2. 四川省医学科学院 四川省人民医院重症医学中心,成都 610072;
3. 江油市九O三医院重症医学中心,江油 621700;
4. 四川省医学科学院 四川省人民医院感染控制中心,成都 610072;
5. 西南医科大学临床医学院,泸州 646000
2. Department of CCM, Sichuan Academy of Medical Sciences & Sichuan Provincial People's Hospital, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610072, China;
3. Department of ICU, 903 hospital of Jiangyou province, Jiangyou 621700, China;
4. Department of Hospital Sense Control Center, Sichuan Academy of Medical Sciences & Sichuan Provincial People's Hospital, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610072, China;
5. School of Clinical Medicine, Southwest Medical University, Luzhou 646000, China
体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)于1970年开始试用于临床[1],作为一项对重症肺炎、严重急性呼吸窘迫综合征、急性心肌梗死、爆发性心肌炎等严重心衰、呼衰提供高级生命支持的技术[2],病死率高[3-4]、并发症多。影响ECMO患者死亡的主要原因除了包括疾病自身严重程度、血流动力学不稳定、组织灌注减少、电解质紊乱、血小板减少、红细胞破坏、感染、凝血功能障碍、泵功能或回路故障等[4-5],还包括血液与非生物膜接触所致的炎症级联反应、氧化应激。McDonald等[6]发现氧化应激会加大ECMO患者死亡风险,而Landis等[7]发现减轻ECMO辅助期间氧化应激反应,对其严密评估,可能对提高ECMO患者预后起到积极作用。同时,目前关于ECMO患者死亡风险预测模型的研究较少,包括针对严重急性呼吸窘迫综合征患者VV-ECMO死亡预测评分(PRESERVE-Score6)[8]、甲型流感肺炎的ECMO-Net评分[9]、RESP评分[10]等,且关于评估ECMO患者预后的预测模型仍存在争议,在临床中尚无完善的预测模型用于评估ECMO患者预后,所以探索包含评估氧化应激指标在内的更完善的ECMO死亡预测模型显得十分重要。
ECMO期间氧化应激与活性氮氧化物(reactive nitrogen and oxygen species,RNOS)、脂质过氧化物的释放密切相关[11-12],但因其检测较为复杂,故在临床中少用。目前研究证实红细胞分布宽度(red blood cell distribution width,RDW)与氧化应激密切相关[13-14],是用于描述外周血中红细胞体积大小均度的血常规指标,近年来广泛用于心衰、心梗等疾病预测[15]。Bazick等[16]发现,危重病患者的RDW增高,可能与预后不良相关,而联合评估RDW对创伤患者死亡预测有较高临床价值[17],同时RDW作为预测ICU患者死亡的独立危险因素及新型预测指标被纳入越来越多的研究。
故此,本研究采取回顾性队列研究的方法,探索RDW预测ECMO患者死亡的临床价值,分析ECMO患者死亡相关因素,并尝试建立预警评分,为早期评估ECMO患者的预后提供依据。
1 资料与方法 1.1 一般资料收集2015年1月至2020年1月入住四川省医学科学院-四川省人民医院重症医学科(intensive care unit, ICU)的110例接受ECMO治疗患者资料。
1.1.1 纳入标准接受体外膜氧合治疗患者。
1.1.2 排除标准① 年龄 < 18岁或年龄 > 85岁;②ECMO辅助下行气道手术患者;③3 d内死亡患者;④终末型心肺疾病。
1.1.3 结局定义存活定义为完全康复转出ICU或好转出院,死亡定义为住院期间死亡或因疾病难以控制家属放弃治疗。
1.1.4 伦理学本研究经过四川省人民医院伦理委员会批准,且所有指标均获得患者或其直系亲属的同意及授权(伦理审批号:四川省人民医院伦审(研)2020年第414号)。
1.2 研究方法 1.2.1 ECMO启动标准V-V ECMO: 高条件机械通气(FiO2为1.0, PEEP≥5 cmH2O)下患者PaO2≤50 mmHg超过2 h;V-A ECMO: 持续性低心排(持续性低血压、外周灌注差、心室充盈压上升、无尿或少尿、持续酸中毒)。
