劉妍 朱光發(fā)

·綜述·

心臟術后急性呼吸窘迫綜合征危險因素的研究進展

劉妍 朱光發(fā)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是指肺內、外嚴重疾病導致的以進行性呼吸窘迫和難治性低氧血癥為臨床特征的急性呼吸衰竭綜合征，其發(fā)生與誤吸、膿毒血癥、外傷、休克等因素有關[1],心臟外科手術也是ARDS的一項重要危險因素。據統(tǒng)計，心臟外科手術后ARDS的發(fā)生率及病死率分別為0.4%-2.5%及15%-68.4%[2-4]。術后ARDS不僅延長了患者的住院時間，還增加了患者遠期生理及心理等多種并發(fā)癥的發(fā)生率，嚴重危及心臟病手術患者的健康。

雖經過多年的研究和探索，目前對于ARDS仍然缺乏有效治療手段。有研究[5-7]表明，分析ARDS危險因素，建立預測報警系統(tǒng)，有利于早期發(fā)現ARDS，并采取有效干預措施可能會預防ARDS的發(fā)生和發(fā)展，從而改善患者的預后[8]。然而目前沒有專門用于心臟術后ARDS的預測報警系統(tǒng)，心臟手術具有顯著的特性，手術類型、手術部位、手術過程、術中輸血及氧合情況、術后因素等皆可能成為ARDS的發(fā)生因素。故本文對心臟外科術后ARDS的危險因素，包括術前因素、術中因素及術后因素三方面進行闡述，以期對臨床有所裨益。

一、術前危險因素

與ARDS發(fā)生有關的術前因素較多，包括患者一般情況(體重指數、吸煙、嗜酒)、病史(心臟外科手術、高血壓、糖尿病、腦血管病、外周血管病、慢性阻塞性肺疾病、胃食管反流病、急性心肌梗塞)、用藥史(胺碘酮、他汀類藥物)、基礎心功能(左室射血分數、NYHA分級)、營養(yǎng)情況(貧血、低白蛋白血癥)、基礎肺功能(FEV1/FVC小于40%、FEV1占預計值百分比)、基礎血氣分析(動脈血氧分壓、二氧化碳分壓、吸入氧濃度)及患者意識狀態(tài)(格拉斯哥昏迷評分)和急性生理與慢性健康狀態(tài)評分(APACHEⅡ)等[2, 7, 9-12]。

瑞士一項大型研究[13]收集1984年1月1日至1994年12月31日期間，共3848名在體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)支持下進行心臟手術的患者，所有患者的數據被記錄在數據庫中，進行回顧性分析。其中3444名冠狀動脈旁路移植術(coronary artery bypass grafting, CABG)患者，267名瓣膜手術患者，137名CABG聯合瓣膜手術患者。結果顯示38名患者發(fā)生了ARDS，其中26名患者死亡，總的發(fā)生率為1.0%(38/3848)，病死率為68%(26/38)。38名患者中有24名患者出現了多器官功能衰竭綜合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)，14名患者只出現了ARDS，未合并其他臟器衰竭的ARDS患者的病死率為21%，ARDS作為MODS一部分的患者的病死率為96%，顯著高于單獨發(fā)生ARDS的患者。危險因素分析結果表明目前吸煙(OR值為2.01)，術前NYHA分級3級或4級(OR值為1.84)，左室射血分數小于40%(OR值為1.91)以及高血壓(OR值為1.39)是獨立危險因素，與術后ARDS及MODS的發(fā)生有關。美國伯明翰醫(yī)學中心回顧性分析[12]4318名進行CABG手術患者ARDS的發(fā)生率及危險因素，結果表明ARDS是術后呼吸系統(tǒng)最常見的并發(fā)癥，發(fā)生率為2.5%(108/4318)，經統(tǒng)計學分析表明，近期吸煙(三個月內)、進展期慢性阻塞性肺疾病(FEV1/FVC小于40%)為ARDS發(fā)生的獨立危險因素，而不同的治療方案對ARDS的發(fā)生無明顯影響。Milot等人[3]進行的病例對照研究顯示心臟手術病史在ARDS患者中的比例顯著高于對照組(P=0.002)，危險因素分析表明心臟手術病史為ARDS的危險因素(OR值為31.5)。

