引用本文: 杨小芳, 胡源, 党国琴, 周文君, 李元敏, 孟文勃. 急性A型主动脉夹层术后早期急性胃肠道损伤预后及疾病预测模型构建. 中国胸心血管外科临床杂志, 2023, 30(11): 1598-1603. doi: 10.7507/1007-4848.202202016 复制
急性A型主动脉夹层(acute type A aortic dissection,ATAAD)是心血管外科最常见的急危重症,死亡率极高。目前早期准确诊断、及时手术治疗以及术后并发症防治是挽救患者生命的有效方法。ATAAD术后急性胃肠道损伤(acute gastrointestinal injury,AGI)的发病率高达50%[1],明显高于其他经体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)的心血管手术(0.5%~5.5%)[2],常见症状有肠系膜缺血、消化道出血、胃潴留、腹胀、胰腺炎、胆囊炎等,有此类并发症的患者病死率明显增高。缺血引起的胃肠道血液灌注不足、炎症反应、手术应激及夹层累及肠系膜动脉是ATAAD术后AGI的主要原因。患者一旦发生AGI,具有较高的手术死亡率(34.3%)、不良事件发生率(44.1%)以及较长的住院时间[3]。主动脉修复术后,AGI症状和体征具有不典型性,胃肠道并发症的诊断往往较滞后,从而引起严重的后果。因此早期识别、术前及术中预防、术后合理治疗AGI,对于ATAAD患者快速康复具有重要意义。本研究将针对我院近年行CPB手术的ATAAD患者AGI发病率、独立危险因素以及临床结局进行分析,并建立AGI发生风险列线图预测模型。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性收集2016—2021年在兰州大学第一医院住院治疗的ATAAD患者。纳入标准:(1)年龄≥18岁且≤70岁;(2)符合AGI指南诊断标准;(3)根据影像学资料以及术中诊断明确为ATAAD并且行CPB主动脉修复手术患者。排除标准:(1)合并严重血液系统、呼吸系统及其他严重疾病患者;(2)术前合并急慢性胃肠道疾病(消化道出血、腹泻、胰腺炎、胆囊炎、胆系结石、消化道溃疡、腹部外伤手术史以及消化系统肿瘤等)患者;(3)术中死亡者;(4)术后3 d内死亡者;(5)数据缺失>15%者。纳入患者的数据均从兰州大学第一医院电子病历系统中获取,其中包括患者人口学基线资料、实验室检查、影像学检查等。
术后根据欧洲危重病学会2012 AGI指南对AGI的严重程度分级为:0级,无任何胃肠道症状;1级,自限性阶段,但进展为胃肠功能障碍或衰竭的风险大;2级,需要干预措施来重建胃肠功能(胃肠功能紊乱);3级,胃肠功能经干预处理后不能恢复(胃肠功能衰竭);4级,急剧出现并立即威胁到生命的胃肠功能损伤。参考既往研究[4],使用AGI分级对患者术后前3 d的胃肠功能进行评估,采取从差原则。根据AGI分级将患者分为两组:将AGI分级≥2级的患者纳入AGI组,将<2级的患者纳入non-AGI组。
1.2 资料收集
收集的资料包括:(1)一般资料:性别、年龄、体重指数(body mass index,BMI)、既往史、主动脉夹层(aortic dissection,AD)危险评分;(2)实验室检查:患者入院后第1次检验指标(白细胞、D-二聚体及血乳酸值);(3)影像资料:患者入院后CT血管造影(CT angiography,CTA)结果;(4)术中资料(CPB时间、停循环时间及术中输注红细胞);(5)术后临床结局资料:术后并发症(肾功能不全、肝功能不全及院内感染等)、住ICU时间及术后30 d死亡等。
1.3 相关定义
肝功能不全的诊断标准:术后1周内出现丙氨酸氨基转移酶>200 U/L,天冬氨酸氨基转移酶>200 U/L,总胆红素>50 mmol/L 及乳酸脱氢酶>500 U/L,伴或不伴肝功能不全的临床表现。肾功能不全的诊断标准:48 h内血肌酐上升>26.5 mol/L或较前升高50%,尿量减少0~5 mL/(kg·h)。院内感染:患者有相应的临床症状和体征,实验室检查结果或影像学检查结果表明存在院内感染。
