非体外循环冠脉搭桥术后认知障碍的风险个体化预测研究

高源，王俊生，杨书强

（安阳市人民医院 心脏大血管外科，河南 安阳 455001 ）

随着人们生活水平的提高，冠心病的发病率逐年升高，进行非体外循环冠脉搭桥手术治疗的病人也相应增加［1］。与传统手术相比，非体外循环冠脉搭桥避免了体外循环对人体带来的各种不良影响，手术成功率高，但作为心脏外科手术，患者术后认知功能障碍是其常见并发症，常表现为记忆受损、认知能力异常等，严重影响患者术后的生活质量［2］。既往有研究发现［3］，非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知水平呈先下降后上升的趋势，部分患者出现术后认知功能障碍，不利于患者的康复。因此，需对非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的风险进行评估，并建立有效的预测模型，以便于临床提前干预和治疗。列线图模型有良好的准确度且直观、便于理解，可用于预测疾病结局［4］。GONG 等［5］研究报道，应用列线图模型可直观预测冠状动脉搭桥术后患者发生房颤的概率，识别高危房颤患者，便于医护人员术前给予其保护性治疗。故本研究特通过分析非体外循环冠脉搭桥术患者临床资料，筛选其术后发生认知功能障碍的危险因素并构建风险列线图预测模型，为临床评估、治疗等提供参考，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经安阳市人民医院伦理委员会审批后，对2020 年2 月至2022 年12 月收治的192 例行非体外循环冠脉搭桥术患者的临床资料进行回顾性分析。纳入标准：①均单纯行非体外循环冠脉搭桥术治疗；②均在术前、术后配合认知功能测试，且术前无认知功能障碍；③临床资料完整。排除标准：①合并有阿尔兹海默症等神经系统病变，或伴有严重视觉、听觉障碍；②术前因头颅损伤存在认知障碍，或曾患脑卒中；③伴其他心血管手术者，如心脏瓣膜置换术、射频消融术、起搏器植入术、球囊扩张、支架植入等；④既往有脑外科手术史；⑤术前3 个月有服用抗抑郁、镇静剂或抗精神病等药物；⑥术前经影像学检查，脑部有新近发生的出血、梗死或肿瘤炎症；⑦重度贫血、肝肾等重大器官功能严重不全。按照2∶1的比例将纳入研究患者分为建模组（128 例）与验证组（64 例）。

1.2 方法

资料收集：收集与整理患者的性别、年龄、体重指数、文化程度（初中及以下、高中及以上）、吸烟史、饮酒史、心房颤动、糖尿病、高血压、颈动脉狭窄、主动脉斑块、手术麻醉时间、术中血红蛋白浓度下降率（ΔHb）、术后全身炎症反应综合征（SIRS）评分、监护室停留时间。参照相关标准［6］，术后第2 天对患者进行SIRS 评分：①体温高于38℃或低于36℃；②心率大于每分钟90 次；③呼吸频率大于每分钟20 次或二氧化碳分压小于4.3 kPa；④白细胞计数大于12×109/L或小于4×109/L、未成熟中性粒细胞大于10%。符合其中一项为1 分，评分依次累加，最高为4 分。

认知功能障碍判定［7］：采用蒙特利尔认知评估量表（MoCA）分别在术前和术后7 d 对患者认知功能进行评估，量表共7 个维度，分别为视空间与执行能力（5 分）、命名能力（3 分）、注意力（6 分）、语言能力（3 分）、抽象能力（2 分）、延迟回忆（5 分）、定向力（6 分），总分30 分，＜24分即为认知功能障碍。根据患者术后7 d 的评估结果将建模组分为障碍组和无障碍组。

1.3 观察指标

①统计所有非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的发生情况；②建模组和验证组临床资料比较；③建模组中障碍组和无障碍组的临床资料比较；④非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的多因素分析；⑤非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的预测列线图模型构建及建模组、验证组预测模型的校准曲线；⑥建模组和验证组列线图预测模型的受试者工作特征（ROC）曲线和决策性曲线（DCA）。

