非体外循环冠脉搭桥术后早期重度低氧血症的风险预测模型探索

李连镇 梅举 何毅 刘浩 江雪艳

作者单位：116100 辽宁省大连市，大连市友谊医院心胸外科（李连镇）；上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科（梅举、何毅、刘浩、江雪艳）

临床研究

非体外循环冠脉搭桥术后早期重度低氧血症的风险预测模型探索

李连镇 梅举 何毅 刘浩 江雪艳

作者单位：116100 辽宁省大连市，大连市友谊医院心胸外科（李连镇）；上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科（梅举、何毅、刘浩、江雪艳）

目的 探讨非体外循环冠状动脉搭桥术（OPCABG）后早期重度低氧血症（POH）的独立危险因素，并建立相应的危险预测模型。方法 回顾性分析上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科自2010年6月至2015年6月连续开展的420例OPCABG患者临床资料，根据术后48 h内是否出现重度POH分为重度POH组和非重度POH组，应用单因素分析和二元Logisitic回归分析，得出早期重度POH的独立危险因素。利用得到的独立危险因素建立风险预测模型，采集2015年7月至2016年8月行OPCABG术患者的临床资料，应用ROC曲线和Hosmer Lemeshow拟合优度检验对该风险预测模型进行检验。结果 46例术后48 h内出现重度POH，发生率为 10.95%。二元Logisitic回归分析提示，年龄、BMI、术前LVEF、术前血肌酐水平、急诊行OPCABG手术以及术后48 h内行二次关胸止血，是造成OPCABG术后48 h内重度POH的独立危险因素；并据此建立风险预测模型，预测模型ROC曲线下面积为0.771，Hosmer Lemeshow拟合优度检验P值为0.725。结论 本研究建立的风险预测模型能较好地预测OPCABG术后早期重度POH的发生风险。

非体外循环冠状动脉搭桥术； 术后低氧血症； 危险因素； 预测模型

非体外循环冠脉搭桥术（off-pump coronary artery graft，OPCABG）避免了心脏停跳体外循环对机体的损伤，是目前外科治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的主要治疗方式[1]。但OPCABG术后低氧血症（postoperative hypoxemia，POH）明显增加了患者呼吸机辅助时间，延长患者住ICU时间，严重影响OPCABG手术效果[2]。

引起OPCABG术后POH的危险因素众多，如何对患者术后早期POH的发生进行系统评估，是目前心脏外科医师的一大难题[3,4]。本研究综合国内外研究进展，借鉴欧洲心血管手术风险评分系统（EuroSCOREⅡ）的建立方法[5]，结合新华医院心胸外科临床病例数据，初步建立OPCABG术后早期（48 h内）患者并发重度POH的风险预测模型。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性分析上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科自2010年6月至2015年6月连续开展的OPCABG共439例。其中6例术前已明确诊断有呼吸系统疾病，且鼻导管吸氧后血气分析 PaO2仍＜60 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）；9例术前已予以气管插管呼吸机辅助呼吸；4例术后48 h内死亡。将上述患者排除后，共计420例入选，其中男性 244 例、女性 176 例，年龄 43～83（68．36±7．69）岁；单支病变56例，双支病变127例，三支病变237例，其中合并左主干病变185例。

1.2 方法

1.2.1 重度POH诊断与分组 手术在气管插管静脉复合麻醉下进行。全部患者经胸骨正中切口进行，常规选择左胸廓内动脉移植至左前降支，大隐静脉和桡动脉作为其余冠状动脉的移植材料。

依据2010年柏林标准对急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS） 的诊断标准，根据患者术后48 h内氧合指数，即动脉血氧分压/吸入氧浓度（PaO2/FiO2）判断患者的氧合情况：200 mm Hg＜PaO2/FiO2≤300 mm Hg 为轻度低氧血症；100 mm Hg＜PaO2/FiO2≤200 mm Hg 为中度低氧血症；PaO2/FiO2＜100 mm Hg为重度低氧血症[6]。

术后患者均回心脏外科重症监护室治疗，常规予以呼吸机辅助呼吸。机械通气时期每1 h复查血气分析，根据血气分析及血流动力学指标调整呼吸机相关参数。根据患者术后48 h内是否出现重度POH，将420例病例分为重度POH组和非重度POH组。

