引用本文： 黄继红, 徐卓明, 张明杰, 蔡及明. 区域组织氧饱和度和乳酸联合预测先天性心脏病术后早期转归. 中国胸心血管外科临床杂志, 2019, 26(8): 772-776. doi: 10.7507/1007-4848.201903046 复制
微循环障碍是小儿先天性心脏病（先心病）手术后患者并发症发生率和死亡率的主要影响因素[1-2]。早期识别微循环障碍并及时干预，对于改善临床转归具有重要意义。常规的临床监测，如血压、心率不能早期发现微循环障碍。血清乳酸、区域组织氧饱和度（regional oxygen saturation，rSO2）可以作为临床监测组织灌注指标[3-5]。
近红外光谱仪（near-infrared spectroscopy，NIRS）基于光谱分析方法，能够无创监测多部位 rSO2，rSO2 降低提示区域组织微循环灌注障碍。已有研究证实 rSO2 对术后早期转归的预测价值[6-7]。临床上常用的另一灌注指标—乳酸可以通过血气分析仪测量。目前，rSO2 和乳酸联合预测儿童先心病术后转归的报道很少。我们假设 rSO2 联合乳酸可以对先心术后早期转归提供更精准或更早的预测效果。本文分析了脑 rSO2、腹部 rSO2以及乳酸值单独或联合预测先心术后转归方面的价值，比较了 rSO2 和乳酸水平两项指标联合预测价值是否优于单独预测。
1 资料与方法
1.1 临床资料
本研究经上海交通大学附属医学院上海儿童医学中心伦理委员会批准（SCMCIRB-K2016053）。纳入标准：从 2016 年 12 月到 2017 年 9 月，接受先心手术，手术复杂及风险分级（risk adjusted classification for congenital heart surgery，RACHS）[8]评分≥3。排除标准：患者在离开手术室前需要体外膜式氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）或心室辅助装置（ventricular assist device，VAD）。共 73 例患者纳入分析。收集患者的一般临床数据包括年龄、性别、体重、诊断、RACHS 评分、术前经皮血氧饱和度（SpO2）、体外循环时间、主动脉阻断时间、心率、平均血压和机械通气时间。记录术后 0 h，6 h，12 h、24 h 血清乳酸值，选择最大值作为乳酸峰值。记录术后 0 h，6 h，12 h、24 h 上腔静脉血氧饱和度（SvO2），选择最小值作为 SvO2 谷值。
1.2 NIRS 数据
入 ICU 后，近红外光谱仪 INVOS 5100c（柯惠医疗，上海）连续 24 h 监测脑 rSO2 和腹部 rSO2。脑 rSO2 贴片置于患儿前额一侧，腹部 rSO2 置于腹部脐下正中部位。体重≤5 kg 患儿使用新生儿贴片（oxyalert；柯惠医疗），体重>5 kg 使用儿童贴片（somasensor，柯惠医疗）。记录术后 0、6、12 和 24 h 脑部、腹部 rSO2 值，选择最小值作为 rSO2 谷值。
1.3 转归不良的定义
转归不良定义为需要 ECMO 或 VAD、死亡、心脏停搏、机械通气延长（>研究人群的 75 个百分点）或术后 30 d 内出现 2 个以上主要器官（心、肺、脑、肝、肾）功能障碍。
1.4 统计学分析
使用 IBM SPSS 23 统计软件（SPSS 公司，芝加哥，IL）进行数据分析。正态分布的连续变量表示为均数±标准差（
±s），均数比较采用 t 检验。非正态分布的连续变量表示为四分位数区间的中位数（IQR）。二元 logistic 回归分析预测早期转归不良的独立危险因素。所有的 P<0.1 的变量都纳入分析模型。通过比较受试者工作特征（Receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积（area under the ROC curve，AUC），比较 rSO2、乳酸单独或联合预测转归不良的价值。使用 MEDCALC（版本 114.2.0）Delong’s 试验对 AUC 差异性进行比较。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般临床资料
