钟美容 张丹凤
[關键词] 心脏外科手术;急性肾损伤;危险因素;输血
[中图分类号] R692 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2021）22-0035-06
Risk factors analysis of acute kidney injury in 245 patients undergoing cardiac surgery
ZHONG Meirong1 ZHANG Danfeng2
1.Department of Nephrology， Fujian Medical University Union Hospital， Fuzhou 350001， China; 2.Department of Anesthesiology， Fujian Medical University Union Hospital， Fuzhou 350001， China
[Abstract] Objective To investigate the incidence rate and risk factors of acute kidney injury （AKI） in patients undergoing cardiac surgery in Fujian Medical University Union Hospital. Methods The clinical data of 245 patients undergoing cardiac surgery in Fujian Medical University Union Hospital from January to April 2020 were retrospectively analyzed. Univariate and multivariate Logistic regression analysis were used to screen the risk factors of postoperative AKI. Results It was found that there was 90 patients （36%） showing AKI among the 245 patients， and the incidence rate of AKI stage 1， AKI stage 2 and AKI stage 3 was 20.4%， 7.3% and 9.0% respectively; 19 patients（7.8%） needed renal replacement therapy. The univariate regression analysis result indicated that the preoperative left ventricular ejection fraction （LVEF）， the cardiopulmonary bypass time， the emergency operation， the application of contrast medium in perioperative period， the blood transfusion in perioperative period， the preoperative creatinine level， preoperative white blood cell level and decreased value of postoperative hemoglobin， and the changing value of postoperative mean platelet volume were related to AKI after cardiac surgery. The multivariate Logistic regression analysis result indicated the blood transfusion in perioperative period （OR=2.609， 95%CI： 1.203-5.699， P=0.015）， the long cardiopulmonary bypass time （OR=1.395， 95%CI： 1.125-1.730， P=0.002）， and the high level of preoperative creatinine （OR=1.016， 95%CI： 1.002～1.031，P=0.024） were independent risk factors of postoperative AKI， and the high preoperative left ventricular ejection fraction （LVEF） （OR=0.955， 95%CI： 0.924-0.987， P=0.004） was a protective factor of AKI. Conclusion Postoperative AKI is one of the common complications in patients undergoing cardiac surgery. Improving perioperative cardiac and renal function and reducing the need for intraoperative blood transfusion are feasible measures to reduce the incidence rate of AKI after cardiac surgery.
[Key words] Cardiac surgery; Acute kidney injury; Risk factors; Blood transfusion
急性肾损伤是心脏外科手术后的主要并发症之一，由于研究人群及诊断标准的不同，心脏术后急性肾损伤的发病率各异，最高可达42%，仅次于脓毒血症，是导致重症监护室（Intensive care unit，ICU）患者急性肾损伤的第二大病因[1]。心脏术后急性肾损伤（Acute kidney injury，AKI）往往伴随医疗负担加重，住院时间延长，死亡率升高，再住院率增加，住院期间死亡率升高及生活质量和长期生存率下降[2]。且心脏术后AKI发病机制复杂，目前仍不十分清楚，可能与围术期缺血再灌注损伤、炎症、氧化应激、溶血、肾毒性药物的使用、遗传易感性等多因素有关[3]。除了肾脏替代治疗作为严重的AKI患者支持性治疗手段，目前尚无有效的治疗方法，因此寻找可纠正的AKI危险因素对于预防AKI的发生、改善心脏手术患者的预后显得尤为重要。本研究旨在分析福建医科大学附属协和医院心脏外科手术患者术后AKI的发生率及其危险因素，为术后AKI的预防提供临床线索和依据，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