1.4 统计学分析
使用统计学软件SPSS 23.0进行数据处理及统计学分析。计量资料采用S-W法进行正态性检验,符合正态分布的计量资料用均数±标准差(±s)描述,组间比较使用独立样本t检验,不服从正态分布的计量资料以中位数(上下四分位数)[M(P25,P75)]描述,组间比较采用 Mann-Whitney U 检验。计数资料用频数和百分比(%)描述,组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。在进行多因素分析之前,用方差膨胀因子(variance inflation factor,VIF)诊断自变量的多重共线性。采用logistic回归进行多因素分析,使用R语言(版本4.1.0,
1.5 伦理审查
本研究经兰州大学第一医院伦理委员会审查批准,批准号:LDYYLL2021-422。
2 结果
2.1 患者特征
共筛选202例ATAAD患者,其中术前合并其他严重疾病者2例,术前合并严重胃肠道疾病5例,术中死亡3例,术后3 d内死亡2例,数据缺失>15%者2例,最终188例患者纳入分析,其中男166例、女22例,平均年龄(49.70±9.96)岁。non-AGI组128例,AGI组60例,AGI发病率为31.9%。患者基线资料见表1。


2.2 两组患者围术期资料比较
单因素分析显示,AGI组患者CPB时间、主动脉阻断时间、术后呼吸机辅助时间、住ICU时间更长,术中输注红细胞更多,肝功能不全、肾功能不全、肠外营养、院内感染以及术后30 d死亡率更高,差异均有统计学意义(P<0.001);见表2。


2.3 AGI相关危险因素的logistic回归分析
通过多因素logistic回归分析,non-AGI组和AGI组患者的AD危险评分、肠系膜上动脉(superior mesenteric artery,SMA)灌注不良、主动脉阻断时间及术中输注红细胞差异均有统计学意义(P<0.05),这些因素为AGI的独立预测因素;见表3。而性别、年龄、BMI、既往手术史、心功能不全、血乳酸、腹腔干灌注不良、肾动脉灌注不良及CPB时间差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.4 疾病预测模型-列线图的建立
使用R语言开发了包含AD危险评分、SMA灌注不良、D-二聚体、主动脉阻断时间及术中输注红细胞因素的预测模型,并以列线图的形式呈现;见图1。

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤;AD:主动脉夹层
2.5 预测模型的验证
预测ATAAD患者术后AGI风险的列线图的Calibration校准曲线和理想曲线显示出良好的一致性;见图2。ROC曲线下面积为0.888;见图3。预测列线图的C指数为0.888,通过Bootstrap方法重复抽样1 000次对预测模型进行内部验证确认,C指数为0.848,这些验证方法证明该模型具有良好的预测能力。

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤;ROC:受试者工作特征
3 讨论
ATAAD起病急、病死率高,48%~50%的患者死于发病后48 h内[5-7]。CPB下开胸主动脉修复术是治疗ATAAD的首选方法[8],由于疾病自身的病理生理学特征及CPB手术的特殊性,死亡率高达15%~30%[9-10],且易出现严重的并发症[11]。对于存在术后并发症的ATAAD患者术后死亡率可高达70%[12],AGI是CPB下开胸主动脉修复术后的常见并发症之一,且与患者的不良预后密切相关,一项纳入1 200例患者的研究[1]发现,70%~80%的患者术后有胃肠道相关并发症,如腹泻、腹胀、排便困难、胃肠道出血和其他消化系统并发症。近年来研究[3]发现,主动脉修复术后严重胃肠道并发症(gastrointestinal injury complication,GIC)的发病率为5.9%,但因其起病隐匿,治疗困难,往往会导致更为严重的后果,如多器官功能障碍综合征及死亡等。本研究188例患者中有60例术后早期发生AGI,发病率为31.9%,与既往研究结果相似;且有30%的患者在术后30 d内死亡。可见,术后AGI应该引起临床医生的重视。
