心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長風(fēng)險預(yù)測模型的構(gòu)建及驗證

胡凱利，楊斯鈺，吳前勝，周雁榮

（華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院 心臟大血管外科，湖北 武漢 430030）

機械通氣是心臟外科患者術(shù)后常用的一項輔助或替代患者通氣的生命支持技術(shù)。多數(shù)心臟外科術(shù)后患者在12～24 h 內(nèi)可脫機，但部分患者由于多種原因發(fā)生機械通氣時間連續(xù)超過48 h，即機械通氣時間延長（prolonged mechanical ventilation, PMV）[1-2]。 長時間機械通氣會導(dǎo)致膈肌損傷，引發(fā)肺部感染、肺不張等肺損傷情況，加重原發(fā)疾病進程，甚至增加其在院死亡的風(fēng)險[3]。 護士若能早期識別高危人群并采取干預(yù)措施，對促進患者早期拔管，降低肺部并發(fā)癥的發(fā)生具有重要意義。 目前心臟術(shù)后機械通氣時間延長的危險因素尚處于探索階段[1]，本研究進一步將心臟術(shù)后機械通氣時間延長作為結(jié)局指標(biāo)， 探討其發(fā)生的獨立危險因素，構(gòu)建風(fēng)險預(yù)測列線圖模型，以期為早期識別和個性化干預(yù)提供參考。

1 對象與方法

1.2 調(diào)查指標(biāo)及資料收集方法

1.2.1 資料收集 本研究以醫(yī)院信息系統(tǒng)為支撐平臺， 由2 名計算機中心人員與2 名護理人員協(xié)作進行資料提取和收集。（1）患者基本信息：包括性別、年齡、身高、體質(zhì)量、吸煙史、飲酒史、慢性合并癥、近一個月呼吸道感染、是否急診、心臟射血分?jǐn)?shù)、住院時長、ICU 住院時長、 出院診斷等；（2） 圍術(shù)期相關(guān)信息：手術(shù)名稱、術(shù)前抗菌藥使用、術(shù)前白細胞計數(shù)、術(shù)前中性粒細胞計數(shù)、術(shù)前血紅蛋白水平、術(shù)前血肌酐水平、術(shù)前血清白蛋白、術(shù)中抗菌藥使用、手術(shù)時長、術(shù)中追加抗菌藥使用、術(shù)中輸血量、體外循環(huán)時長以及術(shù)后機械通氣時長。 經(jīng)醫(yī)院信息系統(tǒng)提取后的數(shù)據(jù)，雙人對內(nèi)容進行篩選。

1.2.2 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 26.0 進行數(shù)據(jù)分析，±s、中位數(shù)及四分位數(shù)、頻數(shù)和百分比進行統(tǒng)計描述，t 檢驗、χ2檢驗和非參數(shù)Wilcoxon 檢驗進行單因素分析，Logistic 回歸進行多元分析。 將多元分析結(jié)果引入R 軟件（R4.04），應(yīng)用RMS 程序包，構(gòu)建預(yù)測風(fēng)險的列線圖模型，Calibration 圖檢測模型的一致性， 并做列線圖模型預(yù)測機械通氣時間延長風(fēng)險的受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC），計算ROC 曲線下面積，評估列線圖模型的區(qū)分度。 繪制校準(zhǔn)曲線及進行Hosmer-Lemeshow 擬合優(yōu)度檢驗評估列線圖模型準(zhǔn)確度。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的發(fā)生現(xiàn)狀

建模組共納入471 例調(diào)查對象，114 例發(fā)生了機械通氣時間延長，發(fā)生率為24.2%。

2.2 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的單因素分析 單因素分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)延長組和非延長組在性別、年齡、體質(zhì)量、慢性合并癥、急診手術(shù)、術(shù)前白細胞計數(shù)、術(shù)前中性粒細胞計數(shù)、術(shù)前血肌酐水平、術(shù)中使用抗菌藥、手術(shù)時長、術(shù)中輸血量及體外循環(huán)時長方面差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），具體結(jié)果見表1。

