公式计算的心肺适能（CRF）和6分钟步行距离（6MWD）预测上腹部大手术术后肺部并发症（PPCs）的效能比较

殷 欣 许智博 钱福勇 张细学 刘松彬 顾卫东

（复旦大学附属华东医院麻醉科 上海 200040）

上腹部手术术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）发生率高达 17%～27.5%［1-2］，是导致患者死亡和发生其他术后并发症的主要原因之一，直接影响患者的术后转归。PPCs的术前预测对于早期预防和早期干预具有重要意义。6 分钟步行距离（6 minute walking distance，6MWD）是预测PPCs 的常用方法，但文献报道其敏感度仅为 69.2%［3］，因而 PPCs 的预测方法有待改进。

心肺适能（cardiorespiratory fitness，CRF）又称有氧适能，是评估运动耐力和最大氧耗的整体生理学指标，反映了心脏和肺将氧气输送到组织细胞，维持机体运动的能力，以代谢当量（metabolic equivalent of task，MET）为单位。心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）测定的最大氧耗是评估患者 CRF 的金标准［4］。但 CPET 的临床实施较为繁琐，对于严重心肺疾病患者存在一定风险。有研究者提出采用6MWD、年龄、性别、体重和静息心率等变量计算CRF，并证实该公式计算的CRF 与测得的最大氧耗之间有很好的相关性［5-7］。年龄、体重、静息心率和6MWD 是PPCs 的独立危险因素［8-9］，而 CRF 计算公式包括了这些变量，因此根据前述研究的结论，本研究推测公式计算的CRF预测PPCs 的效能优于单纯步行距离。

资料和方法

研究对象本研究为前瞻性队列研究，研究对象为择期上腹部大手术患者，研究起点为患者术前6MWD，研究终点为手术后7 天内有临床意义的PPCs。直接获取6MWD、计算CRF 所需数据和PPCs，资料的偏倚较小，结果可信度高。研究通过复旦大学附属华东医院伦理委员会的审核（伦理批件号：2019K015），并经中国临床试验注册中心登记注册（注册号：ChiCTR1900022772）。本研究自2018 年8 月至2019 年7 月连续纳入拟行上腹部大手术的患者。入选标准：（1）择期上腹部大手术（预期手术时间＞2 h）；（2）年龄＞18 周岁。排除标准：（1）术前服用β受体阻滞剂；（2）患者行走不便，无法完成6MWD；（3）患者存在肿瘤疼痛，无法配合完成6MWD；（4）急性冠脉综合征患者，实施 6MWD 存在风险；（5）不能配合研究，如语言理解障碍、精神疾病等；（6）不同意签署知情同意书。

研究方法术前1 天，分别采集年龄、性别、身高、体重、血压、静息心率、是否吸烟、合并疾病、肺功能等数据，并行6MWD。术中记录手术时间、术中出血量、输液量、输血量和尿量等指标。

参照美国胸外科学会的指南实施6MWD。在术前1 天的同一时间段（13∶00—15∶00），由同一测试者完成对所有患者的6MWD 测试，记录其步行距离。每例患者测试2 次，两次间隔1 h，取步行距离较长的一次试验结果进行数据分析［10］。试验时，测试者不干扰并激励患者，若患者出现头晕、乏力、呼吸困难、面色苍白、冷汗、心前区不适等症状则停止试验，试验前后记录患者的血压、心率及血氧饱和度，并对测试前后的气促和疲劳情况进行BORG 评分。

CRF 的计算采用 Hammal 等［7］提出的公式计算CRF。CRF=［70.161+（0.023×6MWD）-（0.276×体重）-（6.79×性别）-（0.193×静息心率）-（0.191×年龄）］/3.5，体重单位为 kg；性别：男性=0，女性=1。静息心率为6MWD 前患者静坐或安静平躺5 min 后的心率。