1.2.2 临床资料信息采集 包括患者一般情况、术前病史资料、术前检查、术中手术及麻醉资料、术后检查及其他相关预后指标。

1.3 统计学方法 应用SPSS 21.0软件进行统计学分析。计量资料以均数表示，计数资料以例数表示。借鉴 EuroSCOREⅡ的建立方法，采用下述方式建立风险预测模型及效能平均。

1.3.1 重度POH独立危险因素分析 根据是否发生重度POH，将两组资料应用单因素分析法筛选危险因素，应用二元Logistic回归进行回归分析。分析结果中P＜0.05认为此变量为重度POH的独立危险因素。

1.3.2 重度POH风险预测模型的建立 根据上述所得独立风险因素纳入Logistic回归方程，经logit变化后，即可利用此方程预测OPCABG术后48 h内发生重度POH的概率P。

其中β为Logistic回归分析中的回归系数，Xi为危险因素具体数值，e为自然对数的底数。

1.3.3 风险预测模型的效能评价 参照EuroSCOREⅡ预测模型评价方法[5]，收集2015年7月至2016年8月行OPCABG术的患者信息，利用模型对其进行重度POH风险预测，再应用受试者工作特征曲线（ROC曲线）和Hosmer Lemeshow拟合优度检验评价该模型的实际预测能力。ROC曲线主要用来评价模型区分能力，根据OPCABG术后48 h内是否出现重度POH，利用数据资料计算预测模型灵敏度和变异度，并绘制ROC曲线下面积（AUC）。AUC＞0.80 为优秀；0.75～0.80 为优良；0.70～0.75为中等；0.60～0.70为差，≤0.60无意义。Hosmer Lemeshow拟合优度检验评价模型矫正能力，P＞0.05提示矫正能力良好。

2 结果

2.1 患者一般情况与预后 420例患者均顺利完成手术，无术中改为体外循环。其中46例患者术后48 h内出现重度POH，经呼吸机辅助呼吸，加强体疗、抗感染和强心利尿等对症支持后，40例患者重度POH得到纠正，6例患者因并发多脏器功能不全死亡。两组一般预后情况见表1。

2.2 风险预测模型 经二元Logistic回归分析结果提示，年龄、BMI、术前左心室射血分数（ejectionfraction，LVEF）、术前血肌酐水平、急诊行 OPCABG手术以及术后48 h内行二次关胸止血共6项指标为重度POH的独立危险因素。见表2。

表1 两组患者一般情况及预后情况比较

表2 48 h内重度POH危险因素

将上述独立危险因素纳入Logistic方程，建立风险预测模型。

评分 score=0.34（年龄）+0.56（BMI）+1.87（术前LVEF）+1.11（术前血肌酐）+3.32（急诊行 OPCABG）+4.21（若48 h内二次关胸止血术）

48 h内发生重度POH的概率P。

2.3 风险预测模型效能评价 2015年7月至2016年8月行OPCABG术的患者111例，其中术后48 h内出现重度POH的患者9例，发生率为8.11%。根据ROC曲线等值AUC值为0.771＞0.75（图1），Hosmer Lemeshow拟合优度检验P=0.725＞0.05，因此认为该风险预测模型效能满意。

3 讨论

POH作为OPCABG术后常见且严重的并发症，一直是关注和研究的热点。其中重度POH会导致患者出现严重的呼吸功能不全，常常带来严重的后果，如延长机械通气时间、ICU停留时间及住院时间。而延长机械通气又会带来更多、更严重的并发症，导致其他重要脏器缺氧及功能受损，甚至引发多脏器功能衰竭[2,4]。本研究也证实，在OPCABG术后48 h内并发重度POH的患者，相较于未出现重度POH的患者呼吸机辅助呼吸时间和ICU治疗时间长，并发肝功能不全和肾功能衰竭的发病率较高，造成较高的死亡率。

随着手术技术和设备的进步、术后监护水平的不断提高，高龄患者不再是OPCABG手术的禁忌但是老年患者由于各组织器官的退行性改变，呼吸系统功能明显减退，呼吸做功增加，生理上就潜在低氧血症[7]。此外老年患者大多伴发心血管和神经系统疾病，这些疾病亦会影响呼吸系统，进一步加重低氧血症。本研究中重度POH患者平均年龄比非重度POH患者高约6岁。本研究表明，肥胖也是重度POH的重要致病因素。一方面肥胖患者术前活动量较正常患者少，心肺功能储备差；另一方面肥胖患者内脏脂肪与心血管疾病风险相较于皮下脂肪更加明显，甘油三酯存储障碍，脂肪水解和炎性反应增加，进一步加剧心血管及呼吸功能恶化[8]因此，对一些年龄较大、BMI过高的冠心病患者，术前就要督促其进行呼吸功能锻炼，术后更要严密监测，注意肺保护通气。

