非心臟大血管手術術后心力衰竭危險因素分析及預測模型的構建*

朱易紫婷,易 斌,魏 珂△

(1.重慶醫科大學附屬第一醫院麻醉科,重慶 400016;2.陸軍軍醫大學第一附屬醫院手術麻醉科,重慶 400038)

在世界范圍內,每年有超過2億成年人接受非心臟手術(NCS),NCS的平均總并發癥發生率為7%～11%,死亡率為0.8%～1.5%[1]。其中高達42%的死亡是由心臟并發癥引起的[2]。關于圍手術期心臟事件發生率,主要心臟不良事件在無特殊疾病限制人群中發生率為2%,在高危人群中發生率可高達34%[3-4]。對于NCS,心臟不良事件是造成患者不良預后的重要原因,有研究表明術后發生心臟并發癥會延長手術患者的住院時間,增加死亡率[5-9],因此,在NCS術前評估心臟不良事件的風險是非常重要的。出現術后心臟并發癥的危險因素包括年齡、缺血性心臟病(ischemic heart disease,IHD)史、高血壓病史、瓣膜性心臟病(valvular heart disease,VHD)、心律失常、術前貧血、手術類型等[4,10-13]。分類系統和風險評分可以幫助估計風險,目前已有術前心臟風險評分被廣泛應用,包括修正心臟危險指數(RCRI)評分[4],美國外科醫師學會國家手術質量改進計劃(NSQIP)心肌梗死和心臟驟停(MICA)指數計算器[14],美國外科醫師學院(ACS)NSQIP外科風險計算器[15]。但這些評分存在一定的局限性,因缺乏鑒別能力或者需借助計算器而不方便應用于術前快速評估,最終預測結果多為通過評分進行分層,缺乏預測模型進行概率計算。目前存在的預測模型則多研究圍手術期主要不良心臟事件集合的發生,其中包括術后心肌梗死、心力衰竭、心律失常等[16-17],對于單一并發癥的危險因素分析及預測尚缺乏,而臨床對于并發癥的預防及處理需要準確識別其類型。心力衰竭作為心臟并發癥之一,與患者基礎疾病、手術類型、實驗室檢查指標相關,術前進行風險預測,可在圍手術期識別和治療該不良事件,改善患者術后康復。

本研究旨在識別非心臟大血管手術發生術后心力衰竭(postoperative heart failure,PHF)的危險因素,以及構建預測模型并生成可視化列線圖,從而輔助臨床醫生在術前篩查PHF高危患者,從而實施心臟保護策略最小化并發癥。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究數據來源于陸軍軍醫大學第一附屬醫院、首都醫科大學宣武醫院、四川大學華西醫院、中山大學附屬第一醫院構建的數據庫(數據庫納入2019年1月至2020年1月手術患者資料)。本研究為回顧性研究,數據收集及分析不涉及患者隱私及個人身份,對患者沒有任何潛在傷害,無須知情同意書,已獲中國人民陸軍軍醫大學第一附屬醫院倫理委員會批準通過(KY201936)。本研究已在中國臨床試驗注冊中心網站完成注冊(注冊號:ChiCTR1900023927)。

1.2 納入排除標準

納入標準:(1)年齡≥18歲;(2)接受非心臟大血管手術;(3)美國麻醉醫師協會(ASA)分級1～4級。排除標準:(1)術前合并急性或慢性心力衰竭;(2)缺失數據;(3)術中發生急性心力衰竭、心臟停搏等搶救事件。

1.3 方法

在以往研究的基礎上,從數據庫中提取潛在的相關變量進行分析,包括人口統計學信息、病史和實驗室檢查,具體為:性別、年齡、ASA分級、體重指數(BMI)、術前心率、術前合并癥[高血壓、IHD、VHD、心律失常、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、哮喘、腦血管疾病、糖尿病]、白細胞計數(white blood cell count,WBC)、血紅蛋白(hemoglobin,Hb)、血小板計數(platelet,PLT)、白蛋白(albumin,Alb)、天門冬氨酸氨基轉移酶(aspartic transaminase,AST)、丙氨酸氨基轉移酶(alanine aminotransferase,ALT)、血鉀、肌酐(creatinine,Cr)、手術時間、手術類型(胸腔手術、腹部手術、泌尿外科手術、婦產科手術、神經外科手術、骨科手術、主動脈以外血管手術、脊柱手術、耳鼻喉科手術、甲乳外科手術、燒傷整形科手術、其他科室包括口腔和眼科等)。選擇是否發生PHF事件為結局指標。PHF定義為術后新發心力衰竭,來自數據庫中的術后診斷。

1.4 統計學處理

2 結 果

2.1 研究人群特征和PHF的危險因素

根據納入排除標準,本文最終納入2 354例患者,PHF發生率為2.63%(62/2 354)。在單因素logistic回歸分析中,年齡、手術時間及心率的增加,術前合并高血壓、IHD、VHD、心律失常、COPD、腦血管疾病、糖尿病,術前AST、Cr、WBC及ASA的升高,行腹部手術及主動脈以外血管手術會增加PHF的風險(OR>1,P<0.05)。Alb、Hb及PLT升高能降低PHF的風險(OR<1,P<0.05),見表1。

