非體外循環冠脈搭橋術后認知障礙的風險個體化預測研究

高源，王俊生，楊書強

（安陽市人民醫院 心臟大血管外科，河南 安陽 455001 ）

隨著人們生活水平的提高，冠心病的發病率逐年升高，進行非體外循環冠脈搭橋手術治療的病人也相應增加［1］。與傳統手術相比，非體外循環冠脈搭橋避免了體外循環對人體帶來的各種不良影響，手術成功率高，但作為心臟外科手術，患者術后認知功能障礙是其常見并發癥，常表現為記憶受損、認知能力異常等，嚴重影響患者術后的生活質量［2］。既往有研究發現［3］，非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知水平呈先下降后上升的趨勢，部分患者出現術后認知功能障礙，不利于患者的康復。因此，需對非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的風險進行評估，并建立有效的預測模型，以便于臨床提前干預和治療。列線圖模型有良好的準確度且直觀、便于理解，可用于預測疾病結局［4］。GONG 等［5］研究報道，應用列線圖模型可直觀預測冠狀動脈搭橋術后患者發生房顫的概率，識別高危房顫患者，便于醫護人員術前給予其保護性治療。故本研究特通過分析非體外循環冠脈搭橋術患者臨床資料，篩選其術后發生認知功能障礙的危險因素并構建風險列線圖預測模型，為臨床評估、治療等提供參考，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經安陽市人民醫院倫理委員會審批后，對2020 年2 月至2022 年12 月收治的192 例行非體外循環冠脈搭橋術患者的臨床資料進行回顧性分析。納入標準：①均單純行非體外循環冠脈搭橋術治療；②均在術前、術后配合認知功能測試，且術前無認知功能障礙；③臨床資料完整。排除標準：①合并有阿爾茲海默癥等神經系統病變，或伴有嚴重視覺、聽覺障礙；②術前因頭顱損傷存在認知障礙，或曾患腦卒中；③伴其他心血管手術者，如心臟瓣膜置換術、射頻消融術、起搏器植入術、球囊擴張、支架植入等；④既往有腦外科手術史；⑤術前3 個月有服用抗抑郁、鎮靜劑或抗精神病等藥物；⑥術前經影像學檢查，腦部有新近發生的出血、梗死或腫瘤炎癥；⑦重度貧血、肝腎等重大器官功能嚴重不全。按照2∶1的比例將納入研究患者分為建模組（128 例）與驗證組（64 例）。

1.2 方法

資料收集：收集與整理患者的性別、年齡、體重指數、文化程度（初中及以下、高中及以上）、吸煙史、飲酒史、心房顫動、糖尿病、高血壓、頸動脈狹窄、主動脈斑塊、手術麻醉時間、術中血紅蛋白濃度下降率（ΔHb）、術后全身炎癥反應綜合征（SIRS）評分、監護室停留時間。參照相關標準［6］，術后第2 天對患者進行SIRS 評分：①體溫高于38℃或低于36℃；②心率大于每分鐘90 次；③呼吸頻率大于每分鐘20 次或二氧化碳分壓小于4.3 kPa；④白細胞計數大于12×109/L或小于4×109/L、未成熟中性粒細胞大于10%。符合其中一項為1 分，評分依次累加，最高為4 分。

認知功能障礙判定［7］：采用蒙特利爾認知評估量表（MoCA）分別在術前和術后7 d 對患者認知功能進行評估，量表共7 個維度，分別為視空間與執行能力（5 分）、命名能力（3 分）、注意力（6 分）、語言能力（3 分）、抽象能力（2 分）、延遲回憶（5 分）、定向力（6 分），總分30 分，＜24分即為認知功能障礙。根據患者術后7 d 的評估結果將建模組分為障礙組和無障礙組。

1.3 觀察指標

①統計所有非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的發生情況；②建模組和驗證組臨床資料比較；③建模組中障礙組和無障礙組的臨床資料比較；④非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的多因素分析；⑤非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的預測列線圖模型構建及建模組、驗證組預測模型的校準曲線；⑥建模組和驗證組列線圖預測模型的受試者工作特征（ROC）曲線和決策性曲線（DCA）。

1.4 統計學方法

以SPSS 26.0 軟件進行統計學檢驗。計量數據以均數±標準差（±s）描述，采用t檢驗；計數數據以百分率（%）描述，采用χ2檢驗；采用多因素Logistic 回歸分析法對非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的影響因素進行分析，引入R 軟件（R3.6.1），應用rms 程序包構建列線圖模型，采用Bootstrap 法進行內部驗證，繪制校準曲線；采用ROC 曲線評估列線圖模型對建模組、驗證組發生認知功能障礙風險的預測效能；采用DCA 評估模型的臨床凈獲益。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的發生情況

