【醉仁心胸】ACEF和ACEF II风险评分在非体外循环冠状动脉搭桥术后预测死亡率的作用

沈子珒等编译，董榕审校 

上海交通大学医学院附属瑞金医院

北部院区麻醉科

已知年龄、肌酐和射血分数（ACEF）I和II评分可预测心脏术后的死亡率。然而，在制定这些评分时，考虑了少数非体外循环冠状动脉旁路移植术（OPCAB）病例的数据。这项单中心回顾性观察研究旨在验证和更新ACEF I和II评分预测OPCAB术后的住院死亡率。

研究对象：所有在2011年至2020年间接受单纯OPCAB治疗的成年（年龄≥18岁）患者均纳入分析。

测量：使用ACEF I和ACEF II评分预测OPCAB后的住院死亡率。使用受试者的特征曲线和校准图评估ACEF I和II评分在预测OPCAB术后住院死亡率方面的表现。使用封闭测试程序和多变量分数多项式分析重新校准和修改得分。

主要结果：共分析了1450例患者。用c统计量来区分ACEF I和II评分，分别为0.86和0.83。校准图显示，这两个分数都高估了院内死亡风险。ACEF I分数通过仅重新估计模型截距来重新校准。ACEF II评分通过用左主干冠状动脉疾病替代红细胞压积进行修改。更新的ACEF II评分的c统计量增加到0.86。更新后的ACEF I和II分数都得到了很好的校准。

结论：ACEF I和II评分非常准确的区分了OPCAB后的住院死亡率，尽管校准性能并不理想。更新后的分数显示出更好的辨别和校准能力。因此，ACEF I和ACEF II评分是可以作为用来预测接受OPCAB的患者住院死亡率的相对简单和有用的工具。

关键词：心脏外科、冠状动脉旁路移植术、外部验证、死亡率、风险评分

1. 简介

ACEF I评分的计算很容易，因为它只需要三个术前变量：年龄、血清肌酐水平和左心室射血分数。ACEF I评分已被验证用于主动脉瓣和二尖瓣手术患者的预后，并已证明其预测性能与传统风险模型相当，包括欧洲心脏手术风险评估附加或逻辑系统（EuroSCORE）。近期更新了ACEF I评分(ACEF II评分)，将急诊手术和术前贫血(红细胞压积<36%)纳入评分计算，ACEF II评分的表现优于ACEF I评分，与EuroSCORE II评分相近。尽管如此，对于各种心脏外科设置，需要对ACEF I和II评分进行进一步的外部验证。

值得注意的是，在制定ACEF I和II评分时，很少考虑非体外循环冠状动脉旁路移植术（OPCAB）。尽管有下降的趋势，OPCAB仍然占北美和欧洲所有冠状动脉旁路移植术病例的15%-20%。在东亚地区，大多数CABG手术都是非体外循环进行的。然而到目前为止，还没有研究评估ACEF I和II评分在OPCAB患者中的预测性能。

作者假设ACEF I和II评分也可以预测OPCAB术后的死亡率。因此，本研究的主要目的是验证和更新接受单纯OPCAB的患者的ACEF I和II评分。

2. 材料和方法

本单中心、回顾性观察性研究的方案由作者所在机构的机构审查委员会批准(批准号:2102-056-1195)，由于研究的性质确定，书面知情同意的要求被放弃。本研究遵循个体预后或诊断多变量预测模型透明报告(TRIPOD)报告指南。

本研究连续纳入2011年至2020年在一所高等大学附属医院接受单纯OPCAB治疗的成人患者(≥18岁)，预先未进行样本量计算。对于同一住院期间多次行OPCAB的患者，只有第一次手术纳入分析。如果计算ACEF I或II评分所需的数据缺失，则排除该患者。

主要结果为OPCAB后的住院死亡率，次要结果为累积全因死亡率。本次研究中使用的所有数据都是通过查看电子病历收集的，但累积全因死亡率除外，该数据来自韩国国家统计局国家人口登记处。在2021年2月28日，对累积全因死亡率进行了统一审查。

根据Ranucci等人的建议，ACEF I评分计算如下：年龄（岁）/左室射血分数（%）+1（血清肌酐>2 mg/dl）。使用该评分，OPCAB术后住院死亡率的概率由以下等式确定：

预测死亡率= e (−5.41+1.24×ACEF I 评分) /( 1+e (−5.41+1.24×ACEF I评分)）

ACEF II评分为：年龄(岁)/左室射血分数(%)+ 2(血清肌酐>2 mg/dl) + 3(急诊手术)+ 0.2 ×(红细胞压积＜36%)。根据ACEF II评分，住院死亡率概率由下式得出：