表1 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的單因素分析

續(xù)表1

2.3 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的多因素分析 將心臟術(shù)后患者機械通氣時間作為因變量（延長組=1，非延長組=0），單因素分析有統(tǒng)計學(xué)意義的變量為自變量， 采用逐步回歸法進行Logistic 分析（α入=0.05，α出=0.10）。 自變量賦值見表2。 結(jié)果顯示，年齡、BMI、術(shù)前中性粒細胞計數(shù)、術(shù)中使用抗菌藥、 手術(shù)時長及體外循環(huán)時長為心臟術(shù)后患者發(fā)生機械通氣時間延長的獨立危險因素。 見表3。

表2 自變量賦值方法

表3 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的Logistic 回歸分析

2.4 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長的列線圖模型 根據(jù)Logistic 分析結(jié)果，應(yīng)用R 軟件，構(gòu)建心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長列線圖模型， 如圖1 所示，基于年齡、BMI、術(shù)前中性粒細胞計數(shù)、術(shù)中使用抗菌藥、 手術(shù)時長及體外循環(huán)時長6 個變量不同的取值， 通過垂直線在列線圖頂端的評分標(biāo)尺上獲得相應(yīng)的積分（默認(rèn)為0～100 分），然后將所有變量的積分相加取得總分， 通過總分值在列線圖底部的預(yù)測線上得到相應(yīng)的預(yù)測風(fēng)險值。 臨床護理人員對照列線圖計算6 個預(yù)測因子總分， 即可獲得心臟術(shù)后患者發(fā)生機械通氣時間延長的風(fēng)險預(yù)測值。

圖1 預(yù)測心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長風(fēng)險的列線圖模型

2.5 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長列線圖模型的驗證 內(nèi)部驗證： 根據(jù)列線圖的預(yù)測概率繪制ROC 曲線，如圖2 所示，評估列線圖模型區(qū)分度，得出ROC 曲線下面積為0.848（95%CI：0.806～0.890），靈敏度為0.772，特異度為0.790；最大Youden 指數(shù)0.562，所對應(yīng)的風(fēng)險預(yù)測值0.231 為最佳截斷值。 繪制列線圖模型的校準(zhǔn)曲線及進行Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗，評估列線圖模型準(zhǔn)確度，如圖3 所示，Calibration 圖示校準(zhǔn)曲線與理想曲線幾乎重合， 表明該模型預(yù)測機械通氣時間延長風(fēng)險與實際發(fā)生風(fēng)險一致性良好，Hosmer-Lemeshow 擬合優(yōu)度檢驗χ2=8.065，P=0.427，表明該列線圖模型具有較好的準(zhǔn)確度。

圖2 預(yù)測心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長風(fēng)險列線圖模型的ROC 曲線

圖3 預(yù)測心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長風(fēng)險列線圖模型的校準(zhǔn)曲線

外部驗證：選取2021 年6-11 月某三級甲等醫(yī)院心外術(shù)后行機械通氣的81 例患者作為研究對象，結(jié)果顯示，Calibration 圖校準(zhǔn)曲線在理想曲線附近，并計算截斷值的ROC 曲線， 曲線下面積為0.822（95%CI：0.702～0.941），靈敏度為0.766，特異度為0.824。

3 討論

3.1 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長發(fā)生率較高本研究心臟術(shù)后機械通氣時間延長的發(fā)生率為24.3%，遠高于國外文獻報道的5%～10%[5]，但與李栩亭等[4]研究結(jié)果基本一致。 這可能與國外較早開展加速術(shù)后康復(fù)[6]，且已建立ICU 風(fēng)險識別模型、外科手術(shù)患者呼吸風(fēng)險評估等模型并應(yīng)用于臨床有關(guān)[7]。因此構(gòu)建機械通氣時間延長的風(fēng)險模型對減少心臟手術(shù)后并發(fā)癥、改善患者結(jié)局具有重要的實踐指導(dǎo)意義。