PPCs 的评估方法采用 Kroenke 等［11］提出的PPCs 分级方法，由不知道6MWD 测试结果的独立研究者对患者的PPCs 进行评估。将2 项或以上2级 PPCs、1 项或以上 3/4 级 PPCs 定义为有临床意义的PPCs。

统计学方法采用SPSS 23.0 统计软件包进行数据分析。分别采用Kolmogorov-Smirnov 检验和Levene 检验对数据进行正态分布和方差齐性检验。符合正态分布及方差齐性的数据以±s表示，不符合正态分布的数据采用中位数（M）和四分位数（IQR）表示。计数资料采用例数（%）表示。符合正态分布及方差齐性的连续变量的组间比较采用两独立样本t检验。不符合正态分布或方差齐性的连续变量的组间比较采用WhitneyU检验。二分类变量的组间比较采用χ2检验或Fisher 确切概率法。连续变量的相关性采用Person 相关分析。采用多因素Logistic 回归分析PPCs 的独立危险因素。采用ROC 分析两种方法的预测效能，两种预测方法AUC 的比较采用Z 检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

样本量估算采用PASS15 统计软件包进行样本量估算。根据预实验结果，6MWD 和CRF 预测PPCs 的 AUC 分别为 0.718 和 0.861，PPCs 阳性和阴性相关性分别为 0.239 和 0.644，设定 Power 为 0.8，α为0.05，脱落率为20%，估算所需样本量为135 例。

结 果

患者一般临床特征本研究共纳入190 例患者，排除 29 例患者（2 例服用β受体阻滞剂，3 例拒绝测试，11 例手术时间不足2 h，3 例改变手术方式，5例未完成测试，5 例改变治疗方式而未行手术），最终入组161 例患者进行数据分析。其中，35 例患者发生有临床意义的PPCs（PPCs 组），发生率为21.7%。126 例患者未发生有临床意义的PPCs（非PPCs 组）。两组的年龄、BMI、高血压、过敏史、静息心率、第1 秒呼出率和术中出血量的差异均有统计学意义（表1）。

6MWD 和CRF两组患者6MWD 试验前后的BORG 评分差异无统计学意义，BORG 评分为中度以上的患者占比＜5%，提示本试验符合美国胸外科学会6MWD 指南的实施要求（表2）。

所有患者的6MWD 为（419.6±87.5）m。PPCs组的 6MWD 为（346.7±109.0）m，显著小于非 PPCs组的（439.9±68.3）m（P＜0.001）。

所有患者的 CRF 为（9.61±1.47）MET。PPCs组的 CRF 为（8.0±1.3）MET，显著小于非 PPCs 组的（10.1±1.2）MET（P＜0.001）。CRF 与 6MWD 显著相关（R=0.593，P＜0.001，图1）。

PPCs 的危险因素将年龄、性别、BMI、吸烟、高血压、肺部疾病、静息心率、FEV1/FVC、手术时间、手术方式、出血量、手术种类和6MWD 纳入多因素Logistic 回归分析。结果发现，PPCs 的独立危险因 素 包 括（表3）：6MWD（OR=0.988，95%CI：0.979～0.997，P=0.008）、年龄（OR=1.216，95%CI：1.102～1.341，P＜0.001）、静 息 心 率（OR=1.093，95%CI：1.033～1.156，P=0.002）和 BMI（OR=1.506，95%CI：1.204～1.885，P＜0.001）。

6MWD 和 CRF 预测 PPCs 的效能比较6MWD预测PPCs 发生的最佳临界值为389 m，敏感度为68.6%，特异度为 81.0%，AUC 为 0.771（95%CI：0.669～0.873）。CRF 预测 PPCs 的最佳临界值为9.27 MET，敏感度为91.4%，特异度为76.2%，AUC为 0.891（95%CI：0.832～0.951）。CRF 的 AUC 显著大于6MWD的AUC（Z=2.624，P=0.009，图2）。

表1 两组患者的一般临床特征Tab 1 The characteristics of the patients in the two groups ［±s，M（IQR）］

表1 两组患者的一般临床特征Tab 1 The characteristics of the patients in the two groups ［±s，M（IQR）］

PPCs：Postoperative pulmonary complications；BMI：Body mass index；6MWD：6 minute walk distance；CRF：Cardiorespiratory fitness；MET：Metabolic equivalent of task；FEV1：Forced expiratory volume in the first second of expiration；FVC：Forced vital capacity.