预测死亡率= e (−4.86+0.75×ACEF II 评分) /( 1+e (−4.86+0.75×ACEF II 评分)）

ACEF I或II评分中包含的变量的定义方式与原始研究相同。年龄定义为完成年数;血清肌酐(mg/dl)、左心室射血分数和红细胞压积定义为手术前90天内测量的最新值;急诊手术被定义为在决定手术后的下一个工作日开始之前需要进行的手术。

评估了ACEF I和II评分预测住院死亡率的表现，重点是它们的鉴别和校准特性。首先，使用受试者操作特征（ROC）曲线评估辨别性能。对每个风险评分，计算c统计量及其95%置信区间(CI)；然后，作为探索性分析，采用DeLong检验比较两种风险评分的c-统计量。其次，使用校准图评估校准特性。根据使用ACEF I和II评分计算的预测死亡率的五分位数将患者分为五组。在每组中，在校准图上比较观察到的死亡率和预测死亡率，使用Cox校准回归估计其截距（大范围校准）和斜率。

为了更好地预测OPCAB患者的死亡率，ACEF I和II评分用于计算预测死亡率的方程通过封闭测试程序重新校准。在以前的研究中，封闭测试程序已被广泛用于此目的。在这个过程中，根据其他地方描述的预定义标准选择了下列重新校准方法之一：i）没有更新，ii）重新估计模型截距，iii）重新估计模型截距和斜率，以及iv）模型修订。为确保重新校准的稳定性和可靠性，对1000个自举样本进行了封闭测试程序。选择具有最高引导包含分数（BIF，%）的方法作为合适的再校准方法。BIF定义为通过封闭的测试程序选择一种给定的再校准方法的自举样本所占的比例。此外，在ACEF II评分的乐观修正c统计量不大于ACEF I评分的前提下，对ACEF II评分的变量进行了修正。ACEF II评分变量的统计学意义首先采用多变量分数多项式分析(MFP)进行评估。然后，使用似然比检验对4个候选风险因素进行评估，以替代MFP分析中不显著的任何变量;近期(术前<90天)心肌梗死，冠状动脉疾病的诊断(即稳定型心绞痛、不稳定型心绞痛、急性心肌梗死或梗死后心绞痛)，病变冠状动脉数目(即一、二、三支病变)，以及是否存在左主干病变(>50%狭窄)。再次进行MFP分析，并在1000个自举样本中重复此步骤。最后，计算更新后的ACEF II评分的乐观修正c统计量。

为了进行探索性分析，将患者按原始和更新的ACEF I和II评分分为五级。采用Kaplan-Meier曲线和对数秩检验比较五分位数患者OPCAB后的累积全因死亡率。

所有统计分析使用R（VE.4.0.0；R统计计算基础，维也纳，奥地利）进行。双侧P值小于0.05被认为具有统计学意义。

3. 结果

在1460例研究期间接受单纯OPCAB治疗的患者中，有10例患者因计算ACEF I或II评分所需的数据缺失而被排除。该研究分析了其余1450名患者的数据。表1总结了患者的基线特征和手术情况。

表1：基线特征和围手术期资料。

值以中位数(四分位数间距)或数字(%)表示。ACEF、年龄、肌酐、射血分数。*手术前90天内。

OPCAB术后住院总死亡率为1.7%（25例）；术后住院时间的中位数（四分位间距）为9（7-12）天。ACEF I评分预测的住院死亡率中位数（四分位间距）在出院的患者和在院死亡的患者中分别为2.0%（1.6–3.0）和15.1%（5.1–26.9）（图1，左图）。当使用ACEF II评分时，预测住院死亡率的中位数（四分位间距）分别为2.1%（1.8–4.3）和23.1%（7.0–43.6）以及（图1，右图）。

图1：使用ACEF I(左)和ACEF II(右)评分计算的预测住院死亡率的箱线图。粗线表示中间值，方框表示四分位数范围，而点表示离群值。须表示不包括离群值的范围。ACEF，年龄，肌酐，射血分数。

用于预测OPCAB术后住院死亡率的ACEF I和II评分的ROC曲线如图2所示。ACEF I和II评分的c-统计量分别为0.86（95%CI，0.77–0.95；P<0.001）和0.83（95%CI，0.73–0.93；P<0.001），两种风险模型的鉴别特性差异无统计学意义(DeLong检验，P = 0.099)。

