婴儿心脏术后低氧血症的发生率和危险因素对预后的影响

黄晓琴，刘 琦，杜 杨，林丽霞，钟 杏，贺子剑，罗丹东，张崇健

低氧血症是心脏手术后最常见的并发症之一，术后出现低氧血症的患者为30.6%，术后24 h 内低氧血症的发生率为4.2%[1-2]。在先天性心脏病手术中，低氧血症的发病率较高，多发生在术后早期，对术后死亡率有重要影响，其死亡率为3.1%[3-4]。患者一旦出现低氧血症，将会影响患者呼吸、循环功能的恢复、延长拔除气管插管时间和ICU 住院时间，影响患者预后[5-6]。与成人相比，婴儿先天性心脏病在疾病类别、基础血流动力学、术中温度限制、术后病理生理变化等方面存在较大的差异[4,7]。然而，关于婴儿心脏术后低氧血症的危险因素及其对预后影响的研究很少。本研究回顾性分析广东省人民医院接受心脏手术婴儿的临床资料，探讨术后低氧血症的发生与机械通气时间、住院时间的关系，为临床提早干预提供参考。

1 资料与方法

1.1研究人群 连续性收集2019 年1 月1 日至2019 年4 月30 日在体外循环下行先天性心脏病外科手术婴儿患者（≤12 月）的临床资料。排除标准：术前体外膜氧合、急诊手术、姑息手术、缺失氧合数据、术前机械通气、非体外循环下手术。本研究共纳入209 例婴儿。研究人群流程图见图1。

图1 研究人群流程图

1.2研究方法 所有婴儿术后即刻入监护室，呼吸机参数吸氧浓度为80%（空气-氧气混合）；压力控制通气模式：潮气量为10 ml/ kg 或压力控制通气模式：压力极限为12 ～15 cmH2O，通气频率为25 ～38 次/min，将动脉二氧化碳分压（PaCO2）水平维持在35 ～45 mmHg，吸气时间：呼气时间比为1 ∶1.5～2；收集术后24 h 内所有动脉血气资料，统一使用宝石GEM3000 血气分析仪进行动脉血气测定，根据术后15 min 内第一张血气结果调整呼吸机。根据动脉血氧分压（PaO2）和吸入氧浓度分数（FiO2）计算出所有动脉血气的氧合指数（PaO2/FiO2），参照欧洲麻醉学学会及欧洲重症监护医学学会对儿科低氧血症的定义，将婴儿分为低氧组（≤300 mmHg）和非低氧组（ ＞ 300 mmHg）[8-9]。本研究主要的临床结局是呼吸机辅助时间，次要结局是术后住院时间。

1.3体外循环管理策略 体外循环采用德国Stocket V 型人工心肺机，日本泰尔茂Fx05 膜式氧合器，西京体外循环管道，威高血液浓缩器。体外循环血流量为100 ～150 ml/（kg·min），浅低温，术中平均血压维持在40 ～70 mmHg，红细胞压积维持在0.22～0.30，活化凝血时间（activated clotting time, ACT）时间维持在480 s 以上，体外循环停止时用鱼精蛋白拮抗。

1.4数据收集 围手术期基线资料原始数据均来自医院住院病历电子系统及纸质版临床资料，基线资料包括：人口学资料（性别、年龄、胎龄、体重）；术前检验及其他资料（白蛋白、血小板、肌酐、血红蛋白、血糖、紫绀型先天性心脏病、使用抗生素）；手术资料：（术中输血、体外循环时间、主动脉阻断时间）；采用先天性心脏病手术风险调整-1（risk adjustment for congenital heart surgery-1,RACHS-1）评分对手术的复杂程度进行分级[10]。

1.5统计分析 数据采用R 软件（R 4.1.0）进行统计学分析。计量资料数据分布呈正态分布时，采用均数±标准差表示，组间比较采用t 检验；不服从正态分布时，计量资料以中位数四分位数（Q1，Q3）表示，两组间比较采用Mann-Whitney U 检验。计数资料采用例数（百分比）表示，组间比较采用卡方检验。建立Logistic 回归模型，采用向后逐步回归法分析术后低氧血症的独立危险因素。建立单因素和多因素的线性回归模型，将氧合指数分别以连续性变量和二分类变量的形式带入回归模型中，验证氧合指数与术后机械通气时间和术后住院时间的相关性。单因素模型，只纳入术后氧合指数这一个变量，未调整其他变量；多因素调整模型在纳入氧合指数的基础上，调整了性别、年龄、孕周、术前白蛋白、体外循环时间、主动脉阻断时间、RACHS-1 评分、术中输血、术前使用抗生素等变量。应用线性回归模型结合限制性立方样条模型（restricted cubic splines, RCS）分析氧合指数与机械通气时间、术后住院天数的曲线关系。P＜ 0.05 表示差异有统计学意义。