符合纳入标准的共 73 例患者，男 43 例、女 30 例，年龄（91±18）d。疾病诊断见表 1，诊断方法为心脏彩超结合心血管 CT 或磁共振成像（MRI）检查。患者一般临床资料见表 2。根据早期转归结果将 73 例患者分为两组。早期转归不良率为 47%。组间比较显示，转归不良组 CPB 时间和乳酸峰值较高（P=0.043，P=0.001）。转归不良组入 ICU 时腹部 rSO2、术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值，脑 rSO2 谷值均低于转归良好组（分别为 P=0.001，0.001，0.004）。而 SvO2 谷值，两组间差异无统计学意义（P=0.187）。
表1
73 例患儿的诊断分布（例）
表2
患儿临床一般资料（例/
）
2.2 二元 logistic 回归分析
CPB 时间、乳酸峰值、入 ICU 时腹部 rSO2、腹部 rSO2 谷值、脑 rSO2 谷值在转归不良组与转归良好组之间有显著性差异，将上述变量纳入二元 logistic 回归分析。乳酸峰值和腹部 rSO2 谷值是早期不良转归的独立危险因素（表 3）。
表3
二元 logistic 回归分析预测转归不良的独立危险因素
2.3 ROC 曲线分析
术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值对预测早期转归不良有显著意义，AUC 超过 0.85。腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平的界值分别为 52% 和 3 mmol/L（表 4）。
表4
比较体外循环时间、乳酸峰值、rSO2 谷值预测不良转归的 ROC 分析
2.4 腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值联合预测不良转归的效果
由于腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值是转归不良的两个独立危险因素，我们评估了它们单独和联合预测早期转归的效果。术后 24 h 内，腹部 rSO2 谷值预测不良转归的 ROC 曲线下面积为 0.897（95%CI 0.804～0.956）。乳酸峰值预测不良转归的 ROC 曲线下面积为 0.867（95%CI 0.768～0.935）。联合应用腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值后，预测不良转归的 ROC 曲线下面积增加到 0.944（95%CI 0.863～0.984，P<0.05）（图 1）。这一结果证实，联合腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值的预测更具临床价值。本组 73 例病例中，乳酸峰值>3 mmol/L 伴腹部 rSO2 谷值<52% 的患者共 23 例，其中 20 例转归不良，转归不良率达 87%，远高于 47% 的平均水平。
图1
ROC 曲线分析预测术后不良转归
3 讨论
微循环障碍是导致先心病术后患者并发症发生和死亡的主要影响因素。组织缺血和缺氧的早期识别、快速纠正有助于改善危重患者的转归，具有重要临床意义[9-11]。近来，乳酸、混合静脉饱和度和 rSO2 是反映微循环是否存在障碍的有效指标。在儿童，多个部位（如前额、腹部和背部等）适宜监测 rSO2，哪个部位的 rSO2 在预测微循环障碍及转归方面更敏感、更具特异性和临床价值，尚无定论[12]。此外，混合静脉氧饱和度需要抽取肺动脉的血液检测，出于临床易操作性的考虑，通常用上腔静脉血氧饱和度，即中心静脉氧饱和度代替混合静脉血氧饱和度。
3.1 在预测先心病术后早期转归方面，腹部 rSO2 谷值比脑部 rSO2 谷值更具临床价值
本研究发现，术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值及乳酸峰值是预测 RACHS 3 以上复杂先心手术患者转归不良的独立危险因素。腹部 rSO2 谷值<52%，预测转归不良的灵敏度为 84.1%，特异度为 80.5%，其灵敏度和特异度均高于脑部 rSO2 谷值的预测效能（脑部 rSO2 谷值对应的灵敏度和特异度分别为 78.1% 和 61.0%）。此外，术后 24 h 内联合腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平可以更可靠地预测患儿转归。
