文献精读 | 心脏手术术中氧气浓度与术后神经认知功能的关系

2021-03-01 米勒之声

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前言

INTRODUCTION

每年，全球超过100万患者在心肺旁路（CPB）辅助下进行心脏手术。心脏手术的神经后遗症很常见，据报道出院时发病率高达80%，6个月后为 20% 至40%，其中包括延迟性神经认知恢复和术后神经认知障碍。老年患者在心脏外科人群中所占比重越来越大，术后长期认知衰退、整体认知功能下降、生活质量下降和死亡率上升的风险更高。

氧气是现代医院中使用最广泛的疗法，用于预防低氧血症和维持组织氧合。然而，高氧血症被证明具有潜在危害，尤其在缺血-再灌注损伤情况时。CPB辅助下心脏手术的患者存在缺血-再灌注损伤的风险，并且这些患者为防治心肌缺氧和脑缺氧经常接受高浓度氧气治疗。鉴于术后神经认知障碍带来的疾病负担，以及心脏手术中高氧血症和不良结局之间的可能联系，进行这项前瞻性研究以明确术中正常氧合是否可以改善心脏术后神经认知功能。

本文提出假设，术中正常氧合，可减少老年患者心脏术后第2天的认知功能障碍，并降低谵妄的发生率、严重程度和持续时间，拔管时间，以及术后6个月神经认知功能。

方法

METHODS

研究设计

2015 年 7 月至 2017 年 7 月，该项随机对照试验在马萨诸塞州波士顿的Beth Israel Deaconess Medical Center入组患者。该试验目的是在进行心脏手术的老年患者中比较两种术中给氧策略（即过度氧合和正常氧合）的效果，包括术后神经认知功能。

研究对象

65岁或以上择期或限期行CPB辅助下冠状动脉旁路移植（CABG）手术的患者可入组。排除标准：急诊CABG、单肺通气、无CPB辅助下CABG，或有心源性休克可能的患者，如术前心肌收缩力差、主动脉球囊反搏或机械循环支持的患者。由于神经认知评估无法进行，非英语使用者被排除在外。

随机化和盲法

患者按照随机数字表1:1随机分配到正常氧合或过度氧合组。随机分配使用密封的、按顺序编号的不透明信封完成。随机化模式是由统计学家产生的，试验研究人员不了解分组情况。在随机化时，麻醉师将打开顺序编号的信封，以获得随机分配的结果。评估神经认知功能和术后临床结局的研究人员和患者同样无法得知分组情况。参与手术的外科医生、麻醉医生和体外循环组医生了解分组情况。

试验步骤

全身麻醉和气管插管插管成功后，设置试验要求的呼吸机参数，并在整个手术过程中维持。在正常氧合组，吸入氧浓度（ FiO2）设定值最低0.35，以维持动脉氧分压在70 mmHg以上，或指末氧饱和度大于或等于92%。在CPB开始之前和结束后，如果需要，提高PaO2以防止低血症发生（氧饱和度小于 92%）。在CPB期间，血脉氧分压PaO2维持在100至150 mmHg之间。在过度氧合组，整个手术过程中（包括 CPB）FiO2被设定为 1.0。两组患者的麻醉方案由麻醉医生自行决定。机械通气的参数设置基于医疗机构的护理标准：潮气量为6~8 ml/Kg（采用理想的体重），呼气末正压5 cmH2O。

结果事件分析

主要结果是使用Telephonic Montreal Cognitive Assessment工具获得的术后第2天神经认知功能评分。术前认知功能评分作为基线数据，术后每日测量，直到出院，除非患者在重症监护室（ICU）和无法言语沟通。The telephonic assessment是蒙特利尔认知评估的改良版，是一种经验证的筛查方法，对检测轻度认知障碍非常敏感。该项认知评估以22分的等级进行评估，较低的分数表示认知功能更差。除了主要结果外，将术后1个月、3个月和6个月的神经认知评估分数作为次要结果。

其他次要结果包括术后谵妄的发病率和严重程度、拔管时间、机械通气天数、ICU和住院时间以及30天和6个月的死亡率。术后每日评估谵妄，直到出院，使用the Confusion Assessment Method或者Confusion Assessment Method–ICU（插管患者）。谵妄的严重程度使用the long Confusion Assessment Method Severity score评分，总分19分，分数越高，谵妄越严重。拔管时间定义为患者手术插管至最后一次拔管的时长。住院时间定义为手术后在医院度过的天数，ICU时间定义为转入普通心外科病房前在 ICU 中度过的天数。