在術前因素研究中我們發(fā)現除了患者的基礎心肺功能影響術后ARDS的發(fā)生外，近期吸煙與術后ARDS的發(fā)生有顯著關系。吸煙可導致體液免疫及細胞免疫的異常并可造成黏膜纖毛清除率的降低，并且增加了肺泡巨噬細胞的數量，使得炎性因子增多，肺泡上皮滲透性增加，從而易于發(fā)生感染。另一方面，吸煙可加重氧化應激，并直接激活血小板，損傷肺泡上皮[14]。上述機制最終造成吸煙患者易于發(fā)生ARDS。

二、術中因素

與ARDS發(fā)生有關的術中因素包括手術類型(急診、擇期)、手術部位(瓣膜、CABG、CABG聯合瓣膜、其他)、手術過程(手術時間、體外循環(huán)時間、體外循環(huán)泵血量、鉗夾主動脈時間等)及輸血(輸血成分、輸血量)等[3, 12-13, 15]。

近期一項回顧性大型研究[2]連續(xù)收集2005年1月1日至2012年3月31日期間進行心臟手術的患者共計6069人，其中發(fā)生ARDS的患者共計37人，15人死亡。ARDS的發(fā)生率為0.61%(37/6069)，病死率為40.5%(15/37)。15名死亡患者中，7例死于膿毒癥，8例死于MODS及膿毒癥。經多因素logistic分析復雜心臟手術(OR值為10.8)以及輸注紅細胞超過3個單位(OR值為2.9)是ARDS的獨立危險因素。復雜心臟手術為多部位手術，例如CABG聯合瓣膜手術或多個瓣膜手術。Messent 等[16]回顧性分析倫敦一家英國心臟中心1987年10月到1988年7月9個月間CPB下840例心臟手術患者ARDS的發(fā)生率及危險因素，并與同期53例未發(fā)生ARDS患者進行對照，結果顯示發(fā)生ARDS 11例，死亡6例，ARDS的發(fā)生率和病死率分別是1.3%(11/840)和55%(6/11)。危險因素分析發(fā)現，術中及術后24h內心臟干預評分(intra/post operation intervention score)與ARDS發(fā)生密切相關，心臟干預評分包括CPB延時、CPB后24h內進行主動脈球囊反搏術(intra-aortic balloon pump，IABP)、腎臟透析和心室輔助，每項干預措施各設1分(總分為4分)，擬合系數(coefficient)和OR值分別是3.48和32.4。研究結果還表明術中泵血量超過300L也為ARDS的獨立危險因素(OR值為無限大)。此外，還有兩項[13, 15]心臟術后ARDS危險因素的研究表明急診手術同樣為ARDS的危險因素。

多項研究表明手術類型及手術的復雜程度影響著術后ARDS的發(fā)生，術中CPB及輸血情況也與ARDS的發(fā)生有著密切的關系。在CPB過程中，支氣管動脈血流仍然存在，但是肺動脈血流顯著減少。與此同時，為了提高外科手術的穩(wěn)定性，肺通氣也被中止。血流的減少以及通氣的中止可能增加了肺損傷的易感性。體外循環(huán)還激發(fā)了導致肺損傷的一系列級聯炎癥反應。高達60%的患者在體外循環(huán)過程中肺血管的滲透性是增加的。白介素-6及白介素-18的基因多態(tài)性可能導致了體外循環(huán)后的急性肺損傷[17-18]。

所有輸血均有發(fā)生輸血相關急性肺損傷(transfusion related acute lung injury，TRALI)的風險，TRALI可能是免疫介導的反應，供體體內的抗白細胞抗體或產生抗體的供體白細胞使中性粒細胞發(fā)生活化，從而導致了肺血管上皮細胞的損傷及高滲透性的水腫[19-20]。當輸注像新鮮冰凍血漿或血小板這些血漿豐富的血液制品時，這些患者發(fā)生TRALI的風險更大[19]。輸注紅細胞并不是沒有風險，輸注劑量越大，肺血管的透過性越大[21]。除此之外，TRALI在合并其他ARDS危險因素時更容易發(fā)生。

