肺功能异常患者肺切除术后心肺并发症发生的高危因素及预测模型构建

郭军号 金 刚 赵 智 南方圆 胡允胜 胡 蕖

(1.武汉市江夏区第一人民医院胸外科,武汉430200; 2.武汉市江夏区中医医院外科,武汉 430200)

胸外科手术患者中相当比例存在肺部功能异常,此类患者往往合并慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、间质性肺疾病等基础呼吸系统病变[1]。合并肺功能异常的患者接受胸外科手术后更易发生心肺并发症,给术后康复及临床预后带来不利影响[2-3]。如何早期识别肺功能异常患者胸外科术后心肺并发症的发生并给予早期防治干预已越来越受到人们的关注。目前对于肺功能异常人群在胸外科术后心肺并发症的发生与哪些因素有关尚存争议,同时缺乏基于临床指标构建的预测模型[4]。本研究探讨了存在肺功能异常的患者肺切除术后心肺并发症发生的高危因素并构建预测模型,旨在为早期识别高危人群及制定干预方案提供更多参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入2015年1月至2022年6月于武汉市江夏区第一人民医院行肺切除术治疗且存在肺功能异常的患者375例。纳入标准:①经临床诊断肺功能异常,即合并慢性阻塞性肺疾病、间质性肺病、一秒用力呼气容积占预计值百分比(the first second forced expiratory volume as a percentage of the predicted value, FEV1%pred)<80%或肺一氧化碳弥散量占预计值百分比(diffusing capacity of the lungs for carbon monoxide as a percentage of the predicted value, DLCO%pred)<80%;②于本院完成肺切除手术;③年龄18～75岁;④临床特征资料完整。排除标准:①无法耐受手术;②远处转移;③胸部手术史;④其他类型恶性肿瘤;⑤血液系统疾病;⑥精神系统疾病。研究设计符合世界医学大会《赫尔辛基宣言》伦理学要求。患者均已签署知情同意书。

1.2 分组

根据术后是否出现心肺并发症分为并发症组(70例)和非并发症组(305例)。心肺并发症类型包括肺持续漏气、心律失常、肺部感染、急性心肌梗死及肺栓塞等,其中肺持续漏气指持续超过5 d的肺实质性漏气;心律失常指心房纤颤(心房呈无序激动和无效收缩的房性节律);室性早搏(由希氏束分支以下异位起搏点提前产生的心室激动);窦性心动过速(窦房结发出的激动超过了100次/min 以上);肺部感染诊断根据临床症状体征及胸部X线检查。

1.3 研究方法

1.3.1 资料收集

登录医院电子病历系统收集患者的年龄、性别、吸烟史、疾病史、FEV1%pred、DLCO%pred、麻醉分级、手术方式、切除范围、术中出血量及术后心肺并发症情况。

1.3.2 登楼试验

试验前记录患者的心率、血压、呼吸频率、动脉血氧分压、二氧化碳分压及动脉血氧饱和度;专人陪同患者登楼,尽量一次性快速完成,中途避免休息;登楼过程中可依靠栏杆扶手保持平衡,但避免借力登楼。从住院部1楼登至6楼,每两层间隔为20级,每级高度15 cm,达6层时累计登楼高度为18 m,记录所能登达最大层数及所需时间,如登达6层应立刻返回病房,复测试验前指标[5]。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 术后心肺并发症发生情况分析

375例患者术后出现心肺并发症者70例,发生率为18.67%,包括肺持续漏气31例,心律失常19例,肺部感染14例,急性心肌梗死5例,肺栓塞1例。

2.2 两组患者基线临床特征资料比较

两组患者FEV1%pred、DLCO%pred、登楼高度、登楼试验前后心率差值、动脉血氧饱和度差值比较差异均有统计学意义(P<0.05);两组其他基线临床特征资料比较差异无统计学意义(P>0.05),详见表1。

表1 并发症组和非并发症组基线临床特征资料比较Tab.1 Comparison of baseline clinical characteristics between the complication group and the non-complication group

2.3 肺切除术后心肺并发症发生危险因素Logistic回归模型多因素分析

多因素分析结果显示,登楼高度、登楼试验前后心率差值及动脉血氧饱和度差值是肺切除术后心肺并发症发生的独立危险因素(P<0.05),详见表2、3。

表2 多因素分析中的变量赋值方法Tab.2 Variable assignment methods in multi-factor analysis

表3 肺切除术后心肺并发症发生的危险因素Logistic回归模型多因素分析Tab.3 Multivariate analysis of risk factors for cardiopulmonary complications after pulmonary resection by Logistic regression model

