非心脏大血管手术术后心力衰竭危险因素分析及预测模型的构建*

朱易紫婷,易 斌,魏 珂△

(1.重庆医科大学附属第一医院麻醉科,重庆 400016;2.陆军军医大学第一附属医院手术麻醉科,重庆 400038)

在世界范围内,每年有超过2亿成年人接受非心脏手术(NCS),NCS的平均总并发症发生率为7%～11%,死亡率为0.8%～1.5%[1]。其中高达42%的死亡是由心脏并发症引起的[2]。关于围手术期心脏事件发生率,主要心脏不良事件在无特殊疾病限制人群中发生率为2%,在高危人群中发生率可高达34%[3-4]。对于NCS,心脏不良事件是造成患者不良预后的重要原因,有研究表明术后发生心脏并发症会延长手术患者的住院时间,增加死亡率[5-9],因此,在NCS术前评估心脏不良事件的风险是非常重要的。出现术后心脏并发症的危险因素包括年龄、缺血性心脏病(ischemic heart disease,IHD)史、高血压病史、瓣膜性心脏病(valvular heart disease,VHD)、心律失常、术前贫血、手术类型等[4,10-13]。分类系统和风险评分可以帮助估计风险,目前已有术前心脏风险评分被广泛应用,包括修正心脏危险指数(RCRI)评分[4],美国外科医师学会国家手术质量改进计划(NSQIP)心肌梗死和心脏骤停(MICA)指数计算器[14],美国外科医师学院(ACS)NSQIP外科风险计算器[15]。但这些评分存在一定的局限性,因缺乏鉴别能力或者需借助计算器而不方便应用于术前快速评估,最终预测结果多为通过评分进行分层,缺乏预测模型进行概率计算。目前存在的预测模型则多研究围手术期主要不良心脏事件集合的发生,其中包括术后心肌梗死、心力衰竭、心律失常等[16-17],对于单一并发症的危险因素分析及预测尚缺乏,而临床对于并发症的预防及处理需要准确识别其类型。心力衰竭作为心脏并发症之一,与患者基础疾病、手术类型、实验室检查指标相关,术前进行风险预测,可在围手术期识别和治疗该不良事件,改善患者术后康复。

本研究旨在识别非心脏大血管手术发生术后心力衰竭(postoperative heart failure,PHF)的危险因素,以及构建预测模型并生成可视化列线图,从而辅助临床医生在术前筛查PHF高危患者,从而实施心脏保护策略最小化并发症。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究数据来源于陆军军医大学第一附属医院、首都医科大学宣武医院、四川大学华西医院、中山大学附属第一医院构建的数据库(数据库纳入2019年1月至2020年1月手术患者资料)。本研究为回顾性研究,数据收集及分析不涉及患者隐私及个人身份,对患者没有任何潜在伤害,无须知情同意书,已获中国人民陆军军医大学第一附属医院伦理委员会批准通过(KY201936)。本研究已在中国临床试验注册中心网站完成注册(注册号:ChiCTR1900023927)。

1.2 纳入排除标准

纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)接受非心脏大血管手术;(3)美国麻醉医师协会(ASA)分级1～4级。排除标准:(1)术前合并急性或慢性心力衰竭;(2)缺失数据;(3)术中发生急性心力衰竭、心脏停搏等抢救事件。

1.3 方法

在以往研究的基础上,从数据库中提取潜在的相关变量进行分析,包括人口统计学信息、病史和实验室检查,具体为:性别、年龄、ASA分级、体重指数(BMI)、术前心率、术前合并症[高血压、IHD、VHD、心律失常、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、哮喘、脑血管疾病、糖尿病]、白细胞计数(white blood cell count,WBC)、血红蛋白(hemoglobin,Hb)、血小板计数(platelet,PLT)、白蛋白(albumin,Alb)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartic transaminase,AST)、丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)、血钾、肌酐(creatinine,Cr)、手术时间、手术类型(胸腔手术、腹部手术、泌尿外科手术、妇产科手术、神经外科手术、骨科手术、主动脉以外血管手术、脊柱手术、耳鼻喉科手术、甲乳外科手术、烧伤整形科手术、其他科室包括口腔和眼科等)。选择是否发生PHF事件为结局指标。PHF定义为术后新发心力衰竭,来自数据库中的术后诊断。

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 研究人群特征和PHF的危险因素

根据纳入排除标准,本文最终纳入2 354例患者,PHF发生率为2.63%(62/2 354)。在单因素logistic回归分析中,年龄、手术时间及心率的增加,术前合并高血压、IHD、VHD、心律失常、COPD、脑血管疾病、糖尿病,术前AST、Cr、WBC及ASA的升高,行腹部手术及主动脉以外血管手术会增加PHF的风险(OR>1,P<0.05)。Alb、Hb及PLT升高能降低PHF的风险(OR<1,P<0.05),见表1。