既往关于主动脉修复术后AGI的研究较少,但是,一些CPB心脏手术的研究[4,13-16]发现,患者术前具有合并症以及长期或复杂的手术过程最容易导致AGI。心脏手术后AGI可能不常见,发病率0.5%~5.5%,但死亡率很高,为0.3%~87%。这些疾病包括小肠出血、肠梗阻和胰腺炎,以及危及生命的并发症,如肝衰竭和肠缺血[2]。由于症状和体征含糊不清,通常缺乏具体的症状和体征,GIC的诊断往往较晚[17]。因此,早期识别AGI,预防更为严重的GIC可以减少患者术后严重并发症甚至死亡的发生。由于ATAAD手术患者围术期静止不动、应用大剂量阿片类药物、延迟或缺乏肠内营养以及手术引起的术中肠黏膜损伤[13, 17],术后肠麻痹被认为是心脏手术的常见并发症。故而,术中因素中CPB时间延长是主要危险因素,本研究中AGI患者也存在相同的问题,因此有必要在复杂心脏手术前进行评估,制定详细的手术策略,并尽量缩短CPB时间[18]。有研究[17, 19-24]报道,心血管术后AGI的危险因素包括术前因素(高龄、慢性肾功能衰竭、糖尿病、胃肠道疾病、充血性心力衰竭等)、术中因素(CPB时间延长、急诊手术、输血量等)及术后因素(机械通气时间延长、急性肾损伤及手术切口感染等)。本研究发现对于ATAAD手术患者,较高的AD危险评分、夹层累及SMA、主动脉阻断时间延长及术中输注红细胞量为术后AGI的危险因素,与既往研究基本相同,均可以作为主动脉修复术后患者AGI的独立预测因子。
AGI分级评分系统已在一般ICU环境下的患者中进行评估,死亡率随着AGI分级的升高而增加[25-26]。心脏手术后预计ICU住院时间>24 h的患者,前24 h AGI分级>1.5的可预测多器官衰竭、感染性并发症和ICU住院时间>4 d[27]。本研究发现术后前3 d,最高AGI分级≥2的患者中感染发生率及30 d死亡率显著高于对照组。另外有研究[4]发现,AGI分级≥2的患者更频繁地接受胸主动脉手术,且CPB持续时间和手术时间更长。AGI分级≥2的患者30 d GIC发生率和30 d死亡率均明显高于AGI=0和AGI=1组。本研究同样认为AGI评分系统可以用于术后AGI的评估,且在临床上应该对AGI分级≥2的患者予以重视。
如今,列线图疾病预测模型在医学界被广泛用作预测疾病预后的工具。列线图依赖于用户友好的数字界面、更高的准确性和更容易理解的预后,以帮助更好的临床决策[28]。本研究是将该列线图基于ATAAD术前及术中简单临床资料应用于术后AGI的预测。本研究开发并验证了一种新的预测工具,仅使用5个容易获得的变量(AD危险评分、夹层累及SMA、D-二聚体、主动脉阻断时间及术中输注红细胞)就可以实现ATAAD术后AGI风险的个体化预测,通过该队列的内部验证显示本预测工具有良好的辨别力和校准能力;特别是区间验证中的高C指数表明,该列线图可以广泛而准确地用于更大样本量的队列。因此,本研究可为ATAAD患者术后AGI提供相对准确的预测[28]。
AD术后胃肠道并发症可能不常见,但与术后早期胃肠功能障碍以及临床不良结局相关。由于症状和体征含糊不清,通常缺乏具体的症状和体征,胃肠道并发症的诊断往往较晚。因此,有必要增加对AD术后患者胃肠道功能障碍的关注度,AGI分级可能是结构化方法的有益补充。另外,本研究纳入了5个危险因素建立疾病预测模型,指标简单易得,模型使用方便,可以进行临床推广。但本研究样本量偏小,为单中心研究,在今后的研究中可扩大样本量增加多中心研究数据进一步验证,以获得更为精准的结果。
利益冲突:无。