表1 人群特征及PHF的單因素logistic分析

2.2 PHF的多因素分析

對單因素logistic回歸所篩選出來的19個指標進行多因素分析,結果見表2。在多因素logistic回歸分析中,年齡(OR=1.040,95%CI:1.009～1.072)、手術時間(OR=1.630,95%CI:1.106～2.402)、IHD(OR=3.515,95%CI:1.496～8.262)、VHD(OR=3.668,95%CI:1.260～10.676)、COPD(OR=6.106,95%CI:1.576～23.650)、AST(OR=1.006,95%CI:1.001～1.012)、Cr(OR=1.014,95%CI:1.008～1.021)、WBC(OR=1.114,95%CI:1.039～1.195)是PHF的影響因素(P<0.05)。Hb差異無統計學意義(P>0.05),對結局的影響處于臨界值(OR=0.986,95%CI:0.972～1.001),見表2。

表2 PHF的多因素logistic回歸

2.3 列線圖預測

結合多因素logistic回歸結果及臨床實際,納入年齡、手術時間、IHD、VHD、COPD、AST、Cr、WBC、Hb構建模型并生成列線圖,見圖1。

圖1 PHF的預測列線圖

2.4 模型評價

構建的預測模型AUC為0.924(95%CI:0.905～0.944),見圖2。使用Bootstrap內部驗證AUC為0.907,該模型校準曲線見圖3。

圖2 預測模型的ROC

圖3 列終圖預測模型的校準曲線

3 討 論

在非心臟非大血管手術中,心力衰竭作為術后并發癥會延長患者住院時間,增加死亡率,臨床醫師在術前評估時識別出患者發生PHF的風險對制訂手術及麻醉方案有重大意義。本文對于4家醫院的非心臟大血管手術患者進行分析,發現術前未合并慢性心力衰竭患者PHF發病率為2.63%。利用logistic回歸篩選變量構建了預測模型,可在術前對患者進行評估,識別潛在可能發生的PHF,以輔助后續決策執行,減少PHF的發生。

心力衰竭是由于心臟結構和/或功能異常,從而導致靜息和/或運動時心內壓力升高和/或心排血量不足,IHD、VHD、心律失常等是常見病因[18]。本研究經多因素logistic回歸分析,識別出年齡增加、術前合并IHD、VHD及COPD、AST升高、Cr升高、WBC升高及手術時間長為發生PHF的危險因素。對于術前合并心肺疾病患者,經歷麻醉、手術應激后,可能造成患者心臟負荷增加,從而導致發生PHF的風險增加。另外,腎功能與心力衰竭的相互作用復雜,有研究提示腎功能的改變與心力衰竭的預后相關[19-20],且既往研究表明腎功能受損患者有發生心力衰竭的危險[21-22],而本研究識別出術前Cr升高為PHF的危險因素,與上述研究一致。早期研究描述了急性和慢性心力衰竭患者的肝功能檢查結果,并且與臨床結果存在不同的相關性,因此,對于心力衰竭的預測,AST升高可作為預測因素[23-25]。EISEN等[26]研究結果提示WBC升高與穩定型冠狀動脈疾病患者心力衰竭的發生率相關,而本文的研究結局為非心臟大血管手術患者PHF的發生,發現WBC也可作為術前評估PHF發生風險的預測因素之一。

ASA分級作為麻醉醫師常用風險評估手段,能有效評估圍手術期風險[27-28],在本研究中對結局無明顯影響,可能因本研究納入指標包含基礎疾病及實驗室指標等,與ASA分級有部分重疊,導致變量間有相互作用,從而表現為差異無統計學意義。而ASA分級為臨床廣泛使用的評價標準,因此未來可對患者進行其余變量的匹配從而對ASA分級進行單獨的研究。另外,術前的實驗室檢查中Hb的OR值為0.986,處于臨界,提示差異無統計學意義。但既往有研究顯示術前的Hb會影響術后心血管并發癥發生風險及死亡率[12,29],結合臨床,本研究仍選擇將其納入預測模型。最終根據納入指標構建的模型AUC為0.924,內部驗證AUC為0.907,有較好的預測效果。

目前存在的評分系統主要問題是有的評分復雜且需借助構建者開發的計算器[14],或簡單但辨識力不足[4],缺少能夠計算概率且大量應用于術前訪視階段的預測模型。本研究根據logistic回歸篩選變量,從而構建列線圖,相較于既往風險計算器及logistic回歸危險因素分析,列線圖將模型可視化,根據得分計算出PHF發生概率,方便臨床醫生術前評估使用。

本研究也存在局限性,由于數據來源于回顧性數據庫,心力衰竭實驗室指標如B型利鈉肽、氨基末端B型利鈉肽前體等,以及心臟彩超相關數據暫未納入,未來對于心臟事件高危人群需進一步完善相關指標的采集,以進一步完善模型。另外,本模型使用Bootstrap進行內部驗證,未進行外部驗證,限制了結果的證據水平。另外,對于術前未合并心力衰竭患者,發生PHF的風險較低[30],且本數據集中陽性數據較少,導致列線圖校準曲線稍有偏離。未來可繼續擴大數據集,納入更全面的指標行進一步研究。

綜上所述,年齡增加、術前存在合并癥(IHD、VHD、COPD)、AST升高、Cr升高、WBC升高及手術時間長會增加非心臟大血管手術患者發生PHF的風險,而利用列線圖進行預測能夠在術前識別心力衰竭的發生風險,進而輔助臨床醫生進行決策。