1.2.2 ECMO操作流程材料:体外循环套包BE-PLS2050(MAQUET, 德国),静脉插管BE-PVS、PVL系列(MAQUET, 德国),经皮穿刺针PIK150(MAQUET, 德国),动脉插管BE-PVS系列(MAQUET, 德国)。穿刺:静脉-静脉(V-V)为股静脉-颈内静脉,静脉-动脉(V-A)为股静脉-股动脉。ECMO启动初始设置:起始血流量:50~70 mL/(kg·min),起始转速:1 500 r/min。根据平均动脉压和指脉氧饱和度及时调整血流量、氧流量,维持平均动脉压于65 mmHg以上,指脉氧饱和度于88%~92%,同时关注心脏功能。全身抗凝:肝素钠注射液(海通药业,成都)起始剂量为50 U/kg,维持剂量5~15 U//(kg·h),维持活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time,APTT)于40~60 s。
1.2 数据收集收集患者基本信息,APACHE Ⅱ评分,ECMO前机械通气时间,ECMO治疗前、治疗后第24小时和第72小时RDW的血小板数量、APTT、乳酸,是否输血,是否透析,ECMO类型,ECMO上机时间,ECMO后机械通气时间、总ICU住院时间。
1.3 统计学方法采用SPSS 23.0软件进行统计分析。计量资料呈正态分布用均数±标准差(Mean±SD)表示,组间比较采用独立样本t检验;非正态分布用中位数、四分位数间距M(QL, QU)表示,组间比较Mann-Whitney U秩和检验。计数资料采用卡方检验,采用校正卡方检验或Fisher精确检验。采用前进法Logistic回归进行死亡危险因素分析并建立预测模型,采用Hosmer & Lemeshow法行预测模型拟合度检测。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析危险因素截断值,并计算ROC曲线下面积(area under curvea, AUC)评估各危险因素和预测模型对ECMO患者死亡预测的准确性。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 入组筛选流程共入选110例接受ECMO治疗患者,其中排除年龄 < 18岁者7例,行ECMO辅助气道手术者20例,3 d内死亡者12例,最终71例患者纳入分析,见图 1。
2.2 患者基本资料71例患者中,存活组33例,男性25例,女性8例,年龄(46.55 ± 12.74)岁,APACHE-Ⅱ评分(20.82 ± 6.02)分;死亡组38例,男性21例,女性17例,年龄(53.37 ± 15.11)岁,APACHE-Ⅱ评分(23.32 ± 4.84)分。V-V ECMO 46例,其中存活组21例,死亡组25例;V-A ECMO 25例,其中存活组12例,死亡组13例。V-V ECMO基础疾病包括急性呼吸窘迫综合征、重症肺炎、肺栓塞、肺移植;V-A ECMO基础疾病包括重症心肌炎、心梗、急性心衰、心脏骤停。死亡组患者在年龄、APACHE Ⅱ评分、ECMO上机72 h RDW、72 h APTT均高于存活组,ICU住院时间低于存活组,差异有统计学意义(P < 0.05)。两组在性别、ECMO类型、ECMO上机前RDW、上机后24 h RDW、上机后72 h血小板、乳酸、ECMO上机时间、ECMO前机械通气时间、ECMO后机械通气时间、输血治疗、透析治疗上差异无统计学意义(P > 0.05),见表 1。
一般资料 | 存活组(n=33) | 死亡组(n=38) | χ2 / t /Z值 | P值 |
性别 男性 女性 |
25 8 |
21 17 |
3.252 |
0.071 |
年龄(岁, Mean±SD) | 46.55 ± 12.74 | 53.37 ± 15.11 | -2.039 | 0.045 |
APACHE Ⅱ评分(分) ECMO类型[例] V-V V-A |
20.82 ± 6.02 21 12 |
23.32 ± 4.84 25 13 |
-2.07 0.036 |
0.043 0.85 |
ECMO上机前RDW-SD(fl) | 45.32 ± 4.95 | 45.95 ± 5.58 | -0.494 | 0.623 |
ECMO上机后 24 h RDW-SD[fl, M(QL, QU)] |
44.70(41.60,48.85) |
46.00(42.90, 49.65) |
-1.257 |
0.209 |
ECMO上机后 72 h RDW-SD(fl) |
45.10(42.60,47.50) |
48.65(45.00,52.25) |
-2.767 |
0.006 |
血小板(×109/L) | 103.0(70.00, 140.55) | 76.52(49.50,119.25) | -1.833 | 0.067 |
APTT(s) | 40.42(35.45,50.00) | 46.25(42.45,54.83) | -2.767 | 0.006 |
乳酸(mmol/L) | 1.80(1.30,2.85) | 1.80(1.57,3.07) | -0.756 | 0.45 |
ECMO上机时间(d) | 7.25(4.20,10.55) | 7.50(3.75,12.25) | -0.711 | 0.477 |