脑 rSO2 在先天性心脏病术后研究相对较早，大多以脑保护为目的，随着多通道 rSO2 监测仪的出现，能够同时观察机体不同部位的区域组织血氧饱和度，从而获得不同脏器或部位的微循环信息。在小儿低心排血量或低氧的早期预警方面，腹部 rSO2 显示出更大的价值，因为肠道通常是发生缺氧缺血性损伤的第一器官[13]。当心输出量下降时，机体最早的代偿反应为腹部内脏血管收缩和局部血流减少，血流从非重要脏器（如肠系膜和皮肤）转移到重要脏器（如大脑和心脏），以优先供应重要脏器的灌注[14-15]。研究显示：当全身总血容量减少 15% 时，可导致腹部血容量大幅减少 40%，作为机体代偿的受益方，机体重要脏器如心、脑灌注受影响程度较小[16]。基于这一现象，检测腹部 rSO2 可作为组织缺血缺氧的早期检测方法。在组织低灌注代偿期，脑 rSO2 在正常范围内，而腹部 rSO2 则已明显降低。即使脑 rSO2 尚未发生显著改变，如果出现腹部 rSO2 持续下降，可能预示术后转归不良。
Hoffman 等[17]发现 rSO2 与危重患者的转归有很强的相关性，并且提示即使在中心静脉血氧饱和度没有整体降低的情况下，如果 rSO2 检测到局部缺氧缺血，仍然可能导致转归不良的重要原因。我们也发现：SvO2 谷值在两组间差异无统计学意义，而腹部 rSO2 谷值在两组间差异有统计学意义（P=0.001）。提示先心病术后早期，腹部 rSO2 对于转归不良的预测价值优于 SvO2。可能的解释是：上腔静脉引流区域包括脑部和双侧上肢，当机体灌注受损时，SvO2 的变化更容易受脑部灌注的影响，敏感性不如腹部 rSO2。
Kim 等[18]对先天性心脏病手术中患者的观察发现：CPB 停止后即刻腹部 rSO2 在预测术后早期转归方面优于脑 rSO2 和肾 rSO2。与此研究一致，我们发现患儿入 ICU 时腹部 rSO2 值也可以预测术后结果，但其预测能力不如术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值。腹部 rSO2 谷值除了受 ICU 时腹部 rSO2 值的影响，还反映了术后低灌注发生发展的过程和程度，能够更准确地预测转归，更具临床价值。Kim 等研究显示，CPB 停止后腹部 rSO2 值≤66% 预示转归不良。本研究中，预测术后转归不良的腹部 rSO2 的界值是 52%。我们与先前研究预测不良转归的界值有所不同，可能是本研究中，RACHS 评分相对较高，手术具有较高的风险因素，且“转归不良”的患者实际上比 Kim 研究组中所列患儿的疾病严重程度更甚。
3.2 腹部 rSO2 和乳酸联合预测能够提高先心病术后早期转归不良的准确性
独立应用腹部 rSO2 或乳酸预测不良转归时，ROC 曲线下面积相对较小。联合应用腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值后，预测不良转归的 ROC 曲线下面积显著增加。说明腹部 rSO2 和乳酸联合能够提高先心术后早期转归不良预测的准确性。这可能和单一指标存在的局限性有关。血清乳酸增高（高乳酸血症）可分为 A 型和 B 型。A 型高乳酸血症的发生与组织灌注或氧合不良有关。由于低灌注或低氧合，无氧代谢增加，乳酸增加。根据这一机制，乳酸通常作为机体组织缺氧或循环衰竭的标志物[19-21]。B 型高乳酸血症，存在组织利用氧障碍，组织血供和氧供并没有受损[22]。
鉴于不是所有的高乳酸血症都存在组织灌注不良，因此用乳酸单一指标用于预测转归不良可能存在一定的偏倚。理论上，如果高乳酸血症合并低的腹部 rSO2 值，组织低灌注的可能性大大增加。这也许就是联合乳酸和 rSO2 能够更准确地预示转归不良的内在原因[23]。本研究病例中，23 例患者同时存在低的腹部 rSO2 值和高乳酸血症，其中 20 例患儿转归不良，预测准确性大幅提升。