图2：ACEF I和II评分的院内死亡率的接受者操作特征曲线。ACEF、年龄、肌酐和射血分数；CI置信区间。 

ACEF I和II分数的校准图如图3所示；两个数值绘制的截点都是负值(−0.90和− 1.56），这表明这两个分数都倾向于高估术后住院死亡风险（即，分数的校准不理想）。

图3：ACEF I（左图）和ACEF II（右图）得分的校准图。ACEF，年龄，肌酐和射血分数。

根据在1000个自举样本中执行的封闭测试程序，仅通过重新估计模型截距来重新校准ACEF I分数。所选重新校准方法的BIF为61.6%（补充表1）。重新校准的ACEF I评分的逻辑方程如下：

预测死亡率= e (−6.31+1.24×updated ACEF I 评分) /( 1+e (−6.31+1.24×更新后的 ACEF I 评分))

虽然更新后的ACEF I评分的识别准确度与原始ACEF I评分的识别准确度相似（乐观校正的c-统计量，0.86；95%置信区间0.76–0.93；补充表1），但在调整模型截距后，其校准性能有所改善（图4，左图）。

在封闭测试程序中，选择模型修正方法作为ACEF II评分的重新校准方法。所选方法的BIF为91.9%（补充表1）。然而，重新校准得分的乐观校正c统计量（95%CI）为0.85（0.75-0.93），仍不大于更新后的ACEF I得分（补充表1）。在MFP分析（补充表2）中，术前红细胞压积（＜36%）变量被认为无关紧要（P=0.417；BIF 7.5%）。根据似然比检验（P=0.030），在四个候选危险因素中，左主干冠状动脉疾病的存在是唯一有意义的因素。近期心肌梗死、冠状动脉疾病的诊断和病变冠状动脉的数量无统计学意义（分别为P=0.910、0.120和0.429）。因此，通过用左主干冠状动脉疾病替代术前红细胞压积，进一步修改了ACEF II评分模型；随后的MFP分析显示，左主干冠状动脉疾病的存在是住院死亡率（补充表2）的重要预测因素（β系数，1.05；P=0.025），BIF为73.4%。补充表3提供了其他三个候选风险因素的MFP分析结果。更新的ACEF II评分计算如下：1.50×年龄（岁）/左心室射血分数（%）+1.74（血清肌酐>2 mg/dl）+1.26（急诊手术）+1（存在左主干病变）。预测死亡率由以下公式获得：

预测死亡率= e(−7.79+1.05×更新后的 ACEF II 评分)/( 1+e (−7.79+1.05×更新后的ACEF II 评分))

更新后的ACEF II评分的乐观修正c统计量为0.86 (95% CI, 0.78-0.93)。此外，更新后的ACEF II评分被显示为校准良好(图4，右图)。使用原始和更新的ACEF I和II评分的各种界限值计算的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值见补充表4、5和6。

图4：更新的ACEF I（左图）和ACEF II（右图）得分的校准图。

累积全因死亡率的Kaplan-Meier曲线如图5所示。23例患者的累积生存数据无法从国家人口登记数据库中获得;其余1427例患者的中位(四分位间距)随访时间为4.1(1.9-6.6)年。OPCAB后的生存率随着原始和更新ACEF I和II评分的五分位数增加而显著降低。

图5：根据原始/更新的ACEF I（左图），原始ACEF II（中图）和更新的ACEF II评分（右图）的五分位数，累积全因死亡率的Kaplan-Meier曲线。

4. 讨论

目前，两种经过充分验证的风险评分系统被广泛用于预测心脏手术后的死亡率：EuroSCORE II和胸外科医师协会（STS）评分。然而，EuroSCORE II的计算需要18个临床和实验室风险因素，而STS评分的计算需要多达65个变量。此外，关于其中一些变量的数据并不总是可用的。这些传统评分的复杂性和潜在的不可获取性证明了开发更实用、更简单的风险评分系统的合理性。在这方面，ACEF I和II分数可能是不错的选择，因为它们的计算分别只需要三到五个容易获得的客观风险因素。

然而，ACEF I和II评分是在一个意大利中心使用一个异质队列开发的，该队列包括胸主动脉手术在内的各种类型的心脏手术。因此，这些分数需要在不同环境的医院进行的不同类型的心脏手术中进行验证。还应注意的是，OPCAB具有明显不同于体外循环心脏手术的独特功能，在制定这些评分时很少考虑。在ACEF I和II评分的制定中，CABG占32-55%；假设欧洲约20%的CABG手术是在非体外循环状态下进行的，可以推断OPCAB仅占所有病例的5-10%。尽管如此，在这项研究中，作者确认ACEF I和II评分对接受OPCAB的患者的住院死亡率具有极高的准确性。