不良事件

由于所研究的患者群体根据定义是危重病，因此收集可能与研究相关的严重不良事件和意外非严重不良事件的数据。病人在医院以及术后最长3天接受每日评估。从胸外科医师协会（伊利诺伊州芝加哥市）数据库收集了其他不良结果数据，包括胸骨伤口感染、肾衰竭、心肌梗塞、再次手术和中风。不良事件监测由研究小组成员进行，由主要调查员定期审查。

样本量大小计算

基于以往的文献，我们将2分作为最低临床有意义的差异值。使用双侧检验水准α=0.05 和检验效能 80%，我们计算样本量为74。考虑到失访和退出，共有100位患者入组。

统计分析

数据的描述性统计使用平均值±SD，中位数（四分位数范围），计数和比例表示。the Shapiro–Wilk test验证连续数据的正态性。连续变量的差异使用独立样本t检验或Wilcoxon rank-sum tests。分类数据的差异是通过a chi-square or Fisher’s exact test检验。对于所有分析，双侧P值小于 0.05 被视为具有统计学意义。

结果

RESULTS

研究人群

共有492名患者接受了筛查，其中343人符合入组标准。共有100名患者被随机分组，接受研究干预，并进行了分析（图1）。

▲ 图 1

大多数患者是男性（84%），白人（95%），中位年龄为71岁（四分法范围，68-75岁），基线电话蒙特利尔认知评估中位分数为17（16至19）。所有患者只接受CABG手术。两组在基线人口统计学、共病或组间的手术特征方面没有发现显著差异（表1）。两组之间的基线功能状态在统计学上没有差异，大多数研究对象独立生活，拥有高中以上学位。

▲ 表 1

氧气给予及研究方案

气管插管后立即执行研究方案。过度氧合组的患者术中PaO2中位数为309（285~352），正常氧合组的患者中位数为153（133~168）mmHg（P < 0.0001）。过度氧合组术中氧饱和度中位数特征为99.2%（98.6%~99.6%），正常氧合组为96.7%（95.7%~97.8%）（P <0.0001，图2）。其他手术特征在表2中描述呈现。术中CPB相关指标两组间无明显统计学差异，主动脉阻断开放总分钟分别为69[54~80]和69[57~78]（P = 0.89）和 CPB 总分钟数分别为83 [66~97]和81 [68~91]（P = 0.67）。

▲ 图 2

▲ 表 2

主要结果

术后第2天，过度氧合和正常氧合组的电话蒙特利尔认知评估得分中位数没有显著差异，分别18[16~20]和18[14~20]（P = 0.42）。术后第2天，正常氧合和过度氧合组间差异为-1（95% CI，-2~1）。两组之间的神经认知功能差异在图3中呈现。随着时间的推移，两组患者神经认知评分有轻度增加，可能归因于重复测试相关的学习效果。当按性别分析时，男性术后第2天的总体电话蒙特利尔认知评估得分为18（14~20），女性为18（16~19）。两组间术后1、3或6个月神经认知评分没有显著差异。因为术后6个月时只联系到55%的患者，这部分结果，特别是那些长期随访的结果，应当谨慎解读。

▲ 图 3

其他次要结果

过度氧合组术后谵妄的发生率为30.6%，而正常氧合组为31.4%（P = 0.93）。表3是研究对象的临床结果统计。过度氧合组和正常氧合组的住院时间（分别为8[5~11]；7[5~10]天；P = 0.70）和ICU时间（分别为2 [1 ~3]；1[1 至 3] 天；P=0.34）统计学上没有显著差异。没有发生可能与干预措施相关的不良事件。死亡、中风、肺炎、急性肾损伤、再次手术和心房颤动等不良事件的发生率在统计学上没有显著差异。在对出现术后谵妄的患者的分析中，过度氧合组和正常氧合组谵妄发生的时间（分别为1[1~2]；2[1至3]；P = 0.17）和严重程度（Confusion Assessment Method Severity score评估得分分别为11 [8 ~13]；8 [7 ~11]；P=0.23）在统计学上没有显著差异。

▲ 表 3

总结

CONCLUSION

这一随机临床试验评估了老年患者CABG术中正常给氧和高浓度吸氧对于术后神经认知功能的影响，神经认知功能使用蒙特利尔电话认知评估量表评价。虽然在在统计学和临床上两组间的血氧分压有显著差异，但在随访时间点术后认知功能或谵妄评估均未发现显著差异。此外，给氧策略不影响拔管时间、ICU 时间、住院时间和患者死亡率。

该试验表明，心脏手术术中不同的给氧策略对于术后认知没有显著差异。这些结果也表明，在不损害术后神经认知功能的情况下，可以安全地采用多种给氧策略。

原始文献：

Shaefi, S., et al. (2021). Intraoperative Oxygen Concentration and Neurocognition after Cardiac Surgery. Anesthesiology 134(2): 189-201.