ECMO前机械通气时间(d) | 1(0,2) | 1(0,4) | -1.545 | 0.122 |
ECMO后机械通气时间(d) | 6.25(2.25,14.75) | 7.00(3.75,11.25) | -0.665 | 0.506 |
ICU住院时间(d) | 20.00(11.50,35.50) | 12.50(7.00,19.25) | -2.608 | 0.009 |
输血[n] | 24 | 34 | 2.287a | 0.13 |
连续肾脏替代治疗[n] | 16 | 25 | 2.168 | 0.141 |
注:Mean±SD均数±标准差,M(QL, QU)为中位数、四分位数间距。APACHE Ⅱ为急性生理与慢性健康评分,ECMO为人工膜肺氧合,V-V\V-A为静脉-静脉\静脉-动脉;RDW-SD为红细胞分布宽度标准差;APTT为活化部分凝血活酶时间;ICU为重症监护室;a校正卡方值 |
根据表 1的结果,将具有统计学意义的危险因素绘制ROC曲线并计算曲线下面积,结果显示:APACHE Ⅱ评分、ECMO上机72 h RDW、72 h APTT、ICU住院时间的曲线下面积分别为0.632、0.691、0.691、0.68,且最佳截断值均具有统计学意义(P < 0.05)。其中ECMO上机72 h RDW的曲线下面积最大,当72 h RDW-SD > 46.9(fl)时,预测患者短期预后的敏感度为0.658,特异度为0.727,见表 2。
指标 | 截断值 | AUC | 敏感度 | 特异度 | χ2值 | P值 |
年龄 | 55.52 | 0.628 | 0.421 | 0.788 | 3.520 | 0.060 |
APACHE Ⅱ评分 | 19.50 | 0.632 | 0.921 | 0.424 | 9.745 | 0.002 |
ECMO上机72 h RDW-SD (fl) | 46.90 | 0.691 | 0.658 | 0.727 | 10.552 | 0.001 |
ECMO上机72 h APTT(s) | 42.55 | 0.691 | 0.761 | 0.661 | 13.265 | 0.000 |
ICU住院时间(d) | 19.52 | 0.680 | 0.576 | 0.763 | 8.494 | 0.004 |
注:AUC为曲线下面积;APACHE Ⅱ为急性生理与慢性健康评分;ECMO为人工膜肺d.RDW-SD为红细胞分布宽度标准差;APTT为活化部分凝血活酶时间;ICU为重症监护室 |
将ROC曲线分析后具有统计学意义的危险因素纳入Logistic回归,采用前进法分析,结果显示APACHE Ⅱ评分、ECMO上机72 h RDW、72 h APTT为ECMO患者死亡独立危险因素,并建立Logistic回归预测模型,回归方程为: Y=-9.304+0.111×(APACHE Ⅱ)+0.097×(72 h RDW)+0.048×(72 h APTT),经Hosmer-Lemeshow拟合优度检验后,拟合优度0.999,P=0.001,见表 3。
指标 | B | SE(b) | Wald χ2 | df | P值 | OR值 | 95% CI |
APACHE Ⅱ (分) | 0.111 | 0.056 | 3.940 | 1 | 0.047 | 1.117 | 1.001~1.246 |
ECMO上机72 h RDW-SD(fl) | 0.097 | 0.045 | 4.764 | 1 | 0.029 | 1.102 | 1.010~1.203 |
ECMO上机72 h APTT(s) | 0.048 | 0.022 | 4.757 | 1 | 0.029 | 1.049 | 1.005~1.096 |
常量 | -9.304 | 2.795 | 11.081 | 1 | 0.001 | .000 | |
注:B为回归系数, SE(b)为标准误, Waldχ2为Wald检验;df为自由度, OR值为优势比,CI为置信区间 |
将ECMO上机72 h RDW、72 h APTT、APACHE Ⅱ评分的预测模型进行ROC曲线分析,结果显示:联合ECMO上机72 h RDW的预测模型的曲线下面积为0.764,灵敏度0.526,特异性0.909,均高于各单项指标预测的曲线下面积,表明联合ECMO上机72 h RDW的预测模型对ECMO患者短期预后具有一定预测价值,见图 2。
2.6 简易死亡预警评分建立及预警评分的价值将回归方程中的回归系数取整赋分,分别为1、1、1分,建立简易预警评分[RDW-SD≤46.9(fl)赋0分,RDW-SD(fl) > 46.9赋1分,APTT和APACHE-Ⅱ同理],总分0分~3分,见表 4。预警评分的ROC曲线,曲线下面积为0.8,灵敏度0.607,特异性0.923,截断值为评分2分,故评分 > 2分为ECMO死亡高危组,评分≤2分为ECMO死亡低危组,见图 3。
简易预警指标 | 指标分组 | 评分 |
ECMO上机72 h RDW-SD (fl) | RDW≤46.9 RDW > 46.9 |