作者研究的另一个新颖之处是从原始模型中排除了术前贫血（定义为红细胞压积低于36%）来计算ACEF II评分。术前贫血是心脏和非心脏手术后发病率和死亡率增加的传统风险因素。然而，至少就CABG而言，术前贫血是否是术后死亡的危险因素仍值得怀疑，因为此前的研究报告的结果相互矛盾。Kulier及其同事的报告表明，术前血红蛋白水平低与术后心脏综合不良结局（包括接受体外循环冠状动脉搭桥术的患者死亡）无关。Tauriainen等人和Bell等人的研究表明，术前贫血与冠状动脉搭桥术后住院风险和30天死亡率的增加无关。同样，Matsuda和他的同事发现，在接受OPCAB的患者中，术前贫血并不是30天死亡率的独立预测因素，另一组随后发现，术前贫血本身与OPCAB后更糟糕的综合结局(包括住院死亡率)无关，但与围手术期血红蛋白最低有关。与这一假设相一致的是，在作者的研究中，原始的ACEF II评分(合并术前贫血)并没有比ACEF I评分有更好的辨别能力。Chichareon等人还报告，在接受经皮冠状动脉介入治疗的患者中，ACEF II评分的预测能力低于ACEF I评分。在本研究中，对1000个Bootstrap样本进行的MFP分析表明，至少对于OPCAB患者，术前红细胞压积应排除在ACEF II评分的计算之外。有趣的是，术前贫血不包括在EuroSCORE II和STS评分中。为了更好地将ACEF II评分与接受OPCAB的同质组患者相匹配，作者通过用左主干冠状动脉疾病替代术前贫血来更新评分计算。作者发现，更新后的ACEF II评分在预测OPCAB术后死亡率方面有所改善。尽管如此，微小的改善（c-统计增量为0.03）证明了未来寻求更好风险因素的研究是有必要的。此外，还应对更新后的ACEF II评分进行外部验证。

本研究中有几个局限性需要考虑。首先，这项研究是在单一中心进行的。虽然分析了1400多名患者的相对同质人群，但单中心数据的结果可能不适用于在不同环境的中心进行的所有OPCAB；住院死亡的罕见发生率(25/1450,1.7%)可能进一步阻碍这一推断。作者使用了一个Bootstrap重采样方法来抵消这个限制；尽管如此，具有较多住院死亡病例数的多中心研究有理由更好地概括这些结果。其次，ACEF I和II评分未与EuroSCORE II或STS评分进行比较。之前的一项研究报告，EuroSCORE II用于预测单纯OPCAB后的住院死亡率的c统计量为0.71。同时，EuroSCORE II预测了所有类型心脏手术后的住院死亡率，c统计量为0.81；ACEF I和II评分很可能是更好的风险模型，至少在简单性方面是这样。第三，将住院死亡作为手术死亡率的衡量指标进行分析。虽然手术死亡率的定义仍存在争议，但传统上使用了包括住院死亡(不论时间)和30天内死亡(不论地点)的复合定义，如在ACEF I和ACEF II评分中使用的。然而，考虑到个别医院并不是总能提供30天的生存数据，住院死亡可能是唯一实用的结果衡量标准。事实上，EuroSCORE II也将住院死亡作为手术死亡率的衡量标准。

总之，ACEF I和ACEF II评分可以很好地预测分离后的OPCAB后住院死亡率，更新的ACEF I和II评分可以提供更好的鉴别和校准。鉴于其计算的准确性和简单性，这些风险评分（及其更新版本）可以作为OPCAB患者风险分层的有用替代工具。

点评

筛查高危患者对于定制和优化心脏手术患者的围手术期护理尤为重要。年龄、血清肌酐值和左心室射血分数（ACEF）评分（此处称为ACEF I评分）是Ranucci等人开发的一种简单风险模型，用于预测所有类型心脏手术的术后死亡率（住院或30天）。在这项验证研究中，主要发现是ACEF I和II评分可以作为预测OPCAB患者预后的有用工具。这两个评分在预测单纯OPCAB后的住院死亡率方面都有很好的准确性，尽管校准性能不是最优的。在通过重新校准或风险因素修正更新分数后，他们的识别准确率和校准性能得到改善，c-统计量超过0.85。此外，ACEF I和II评分的原始和更新均与OPCAB后的中期(中位随访时间，4年)全因死亡率密切相关。 

沈子珒等编译

董榕审校

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