经胸壁肺动脉导管持续监测肺动脉压力对心脏手术患者预后的研究

张露，高敏楠，江慧琦，曾宽，杨艳旗

现代心脏外科手术成功率的提高与手术技术的改进、术后监护水平的提高密切相关。手术后心功能衰竭及低心排量综合征是导致心脏手术后死亡及并发症发生的主要原因［1-3］。对围手术期血流动力学指标的有效管理，是提高心脏手术围术期监护质量，提高术后恢复率的关键于重点［4-6］。左心室舒张末期压力（left ventricular end diastolic pressure，LVEDP）不仅能反映左心室舒张功能［5］，而且还是血流动力学监测的重要指标［6］。肺动脉压力（pulmonary artery pressure，PAP）是指肺动脉根部血液流动产生的液体压力［7，8］，静息状态下肺动脉收缩压超过30 mmHg，或静息状态下肺动脉平均压高于25 mmHg，或运动状态下高于30 mmHg即为肺动脉高压，并以肺毛细血管楔压是否小于15 mmHg 鉴别是毛细血管前肺动脉高压或是毛细血管后肺动脉高压［9-12］。

Stolarz-Skrzypek K 等［13］的综述认为昼夜血压的变异性对普通人群死亡率及心脑血管事件的发生率有预测作用。Aronson S 等［14］通过研究认为冠脉搭桥手术中体循环收缩压力的变异性与术后30 天死亡率相关。肺动脉压力不仅可以反应心脏外科围手术期心脏功能、血流动力学的稳定，也可以反应手术对呼吸-循环系统造成的影响及恢复情况，因此，我们假设肺动脉压力的变异性，与术后近期预后之间有密切的关系。

自肺动脉漂浮导管（Swan-Ganz 导管）于上世纪70年代发明以来［15］，成为测量右心房压力、肺动脉压力、肺毛细血管楔压的经典方法，是血流动力学检测领域重大的进步［16-21］，但考虑到该方法存在的缺点，并没有成为心脏外科手术后血流动力学监测的常规方式。1966年Kubicekt［22］采用直接式阻抗仪测定心阻抗变化，推导出著名的Kubicek公式，无创性监测心排量（CO），但其易受干扰。目前国内外心脏中心，除对于个别危重症患者予以Swan-Ganz 漂浮导管、PICCO、Edwards Vigileo/FloTrac 仪等监测设配外，并没有可直接连续监测血流动力学的指标。与此同时我们关注到Svedjeholm R 等［23］在关于混合静脉血氧的研究中介绍了一种在心脏直视手术下放置的经胸壁肺动脉导管（trans-thoracic pulmonary artery catheter，TPAC）。

本研究旨观察患者术后PAP 变化规律，研究心脏术后患者PAP 变异性与术后30 天全因死亡率、术后次要终点事件的相关性。初步明确心脏术后肺动脉压力监测范围。

1 材料与方法

1.1 研究对象

中山大学孙逸仙纪念医院心血管外科2006年1月1日至2013年4月1日期间完成的心脏手术526 例，所有入选病人均在术中放置经胸壁肺动脉导管（TPAC）并在术后完成6 小时以上PAP 连续监测，年龄小于18 岁及术中为放置TPAC 的病例未被纳入本研究。入选病种包括冠状动脉粥样硬化性心脏病、风湿性心脏瓣膜病、退行性心脏瓣膜病、先天性心脏病、缺血性心脏瓣膜病、感染性心脏瓣膜病、扩张性心肌病、肥厚型心肌病、左房粘液瘤及大血管病者。基于本研究未加入任何干预措施的特征，伦理委员会为要求研究者向患者签署知情同意书。

1.1.1 纳入标准 ①成人心脏病患者（年龄≥18岁）；②在研究时间内实行停跳或不停跳的心脏外科手术；③术中直视下放置经胸壁肺动脉导管术后连续监测肺动脉压力；④在本中心同一治疗团队的治疗下进行心脏手术和围手术期治疗；⑤手术类型包括：冠状动脉旁路移植术，不停跳冠状动脉旁路移植术，心脏瓣膜置换术，心脏瓣膜整形术，大血管手术，左房粘液瘤切除术，改良MAZE 术及各类联合操作手术。