0分 1分 |
ECMO上机72 h APTT(s) | APTT≤42.55 APTT > 42.55 |
0分 1分 |
入院24 h APACHE Ⅱ评分 | APACHE Ⅱ评分≤19.5 APACHE Ⅱ评分 > 19.5 |
0分 1分 |
总分 | 0~3分 |
3 讨论
ECMO随着技术的发展,临床适应证的扩大,目前已广泛用于肺移植、气道肿瘤,在COVID-19治疗中也体现出一定有效性[18],然而其病死率高,预测预后的评分较少,使越来越多的研究探索更完善的预测模型以评估ECMO患者预后。本研究结果显示ECMO上机72 h RDW在预测ECMO患者死亡风险中具有一定临床价值,上机后72 h RDW值高于24 h RDW,且死亡组RDW值均高于存活组,ECMO上机72 h RDW预测ECMO患者死亡的ROC曲线下面积为0.691,最佳截断值为46.9 fl,灵敏度0.658,特异性0.727。RDW为反应红细胞体积异质性的常用血常规指标,是用红细胞体积标准差除以平均红细胞体积,已证明RDW增加与红细胞破坏、网织红细胞释放增加、氧化应激、炎症、大量脂质过氧化物与活化氮氧化合物增加密切相关[16, 19]。本研究中,ECMO运行时,RDW随时间增加可能与血液与非生物膜接触时红细胞生成抑制、凋亡增加、红细胞破坏相关,同时血液与非生物膜接触使氧化应激增加,从而网织红细胞生成增加[16, 20]。RDW既往常用于贫血的诊断,近年来越来越多地应用于各类疾病预后的预测,研究证明可作为急性冠脉综合征、心衰、心梗、社区获得性肺炎、急慢性肝炎[21-22]等疾病的预后预测指标,loveday等[23]发现RDW可以显著改善APACHE Ⅱ评分危险分层,Tsuboi等[24]研究证明RDW可作为独立于C-反应蛋白的成熟生物标志物,Oh等[25]证明RDW增加可以预测连续肾脏替代治疗患者预后,本研究证明RDW可以作为ECMO患者死亡的独立危险因素,对ECMO患者预后具有一定预测价值。
目前对ECMO患者预后评估的预测模型较少,且针对不同病种,检测指标不一且繁杂,所以仍具有争议,本研究发现ECMO上机72 h RDW、72 h APTT,APACHE Ⅱ评分为ECMO患者死亡的独立危险因素,联合72 h RDW、72 h APTT,APACHE Ⅱ评分预测ECMO患者死亡的曲线下面积为0.764,灵敏度0.526,特异性0.909,且模型预测概率均高于各单项预测,证明联合ECMO上机72 h RDW、72 h APTT,APACHE Ⅱ评分可能可以更简便易得、科学、有效地对ECMO死亡风险进行评估,与Sarah等[23, 26]研究联合RDW和其他评分更有效地预测ICU住院病死率的结果相似。我们的研究发现,RDW相较其他预测模型指标更容易获得,更佳简便,预测价值较高。
APTT作为内源性凝血监测指标,在ECMO治疗中增高的原因可能为血液与非生物膜接触后,非生物膜吸附纤维蛋白原及凝血因子Ⅻ, 从而增强内源性凝血途径,从而APTT增高,其与肝素剂量呈相关[27]。而Combes等[28]认为40~55 s能减少出血并发症,减少病死率,Arnouk等[27]认为APTT > 70 s出血风险较大,而在本研究中ECMO上机72 h APTT > 42.55 s联合其他指标预测患者预后不良,结果可能与研究涵盖V-V/V-A ECMO两种不同人群的数据、样本量较小有关,而本次研究缺乏对出血相关并发症的统计,故不能探讨死亡组与存活组出凝血障碍与APTT的关系,所以需要扩大样本量并增加对出凝血并发症的统计进行进一步研究。
APACHE Ⅱ评分已被广泛用于重症患者的预后评估[29],其预测价值被广泛认可,APACHE-Ⅱ评分越高与患者预后不佳相关[36]。将ECMO上机72 h RDW、72 h APTT,APACHE Ⅱ评分建立简易预警评分,72 h RDW-SD > 46.9 fl、72 h APTT > 42.55 s、APACHE Ⅱ评分 > 19.5时ECMO患者死亡风险较高,此评分模型ROC曲线下面积为0.8,灵敏度0.607,特异性0.923。
本研究发现联合ECMO上机72 h RDW、72 h APTT,APACHE Ⅱ评分建立的预警评分能简便、科学、有效地预测ECMO患者预后,所有指标在临床中易获取,较目前已有的评分更简洁,特异性较高,可以值得推荐。同时研究也存在局限性,首先,研究设计为单中心研究,样本量较小;其次,RDW与输血治疗相关,与抗凝相关性较小,在研究中少部分患者经历了输血治疗,可能对研究结果有一定影响,同时,未统计出血并发症与APTT的关系,未验证RDW与RNOS的相关性;最后,由于医院仪器设备限定,检测RDW类型受限,数据为RDW-SD值,精确度较RDW-CV值低。所以还需进一步扩大样本量,在多中心中进行统计,同时在另外一组队列中对模型进行验证。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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