1.4 统计学方法

以SPSS 26.0 软件进行统计学检验。计量数据以均数±标准差（±s）描述，采用t检验；计数数据以百分率（%）描述，采用χ2检验；采用多因素Logistic 回归分析法对非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的影响因素进行分析，引入R 软件（R3.6.1），应用rms 程序包构建列线图模型，采用Bootstrap 法进行内部验证，绘制校准曲线；采用ROC 曲线评估列线图模型对建模组、验证组发生认知功能障碍风险的预测效能；采用DCA 评估模型的临床净获益。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的发生情况

经统计，192 例非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的有66 例，发生率为34.38%；其中建模组128 例患者有45 例发生认知功能障碍，发生率为35.16%；验证组64 例患者有21 例发生认知功能障碍，发生率为32.81%。

2.2 建模组和验证组临床资料比较

建模组和验证组临床资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

表1 建模组和验证组临床资料比较

2.3 障碍组和无障碍组临床资料比较

两组性别、体重指数、饮酒史、心房颤动、监护室停留时间比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；障碍组年龄≥65 岁、初中及以下文化程度、吸烟史、糖尿病、高血压、颈动脉狭窄、主动脉斑块、手术麻醉时间＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS评分＞2 分占比均高于无障碍组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 障碍组和无障碍组临床资料比较

2.4 非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的多因素分析

以患者术后是否发生认知功能障碍为因变量（障碍=1，无障碍=0），以上述表2 中差异有统计学意义的项目为自变量进行赋值［年龄（X1）：＜65 岁=0，≥65 岁=1；文化程度（X2）：高中及以上=0，初中及以下=1；吸烟史（X3）：否=0，是=1；糖尿病（X4）：否=0，是=1；高血压（X5）：否=0，是=1；颈动脉狭窄（X6）：否=0，是=1；主动脉斑块（X7）：否=0，是=1；手术麻醉时间（X8）：≤4 h=0，＞4 h=1；ΔHb（X9）：＜40%=0，≥40%=1；SIRS 评分（X10）：≤2 分=0，＞2 分=1］，采用多因素Logistic 回归分析法分析，结果显示年龄≥65 岁、初中及以下文化程度、吸烟史、糖尿病、高血压、颈动脉狭窄、主动脉斑块、手术麻醉时间＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS 评分＞2 分均是非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的危险因素（P＜0.05），见表3。根据多因素Logistic 回归分析结果得出风险预测计算公式：风险分数=-0.187+1.405X1+0.651X2+0.613X3+0.951X4+1.260X5+0.809X6+1.103X7+0.905X8+1.331X9+1.227X10，将非体外循环冠脉搭桥术患者的有关信息代入该模型，便可计算出其术后发生认知功能障碍的概率。

表3 多因素Logistic 回归性分析

2.5 非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的预测列线图模型构建及建模组、验证组预测模型的校准曲线

将多因素Logistic 回归分析筛选的10 个独立危险因素作为预测指标，构建非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的风险预测列线图模型，见图1；建模组列线图模型预测校准曲线的一致性指数为0.807，提示区分度良好，校准曲线比较接近标准曲线，见图2；通过验证组进行验证，一致性指数为0.786，同样显示校准曲线接近标准曲线，见图3。

图1 非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的预测列线图模型

图2 建模组列线图模型预测校准曲线

图3 验证组列线图模型预测校准曲线

2.6 建模组和验证组列线图预测模型的ROC 曲线和DCA

ROC 曲线分析结果显示，建模组列线图预测模型的曲线下面积（AUC）为0.839（95%CI：0.761～0.900），灵敏度 为82.61%，特异度 为88.00%，见图4；验证组列线图预测模型AUC 为0.822（95%CI：0.742～0.885），灵敏度为80.43%，特异度为85.33%，见图5。在列线图预测模型的基础上，将筛选出的危险因素进行术后认知功能障碍的DCA，建模组DCA 结果显示当阈值概率为0～0.6，模型表现为正的净效益，见图6；且在验证组中当阈值概率为0～0.55，模型表现为正的净效益，见图7。

图4 建模组列线图预测模型ROC 曲线

图5 验证组列线图预测模型ROC 曲线

图6 建模组列线图模型预测DCA

图7 验证组列线图模型预测DCA

3 讨论

非体外循环冠脉搭桥术是指在跳动的心脏上完成冠状动脉搭桥术的操作，相较于体外循环而言，减少了对机体的创伤，但患者术后仍存在并发认知功能障碍等的风险，影响患者恢复［8］。本研究192 例非体外循环冠脉搭桥术患者术后认知功能障碍的发生率为34.38%，与吴振华等［9］研究结果中的30.8%大致吻合，表明非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的风险较高。因此，需对非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的影响因素进行分析，以指导临床加强对高风险患者的干预和管理。