1.1.2 排除标准 ①术中因各种原因未放置经胸壁肺动脉导管的患者；②术后因各种原因过早拔除经胸壁肺动脉导管或肺动脉压力记录不足5 小时的患者；③先天性心脏病患者及年龄小于18 周岁的患者；④术前诊断为原发性肺动脉高压症的患者。

1.2 患者基本临床资料

共有526 例以成人施行开胸心脏及大血管手术并术中放置经胸壁肺动脉导管（TPAC）的患者纳入本研究。其中男性319 例（60.6%），女性207 例（39.4%）。平均体重59.7±11.3 kg。平均年龄58.0±14.1 岁，年龄最大92 岁。术后早期院内死亡26 例（4.9%），术后因各种原因二次手术21 例（4.0%）。

1.3 研究方法

1.3.1 分析指标 ①连续监测研究对象术后肺动脉压力，并以1 小时为时间间隔记录肺动脉收缩压与舒张压。②以研究对象术后30 天全因死亡作为主要终点事件，包括所有纳入研究的心脏外科手术患者术后在院期间任何原因导致的死亡。③一般情况：年龄、性别、体重。④术前危险因素：EuroSCOREⅡ评分、高血压、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、急性冠脉综合征、NYHA、术前EF、再次手术、急诊手术。⑤术中指标：手术类型、体外循环时间、主动脉阻断时间。⑥术后近期指标：ICU 监护时间、术后住院时间、肺部感染、纵隔感染、脑血管并发症、术后心房颤动、呼吸机辅助通气时间、术后首日胶体液用量、引流量、使用小剂量肾上腺素、术后近期再次手术、术后心包填塞。

1.3.2 临床事件 ①主要终点事件研究对象的30 天全因死亡率。②次要终点事件肺部感染、脑血管并发症、术后心房颤动。③ICU 事件：呼吸机辅助通气时间、再次手术、ICU 监护时间、使用小剂量肾上腺素。

1.3.3 分析方法 肺动脉压力由MP70 监测系统（Phillip Co. 美国）持续测量，观察者按固定时间间隔记录肺动脉收缩压（PASP）与肺动脉舒张压（PADP）直至TPAC 拔除，并输入电子记录表格。用肺动脉压力-时间曲线超出正常范围以外的面积（area exceeded normal range，AENR）反应肺动脉压力的变化程度。

按照最新肺动脉高压治疗指南，在静息状态下成人肺动脉收缩压（pulmonary arterial systolic pressure，PASP）正常值为13～26 mmHg，舒张压（pulmonary arterial diastolic pressure，DPAP）正常值为6～16 mmHg。

肺动脉收缩压的变异性计算方法如下，每个患者的肺动脉压力和相应的记录时间构成肺动脉压力-时间曲线，如图1，标识出收缩压高限（high limit of systolic pressure，HSP）和收缩压低限（low limit of systolic pressure，LSP）。依据梯形面积定理，计算出肺动脉收缩压-时间曲线超出收缩压正常范围的面积（AENR-S），单位mmHg×h。AENR-S数值越大，代表肺动脉收缩压变异性越大。因每个患者肺动脉压力记录时间不统一，将AENR-S 除以时间得出单位时间平均肺动脉收缩压的变异性（average variation of systolic PAP，AVPAPs）。AVPAPs 数值越大，代表肺动脉收缩压单位时间变异性越大。用同样方法计算单位时间平均肺动脉舒张压的变异性（average variation of diastolic PAP，AVPAPd）。分析肺动脉压力单位时间变异性与30 天全因死亡率相关性。