P PPCs group（n=35）73.0（68.0-80.0）19/16 64.3±12.1 24.4±3.6 Non-PPCs group（n=126）63.0（54.0-70.3）84/42 62.1±10.7 22.5±3.2 Characteristics Age（y）Gender（male/female）Weight（kg）BMI（kg/m2）Smoking status Current Never/ever Comorbidities［n（%）］Hypertension Diabetes Thyroid disease Cancer Pulmonary disease Allergies Respiration rate（bpm）Systolic BP（mmHg）Diastolic BP（mmHg）Resting heart rate（bpm）FEV1/FVC（%）Surgery duration（min）Surgical technique［n（%）］Open abdominal Laparoscopic Surgery type［n（%）］Pancreatic Hepatectomy Gastrectomy Splenectomy Transverse colectomy Blood loss（mL）Fluid infusion（mL）Blood transfusion（mL）Urine（mL）＜0.001 0.098 0.303 0.004 0.111 27（77.1）8（22.9）79（62.7）47（37.3）23（65.7）8（22.9）3（8.6）31（88.6）6（17.1）8（22.9）17.0（13.0-19.0）129.7±13.3 73.2±8.2 74.0（67.0-83.0）91.4（88.8-95.3）271.0（182.0-350.0）52（41.9）19（15.3）5（4.0）105（84.7）10（8.1）10（8.1）16.0（15.0-18.3）124.9±14.9 74.5±9.5 70.0（65.0-76.3）87.1（82.0-93.5）211.5（177.8-282.5）0.010 0.276 0.268 0.449 0.107 0.013 0.806 0.081 0.458 0.030 0.038 0.053 0.990 23（65.7）12（34.3）82（65.1）44（34.9）0.010 0.070 0.015 0.315 0.206 0.023 0.105 0.958 0.096 14（40.0）0（0）13（37.2）2（5.7）6（17.1）300（150-500）2 600（2 100-3 500）42.9±150.1 700（450-800）24（19.1）11（8.7）76（60.3）3（2.4）12（9.5）200（150-300）2 600（2 100-3 100）44.8±209.1 500（300-800）

讨 论

本研究发现，上腹部大手术PPCs 的独立危险因素包括年龄、BMI、静息心率和6MWD。单纯6MWD 预测PPCs 的最佳临界值为389 m，公式计算的CRF 预测PPCs 的最佳临界值为9.27 MET。公式计算的CRF 预测PPCs 的AUC 和敏感度均显著高于6MWD。上述结果提示，公式计算的CRF预测PPCs 的效能优于6MWD。筛查上腹部大手术PPCs 高危患者时，公式计算的CRF 优于6MWD。

上腹部手术创伤较大，可致患者肺和胸廓顺应性降低及功能性残气量减少，再加上麻醉药物、膈神经功能障碍和手术创伤等因素均可影响术后呼吸肌功能，因此上腹部手术PPCs 的发生率较高［12］。上腹部手术PPCs 可引发或加重呼吸衰竭，导致心血管不良事件、肾功能不全等其他术后并发症，并可增加患者住院时间，加重医疗负担，严重时可导致患者死亡［9，13］。PPCs 的术前预测有助于将防治的关口前移，实现精准化和个体化的早期干预，促进上腹部手术患者的早期康复［14］。PPCs 评估方法较多［15-16］，本研究采用 Hulzebos 等［10］的 PPCs 诊断标准，该标准包括症状、体征、影像学检查、生物学检测、治疗方式等，指标客观明确，临床可操作性较强，得到了广泛认可［17-18］。本研究发现，上腹部大手术PPCs 的发生率为21.7%，与以往的研究结果接近［8，19］。