經統計，192 例非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的有66 例，發生率為34.38%；其中建模組128 例患者有45 例發生認知功能障礙，發生率為35.16%；驗證組64 例患者有21 例發生認知功能障礙，發生率為32.81%。

2.2 建模組和驗證組臨床資料比較

建模組和驗證組臨床資料比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 建模組和驗證組臨床資料比較

2.3 障礙組和無障礙組臨床資料比較

兩組性別、體重指數、飲酒史、心房顫動、監護室停留時間比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；障礙組年齡≥65 歲、初中及以下文化程度、吸煙史、糖尿病、高血壓、頸動脈狹窄、主動脈斑塊、手術麻醉時間＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS評分＞2 分占比均高于無障礙組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 障礙組和無障礙組臨床資料比較

2.4 非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的多因素分析

以患者術后是否發生認知功能障礙為因變量（障礙=1，無障礙=0），以上述表2 中差異有統計學意義的項目為自變量進行賦值［年齡（X1）：＜65 歲=0，≥65 歲=1；文化程度（X2）：高中及以上=0，初中及以下=1；吸煙史（X3）：否=0，是=1；糖尿?。╔4）：否=0，是=1；高血壓（X5）：否=0，是=1；頸動脈狹窄（X6）：否=0，是=1；主動脈斑塊（X7）：否=0，是=1；手術麻醉時間（X8）：≤4 h=0，＞4 h=1；ΔHb（X9）：＜40%=0，≥40%=1；SIRS 評分（X10）：≤2 分=0，＞2 分=1］，采用多因素Logistic 回歸分析法分析，結果顯示年齡≥65 歲、初中及以下文化程度、吸煙史、糖尿病、高血壓、頸動脈狹窄、主動脈斑塊、手術麻醉時間＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS 評分＞2 分均是非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的危險因素（P＜0.05），見表3。根據多因素Logistic 回歸分析結果得出風險預測計算公式：風險分數=-0.187+1.405X1+0.651X2+0.613X3+0.951X4+1.260X5+0.809X6+1.103X7+0.905X8+1.331X9+1.227X10，將非體外循環冠脈搭橋術患者的有關信息代入該模型，便可計算出其術后發生認知功能障礙的概率。

表3 多因素Logistic 回歸性分析

2.5 非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的預測列線圖模型構建及建模組、驗證組預測模型的校準曲線

將多因素Logistic 回歸分析篩選的10 個獨立危險因素作為預測指標，構建非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的風險預測列線圖模型，見圖1；建模組列線圖模型預測校準曲線的一致性指數為0.807，提示區分度良好，校準曲線比較接近標準曲線，見圖2；通過驗證組進行驗證，一致性指數為0.786，同樣顯示校準曲線接近標準曲線，見圖3。

圖1 非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的預測列線圖模型

圖2 建模組列線圖模型預測校準曲線

圖3 驗證組列線圖模型預測校準曲線

2.6 建模組和驗證組列線圖預測模型的ROC 曲線和DCA

ROC 曲線分析結果顯示，建模組列線圖預測模型的曲線下面積（AUC）為0.839（95%CI：0.761～0.900），靈敏度 為82.61%，特異度 為88.00%，見圖4；驗證組列線圖預測模型AUC 為0.822（95%CI：0.742～0.885），靈敏度為80.43%，特異度為85.33%，見圖5。在列線圖預測模型的基礎上，將篩選出的危險因素進行術后認知功能障礙的DCA，建模組DCA 結果顯示當閾值概率為0～0.6，模型表現為正的凈效益，見圖6；且在驗證組中當閾值概率為0～0.55，模型表現為正的凈效益，見圖7。

圖4 建模組列線圖預測模型ROC 曲線

圖5 驗證組列線圖預測模型ROC 曲線

圖6 建模組列線圖模型預測DCA

圖7 驗證組列線圖模型預測DCA

3 討論

非體外循環冠脈搭橋術是指在跳動的心臟上完成冠狀動脈搭橋術的操作，相較于體外循環而言，減少了對機體的創傷，但患者術后仍存在并發認知功能障礙等的風險，影響患者恢復［8］。本研究192 例非體外循環冠脈搭橋術患者術后認知功能障礙的發生率為34.38%，與吳振華等［9］研究結果中的30.8%大致吻合，表明非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的風險較高。因此，需對非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的影響因素進行分析，以指導臨床加強對高風險患者的干預和管理。

