果，以期给予安全且有效的舒芬太尼剂量，提高镇痛效果。

图1 Kaplan-Meier生存曲线

IL-17和TNF-α均是促炎细胞因子，广泛参与机体的免疫应答和炎症反应，髋关节置换术后因局部的炎症反应，IL-17和TNF-α水平升高[15]。本研究结果显示，各组患者术后IL-17和TNF-α水平均显著升高；MLR组和DBN组患者术后血清IL-17和TNF-α水平低于ALR组，提示MLR组和DBN组患者术后炎症反应更轻。本研究还发现，MLR组和DBN组患者感觉阻滞持续时间显著长于ALR组，感觉阻滞起效时间和PCA按压次数显著早/少于ALR组。感觉阻滞持续时间长可以确保手术过程中及术后早期的充分镇痛，有利于减轻患者术后疼痛，促进术后恢复[16-17]；较短的阻滞起效时间意味着患者能够更快地进入麻醉状态，减少其在手术前的应激反应，有助于手术医生在患者充分麻醉的状态下进行手术操作，提高手术的准确性和安全性[16-17];PCA按压次数少意味着患者疼痛控制良好，镇痛药物使用得当，有利于加快术后康复，降低术后并发症发生率[18]。此外，本研究还发现，MLR组和DBN组患者舒芬太尼用量均显著低于ALR组，而KaplanMeier分析显示，各组患者术后2周髋部感染发生率差异显著，DBN组患者术后2周髋部感染发生率更低。上述研究结果提示，DBN能够以更低的舒芬太尼用量保证术后较低的感染率，这主要是因为老年患者对药物毒性的敏感性增加，机体内代谢酶的活性降低，骨骼肌含量降低，较大剂量的镇痛药物会影响其免疫力和术后恢复，从而间接增加感染的风险；而DBN能够从复杂的数据集中提取有用的信息，并通过不断调整网络参数学习数据间的内在关系，从而更准确地预测所需的舒芬太尼剂量，提高药物利用率，避免过量使用。

在临床决策中，DBN常用于个体化诊疗，已有研究利用DBN建立疼痛分类器，可准确评估手术期间患者的疼痛程度[19]。本研究结果亦显示，DBN预测模型有利于舒芬太尼剂量优化，提高临床镇痛效果。

综上所述，MLR和DBN计算舒芬太尼剂量应用于老年髋关节置换术的有效性优于ALR，且DBN优势更明显。

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