三、術后因素

與ARDS發(fā)生有關的術后因素包括嚴重感染、低血壓、機械通氣(通氣時間、模式、潮氣量)、開胸探查等[6-7, 22]。

在意大利進行的一項研究[23]，擇期CPB下CABG術后的患者隨機接受兩組參數設定下的機械通氣，高潮氣量(Tidal volume, VT)/低呼氣末正壓通氣(positive end-expiratory pressure，PEEP)(分別為10-12mL/kg及2-3cmH2O)或低VT /高PEEP通氣(分別為8 mL/kg及10cmH2O)，分別測定血漿及肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中白介素-6及白介素-8的含量。標本采集時間點為開胸術前(時間0)，CPB結束即刻(時間1)以及機械通氣已進行6小時(時間2)。結果表明血漿及BALF中白介素-6和白介素-8的含量在時間0點均在正常值范圍內，(時間1點)兩組均顯著升高，(時間2點)高VT /低PEEP組繼續(xù)升高，而在低VT/高PEEP組與(時間1點)含量持平。機械通氣6小時后高VT /低PEEP組血漿及BALF中白介素-6及白介素-8水平顯著高于低VT /高PEEP組(P<0.01)，而在(時間0點)及(時間1點)，兩組間并無統(tǒng)計學差異。因而可以看到不同的機械通氣方式影響著術后肺臟及全身的炎癥反應。還有研究[13]表明術后低心排為獨立危險因素(OR值2.48)，低心排定義為心指數小于2.0L/min/m ，且需要強心藥物治療或IABP支持。Kogan等人[2]的研究也表明術后低心排在ARDS組及對照組中有顯著差異，但并非獨立危險因素。

機械通氣的選擇與ARDS的發(fā)生有著顯著關系。有研究表明機械通氣導致肺泡局部過度膨脹產生的壓力以及肺泡反復開閉所產生的剪切力可以引起肺臟功能和形態(tài)的改變。而這種壓力和剪切力可啟動和(或)惡化肺臟和(或)全身的炎癥反應，甚至與MODS的發(fā)生有關[24-25]。低心排也是ARDS的一項重要的危險因素。低心排可造成組織器官的一過性缺血，產生有害的活性氧成分。肺臟的缺血再灌注激發(fā)了炎癥反應，肺血管上皮細胞發(fā)生了白細胞介導的損傷，并促使大量氧自由基的產生，從而損傷肺臟[2]。肺外的缺血再灌注同樣可以導致肺損傷，例如在主動脈手術過程中，肝臟的缺血再灌注釋放大量的炎性介質，這增加了肺血管的通透性[26]。

四、小結

綜上所述，心臟術后ARDS的術前危險因素包括心臟手術病史、吸煙、心功能差、高血壓病史以及進展期慢性阻塞性肺疾病等；術中危險因素包括急診手術、復雜心臟手術、體外循環(huán)泵血量大、大量輸注血液制品以及較高的“心臟干預評分”等；術后危險因素包括高VT /低PEEP通氣、低心排等。心臟術后ARDS的發(fā)生率低，但死亡率極高，對于此類病人早期識別危險因素，盡早采取預防措施極為重要。若能建立心臟術后ARDS的評分預警系統(tǒng)，篩查高危病人，進行特殊管理治療，對改善心臟手術患者的預后具有重要意義。

[1] Ranieri VM,Rubenfeld GD,Thompson BT,et al.Acute respiratory distress syndrome: the Berlin Definition[J].JAMA,2012,307(23):2526-2533.

[2] Kogan A,Preisman S,Levin S,et al.Adult respiratory distress syndrome following cardiac surgery[J].J Card Surg,2014,29(1):41-46.

[3] Milot J,Perron J,Lacasse Y,et al.Incidence and predictors of ARDS after cardiac surgery[J].Chest,2001,119(3):884-888.

[4] Michalopoulos A,Prapas S,Falagas ME.The incidence of adult respiratory distress syndrome in patients undergoing off-pump coronary artery bypass grafting surgery[J].Eur J Anaesthesiol,2006,23(1):80.

[5] Elie-Turenne MC,Hou PC,Mitani A,et al.Lung injury prediction score for the emergency department: first step towards prevention in patients at risk[J].Int J Emerg Med,2012,5(1):33.

[6] Trillo-Alvarez C,Cartin-Ceba R,Kor DJ,et al.Acute lung injury prediction score: derivation and validation in a population-based sample[J].Eur Respir J,2011,37(3):604-609.

