心脏术后发生脑损伤的危险因素分析

李倩琴，王睿苓，李恩泽，郑少忆，徐榕呤，罗治文，肖泽周

南方医科大学南方医院心血管外科，广东 广州 510515

体外循环（CPB）下手术后神经系统并发症的发生率为2.4%，术后认知障碍（POCD）是行CPB下心脏手术患者术后常见的中枢神经系统并发症，出现思维、记忆、认知及定向功能紊乱，影响患者早期康复，增加死亡风险[1]。美国心脏病学会和美国心脏协会将心脏术后发生的神经系统并发症分为两型：Ⅰ型及Ⅱ型[2]。据统计，出院时认知功能障碍的发生率高达50%～80%，出院后6月的发生率为10%～30%[3]，尽管患者在手术1年后的认知功能有所改善，认知功障碍的发生率在术后1～5年内逐渐下降，但仍高达42%[4]。关于术后认知功能障碍的发病机制及病理生理有多种说法：脑循环的微血栓形成、炎症反应、麻醉因素、高血糖、氧化应激、体外循环的复温速度、手术的时间、脑灌注及温度的改变等被认为是POCD发病原因[5-8]。

心脏术后导致神经系统并发症的确切原因仍需进一步的确定[7]。神经特异性烯醇（NSE）为糖酵解蛋白，主要储存于神经细胞的细胞质中，在神经细胞活动开始时参与提高神经元氯离子水平[9]。有研究评价了NSE及S100b 蛋白作为监测指标，反映在老年患者全身麻醉后发生POCD的有效性，发现 S100蛋白及 NSE血浓度与POCD发生率成相关性[10]。研究表明，心脏术后血浆中S100B 蛋白及 NSE水平同时上升，二者的同时上升有助于确定POCD的发生[11-17]。目前无关于心脏手术围手术术前术后NSE与各个器官功能、术后预后恢复情况的相关研究。本研究旨在通过分析心脏术后反应脑功能损害的指标NSE与术前、术后各个因素的相关性，从而探寻导致心脏术后发生脑损伤的相关因素。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究经南方医科大学附属南方医院伦理委员会批准，选择2017年6～10月在本院心脏科行CPB下心脏手术的患者。

1.2 纳入标准与排除标准

纳入标准：行CPB下心脏手术；患者年龄18～75岁，左室射血分数≥35%；患者术前简易智力状态检查表≥24分；患者无严重肝、肺、肾等疾病。排除标准：患有严重血液、免疫系统疾病；患有颈动脉狭窄、慢性呼吸系统疾病；伴有其他重大器官功能障碍。

1.3 方法

收集患者年龄、性别、身高、体质量、BMI、左心EF值、美国纽约心脏病学会心功能分级、体表面积、术前术后的肝肾功能及氧合指数、ICU住院时间、体外循环时间、主动脉夹闭时间、术后住院时间、呼吸机通气时间、术后乳酸水平与术后反应神经系统损害指标NSE 24 h内的水平进行相关性分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行数据的统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差形式表示，非正态分布的计量资料以中位数（四分位间距）表示。分类数据报告频数及百分比。术后肾功能正常组与肾功能不全组NSE比较采用Mann-Whitney检验；相关分析采用Spearman相关。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般情况

本研究共纳入患者84例，其中男性47例、女性37例；年龄19～74岁，其中19～44岁共23例，45～70岁共60例。冠脉旁路移植术14例（15.6%），先天性心脏病矫治术11例（12.2%），瓣膜置换术63例（70.0%），主动脉夹层手术12例（13.3%），粘液瘤切除术4例（4.4%）。ICU住院时间为3.79±2.25 d，术后住院时间13.34±7.12 d。EF%为（60.66±9.59）%（表1）。

2.2 NSE 与其他因素的相关性分析

心脏术后NSE与年龄呈正相关（r=0.379，P＜0.01，表2），与ICU住院时间无相关性（P=0.271），与术后住院时间无相关性（r=0.233，P=0.062），与患者的体表面积有相关性（r=0.237，P=0.033），与CBP时间（r=0.047，P=0.687）及主动脉夹闭时间（r=0.101，P=0.361）无相关性，与乳酸无相关性（P=0.212）。术后NSE水平与术前EF%值（r=-0.390，P=0.001）、NYHA分级（r=-0.345，P=0.001）均呈负相关。

2.3 NSE 与氧合指数相关性分析

心脏术后NSE水平与插管时间（r=0.366，P=0.001）、术前氧合指数（r=0.921，P=0.011）呈正相关（表3），与术后12 h氧合指数呈负相关（r=-0.421，P＜0.01），与术后1 h氧合指数（P=0.169）及48 h氧合指数无相关性（P=0.944）。心脏术后NSE水平与24 h氧合指数的相关系数为r=-0.216（P=0.051）。