本研究表明：腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平可独立预测先天性心脏病手术患儿转归不良。此外，联合二者可以进一步提高其对危重症患儿转归不良的预警效能。
微循环障碍是小儿先天性心脏病（先心病）手术后患者并发症发生率和死亡率的主要影响因素[1-2]。早期识别微循环障碍并及时干预，对于改善临床转归具有重要意义。常规的临床监测，如血压、心率不能早期发现微循环障碍。血清乳酸、区域组织氧饱和度（regional oxygen saturation，rSO2）可以作为临床监测组织灌注指标[3-5]。
近红外光谱仪（near-infrared spectroscopy，NIRS）基于光谱分析方法，能够无创监测多部位 rSO2，rSO2 降低提示区域组织微循环灌注障碍。已有研究证实 rSO2 对术后早期转归的预测价值[6-7]。临床上常用的另一灌注指标—乳酸可以通过血气分析仪测量。目前，rSO2 和乳酸联合预测儿童先心病术后转归的报道很少。我们假设 rSO2 联合乳酸可以对先心术后早期转归提供更精准或更早的预测效果。本文分析了脑 rSO2、腹部 rSO2以及乳酸值单独或联合预测先心术后转归方面的价值，比较了 rSO2 和乳酸水平两项指标联合预测价值是否优于单独预测。
1 资料与方法
1.1 临床资料
本研究经上海交通大学附属医学院上海儿童医学中心伦理委员会批准（SCMCIRB-K2016053）。纳入标准：从 2016 年 12 月到 2017 年 9 月，接受先心手术，手术复杂及风险分级（risk adjusted classification for congenital heart surgery，RACHS）[8]评分≥3。排除标准：患者在离开手术室前需要体外膜式氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）或心室辅助装置（ventricular assist device，VAD）。共 73 例患者纳入分析。收集患者的一般临床数据包括年龄、性别、体重、诊断、RACHS 评分、术前经皮血氧饱和度（SpO2）、体外循环时间、主动脉阻断时间、心率、平均血压和机械通气时间。记录术后 0 h，6 h，12 h、24 h 血清乳酸值，选择最大值作为乳酸峰值。记录术后 0 h，6 h，12 h、24 h 上腔静脉血氧饱和度（SvO2），选择最小值作为 SvO2 谷值。
1.2 NIRS 数据
入 ICU 后，近红外光谱仪 INVOS 5100c（柯惠医疗，上海）连续 24 h 监测脑 rSO2 和腹部 rSO2。脑 rSO2 贴片置于患儿前额一侧，腹部 rSO2 置于腹部脐下正中部位。体重≤5 kg 患儿使用新生儿贴片（oxyalert；柯惠医疗），体重>5 kg 使用儿童贴片（somasensor，柯惠医疗）。记录术后 0、6、12 和 24 h 脑部、腹部 rSO2 值，选择最小值作为 rSO2 谷值。
1.3 转归不良的定义
转归不良定义为需要 ECMO 或 VAD、死亡、心脏停搏、机械通气延长（>研究人群的 75 个百分点）或术后 30 d 内出现 2 个以上主要器官（心、肺、脑、肝、肾）功能障碍。
1.4 统计学分析
使用 IBM SPSS 23 统计软件（SPSS 公司，芝加哥，IL）进行数据分析。正态分布的连续变量表示为均数±标准差（±s），均数比较采用 t 检验。非正态分布的连续变量表示为四分位数区间的中位数（IQR）。二元 logistic 回归分析预测早期转归不良的独立危险因素。所有的 P<0.1 的变量都纳入分析模型。通过比较受试者工作特征（Receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积（area under the ROC curve，AUC），比较 rSO2、乳酸单独或联合预测转归不良的价值。使用 MEDCALC（版本 114.2.0）Delong’s 试验对 AUC 差异性进行比较。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般临床资料