[7] Kor DJ,Lingineni RK,Gajic O,et al.Predicting risk of postoperative lung injury in high-risk surgical patients: a multicenter cohort study[J].Anesthesiology,2014,120(5):1168-1181.

[8] Rubenfeld GD.Who cares about preventing acute respiratory distress syndrome[J].Am J Respir Crit Care Med,2015,191(3):255-260.

[9] Stephens RS,Shah AS,Whitman GJ.Lung injury and acute respiratory distress syndrome after cardiac surgery[J].Ann Thorac Surg,2013,95(3):1122-1129.

[10] Paul DJ,Jamieson GG,Watson DI,et al.Perioperative risk analysis for acute respiratory distress syndrome after elective oesophagectomy[J].ANZ J Surg,2011,81(10):700-706.

[11] Kim JB,Lee SW,Park SI,et al.Risk factor analysis for postoperative acute respiratory distress syndrome and early mortality after pneumonectomy: the predictive value of preoperative lung perfusion distribution[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2010,140(1):26-31.

[12] Kaul TK,Fields BL,Riggins LS,et al.Adult respiratory distress syndrome following cardiopulmonary bypass: incidence, prophylaxis and management[J].J Cardiovasc Surg (Torino),1998,39(6):777-781.

[13] Christenson JT,Aeberhard JM,Badel P,et al.Adult respiratory distress syndrome after cardiac surgery[J].Cardiovasc Surg,1996,4(1):15-21.

[14] Rom O,Avezov K,Aizenbud D,et al.Cigarette smoking and inflammation revisited[J].Respir Physiol Neurobiol,2013,187(1):5-10.

[15] Asimakopoulos G,Taylor KM,Smith PL,et al.Prevalence of acute respiratory distress syndrome after cardiac surgery[J].J Thorac Cardiovasc Surg,1999,117(3):620-621.

[16] Messent M,Sullivan K,Keogh BF,et al.Adult respiratory distress syndrome following cardiopulmonary bypass: incidence and prediction[J].Anaesthesia,1992,47(3):267-268.

[17] Chen S,Xu L,Tang J.Association of interleukin 18 gene polymorphism with susceptibility to the development of acute lung injury after cardiopulmonary bypass surgery[J].Tissue Antigens,2010,76(3):245-249.

[18] Wang JF,Bian JJ,Wan XJ,et al.Association between inflammatory genetic polymorphism and acute lung injury after cardiac surgery with cardiopulmonary bypass[J].Med Sci Monit,2010,16(5):CR260-CR265.

[19] Vlaar AP,Hofstra JJ,Determann RM,et al.The incidence, risk factors, and outcome of transfusion-related acute lung injury in a cohort of cardiac surgery patients: a prospective nested case-control study[J].Blood,2011,117(16):4218-4225.

[20] Sachs UJ,Wasel W,Bayat B,et al.Mechanism of transfusion-related acute lung injury induced by HLA class II antibodies[J].Blood,2011,117(2):669-677.

[21] Vlaar AP,Cornet AD,Hofstra JJ,et al.The effect of blood transfusion on pulmonary permeability in cardiac surgery patients: a prospective multicenter cohort study[J].Transfusion,2012,52(1):82-90.

[22] Kor DJ,Warner DO,Alsara A,et al.Derivation and diagnostic ac-

curacy of the surgical lung injury prediction model[J].Anesthesiology,2011,115(1):117-128.

[23] Zupancich E,Paparella D,Turani F,et al.Mechanical ventilation affects inflammatory mediators in patients undergoing cardiopulmonary bypass for cardiac surgery: a randomized clinical trial[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2005,130(2):378-383.

[24] 靳麗妍,朱光發(fā).急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征與炎癥因子關系的研究[J].臨床肺科雜志,2010,15(7):1004-1005.

[25] 暢毅平,彭鵬.炎癥細胞因子與急性呼吸窘迫綜合征的研究進展[J].臨床肺科雜志,2015,20(2):315-318.

[26] Cornet AD,Kingma SD,Trof RJ,et al.Hepatosplanchnic ischemia/reperfusion is a major determinant of lung vascular injury after aortic surgery[J].J Surg Res,2009,157(1):48-54.

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.010.039

首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項(No 2016-2-1052)

100029 北京，首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院感染科

朱光發(fā)， E-mail: gfzhu6388@sina.com 18910778607

2016-11-24]