本研究通過Logistic 回歸分析發現，年齡≥65歲、初中及以下文化程度、吸煙史、糖尿病、高血壓、頸動脈狹窄、主動脈斑塊、手術麻醉時間＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS 評分＞2 分均是非體外循環冠脈搭橋術患者術后發生認知功能障礙的危險因素。分析原因可能為，隨著患者年齡的增長，中樞神經系統功能退化，腦血流的自身調節功能減退，術中易發生腦灌注不足，造成神經遞質的功能受損，增加術后認知功能障礙的風險［10］。學習作為一種良性刺激，可增加神經元之間的突觸聯系，延緩認知功能下降，并發認知功能障礙的風險降低［11］。因此，文化程度在初中及以下的患者可能更容易發生術后認知功能障礙。煙草中含有尼古丁等多種有害物質，對心、腦系統造成嚴重影響，長期吸煙可加速大腦老化，降低記憶力，影響認知功能［12］。婁方麗等［13］研究報道，吸煙的中老年人發生認知功能障礙的風險明顯高于不吸煙者，本研究結果與之一致。既往有研究表明，糖尿病、高血壓等代謝性疾病在認知功能損害中起著重要作用，糖尿病患者本身血管調節能力較差，且術中血糖的波動可對腦組織能量代謝造成影響，術后易出現認知功能異常［14］；高血壓可降低大腦神經調節功能，造成大腦血管重構，導致圍術期患者腦灌注異常，進而造成術后認知功能障礙的發生［15］。頸動脈狹窄可引起血流動力學改變，導致低灌注情況的出現，腦內海馬膽堿能神經元死亡、膽堿乙酞轉移酶活性降低，逐漸誘發認知功能障礙［9］。非體外循環冠脈搭橋術需對主動脈進行操作，若斑塊脫落，易造成顱內微栓塞的形成，導致大腦局部供氧不足，損害中樞神經系統，增加術后認知功能障礙發生的概率［16］。全麻在生物學水平上可影響正常腦血流、腦代謝等過程，在麻醉藥物的作用下，大腦處于受抑制狀態，隨著麻醉時間的延長，藥物劑量也隨之增加，患者認知功能受損加重，術后易發生認知功能障礙［17］。術中Hb 下降過多可造成局部供氧不足，并影響神經突觸遞質傳遞，對中樞神經系統造成損害，引發認知功能障礙，有研究顯示［18］，術中ΔHb 越大，術后認知功能障礙發生的概率越高，本研究結果與之相符。SIRS 是嚴重創傷或感染所引起的全身性炎癥反應的臨床過程，評分越高，表示炎性反應所造成的損害越嚴重，手術期間釋放的大量炎性因子進入中樞神經系統，對認知功能造成不利影響［19］。

列線圖預測模型是在多因素回歸分析的基礎上，將多個預測指標繪制在同一平面上，可根據相應算法，得到每個個體發生結局事件的預測概率，可操作性強，準確性高［20］。本研究基于多因素Logistic 回歸分析篩選的10 個獨立危險因素作為預測指標構建非體外循環冠脈搭橋術患者發生術后認知功能障礙的風險預測列線圖模型，并經過內部及外部驗證，發現本研究列線圖模型特異度、靈敏度均較好，說明該模型具有良好的預測價值。預測患者發生術后認知功能障礙的風險與實際發生認知功能障礙的風險相貼合，且DCA 曲線顯示根據模型進行風險評估可獲得滿意的凈收益，說明該列線圖模型具有較好的準確性、臨床應用價值高。臨床醫師可根據該列線圖模型預測非體外循環冠脈搭橋術患者發生術后認知功能障礙的可能性，提前做好預防工作，盡可能降低認知功能障礙的發生率。

綜上所述，年齡≥65 歲、初中及以下文化程度、吸煙史、糖尿病、高血壓、頸動脈狹窄、主動脈斑塊、手術麻醉時間＞4 h、ΔHb≥40%、SIRS評分＞2 分均是非體外循環冠脈搭橋術患者發生術后認知功能障礙的影響因素，基于此構建的相關列線圖風險預測模型對此類患者發生術后認知功能障礙具有較好的預測效能，對臨床工作具有重要指導意義。