作者贡献:杨小芳负责论文设计,数据整理与分析,论文初稿撰写、投稿;胡源及党国琴负责数据采集;周文君及李元敏负责临床工作,提出参考意见;孟文勃负责文章审核与修改。
急性A型主动脉夹层(acute type A aortic dissection,ATAAD)是心血管外科最常见的急危重症,死亡率极高。目前早期准确诊断、及时手术治疗以及术后并发症防治是挽救患者生命的有效方法。ATAAD术后急性胃肠道损伤(acute gastrointestinal injury,AGI)的发病率高达50%[1],明显高于其他经体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)的心血管手术(0.5%~5.5%)[2],常见症状有肠系膜缺血、消化道出血、胃潴留、腹胀、胰腺炎、胆囊炎等,有此类并发症的患者病死率明显增高。缺血引起的胃肠道血液灌注不足、炎症反应、手术应激及夹层累及肠系膜动脉是ATAAD术后AGI的主要原因。患者一旦发生AGI,具有较高的手术死亡率(34.3%)、不良事件发生率(44.1%)以及较长的住院时间[3]。主动脉修复术后,AGI症状和体征具有不典型性,胃肠道并发症的诊断往往较滞后,从而引起严重的后果。因此早期识别、术前及术中预防、术后合理治疗AGI,对于ATAAD患者快速康复具有重要意义。本研究将针对我院近年行CPB手术的ATAAD患者AGI发病率、独立危险因素以及临床结局进行分析,并建立AGI发生风险列线图预测模型。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性收集2016—2021年在兰州大学第一医院住院治疗的ATAAD患者。纳入标准:(1)年龄≥18岁且≤70岁;(2)符合AGI指南诊断标准;(3)根据影像学资料以及术中诊断明确为ATAAD并且行CPB主动脉修复手术患者。排除标准:(1)合并严重血液系统、呼吸系统及其他严重疾病患者;(2)术前合并急慢性胃肠道疾病(消化道出血、腹泻、胰腺炎、胆囊炎、胆系结石、消化道溃疡、腹部外伤手术史以及消化系统肿瘤等)患者;(3)术中死亡者;(4)术后3 d内死亡者;(5)数据缺失>15%者。纳入患者的数据均从兰州大学第一医院电子病历系统中获取,其中包括患者人口学基线资料、实验室检查、影像学检查等。
术后根据欧洲危重病学会2012 AGI指南对AGI的严重程度分级为:0级,无任何胃肠道症状;1级,自限性阶段,但进展为胃肠功能障碍或衰竭的风险大;2级,需要干预措施来重建胃肠功能(胃肠功能紊乱);3级,胃肠功能经干预处理后不能恢复(胃肠功能衰竭);4级,急剧出现并立即威胁到生命的胃肠功能损伤。参考既往研究[4],使用AGI分级对患者术后前3 d的胃肠功能进行评估,采取从差原则。根据AGI分级将患者分为两组:将AGI分级≥2级的患者纳入AGI组,将<2级的患者纳入non-AGI组。
1.2 资料收集
收集的资料包括:(1)一般资料:性别、年龄、体重指数(body mass index,BMI)、既往史、主动脉夹层(aortic dissection,AD)危险评分;(2)实验室检查:患者入院后第1次检验指标(白细胞、D-二聚体及血乳酸值);(3)影像资料:患者入院后CT血管造影(CT angiography,CTA)结果;(4)术中资料(CPB时间、停循环时间及术中输注红细胞);(5)术后临床结局资料:术后并发症(肾功能不全、肝功能不全及院内感染等)、住ICU时间及术后30 d死亡等。
1.3 相关定义
肝功能不全的诊断标准:术后1周内出现丙氨酸氨基转移酶>200 U/L,天冬氨酸氨基转移酶>200 U/L,总胆红素>50 mmol/L 及乳酸脱氢酶>500 U/L,伴或不伴肝功能不全的临床表现。肾功能不全的诊断标准:48 h内血肌酐上升>26.5 mol/L或较前升高50%,尿量减少0~5 mL/(kg·h)。院内感染:患者有相应的临床症状和体征,实验室检查结果或影像学检查结果表明存在院内感染。
1.4 统计学分析