1.6伦理审查 本研究通过广东省人民医院伦理委员会批准（KY-Z-2022-311-04）。

2 结果

2.1一般资料 研究人群的临床特征见表1。本研究中低氧组31 名婴儿，非低氧组178 名婴儿，术后24 h 内低氧血症的发生率为14.8%（31/209），男性婴儿占总数58.9%，低氧组男性婴儿占71%；两组婴儿比较，年龄、胎龄、术前白蛋白水平及术中输血，组间差异有统计学意义；其他变量在两组之间没有明显差异。

表1 体外循环下行先天性心脏病矫治术婴儿的基线资料

2.2临床结局 低氧组婴儿机械通气时间（P＜ 0.001）、重症监护时间（P= 0.003）、住院时间（P= 0.003）。见表2。

表2 体外循环下行先天性心脏病矫治术婴儿的临床结局

2.3线性回归模型结合RCS 分析 氧合指数与机械通气时间呈现直线关系（非线性检验P= 0.059），氧合指数越高，机械通气时间越短（P≤0.001），见图2。氧合指数与术后住院时间呈现直线关系（非线性检验P= 0.736），氧合指数越高，术后住院时间越短（P≤0.001），见图3。氧合指数每增加50，住院时间减少0.37 d（β = -0.37）；氧合指数每增加50，机械通气时间减少5.89 h（β = -5.89）；与非低氧组相比，低氧组婴儿术后住院时间延长1.58 d（β = 1.58），机械通气时间增加32.44 h（β = 32.44），见表3。

表3 氧合指数与结局的线性回归分析

图2 氧合指数与机械通气时间的曲线关系

图3 氧合指数与术后住院天数曲线关系

2.4低氧血症危险因素的 Logistic 回归分析 单因素分析年龄、术前白蛋白水平和术中输血与术后低氧血症有关（P＜ 0.05）。多因素分析提示术前白蛋白水平降低、术中输血是术后发生低氧血症的独立危险因素（OR 值 = 0.90，95%置信区间：0.80 ～1.00，P= 0.047；OR = 1.49，95% CI：1.05 ～2.11，P= 0.024），见表4。

表4 先天性心脏病矫治术婴儿低氧血症的危险因素分析

3 讨论

本研究主要发现概括如下：首先，婴儿体外循环下心脏术后低氧血症发生率偏高。其次，术前白蛋白水平降低和术中输血被确定为术后发生低氧血症的独立危险因素。第三，低氧血症与预后结果相关，心脏术后发生低氧血症的婴儿，机械通气时间和住院时间明显延长。

体外循环下心脏术后肺功能障碍的病理生理学是多因素且复杂的[11]。低氧血症是肺功能障碍的可量化表现，可以很容易地检测和计算得到。Weiss 等的研究发现，来自以色列耶路撒冷哈达萨希伯来大学医院的460 名（ ＞ 15 岁）体外循环下行心脏手术的患者，术后12 h 内氧合指数可出现短暂下降[12]。上海交通大学医学院附属新华医院的154 名（≤12 岁）心脏术后患儿的研究中发现低氧血症83.8%发生在术后2 h 内，7.1%发生在术后2～6 h 内，9.1%发生在6 h 后[4]。在Wang D的成人研究中，心脏手术后24 h 内低氧血症的发生率为4.2%（222/5 323）[3]。以上研究均提示不同人群心脏术后早期低氧血症发生率较高，监测术后24 h 内的氧合指数显得尤为重要，本研究人群为婴儿，该人群术后低氧血症发生率及其预后对同类研究具有补充参考意义。本研究以术后24 h 内氧合指数最大值≤300 mmHg 作为低氧血症的诊断切点，分析显示婴儿体外循环下心脏术后早期低氧血症的总体发生率高达14.8%。这可能与婴儿心脏手术操作过程复杂且精细、手术时间长、机械通气的使用、体外循环下肺力学的改变以及气体交换的异常、体外循环术后肺循环血流量增多、手术切口破坏胸廓完整性等原因使呼吸功能下降等有关，这些因素都可能导致肺部顺应性差、氧合指数下降，从而进一步导致低氧血症[4,13]。