符合纳入标准的共 73 例患者，男 43 例、女 30 例，年龄（91±18）d。疾病诊断见表 1，诊断方法为心脏彩超结合心血管 CT 或磁共振成像（MRI）检查。患者一般临床资料见表 2。根据早期转归结果将 73 例患者分为两组。早期转归不良率为 47%。组间比较显示，转归不良组 CPB 时间和乳酸峰值较高（P=0.043，P=0.001）。转归不良组入 ICU 时腹部 rSO2、术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值，脑 rSO2 谷值均低于转归良好组（分别为 P=0.001，0.001，0.004）。而 SvO2 谷值，两组间差异无统计学意义（P=0.187）。
表1
73 例患儿的诊断分布（例）
表2
患儿临床一般资料（例/）
2.2 二元 logistic 回归分析
CPB 时间、乳酸峰值、入 ICU 时腹部 rSO2、腹部 rSO2 谷值、脑 rSO2 谷值在转归不良组与转归良好组之间有显著性差异，将上述变量纳入二元 logistic 回归分析。乳酸峰值和腹部 rSO2 谷值是早期不良转归的独立危险因素（表 3）。
表3
二元 logistic 回归分析预测转归不良的独立危险因素
2.3 ROC 曲线分析
术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值对预测早期转归不良有显著意义，AUC 超过 0.85。腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平的界值分别为 52% 和 3 mmol/L（表 4）。
表4
比较体外循环时间、乳酸峰值、rSO2 谷值预测不良转归的 ROC 分析
2.4 腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值联合预测不良转归的效果
由于腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值是转归不良的两个独立危险因素，我们评估了它们单独和联合预测早期转归的效果。术后 24 h 内，腹部 rSO2 谷值预测不良转归的 ROC 曲线下面积为 0.897（95%CI 0.804～0.956）。乳酸峰值预测不良转归的 ROC 曲线下面积为 0.867（95%CI 0.768～0.935）。联合应用腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值后，预测不良转归的 ROC 曲线下面积增加到 0.944（95%CI 0.863～0.984，P<0.05）（图 1）。这一结果证实，联合腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值的预测更具临床价值。本组 73 例病例中，乳酸峰值>3 mmol/L 伴腹部 rSO2 谷值<52% 的患者共 23 例，其中 20 例转归不良，转归不良率达 87%，远高于 47% 的平均水平。
图1
ROC 曲线分析预测术后不良转归
3 讨论
微循环障碍是导致先心病术后患者并发症发生和死亡的主要影响因素。组织缺血和缺氧的早期识别、快速纠正有助于改善危重患者的转归，具有重要临床意义[9-11]。近来，乳酸、混合静脉饱和度和 rSO2 是反映微循环是否存在障碍的有效指标。在儿童，多个部位（如前额、腹部和背部等）适宜监测 rSO2，哪个部位的 rSO2 在预测微循环障碍及转归方面更敏感、更具特异性和临床价值，尚无定论[12]。此外，混合静脉氧饱和度需要抽取肺动脉的血液检测，出于临床易操作性的考虑，通常用上腔静脉血氧饱和度，即中心静脉氧饱和度代替混合静脉血氧饱和度。
3.1 在预测先心病术后早期转归方面，腹部 rSO2 谷值比脑部 rSO2 谷值更具临床价值
本研究发现，术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值及乳酸峰值是预测 RACHS 3 以上复杂先心手术患者转归不良的独立危险因素。腹部 rSO2 谷值<52%，预测转归不良的灵敏度为 84.1%，特异度为 80.5%，其灵敏度和特异度均高于脑部 rSO2 谷值的预测效能（脑部 rSO2 谷值对应的灵敏度和特异度分别为 78.1% 和 61.0%）。此外，术后 24 h 内联合腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平可以更可靠地预测患儿转归。