使用统计学软件SPSS 23.0进行数据处理及统计学分析。计量资料采用S-W法进行正态性检验,符合正态分布的计量资料用均数±标准差(±s)描述,组间比较使用独立样本t检验,不服从正态分布的计量资料以中位数(上下四分位数)[M(P25,P75)]描述,组间比较采用 Mann-Whitney U 检验。计数资料用频数和百分比(%)描述,组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。在进行多因素分析之前,用方差膨胀因子(variance inflation factor,VIF)诊断自变量的多重共线性。采用logistic回归进行多因素分析,使用R语言(版本4.1.0,
1.5 伦理审查
本研究经兰州大学第一医院伦理委员会审查批准,批准号:LDYYLL2021-422。
2 结果
2.1 患者特征
共筛选202例ATAAD患者,其中术前合并其他严重疾病者2例,术前合并严重胃肠道疾病5例,术中死亡3例,术后3 d内死亡2例,数据缺失>15%者2例,最终188例患者纳入分析,其中男166例、女22例,平均年龄(49.70±9.96)岁。non-AGI组128例,AGI组60例,AGI发病率为31.9%。患者基线资料见表1。


2.2 两组患者围术期资料比较
单因素分析显示,AGI组患者CPB时间、主动脉阻断时间、术后呼吸机辅助时间、住ICU时间更长,术中输注红细胞更多,肝功能不全、肾功能不全、肠外营养、院内感染以及术后30 d死亡率更高,差异均有统计学意义(P<0.001);见表2。


2.3 AGI相关危险因素的logistic回归分析
通过多因素logistic回归分析,non-AGI组和AGI组患者的AD危险评分、肠系膜上动脉(superior mesenteric artery,SMA)灌注不良、主动脉阻断时间及术中输注红细胞差异均有统计学意义(P<0.05),这些因素为AGI的独立预测因素;见表3。而性别、年龄、BMI、既往手术史、心功能不全、血乳酸、腹腔干灌注不良、肾动脉灌注不良及CPB时间差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.4 疾病预测模型-列线图的建立
使用R语言开发了包含AD危险评分、SMA灌注不良、D-二聚体、主动脉阻断时间及术中输注红细胞因素的预测模型,并以列线图的形式呈现;见图1。

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤;AD:主动脉夹层
2.5 预测模型的验证
预测ATAAD患者术后AGI风险的列线图的Calibration校准曲线和理想曲线显示出良好的一致性;见图2。ROC曲线下面积为0.888;见图3。预测列线图的C指数为0.888,通过Bootstrap方法重复抽样1 000次对预测模型进行内部验证确认,C指数为0.848,这些验证方法证明该模型具有良好的预测能力。

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤

ATAAD:急性 A 型主动脉夹层;AGI:急性胃肠道损伤;ROC:受试者工作特征
3 讨论
ATAAD起病急、病死率高,48%~50%的患者死于发病后48 h内[5-7]。CPB下开胸主动脉修复术是治疗ATAAD的首选方法[8],由于疾病自身的病理生理学特征及CPB手术的特殊性,死亡率高达15%~30%[9-10],且易出现严重的并发症[11]。对于存在术后并发症的ATAAD患者术后死亡率可高达70%[12],AGI是CPB下开胸主动脉修复术后的常见并发症之一,且与患者的不良预后密切相关,一项纳入1 200例患者的研究[1]发现,70%~80%的患者术后有胃肠道相关并发症,如腹泻、腹胀、排便困难、胃肠道出血和其他消化系统并发症。近年来研究[3]发现,主动脉修复术后严重胃肠道并发症(gastrointestinal injury complication,GIC)的发病率为5.9%,但因其起病隐匿,治疗困难,往往会导致更为严重的后果,如多器官功能障碍综合征及死亡等。本研究188例患者中有60例术后早期发生AGI,发病率为31.9%,与既往研究结果相似;且有30%的患者在术后30 d内死亡。可见,术后AGI应该引起临床医生的重视。