Weiss YG 和Ranucci M 等的研究发现，成人体外循环下心脏手术的术前、术中及术后相关因素已被确定为低氧血症的重要危险因素。Stayer等研究发现，在德克萨斯州儿童医院心脏外科的112 名（ ＜ 1 岁）术后婴儿中，年龄是影响动态呼吸顺应性和总呼吸阻力的唯一重要因素，并且是呼吸力学变化的更强预测因素[14]。Alam 等的研究发现，在印度儿科心脏ICU 的574 例接受心脏手术的婴儿中，较小年龄患儿的机械通气时间更长[15]。本研究中的主要病例是婴儿，研究发现术前白蛋白水平降低与心脏术后低氧血症显著相关。低蛋白血症已被证明是体外循环下心脏手术相关发病率和死亡率的强有力独立风险因素，预示着不良预后[13,16-17]。低蛋白血症促使低氧血症的原因可能有：①白蛋白降低可引起组织器官水肿、延缓机体愈合、降低血浆抗氧化和抗感染能力，增加病死率[18]。②机体参与氧气转运的血红蛋白也是蛋白的一种，低蛋白血症影响血红蛋白含量，机体会因为转运氧气功能障碍而出现低氧血症[19]。③低蛋白血症可引起肺水肿，从而影响氧交换，导致低氧血症[12]。④白蛋白泄漏到肺泡间隙会干扰肺功能并使表面活性剂失活[20]。及时补充外源性白蛋白，可提高24 h 内的氧合指数，可能对减少术后低氧血症有积极的作用[21]。本研究显示，术前白蛋白水平降低与心脏术后低氧血症显著相关，且是心脏术后发生低氧血症的独立危险因素。本研究结果表明：对于这类患儿，需做好术前评估，实施严格的围手术期管理，以减少术后低氧血症的发生。

Julie L 等的研究发现术中输血是体外循环心脏手术中加重肺部并发症导致低氧风险的常见因素[13]。Koch 等人评估了超过16 000 名接受心脏手术的患者，他们发现接受红细胞的患者有更高的并发症[22]。输血导致低氧血症的可能原因有：①输血会伴随着体内铁负荷加重，催化氧自由基产生，引发氧化应激反应。②输血还存在免疫调节作用，体外循环中血液与人工材料的接触使血液中的组分被激活并相互作用分泌大量炎性介质，使机体处于促炎状态。③体外循环建立后肺动脉的血流被阻断，肺组织只能靠支气管动脉和侧支循环来灌注，故此时的肺组织处于不同程度的缺血状态，输血后可能导致肺灌注损伤、白细胞激活，炎性介质产生[23]。④输血的患儿肺毛细血管通透性的增加明显大于未输血的患者，填充的红细胞输注量与肺渗漏指数的增加有关，导致低氧血症[24]。本研究显示，术中输血是心脏术后发生低氧血症的独立危险因素，这与阴睿媛等研究结果一致[25]。因此临床应进行术中安全评估，根据患儿具体状况，采用适当的无血或节约用血策略。

婴儿术后低氧血症可能是由原发性肺功能障碍、继发性心功能障碍或两者兼而有之引起的，呼吸中枢不成熟、体外循环下促炎细胞因子白细胞介素水平与术后24 h PaO2/FiO2值呈负相关、手术和麻醉程序的刺激会降低肺表面活性物质。气体交换异常和呼吸阻力增加是术后低氧血症的常见原因，包括肺泡-动脉氧分压变化增加、肺血管阻力升高、肺内分流增加、顺应性降低，特别是在新生儿和较小的婴儿中[4]，一旦低氧血症无法改善，不仅导致机械通气时间延长，增加术后感染机会，还会延长住院时间，增加家庭经济及心理负担[5]。Itagaki 等的研究发现，患有先天性心脏病的婴儿适应和恢复能力差，即使手术成功，低氧血症依然会持续存在一段时间，从而导致机械通气时间延长[26]。本研究与 Liu Nan 等研究结果相似[27]。

婴儿在体外循环下行心脏手术，术后低氧血症的发生率较高。术前白蛋白水平降低和术中输血是术后24 h 内发生低氧血症的独立危险因素，并与术后机械通气时间和住院时间延长有关。体外循环医师应该更多的关注术前白蛋白水平，必要时转机期间补充白蛋白，并加强术后早期（24 h内）氧合指数监测，优化围手术期输血管理，以降低术后低氧血症的发生率、减少术后机械通气时间及住院时间。

本研究存在以下局限性：首先，该研究入选研究对象只纳入了解剖异常可以完全纠正的患者，这一人群并不完全覆盖所有心脏病的婴儿。其次，本研究收集的是低氧血症术后的24 h 内，这可能低估了低氧血症的总体发生率。第三，本研究只分析了低氧血症与住院期间预后之间的关系，没有收集出院后的长期预后。后续研究可扩大研究人群范围，对心脏术后住院期间低氧血症发生情况进行统计，并关注近期及远期预后。