表1 患者一般情况及各个因素与NSE水平的相关性

表2 各个因素与NSE水平的相关性

2.4 NSE 与肝功能相关性分析

心脏术后NSE水平与术前谷丙转氨酶（ALT）呈正相关（r=0.193，P=0.008，表4），与术后ALT无相关性；与术前谷草转氨酶（AST）呈正相关（r=0.277，P=0.011），与术后1 h AST呈正相关（r=0.270，P=0.014），与术后1 d AST呈正相关（r=0.270，P=0.014），与术后第2天AST呈正相关（r=0.241，P=0.030），与术后第3天AST相关性较弱（r=0.198，P=0.075）。

表3 NSE 与氧合指数相关性分析

表4 NSE 与肝功能相关性分析

2.5 NSE 与肾功能相关性分析

心脏术后NSE与术前血肌酐水平无相关性（r=0.188，P=0.089，表5），与术后1 h血肌酐水平（r=0.188，P=0.005）、术后第1天血肌酐水平（r=0.407，P=0.001）、术后第2天血肌酐水平（r=0.370，P=0.001）及术后第3天血肌酐水平（r=0.324，P=0.003）均呈正相关。

表5 NSE 与肾功能相关性分析

根据肾功能情况重新分组，将术前即存在肾功能不全者剔除，按术后肾功能情况分为术后肾功能正常组（A组）、术后肾功能不全组（B组），术后出现急性肾功能障碍患者的NSE较肾功能正常组有显著性上升（34.8vs26.95，P=0.005）。

3 讨论

当神经系统发生过度的炎症反应时，产生的外周血细胞因子可引起中枢神经和胶质细胞毒性，从而影响突触连接功能，导致一系列的神经系统症状[18-19]。心脏手术后POCD的发生常与CPB相关的因素有关，包括栓塞、灌注不足和炎症反应等[18]。值得注意的是，越来越多的证据表明脑血管危险因素可能在早期和晚期POCD中发挥重要作用[18]。有研究表明术前存在慢性阻塞性肺疾病及高肌酐水平是心脏术后发生神经功能损伤的危险因素[5]。此外，患者的基线认知能力与心脏术后有强烈相关性，同时术前使用硝酸酯类能显著改善术后POCD的发生。本研究通过分析心脏术后反应脑功能损害的指标NSE与术前、术后各个因素的相关性，从而分析各个因素与脑损伤的相关性。

在呼吸系统方面，心脏术后NSE水平与插管时间、术前氧合指数均正相关，而术后1 h氧合指数及48 h氧合指数无相关性，与24 h氧合指数的相关亦不强，提示术前患者肺氧合情况与术后脑损伤的发生呈正相关，这与Ghaffary等[5]的研究相一致，而术后NSE水平与插管时间呈正相关，提示术后24 h内NSE水平可以同时作为插管时间的预测因子，但此结论需要后续纳入更多的数据进行分析。

肾功能方面，与研究不同的是，心脏术后NSE与术前血肌酐水平相关性较小，与术后1 h血肌酐水平、术后前3 d血肌酐水平均呈正相关[5]。将数据按肾功能情况重新分组，将术前即存在肾功能不全者剔除，术后出现急性肾功能障碍患者的NSE较肾功能正常组有显著性上升，均提示心脏病术后出现肾功能障碍是发生脑损伤的危险因素。因此，临床上应在术中、术后积极防治肾功能障碍的发生。

肝功能方面，心脏术后NSE水平与术前ALT、AST呈正相关，NSE为糖酵解蛋白，因此其降解与肝储备功能相关[9]。心脏术后NSE水平与术前ALT、AST呈正相关，提示心脏病术前存在肝功能不全亦为术后发生脑损伤的危险因素。与术后反映肝细胞损害相关性较强的指标ALT无相关性，但与术后AST有相关性，由于考虑到AST的水平受心肌细胞损害的影响较大，仍不能认为术后肝功能不全是心脏术后发生脑损伤的危险因素。

研究表明，术中参数中体外循环时间及主动脉夹闭时间对术后脑损伤的发生有不良的影响[7]，然而这些事件并不是CPB所独有的，因为接受体外循环或非心脏手术的患者也会出现类似的认知功能障碍事件发生[7, 20]。本研究中亦提示与CBP时间及主动脉夹闭时间无相关性，提示CBP时间及主动脉夹闭时间并非是心脏术后脑损伤的危险因素，鉴于本研究为单中心研究，考虑仍需进行多中心、更多患者的研究进一步证实。有研究发现，60岁以上患者心脏术后认知障碍的发生率是年轻人的4倍[21-22]，本研究结果亦提示年龄是术后NSE升高的危险因素，术后NSE与术前EF%值、NYHA分级相关性，提示心功能不全也是术后发生脑损伤的危险因素。

术前氧合指数下降、肝功能不全、术后12 h缺氧、术后出现肾功能障碍是心脏术后发生脑损伤的危险因素，而心脏术前肾功能不全、术后肝功能不全、CBP时间及主动脉夹闭时间则不是心脏术后发生脑损伤的危险因素，心脏术后24 h内NSE水平可能可以作为插管时间的预测因子。年龄、心功能不全是发生脑损伤的危险因素。