表1 人群特征及PHF的单因素logistic分析

2.2 PHF的多因素分析

对单因素logistic回归所筛选出来的19个指标进行多因素分析,结果见表2。在多因素logistic回归分析中,年龄(OR=1.040,95%CI:1.009～1.072)、手术时间(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的影响因素(P<0.05)。Hb差异无统计学意义(P>0.05),对结局的影响处于临界值(OR=0.986,95%CI:0.972～1.001),见表2。

表2 PHF的多因素logistic回归

2.3 列线图预测

结合多因素logistic回归结果及临床实际,纳入年龄、手术时间、IHD、VHD、COPD、AST、Cr、WBC、Hb构建模型并生成列线图,见图1。

图1 PHF的预测列线图

2.4 模型评价

构建的预测模型AUC为0.924(95%CI:0.905～0.944),见图2。使用Bootstrap内部验证AUC为0.907,该模型校准曲线见图3。

图2 预测模型的ROC

图3 列终图预测模型的校准曲线

3 讨 论

在非心脏非大血管手术中,心力衰竭作为术后并发症会延长患者住院时间,增加死亡率,临床医师在术前评估时识别出患者发生PHF的风险对制订手术及麻醉方案有重大意义。本文对于4家医院的非心脏大血管手术患者进行分析,发现术前未合并慢性心力衰竭患者PHF发病率为2.63%。利用logistic回归筛选变量构建了预测模型,可在术前对患者进行评估,识别潜在可能发生的PHF,以辅助后续决策执行,减少PHF的发生。

心力衰竭是由于心脏结构和/或功能异常,从而导致静息和/或运动时心内压力升高和/或心排血量不足,IHD、VHD、心律失常等是常见病因[18]。本研究经多因素logistic回归分析,识别出年龄增加、术前合并IHD、VHD及COPD、AST升高、Cr升高、WBC升高及手术时间长为发生PHF的危险因素。对于术前合并心肺疾病患者,经历麻醉、手术应激后,可能造成患者心脏负荷增加,从而导致发生PHF的风险增加。另外,肾功能与心力衰竭的相互作用复杂,有研究提示肾功能的改变与心力衰竭的预后相关[19-20],且既往研究表明肾功能受损患者有发生心力衰竭的危险[21-22],而本研究识别出术前Cr升高为PHF的危险因素,与上述研究一致。早期研究描述了急性和慢性心力衰竭患者的肝功能检查结果,并且与临床结果存在不同的相关性,因此,对于心力衰竭的预测,AST升高可作为预测因素[23-25]。EISEN等[26]研究结果提示WBC升高与稳定型冠状动脉疾病患者心力衰竭的发生率相关,而本文的研究结局为非心脏大血管手术患者PHF的发生,发现WBC也可作为术前评估PHF发生风险的预测因素之一。

ASA分级作为麻醉医师常用风险评估手段,能有效评估围手术期风险[27-28],在本研究中对结局无明显影响,可能因本研究纳入指标包含基础疾病及实验室指标等,与ASA分级有部分重叠,导致变量间有相互作用,从而表现为差异无统计学意义。而ASA分级为临床广泛使用的评价标准,因此未来可对患者进行其余变量的匹配从而对ASA分级进行单独的研究。另外,术前的实验室检查中Hb的OR值为0.986,处于临界,提示差异无统计学意义。但既往有研究显示术前的Hb会影响术后心血管并发症发生风险及死亡率[12,29],结合临床,本研究仍选择将其纳入预测模型。最终根据纳入指标构建的模型AUC为0.924,内部验证AUC为0.907,有较好的预测效果。

目前存在的评分系统主要问题是有的评分复杂且需借助构建者开发的计算器[14],或简单但辨识力不足[4],缺少能够计算概率且大量应用于术前访视阶段的预测模型。本研究根据logistic回归筛选变量,从而构建列线图,相较于既往风险计算器及logistic回归危险因素分析,列线图将模型可视化,根据得分计算出PHF发生概率,方便临床医生术前评估使用。

本研究也存在局限性,由于数据来源于回顾性数据库,心力衰竭实验室指标如B型利钠肽、氨基末端B型利钠肽前体等,以及心脏彩超相关数据暂未纳入,未来对于心脏事件高危人群需进一步完善相关指标的采集,以进一步完善模型。另外,本模型使用Bootstrap进行内部验证,未进行外部验证,限制了结果的证据水平。另外,对于术前未合并心力衰竭患者,发生PHF的风险较低[30],且本数据集中阳性数据较少,导致列线图校准曲线稍有偏离。未来可继续扩大数据集,纳入更全面的指标行进一步研究。

综上所述,年龄增加、术前存在合并症(IHD、VHD、COPD)、AST升高、Cr升高、WBC升高及手术时间长会增加非心脏大血管手术患者发生PHF的风险,而利用列线图进行预测能够在术前识别心力衰竭的发生风险,进而辅助临床医生进行决策。