图1 肺动脉压力-时间曲线 SPAP：肺动脉收缩压。HSP、

1.4 临床处理

所有研究对象均记录一般情况，完善术前相关检查（急诊手术患者除外），进行EuroSCOREⅡ评分。均经标准流程行体外循环或非体外循环下心脏外科手术，并术中直视下放置经胸壁肺动脉导管。由手术医生将硬膜外导管从右心室壁插入右室流出道，如图2，插入深度约15 cm，使用4-0 Prolene 线在右心室壁穿刺点缝扎，预防拔除TPAC时的出血风险；另一端从胸壁穿出，用以监测肺动脉压力与混合静脉血氧饱和度。将TPAC 通过能量转换器连接到MP70 监测系统（Phillip Co. 美国），持续监测肺动脉压力。若患者术后血流动力学稳定，常规48 小时内拔除TPAC，若心包-纵隔或胸腔引流管引流量持续3 小时小于50 mL/h，可拔除引流管。

图2 经胸壁肺动脉导管示意图 RA：右心房，RV：右心室，AO：主动脉，PA：肺动脉，TPAC：经胸壁肺动导管

若监测所得肺动脉压力升高，考虑肺淤血、肺动脉硬化、左心排血量下降、心包填塞等情况，需根据患者围手术期指标及临床症状。若监测所得肺动脉压力下降，可能的原因是血容量不足原因。本研究为回顾性研究，所有患者在术后ICU 监测期间均根据上述原则予以治疗。

1.5 统计方法

所有数据录入由Microsoft Office Excel 2010（微软公司）完成，统计学分析采用SPSS 17.0 版（IBM SPSS 公司）计算得出。通过多元逻辑回归分析对上述所描述的分析指标包括肺动脉压力变异性与30 天全因死亡率进行统计分析。分类变量使用卡方分析或Fisher 精确检验，连续变量使用t检验或Wilcoxon 符号秩检验。P值小于0.05 的分析指标纳入多元逻辑回归分析。

多元逻辑回归分析中，组间均数比较用独立样本资料的t检验或方差分析（One～way ANOVA），应用卡方检验或费舍尔精确性检验比较二分变量。应用T检验或U检验比较连续变量。非正态分布的计量资料采用中位数［M（P25～P75）］表示，组间比较采用Mann-WhitneyU检验（Wilcoxon 秩和检验）或Kruskal-WallisH检验。计数资料描述用百分比（%）。以P≤0.05 为有统计学意义。

2 结 果

2.1 基线特征

2.1.1 研究对象 所有纳入研究患者的一般情况、既往史及术前情况，如表格1。患者中男性较多，并且年龄60 岁及以上的患者中男性较多。EuroSCOREⅡ评分（2.733±3.274）%，EuroSCOREⅡ评分信息缺失41 例（7.8%）均因为急诊手术或患者病情危重未行术前彩超，因而无法行EuroSCOREⅡ评估。

2.1.2 手术类型 共计526 例心脏外科手术，包含冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass graft，CABG）、心脏瓣膜置换术、心脏瓣膜整形术、大血管手术以及联合操作手术（即上述两项操作同时完成），如表格2。接受联合操作手术与CABG 的患者较多。

表1 患者基本临床资料

表2 手术类型统计

2.1.3 30 天全因死亡率 所有纳入研究的患者30天全因死亡率是4.9%（26 例）。根据观察者记录死亡原因包括：心功能衰竭、多器官功能衰竭、肺部感染及其他感染性疾病、急性肺栓塞，其中考虑因心脏术后心血管系统并发症死亡患者14 例（2.7%），因肺部并发症死亡患者5 例（1%）。

2.2 肺动脉压力变异性与30 天全因死亡率相关性

2.2.1 肺动脉压力变异性 平均肺动脉压力变异性分别记为AVPAPs（7.79±7.51 mmHg）和AVPAPd（7.75±4.50 mmHg）。所有的患者根据AVPAPs 和AVPAPd 值的大小按顺序分为5 个研究对象数量相等的组，如图3。AVPAP 越大的组，死亡率越高。

图3 AVPAP 与30 天死亡率的关系

2.2.2 肺动脉压力变异性与30 天全因死亡率相关性 术前所有危险因素的检测指标与30 天全因死亡率进行相关性分析结果见表格3，有统计学意义的危险因素纳入逻辑回归分析（P＜0.05），包括：年龄、体重（kg）、术前射血分数、急诊手术、体外循环时间（min）。