表2 6MWD 测试前后的BORG 评分Tab 2 BORG scale before and after 6MWD ［n（%）］

图1 6MWD 和 CRF 的 相 关 性Fig 1 Correlation between 6MWD and CRF

图2 6MWD 和 CRF 预测 PPCs 的 ROCFig 2 ROC of PPCs predicted by 6MWD and CRF

表3 PPCs 危险因素的多因素Logistic 回归分析结果Tab 3 Risk factors for PPCs using multiple Logistic regression analysis

PPCs 与许多围手术期危险因素相关。年龄、6MWD、BMI、静息心率、吸烟及手术时间是公认的独立危险因素。McAlister 等［8］在一项纳入 1 055 例非胸科手术患者的前瞻性队列研究中发现，年龄、手术时间、留置胃管和咳嗽试验阳性是PPCs 的独立危险因素。Serejo 等［9］研究发现年龄、BMI 和腹部手术是 PPCs 的独立危险因素。Hayashi 等［20］发现6MWD、BMI 和术中失血量是胰腺和肝脏手术PPCs 的独立危险因素。本研究采用多因素Logistic回归分析发现，6MWD、年龄、静息心率和BMI 是上腹部大手术PPCs 的独立危险因素。

在预测 PPCs 的效能方面：Marjanski 等［21］发现，以6MWD≤500 m 作为临界值预测PPCs 的敏感度为 36.0%，特异度为 81.9%，AUC 为 0.593；Hattori等［3］发现，6MWD 预测术后肺炎的敏感度为 69.2%，特异度为71.1%。本研究发现，6MWD≤389 m 是预测上腹部大手术PPCs 的最佳临界值，其预测上腹部大手术PPCs 的敏感度为68.6%，特异度为81.0%，AUC 为0.771。为进一步提高预测上腹部大手术PPCs 的准确性，本研究首次观察了公式计算的CRF 对上腹部大手术PPCs 的预测效能，结果发现敏感度为91.4%，特异度为76.2%，AUC 为0.891，公式计算的CRF 预测PPCs 效能显著优于单纯的6MWD。其原因可能为CRF 的计算公式除了考虑6MWD 以外，还纳入了年龄、性别、体重和静息心率等与PPCs 的发生密切相关的指标，这些指标反映了机体在生理负荷或应激状态下呼吸、循环、代谢等方面的功能储备，与患者的气体交换能力、摄氧能力、二氧化碳排出量及血流动力学状态紧密相关。研究表明，采用上述指标计算的CRF 与采用经典的 CPET 测得的 CRF 之间有良好的相关性［22］。Rose 等［23］研究发现 ，采用 CPET 测得的 CRF 能较好地预测腹主动脉瘤手术患者术后的存活率。6MWD 为一种次级量运动试验，仅能部分反映患者心肺储备功能，本研究中公式计算的CRF 对PPCs的预测效能优于单纯的步行距离。

本研究的不足之处在于：（1）部分患者不能行走或存在6MWD 禁忌证，无法采用6MWD 计算的CRF 进行PPCs 预测，对于这类患者PPCs 的预测仍有待进一步研究。（2）本研究为单中心观察，可能存在患者选择性的偏倚，因此研究结果有待多中心、大样本研究的进一步证实。

综上所述，本研究发现公式计算的CRF 预测上腹部大手术PPCs 的最佳临界值为9.27 MET，其预测效能优于单纯的6MWD。公式计算的CRF 临床评估简便，预测PPCs 的敏感度达91.4%，可作为上腹部大手术PPCs 高危患者的有效筛查方法。