既往关于主动脉修复术后AGI的研究较少,但是,一些CPB心脏手术的研究[4,13-16]发现,患者术前具有合并症以及长期或复杂的手术过程最容易导致AGI。心脏手术后AGI可能不常见,发病率0.5%~5.5%,但死亡率很高,为0.3%~87%。这些疾病包括小肠出血、肠梗阻和胰腺炎,以及危及生命的并发症,如肝衰竭和肠缺血[2]。由于症状和体征含糊不清,通常缺乏具体的症状和体征,GIC的诊断往往较晚[17]。因此,早期识别AGI,预防更为严重的GIC可以减少患者术后严重并发症甚至死亡的发生。由于ATAAD手术患者围术期静止不动、应用大剂量阿片类药物、延迟或缺乏肠内营养以及手术引起的术中肠黏膜损伤[13, 17],术后肠麻痹被认为是心脏手术的常见并发症。故而,术中因素中CPB时间延长是主要危险因素,本研究中AGI患者也存在相同的问题,因此有必要在复杂心脏手术前进行评估,制定详细的手术策略,并尽量缩短CPB时间[18]。有研究[17, 19-24]报道,心血管术后AGI的危险因素包括术前因素(高龄、慢性肾功能衰竭、糖尿病、胃肠道疾病、充血性心力衰竭等)、术中因素(CPB时间延长、急诊手术、输血量等)及术后因素(机械通气时间延长、急性肾损伤及手术切口感染等)。本研究发现对于ATAAD手术患者,较高的AD危险评分、夹层累及SMA、主动脉阻断时间延长及术中输注红细胞量为术后AGI的危险因素,与既往研究基本相同,均可以作为主动脉修复术后患者AGI的独立预测因子。
AGI分级评分系统已在一般ICU环境下的患者中进行评估,死亡率随着AGI分级的升高而增加[25-26]。心脏手术后预计ICU住院时间>24 h的患者,前24 h AGI分级>1.5的可预测多器官衰竭、感染性并发症和ICU住院时间>4 d[27]。本研究发现术后前3 d,最高AGI分级≥2的患者中感染发生率及30 d死亡率显著高于对照组。另外有研究[4]发现,AGI分级≥2的患者更频繁地接受胸主动脉手术,且CPB持续时间和手术时间更长。AGI分级≥2的患者30 d GIC发生率和30 d死亡率均明显高于AGI=0和AGI=1组。本研究同样认为AGI评分系统可以用于术后AGI的评估,且在临床上应该对AGI分级≥2的患者予以重视。
如今,列线图疾病预测模型在医学界被广泛用作预测疾病预后的工具。列线图依赖于用户友好的数字界面、更高的准确性和更容易理解的预后,以帮助更好的临床决策[28]。本研究是将该列线图基于ATAAD术前及术中简单临床资料应用于术后AGI的预测。本研究开发并验证了一种新的预测工具,仅使用5个容易获得的变量(AD危险评分、夹层累及SMA、D-二聚体、主动脉阻断时间及术中输注红细胞)就可以实现ATAAD术后AGI风险的个体化预测,通过该队列的内部验证显示本预测工具有良好的辨别力和校准能力;特别是区间验证中的高C指数表明,该列线图可以广泛而准确地用于更大样本量的队列。因此,本研究可为ATAAD患者术后AGI提供相对准确的预测[28]。
AD术后胃肠道并发症可能不常见,但与术后早期胃肠功能障碍以及临床不良结局相关。由于症状和体征含糊不清,通常缺乏具体的症状和体征,胃肠道并发症的诊断往往较晚。因此,有必要增加对AD术后患者胃肠道功能障碍的关注度,AGI分级可能是结构化方法的有益补充。另外,本研究纳入了5个危险因素建立疾病预测模型,指标简单易得,模型使用方便,可以进行临床推广。但本研究样本量偏小,为单中心研究,在今后的研究中可扩大样本量增加多中心研究数据进一步验证,以获得更为精准的结果。
利益冲突:无。
作者贡献:杨小芳负责论文设计,数据整理与分析,论文初稿撰写、投稿;胡源及党国琴负责数据采集;周文君及李元敏负责临床工作,提出参考意见;孟文勃负责文章审核与修改。