表3 危险因素与30 天死亡率相关性分析结果

用AVPAP 作为肺动脉压力变异性参数与30 天全因死亡率进行相关性分析。因AVPAP 呈不规律分布，应用Wilcoxon 秩和检验分析相关性。结果显示，AVPAPs 和AVPAPd 与30 天全因死亡率相关性存在统计学意义（P值分别为：0.014 和0.008）。对AVPAPs 和AVPAPd 与30 天全因死亡率分别进行逻辑回归分析，如表格4，发现两者均与30 天全因死亡率相关性有统计学意义。

逻辑回归分析结果，如表格5，计算所得AVPAPs与30天全因死亡率的相关性可以与纳入回归分析的其他危险因素相拟合。Hosmer-Lemeshow 拟合度检验同样证明该模型拟合度良好（P值0.748）。同时去除AVPAPs 仅纳入上述危险因素逻辑回归模型拟合度（P值0.449）。说明AVPAPs 使回归模型拟合程度加强，是有意义的预后因素。AVPAPs与30 天全因死亡率相关性的OR 值为1.050（95%置信区间1.002～1.100）。

表4 逻辑回归分析AVPAPs 和AVPAPd 与30 天全因死亡率相关性

表5 逻辑回归分析危险因素与与30天全因死亡率相关性

2.3 肺动脉压力变异性与次要终点事件的相关性

肺动脉压力的变化为动态过程，观察者发现患者术后肺动脉压与各种临床变化及并发症情况存在关系。为研究两者之间的相关性，用AVPAP作为肺动脉压力变异性参数与术后次要终点事件、ICU 事件的发生情况进行统计分析，其中包括：呼吸机辅助通气时间、再次手术、ICU 监护时间、使用小剂量肾上腺素、肺部感染、脑血管并发症、术后心房颤动。因脑血管并发症发生率低，不符合统计分析条件，因此排除。分析结果如表格6。

表6 肺动脉压力变异性与术后次要终点事件相关性

3 讨 论

3.1 肺动脉压力作为监测心脏术后血流动力学的指标

目前国内外的心脏外科治疗指南［24］中尚且没有对心脏术后血流动力学监测指标的明确定义，关于术后心功能衰竭及低心排综合征的诊断指标也不明确。Holm J 等［25，26］关于混合静脉血氧饱和度（SVO2）的研究从机体灌注、耗痒及氧供的方面指出SVO2可以作为心脏外科手术后血流动力学的监测指标，并对心功能衰竭及低心排综合征（Low cardiac output syndrome，LCOS）有预测意义。这只是间接的反应了心脏的泵功能，但这个指标依然会受到血红蛋白浓度、机体耗氧等因素的影响。心脏的泵功能指为血液流动提供动量来源，这受到两方面原因的影响：心脏内血液容积和心肌收缩能力，也就是决定心排量的因素。左室舒张末期左心室容积最大，左室舒张末期压力（LVEDP）同时反应了心脏内血液容积和心肌收缩能力［6］，Bagai，A。等关于ST 段抬高型心肌梗死患者LVEDP的研究［5］指出LVEDP 对心血管功能预后具有独立的预测意义，并用于指导治疗。他们是通过经动脉置管（PCI）的方式测压，这种方式无法持续监测压力变化。在正常生理状态下，肺静脉血管压力逆向传导使肺动脉舒张压与左心室舒张末期压力呈正比关系。因此，肺动脉压成为了可以间接监测LVEDP 和心脏血流动力学的指标，同时又直接反映了体循环血容量及肺部血管压力。可以通过监测肺动脉压力预测术后血流动力学稳定性并用于临床指导治疗，同时本研究探讨了肺动脉压力与围手术期风险因素的关系及评估术后近期预后的可能性。

3.2 心脏术后肺动脉压力监测方法

肺动脉置管（pulmonary artery catheters，PAC）的金标准是20 世纪70年代发明的Swan-Ganz 漂浮导管，它已成为危重症患者血流动力学监测的重要方法在全球普遍引用。目前许多回顾研究和综述发现，PAC 并不能减少死亡率［27］，又因为它所需要的创伤性操作增加了导管相关性并发症的发生，甚至直接导致死亡。这使Swan-Ganz 导管的使用受到了限制，需要根据患者的实际情况选用［28］，这不能满足心脏术后患者对血流动力学监测的普遍需求。