2.4 肺切除术后心肺并发症发生预测模型的构建及预测效能分析

利用Logistic预测概率对于肺切除术后心肺并发症发生情况进行预测,最佳截断值为70.07%,约登指数为54.15%。具体如表4,图1所示。

图1 预测模型ROC曲线Fig.1 ROC curve of the prediction model

表4 肺切除术后心肺并发症发生预测模型的预测效能Tab.4 Prediction efficiency of the model for predicting the occurrence of cardiopulmonary complications after pneumonectomy

3 讨论

合并肺功能异常的患者发生肺部良恶性肿瘤的风险相对更高,而对于存在手术指征的人群为避免术后危及生命的心肺相关并发症的出现,对临床医生把握手术禁忌的能力提出更高要求;但单纯依靠静态肺功能检查结果可能使部分患者丧失手术机会,不利于临床预后的改善[6-7]。故早期准确筛选合并肺功能异常的胸外科术后心肺并发症高危人群并给予分层管理的重要性已获得医学界的认可。

有研究[8-9]显示,基础心肺功能可能与术后心肺并发症发生有关,但静态肺功能检测难以准确全面反映患者的心肺功能,而标准心肺功能运动试验中极限最大耗氧量这一最有价值的指标往往难以获得,临床应用明显受限。近年来的研究[10]提示,登楼试验可作为常规静态肺功能检查的重要辅助手段,用于胸外科手术患者的基础心肺功能评估,同时具有简便易行、安全经济等优势。相关指南[11]推荐对准备接受肺切除手术的患者术前应完成静态肺功能检查,其中登楼高度>22 m者可归入低危组;如FEV1%pred和DLCO%pred中任一值<30%则建议行标准心肺功能运动试验。有研究[12]提示,登楼时间和登楼高度可用于心肺功能筛查并预测肺切除术后心肺并发症发生风险。另有报道[13]证实,登楼时间、速度及高度均与标准心肺功能运动试验极限最大耗氧量有关;此外登楼高度还与手术前后FEV1%及DLCO%差值直接相关。

有研究[14-15]显示,肺癌患者术前低FEV1%和登楼高度<15 m与术后心肺并发症发生风险升高独立相关;同时术前登楼高度>18 m的患者术后5年总生存率更高。本研究结果亦支持以上观点。同时本研究还提示,登楼试验前后血氧饱和度差值与肺切除术后心肺并发症的发生独立相关;有研究[16]显示,登楼高度>22 m的肺切除手术患者如登楼前后动脉血氧饱和度下降超过4%则发生心肺并发症的风险更高。登楼时最大心率与平静心率差值越小则术后心肺并发症的发生率越高,此外登楼试验前后心率差值亦被证实与肺切除术后心肺并发症发生有关,而这亦被既往研究[17]证实,即登楼时最大心率与平静心率差值越小则术后心肺并发症的发生率越高。

除与登楼试验结果有关外,本研究还证实手术切除范围是肺切除术后心肺并发症发生的独立危险因素,其中以亚肺叶切除为主,局限术式更有助于预防术后心肺并发症的发生,这可能与该术式能够减轻扩大切除对于人体脏器功能及内稳态的影响有关[18]。

本研究利用多个影响因素构建了Logistic回归模型,对患者肺切除术后心肺并发症的发生情况进行预测,结果显示,模型得到了较为理想的预测结果。但是仍然可以见到一定的误诊以及漏诊情况存在,这也说明在工作中可以继续开发相关指标,完善该预测方程。

另外,本研究中并发症患者和非并发症患者的样本量相差比较悬殊,尽管两组基线是均衡的,但是由于样本量少的那一组样本可能会被模型给予更低的权重,从而可能会导致模型的预测能力下降,也希望能在今后的工作中实施改善。

综上所述,存在肺功能异常的患者肺切除术后心肺并发症发生与登楼高度、登楼试验前后心率差值及动脉血氧饱和度差值关系密切;基于以上因素构建的模型可准确预测术后心肺并发症的发生风险。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明郭军号:资料收集及统计学分析,撰写论文;金刚、赵智、南方圆:资料收集;胡允胜:统计学分析;胡蕖:研究设计及文章审核修改。