围术期急性肾损伤评估预警研究进展

罗紫月, 周瑞豪, 郝学超, 陈 果, 朱 涛

四川大学华西医院 麻醉手术中心,四川 成都 610000

围术期急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)与短期发病率、病死率及包括慢性肾病(chronic kidney disease,CKD)发展在内的长期不良结局相关。在术后器官功能障碍方面,以AKI尤为突出,占高危患者的20%～40%。有研究表明,即使肾功能轻微下降,也会导致死亡增加及住院时间延长[1]。AKI的持续时间及相关合并症对预后具有重要意义。有研究表明,患有术后AKI的高血压患者在择期行非心脏手术5年后,发生致命性中风、心肌梗死及猝死的风险均显著增加[2]。风险预测模型、新型生物标志物等方面的研究为围术期AKI的评估预警提供了新的思路[3]。本文围绕围术期AKI的定义、诊断标准、危险因素、预测预警进行综述,以期提高临床医师对围术期AKI的认识,早期识别高风险患者,最大限度地改善手术患者的结局。

1 围术期AKI定义及诊断标准

围术期AKI是指在手术期间或手术后发生的以急性肾小球滤过率减少为主要特征的临床综合征。目前,AKI的诊断和分期主要依据血清肌酐升高值和尿量减少量。常用的AKI诊断标准包括急性透析质量倡议(risk,injury,failure,loss,end-stage renal disease,RIFLE)标准、急性肾损伤网络(acute kidney injury network,AKIN)专家组的诊断指南,以及改善全球肾病预后组织(kidney disease:improving global outcomes,KDIGO)的诊断指南[4]。RIFLE标准于2004年发布,取消了“急性肾衰竭”一词,引入了“急性肾损伤”以表示急性情况的可逆性。RIFLE 标准根据血清肌酐相对于基线的变化和尿量进行分级,同时区分了严重程度和结局类别。但是,RIFLE分类存在局限性,低估了小幅度肌酐变化对病死率的影响。为了提高敏感性,AKIN专家组在2007年对RIFLE标准进行了修改,降低了AKI的诊断门槛。2012年,KDIGO任务组整合了RIFLE标准、AKIN标准和儿科RIFLE标准,提供了一个统一的定义,根据血清肌酐的急性增加或尿排出量分为不同阶段[2]。基于目前诊断方法的局限性,近年来,许多研究致力于寻找与AKI潜在病理生理过程相关的新型生物标志物,帮助早期识别并诊断AKI[5]。但是,预防和逆转AKI仍缺乏可靠的方法。

2 围术期AKI评估预警

2.1 术前危险因素识别

2.1.1 患者基本特征 患者的基本特征中存在多个与围术期AKI风险增加相关的因素,包括性别、高龄、肥胖、术前高血压、术前贫血、术前感染新型冠状病毒肺炎、活动性充血性心力衰竭、已知的肾功能障碍、肺部疾病、胰岛素依赖型糖尿病、周围血管疾病等[6]。其中,术前肌酐水平升高(超过1.2 mg/dl)是心脏和非心脏手术患者术后AKI的显著预测因子[7]。肥胖患者手术中AKI的发病率约为6%～8%,主要原因为肥胖造成机体的氧化应激、促炎性细胞因子和内皮功能障碍,从而导致AKI发生[8]。

2.1.2 术前药物使用 围术期患者常使用具有潜在肾毒性的药物及静脉造影剂,因此存在间质性肾炎和急性肾小管损伤的风险。抗高血压药物,特别是血管紧张素转化酶抑制剂(ace inhibitors,ACEI)和血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(angiotensin Ⅱ receptor blockers,ARBs),在手术前24 h通常会停用,因为其持续使用与术中低血压风险较高相关[9]。但最近的研究认为,在普通外科患者中停用ACEI或ARBs,未显示出对术后AKI的保护作用[10]。鉴于许多患者使用ACEI或ARBs既具有心脏保护作用又具有肾保护作用,临床医师应该根据个体情况分析围术期持续使用这些药物的风险与益处,且术后是否重新开始使用也应进行个体化决策。

2.2 术中危险因素识别

2.2.1 手术因素 手术中存在有效血容量减少或机械性阻塞的风险,可能导致肾受损。急诊手术、大血管手术(尤其是心脏手术)、腹腔内手术和特殊类型手术(如移植手术)与AKI的风险密切相关。心脏手术相关的AKI机制多样,体外循环是重要的危险因素之一,持续时间越长,风险越高。AKI在心脏手术中发生率为10%～30%,在体外循环手术中高达50%[11]。而接受腹腔内手术的患者,特别是剖腹探查和小肠切除的患者,更容易发生AKI[12]。肝移植术后AKI发生率为17%～95%,其中肝硬化、免疫抑制药物的肾毒性及手术自身风险均是造成AKI高发的危险因素[13]。肺移植术后AKI发生率为54%,双肺移植AKI发生率更高,术中缺氧是其影响因素之一[14]。

2.2.2 麻醉因素 麻醉方法对术后AKI的发生率具有影响。维持血容量和术中血流动力学稳定是减少术后AKI发生的关键。术中低血压可能与全身麻醉和局部麻醉技术的血管扩张、静脉扩张效应有关,以及与术前禁食导致的相对血容量减少有关。目前,尚缺乏共识认为哪种麻醉方法能显著降低术后AKI的发生率。无论是局部麻醉还是全身麻醉,联合麻醉还是单独使用静脉或吸入麻醉,所有方法均与相对静脉扩张和术中低血压相关[15]。有研究发现,在心脏手术中联合使用硬膜外麻醉和全身麻醉可以减少AKI的发生[11]。吸入麻醉剂和异丙酚在实验研究中可能对AKI具有一定的保护作用,但在人体研究中尚未得到证实。而一些卤代麻醉药物(如甲氧氟烷),被认为具有肾毒性,已不再常规使用[16]。