本研究通过Logistic 回归分析发现，年龄≥65岁、初中及以下文化程度、吸烟史、糖尿病、高血压、颈动脉狭窄、主动脉斑块、手术麻醉时间＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS 评分＞2 分均是非体外循环冠脉搭桥术患者术后发生认知功能障碍的危险因素。分析原因可能为，随着患者年龄的增长，中枢神经系统功能退化，脑血流的自身调节功能减退，术中易发生脑灌注不足，造成神经递质的功能受损，增加术后认知功能障碍的风险［10］。学习作为一种良性刺激，可增加神经元之间的突触联系，延缓认知功能下降，并发认知功能障碍的风险降低［11］。因此，文化程度在初中及以下的患者可能更容易发生术后认知功能障碍。烟草中含有尼古丁等多种有害物质，对心、脑系统造成严重影响，长期吸烟可加速大脑老化，降低记忆力，影响认知功能［12］。娄方丽等［13］研究报道，吸烟的中老年人发生认知功能障碍的风险明显高于不吸烟者，本研究结果与之一致。既往有研究表明，糖尿病、高血压等代谢性疾病在认知功能损害中起着重要作用，糖尿病患者本身血管调节能力较差，且术中血糖的波动可对脑组织能量代谢造成影响，术后易出现认知功能异常［14］；高血压可降低大脑神经调节功能，造成大脑血管重构，导致围术期患者脑灌注异常，进而造成术后认知功能障碍的发生［15］。颈动脉狭窄可引起血流动力学改变，导致低灌注情况的出现，脑内海马胆碱能神经元死亡、胆碱乙酞转移酶活性降低，逐渐诱发认知功能障碍［9］。非体外循环冠脉搭桥术需对主动脉进行操作，若斑块脱落，易造成颅内微栓塞的形成，导致大脑局部供氧不足，损害中枢神经系统，增加术后认知功能障碍发生的概率［16］。全麻在生物学水平上可影响正常脑血流、脑代谢等过程，在麻醉药物的作用下，大脑处于受抑制状态，随着麻醉时间的延长，药物剂量也随之增加，患者认知功能受损加重，术后易发生认知功能障碍［17］。术中Hb 下降过多可造成局部供氧不足，并影响神经突触递质传递，对中枢神经系统造成损害，引发认知功能障碍，有研究显示［18］，术中ΔHb 越大，术后认知功能障碍发生的概率越高，本研究结果与之相符。SIRS 是严重创伤或感染所引起的全身性炎症反应的临床过程，评分越高，表示炎性反应所造成的损害越严重，手术期间释放的大量炎性因子进入中枢神经系统，对认知功能造成不利影响［19］。

列线图预测模型是在多因素回归分析的基础上，将多个预测指标绘制在同一平面上，可根据相应算法，得到每个个体发生结局事件的预测概率，可操作性强，准确性高［20］。本研究基于多因素Logistic 回归分析筛选的10 个独立危险因素作为预测指标构建非体外循环冠脉搭桥术患者发生术后认知功能障碍的风险预测列线图模型，并经过内部及外部验证，发现本研究列线图模型特异度、灵敏度均较好，说明该模型具有良好的预测价值。预测患者发生术后认知功能障碍的风险与实际发生认知功能障碍的风险相贴合，且DCA 曲线显示根据模型进行风险评估可获得满意的净收益，说明该列线图模型具有较好的准确性、临床应用价值高。临床医师可根据该列线图模型预测非体外循环冠脉搭桥术患者发生术后认知功能障碍的可能性，提前做好预防工作，尽可能降低认知功能障碍的发生率。

综上所述，年龄≥65 岁、初中及以下文化程度、吸烟史、糖尿病、高血压、颈动脉狭窄、主动脉斑块、手术麻醉时间＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS评分＞2 分均是非体外循环冠脉搭桥术患者发生术后认知功能障碍的影响因素，基于此构建的相关列线图风险预测模型对此类患者发生术后认知功能障碍具有较好的预测效能，对临床工作具有重要指导意义。