3.2 心臟術(shù)后患者機械通氣時間延長風(fēng)險預(yù)測模型相關(guān)危險因素分析

3.2.1 高齡和肥胖患者心臟術(shù)后易發(fā)生機械通氣時間延長 年齡和肥胖是心臟術(shù)后發(fā)生機械通氣時間延長的獨立危險因素，與梅翔等[1]和Dennis 等[8]觀點相一致，65～75 歲及80 歲以上的老年患者發(fā)生機械通氣時間延長的概率是35 歲以下患者的2.2 倍和4.8 倍[1]，肥胖或超重患者的平均機械通氣時長大于5 d[8]。 因此，護理人員可通過針對老年患者術(shù)前進行規(guī)范化的呼吸功能鍛煉，亦或使用呼吸訓(xùn)練器[9]，肥胖患者在保證其飲食營養(yǎng)的同時嚴(yán)格控制體質(zhì)量，以縮短患者術(shù)后機械通氣時間。

3.2.2 發(fā)生感染患者心臟術(shù)后易發(fā)生機械通氣時間延長 本研究發(fā)現(xiàn)術(shù)前中性粒細胞增高患者， 術(shù)后發(fā)生機械通氣時間延長的風(fēng)險增加， 而術(shù)中使用抗菌藥能夠降低患者發(fā)生機械通氣時間延長的風(fēng)險。心外科術(shù)后加速康復(fù)指南中也提及，應(yīng)積極糾正患者術(shù)前中性粒細胞等血常規(guī)指標(biāo)， 術(shù)中合理使用抗菌藥，以提高患者圍手術(shù)期免疫力，增強其對心臟手術(shù)的耐受能力， 進而縮短患者機械通氣時長和住院時間[10]。 因此，臨床護理人員術(shù)前可通過中性粒細胞預(yù)判機體炎癥水平，遵醫(yī)囑術(shù)中合理使用抗菌藥以預(yù)防術(shù)后肺部感染，從而減少機械通氣時間延長的發(fā)生。

3.2.3 手術(shù)時長和體外循環(huán)時長與心臟術(shù)后發(fā)生機械通氣時間延長呈正相關(guān) 本研究發(fā)現(xiàn)隨著手術(shù)時間和機械通氣時間延長，發(fā)生機械通氣時間延長的風(fēng)險越高，這與Suarez-Pierre 等[3]研究觀點一致。手術(shù)時間越長意味著麻醉時間隨之增加，身體組織和器官都長期處于低灌注狀態(tài)，組織更容易缺氧[11]，而且長時間的體外循壞會損傷血細胞，發(fā)生異常的毛細血管滲漏，使局部組織無法正常供氧，機體耗氧量增加[12]，從而延長機械通氣時間。 因此，在臨床護理工作中，護士要警惕手術(shù)和機械通氣時長對患者的影響， 加強術(shù)后早期生命支持與呼吸道管理， 胸部物理治療如氣道凈化技術(shù)、呼吸肌鍛煉、骨骼肌鍛煉等[13]，可有效地預(yù)防或降低心臟體外循環(huán)和長時間術(shù)后肺功能損傷和肺功能減退的發(fā)生率， 護理人員應(yīng)正確掌握胸部物理治療的實施措施，預(yù)防肺部并發(fā)癥的發(fā)生，加速患者康復(fù)。

4 結(jié)論

本研究構(gòu)建的心臟術(shù)后機械通氣時間延長發(fā)生的列線圖模型，模型預(yù)測效能較好，可應(yīng)用于臨床。護理人員在患者手術(shù)之后即可完成發(fā)生機械通氣時間延長的風(fēng)險評估，為預(yù)防及早期干預(yù)提供參考。但本研究為單中心研究，樣本量較小，因此本預(yù)測模型仍需進一步擴大樣本量，并進行多中心的調(diào)查，以修正預(yù)測模型。

[致謝]感謝華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院張海慶博士生對本文統(tǒng)計學(xué)方面的指導(dǎo)和幫助！