3 基于预测模型的评估预警

风险预测模型通常采用独立预测因子,如基线特征(年龄、估计肾小球滤过率、血清肌酐、是否患糖尿病等)的组合,并为这些因子分配相对权重,以预测临床结局。目前,虽然临床已开发了多个风险预测模型,但许多模型使用的是较旧的AKI定义,或仅在特定外科亚专业中验证[17]。许多模型在临床上未得到广泛应用,且通常难以区分不同程度的AKI。因此,为了增加预测的准确性,往往需要在模型中考虑术中或术后因素,但这可能导致预测结果在患者治疗过程的较晚阶段才能得出,而此时实施保护性策略的机会较少[18]。该领域的研究仍在不断发展中,在基于传统临床评分的情况下,新的评分系统已经应用了多种方法来提高预测性能。这些方法包括添加新的生物标志物、基于实验室测试和利用机器学习技术构建预测模型,这些评分系统的诊断准确性在70%～85%[4]。

由于AKI在重症患者中的发病率较高,预测AKI的风险也在重症监护环境(包括ICU住院)中进行了广泛的研究。Malhotra等[19]报道了ICU中AKI风险预测模型,并使用10个临床变量进行了外部验证。Kashani等[20]对ICU患者进行研究,测试了新型尿液生物标志物组织抑制剂金属蛋白酶2(tissue inhibitor of metalloproteinases 2,TIMP-2)和胰岛素样生长因子结合蛋白7(IGF-binding protein 7,IGFBP7)对AKI的预测价值,并提出了一种预测AKI风险的临床模型,结果表明,新的生物标志物可以提高早期重症监护预测模型的稳健性。曾智贺等[21]利用机器学习模型,通过随机森林集成学习算法等建立了关于非心肺转流冠状动脉旁路移植术相关的急性肾损伤(OPCABG-AKI)预测模型,结果显示,术中尿量等指标与OPCABG-AKI关系十分密切。但需要注意的是,这些数据多来自回顾性研究,仍需要进行更大规模、多中心和前瞻性的研究,以进一步探索这些评分系统在不同临床场景和情况下的有效性。这样的研究将有助于提高AKI风险预测模型的可靠性和适用性,为临床医师提供更准确的预测工具。

4 基于生物标志物的预测预警

血肌酐和尿量是在AKI过程中较晚发生变化的指标。鉴于尿量和血清肌酐在术后AKI识别方面的局限性,许多研究致力于寻找与AKI潜在病理生理过程相关的新型生物标志物,早期识别AKI高风险患者,避免对无肾实质损伤的患者进行不必要的干预。中性粒细胞胶原酶相关脂联素(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL)是最初有希望的生物标志物之一。但后续数据显示,NGAL水平不仅在AKI发展中升高,还在其他慢性和急性炎症情况下升高[22]。因此,有学者建议,在针对肾特异性的NGAL测定方法可用之前,不应使用NGAL[23]。除NGAL外,与肾小管G1细胞周期阻滞相关的生物标志物,如TIMP-2和IGFBP7已被证明是AKI的独立预测因子[24]。免疫测定方法“NephroCheck”用于测量尿液中这些生物标志物的浓度,已获得美国食品和药物管理局的批准,并在多项研究中得到应用[1]。

多项研究探索了多种生物标志物的组合应用。有研究同时采用NGAL和肾损伤分子-1预测AKI,结果显示,预测效果良好(P<0.002)[20],但仍需要进行更大规模的研究来验证结果。此外,有研究在接受心脏手术的患者中探索与慢性肾小管应激和CKD进展相关的尿液Dickkopf-3(DKK3)标志物,发现术前尿液中DKK3/肌酐比值升高的患者术后AKI风险显著增加,且与出院时及随访820 d后的肾功能下降密切相关[25]。此外,可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(soluble urokinase plasminogen activator receptor,suPAR)水平与AKI的风险呈正相关。动物模型研究显示,suPAR可能通过调节细胞生物能量和增加氧化应激,直接参与AKI的发病机制[26]。此外,N末端脑钠肽前体在术前风险分层中也显示出潜力[5]。这些新型生物标志物的发现对于临床试验的设计具有重要意义,有助于评估新型治疗方法的疗效。但将生物标志物纳入常规实践之前,仍存在许多障碍需要克服。

5 小结

早期诊断AKI对手术患者的康复和预后具有重要意义。目前,临床常用尿量减少和血清肌酐增加作为AKI的诊断指标,但仍需寻找更早期和更准确的生物标志物来提高诊断的准确性。预防和治疗AKI的策略需要综合多种方法。风险评估是关键步骤,可通过评估年龄、性别、基础肾功能、合并症和手术类型等因素来识别高危患者。术中麻醉和手术共同影响肾功能,需要特别注意手术过程中的液体管理和血流动力学监测等。同时,避免肾损伤的因素也应得到关注,如减少使用肾毒性药物并控制血压等。未来的研究应进一步完善风险评估系统,如基于一致的数据采集、结合人工智能技术,利用新的生物标志物,并考虑临床实际情况,实现有效的AKI风险预测模型建立。