Svedjeholm，R.等［23］在关于混合静脉血氧的研究中介绍了一种在心脏手术直视下放置的经胸壁肺动脉导管（TPAC）。本中心通过动脉压力换能器可以测得肺动脉压力并连续监测压力波形。该方法测得的肺动脉压力与多普勒超声心动图估测的肺动脉平均压相符合。本研究通过这种方法测量肺动脉压力。在研究期间，并没有观察到与TPAC 有关的并发症。

3.3 肺动脉压力与心脏术后近期预后的关系

目前关于心脏外科围手术期肺动脉压力的研究大多数都关注于肺动脉高压对术中变化、术后预后的影响。Bender，K.A。，Farrouch，K。关于心脏术后吸入一氧化氮（Nitric oxide，NO）的研究［29，30］指出经治疗降低肺血管阻力、改善通气-灌注比例对体外循环术后肺高压患者预后有改善作用。Minai，O.A. 总结肺高压患者围手术期危险因素管理的研究［31］，肺高压是围手术期并发症的危险因素，直接影响右心功能。Antoniou，T. 的研究［32］证明降低肺动脉高压能够改善高危患者右心功能。这些发现可以说明围术期肺动脉高压对心脏手术预后有直接影响。本研究通过对心脏术后患者PAP 的连续监测得到压力的变异性，这反映了术后PAP 在定义范围之外的变化情况，可以更全面的探讨PASP、PADP 与心脏手术预后的关系，对术后管理有更普遍的意义。

关于肺动脉高压与心脏术后的研究大多关注与术前已诊断为肺动脉高压的患者［38，39］，在这些患者中肺动脉压力升高不仅受手术前病理状况的影响，而且手术操作及体外循环会刺激压力升高，导致不良事件的发生。本研究并未对研究对象术前肺动脉压力进行普查，但几乎所有患者术后PAP 波动都超过定义正常范围，这说明手术操作均会引起PAP 异常波动。99.6%的研究对象肺动脉收缩压（PASP）存在变异，而且变异越大，PASP 升高超过定义范围的程度大于下降的程度。肺动脉舒张压（PADP）波动范围（AVPAPd 0.001～32.0 mmHg）小于SPAP 波动范围（AVPAPs 0～45.0 mmHg）。由此可以说明，PASP 升高是肺动脉压力变异的主要原因。

3.4 局限性及展望

关于连续监测PAP 的研究目前尚属少见，主要是因为现有的监测技术的普遍应用受到限制。本研究引入的TPAC 方法因其置管简单、应用安全、经济成本低、可以与普通监测系统通用等优点，可以成为心脏术后肺动脉压力研究的新方向。

本研究未设计对照组（对照组应为术后患者未予以控制肺动脉压治疗）的主要原因是从伦理方面考虑。因前述研究已证明心脏术后患者肺动脉高压会导致患者不良预后，所以本中心所有患者已根据TPAC 监测的PAP 波动予以积极治疗。如果建立对照组，对照组中反应肺动脉压力变异性的AVPAPs、AVPAPd 值可能会增高，如果符合本研究结论，那么会导致患者不良预后可能性增大，与医学伦理向违背。本研究按AVPAP 值分组，比较组间预后关系可以弥补这一缺陷。

由于本研究设计为单中心回顾性研究、样本量不够大、随访时间较短，研究范围受到到局限，只关注了混杂心脏手术方式下近期预后情况。另一方面，因术前肺动脉压力资料缺失，无法比较手术前后PAP 变化情况。目前我们正在延长随访时间，以求进一步探讨PAP 与心脏术后中、远期预后的关系。

本研究观察过程中，根据目前关于心脏术后肺动脉高压的相关研究及临床指南对所有研究对象肺动脉压力波动予以经验性治疗。这使所观测数据产生不可避免的偏倚。为深入了解围手术期肺动脉压力控制与手术预后的相关性需要大样本量、前瞻性、多中心的临床实验。这对心脏或非心脏术后血流动力学监测方法的进步十分有意义，这也是研究者进一步探索的方向。