本研究还提示，发生POH患者术前心功能明显较差，且术后低心排综合征发病率较高。同样在术前就有肾功能不全的患者，经过手术和麻醉打击，术后极易引发肾功能衰竭，引起肺水肿和POH的发生。因此，术后低氧血症的发生并不是单纯心功能差的表现，而是多种因素共同作用的结果，患者可能存在多器官功能减退。严重的低氧血症和脏器功能不全会互为因果，进一步降低心脏功能，使通气血流失调，肺泡内渗出增多，从而使氧的弥散出现障碍，加重缺氧；而低氧血症又导致心率加快，心肌耗氧增加，从而形成恶性循环[9]。

本研究中共有27例患者为急诊行OPCABG术，其中17例为经皮冠状动脉支架植入失败，10例为左主干95%狭窄伴心绞痛症状不能控制。虽然急诊OPCABG能及时地改善心肌缺血，但是由于术前患者一般情况较差，术后极易引发低心排、POH和多脏器功能不全，有较高的死亡率[10]。因此，应该严格把握行急诊OPCABG的手术指征，尽可能完善术前准备，降低手术风险和术后并发症。

OPCABG患者术前一般常规口服抗血小板和抗凝药物治疗，而手术又需全身肝素化，因此术后极易引发胸腔纵隔大量持续性出血，需行二次开胸止血治疗。二次开胸不仅严重损伤肺组织和胸腔纵隔，同时会引发系统炎症性反应，致使POH和急性呼吸窘迫综合征的发生。因此OPCABG术前，需完善术前准备，有足够抗血小板及抗凝药物的停药时间，术中对常见出血部位要加强止血，以减少术后二次开胸止血的发生。

本研究通过借鉴EuroSCOREⅡ的建立方法，回顾性分析420例患者临床资料，通过统计分析发现，年龄、BMI、术前 LVEF、术前血肌酐水平、急诊行OPCABG手术以及术后48 h内行二次关胸止血，是造成OPCABG术后48 h内重度POH的独立危险因素。同时利用临床资料建立风险预测模型，并通过数据验证了预测模型的效能，证明该方法对OPCABG术后早期重度POH的预测能力良好。然而，本研究只能采取单中心的病例样本进行分析，其预测模型的稳定性和临床实用性仍有待大样本数据验证，从而更加准确、可靠地服务于临床。

图1 模型评价所绘制的ROC曲线

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A prediction model for severe early postoperative hypoxemia after Off-pump coronary artery graft

LI Lian-zhen＊，MEI Ju，HE Yi，et al.＊Department of Cardiothoracic Surgery，Friendship Hospital，Dalian 116100，China

MEI Ju，E-mail：ju_mei63@126.com

ObjectiveTo study the risk factors of severe early postoperative hypoxemia after off-pump coronary artery graft，and establish a prediction model.MethodsData of 420 consecutive patients from June 2010 to June 2015，who underwent off-pump coronary artery graft in the department of cardiothoracic surgery of Xinhua Hospital，were retrospectively analyzed.All the cases were divided into two groups according to the appearance of severe postoperative hypoxemia.All the data about potential risk factors was put into the database and analyzed by logistic regression.The prediction model was then established upon acquired independent risk factors.Discrimination and calibration of the prediction model were assessed with ROC curve and Hosmer and Lemeshow goodness of fit test.Results46 postoperative hypoxemia happened in 69 cases within 48 hours after procedures，with an incidence rate of 10.95%.The logistic regression demonstrated that age，BMI，preoperative ejection faction，preoperative serum myoglobin，emergent off-pump coronary artery graft，and re-exploration within 48 hours after procedures were the independent risk factors for severe postoperative hypoxemia.The prediction model was then established based on these independent risk factors.The area under ROC curve of the model was 0.771，and the P value in Hosmer and Lemeshow goodness of fit test was 0.725.ConclusionThe logsitic model built in this study succeeded to predict the incidence of severe postoperative hypoxemia after off-pump coronary artery graft，and it could meet the doctors′requirement with its excellent discrimination and calibration.

Off-pump coronary artery graft； Postoperative hypoxemia； Risk factors； Prediction model

梅举，E-mail：ju_mei63@126.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2017．03．010

R654.2

A

1672-5301（2017）03-0227-04

2016-09-19）