脑 rSO2 在先天性心脏病术后研究相对较早，大多以脑保护为目的，随着多通道 rSO2 监测仪的出现，能够同时观察机体不同部位的区域组织血氧饱和度，从而获得不同脏器或部位的微循环信息。在小儿低心排血量或低氧的早期预警方面，腹部 rSO2 显示出更大的价值，因为肠道通常是发生缺氧缺血性损伤的第一器官[13]。当心输出量下降时，机体最早的代偿反应为腹部内脏血管收缩和局部血流减少，血流从非重要脏器（如肠系膜和皮肤）转移到重要脏器（如大脑和心脏），以优先供应重要脏器的灌注[14-15]。研究显示：当全身总血容量减少 15% 时，可导致腹部血容量大幅减少 40%，作为机体代偿的受益方，机体重要脏器如心、脑灌注受影响程度较小[16]。基于这一现象，检测腹部 rSO2 可作为组织缺血缺氧的早期检测方法。在组织低灌注代偿期，脑 rSO2 在正常范围内，而腹部 rSO2 则已明显降低。即使脑 rSO2 尚未发生显著改变，如果出现腹部 rSO2 持续下降，可能预示术后转归不良。
Hoffman 等[17]发现 rSO2 与危重患者的转归有很强的相关性，并且提示即使在中心静脉血氧饱和度没有整体降低的情况下，如果 rSO2 检测到局部缺氧缺血，仍然可能导致转归不良的重要原因。我们也发现：SvO2 谷值在两组间差异无统计学意义，而腹部 rSO2 谷值在两组间差异有统计学意义（P=0.001）。提示先心病术后早期，腹部 rSO2 对于转归不良的预测价值优于 SvO2。可能的解释是：上腔静脉引流区域包括脑部和双侧上肢，当机体灌注受损时，SvO2 的变化更容易受脑部灌注的影响，敏感性不如腹部 rSO2。
Kim 等[18]对先天性心脏病手术中患者的观察发现：CPB 停止后即刻腹部 rSO2 在预测术后早期转归方面优于脑 rSO2 和肾 rSO2。与此研究一致，我们发现患儿入 ICU 时腹部 rSO2 值也可以预测术后结果，但其预测能力不如术后 24 h 内腹部 rSO2 谷值。腹部 rSO2 谷值除了受 ICU 时腹部 rSO2 值的影响，还反映了术后低灌注发生发展的过程和程度，能够更准确地预测转归，更具临床价值。Kim 等研究显示，CPB 停止后腹部 rSO2 值≤66% 预示转归不良。本研究中，预测术后转归不良的腹部 rSO2 的界值是 52%。我们与先前研究预测不良转归的界值有所不同，可能是本研究中，RACHS 评分相对较高，手术具有较高的风险因素，且“转归不良”的患者实际上比 Kim 研究组中所列患儿的疾病严重程度更甚。
3.2 腹部 rSO2 和乳酸联合预测能够提高先心病术后早期转归不良的准确性
独立应用腹部 rSO2 或乳酸预测不良转归时，ROC 曲线下面积相对较小。联合应用腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值后，预测不良转归的 ROC 曲线下面积显著增加。说明腹部 rSO2 和乳酸联合能够提高先心术后早期转归不良预测的准确性。这可能和单一指标存在的局限性有关。血清乳酸增高（高乳酸血症）可分为 A 型和 B 型。A 型高乳酸血症的发生与组织灌注或氧合不良有关。由于低灌注或低氧合，无氧代谢增加，乳酸增加。根据这一机制，乳酸通常作为机体组织缺氧或循环衰竭的标志物[19-21]。B 型高乳酸血症，存在组织利用氧障碍，组织血供和氧供并没有受损[22]。
鉴于不是所有的高乳酸血症都存在组织灌注不良，因此用乳酸单一指标用于预测转归不良可能存在一定的偏倚。理论上，如果高乳酸血症合并低的腹部 rSO2 值，组织低灌注的可能性大大增加。这也许就是联合乳酸和 rSO2 能够更准确地预示转归不良的内在原因[23]。本研究病例中，23 例患者同时存在低的腹部 rSO2 值和高乳酸血症，其中 20 例患儿转归不良，预测准确性大幅提升。
本研究表明：腹部 rSO2 谷值和乳酸峰值水平可独立预测先天性心脏病手术患儿转归不良。此外，联合二者可以进一步提高其对危重症患儿转归不良的预警效能。