纳入标准：选取2020年1—4月在福建医科大学附属协和医院接受心脏手术的患者。排除标准：①年龄<18岁者;②各种经皮介入封堵术者;③行冠脉造影+经皮冠状动脉介入治疗（Percutaneous coronary intervention，PCI）术者;④心脏手术前开始肾脏替代治疗者;⑤术前诊断急性肾损伤者;⑥术后1周内死亡者。
1.2 方法
收集所有患者临床资料，包括人口学资料（年龄、性别等），合并其他疾病情况（糖尿病、高血压、冠心病、慢性肺部疾病），纽约心脏协会（New York Heart Association，NYHA）心功能分级，术前左室射血分数（Left ventricular ejection fraction，LVEF），基础血肌酐、尿酸，白蛋白，白细胞，血红蛋白，血小板及平均血小板体积（Mean platelet volume，MPV）;术前1周内是否行血管造影检查，手术类型，是否行体外循环，体外循环时间，主动脉夹闭时间，手术前后1周内合并用药情况[血管紧张素转换酶抑制剂/血管紧张素受体拮抗剂（Angiotensin converting enzymeinhibitor/angiotensin receptor antagonist，ACEI/ARB），万古霉素，非甾体类抗炎药（Non-steroid anti-inflammatory drugs，NSAIDs）]，术中及术后第1天输注红细胞情况，术后7 d内血肌酐值，术后第1天血红蛋白，血小板及平均血小板体积，白蛋白值，住院时间，是否行肾脏替代治疗等。资料来自本院电子病历数据库。
1.3观察指标
回顾性分析心脏手术患者术前及术后7 d内血肌酐情况，根据患者是否发生心脏术后AKI分为AKI组和非AKI组。AKI的诊断及分期标准：根据2012 年改善全球肾脏病预后组织（Kidney disease improving global outcomes，KDIGO）关于AKI 的诊断标准[4]，符合以下情况之一即可诊断为AKI：①术后48 h内Scr升高≥26.5 μmol/L;②术后7 d内Scr 升高较基线值≥1.5 倍。另外根据术后Scr的升高的水平，按照KDIGO 分期标准：①Scr升高较基线值1.5～2.0倍或≥26.5 μmol/L 为AKI 1期;②Scr升高较基线值2～3 倍为AKI 2 期;③Scr升高较基线值≥3倍或≥353.6 μmol/L为AKI 3 期。其中，AKI 1 期为轻症AKI，而AKI 2 期和AKI 3 期为重症AKI。
1.4 统计学方法
采用SPSS 13.0统计学软件进行数据处理。正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验或单因素方差分析;非正态分布的计量资料以[M（Q25，Q75）]表示，组间比较应用Mann Whitney U检验。计数资料以频数和百分比表示，组间比较采用χ2检验。两组住院天数用Kaplan-Meier生存曲线分析，组间比较采用Log-Rank检验。体外循环时间和主动脉夹闭时间按每增加30 min分组。危险因素分析先从单因素分析中筛选P<0.05的变量，结合临床和统计学意义将变量带入Logistic多因素回归分析，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 245例心脏外科手术患者临床资料
245例接受心脏手术的患者平均年龄（54±12）岁，其中合并糖尿病28例（11.4%），高血压89例（36.3%），冠心病44例（18.0%），慢性肺部疾病6例（2.4%），輸血149例（60.8%），采用体外循环患者221例（90.2%）。与非AKI组相比，AKI组患者年龄、性别、合并糖尿病、冠心病、慢性肺部疾病，围术期应用ACEI/ARB、NSAIDs、万古霉素的比例（无患者使用氨基糖苷类抗生素），体外循环患者的比例，术前血红蛋白、术后血红蛋白以及术前白蛋白、尿酸的水平比较，差异无统计学意义（P>0.05）;与非AKI组相比，AKI组患者合并高血压患者比例、术前1周内使用造影剂患者比例、急诊手术患者比例、联合手术>2项患者比例以及围术期输血比例、基础Scr水平、术前白细胞值较高，体外循环时间较长，术后血红蛋白下降较多，术后白蛋白水平较低（P<0.05），两组间术后平均血小板体积（MPV）的变化值比较，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
2.2 不同手术类型患者术后AKI发生率
245例心脏手术患者总计90例术后发生AKI，AKI发生率为36.7%，其中AKI 1期50例（20.4%）、AKI 2期18例（7.3%）及AKI 3期22例（9.0%）;19例（7.8%）患者需行肾脏替代治疗。体外循环患者AKI发生率为37.6%（83/221），非体外循环AKI发生率为29.2%（7/24），不同手术类型的各组间术后AKI 发生率比较，差异有统计学意义（P<0.05），其中心房良性肿瘤切除术后AKI发生率最低;冠状动脉旁路移植术组的AKI 发生率（34.5%）与总AKI 发生率（36.7%）相似;Bentall术及升主动脉部分切除伴人工血管置换术后AKI发生率最高。见表2。
2.3 两组患者住院时间比较
AKI患者住院时间显著长于非AKI患者，差异有统计学意义（P<0.001）。见图1。
2.4 心脏手术患者术后AKI危险因素的Logistic回归分析
从单因素分析中筛选P<0.05的变量，筛选出包括术前LVEF、体外循环时间、急诊手术、围术期应用造影剂、围术期输血、术前血清肌酐水平、术前白细胞、术后血红蛋白下降值、术后平均血小板体积（MPV）变化值纳入多因素Logistic回归方程分析。结果显示，围术期输血、术前肌酐水平高、体外循环时间长是心脏手术患者术后发生AKI的独立危险因素，术前左室射血分数（LVEF）高是AKI的保护因素。见表3。
3 讨论
急性肾损伤是心脏术后严重的并发症之一，可影响患者的短期及长期预后，导致患者围术期死亡风险增加[5]，因此，临床医生需提高对心脏术后AKI的认识和警惕。由于纳入的研究人群及使用的诊断标准的差异，不同研究报道的AKI发生率各异。本研究人群AKI发生率为36.7%，围术期输血、术前肌酐水平高、体外循环时间长是心脏手术患者术后发生AKI的独立危险因素，术前左室射血分数（LVEF）高是AKI的保护因素。
由于体外循环伴随低流量、低压力、非搏动性的灌注及血液稀释、低体温，导致肾脏低灌注，是导致心脏术后AKI的发病机制之一[6]。本研究结果显示，对于纳入本研究的大多数（90.2%）采用体外循环的患者，体外循环时间延长是心脏术后AKI的独立危险因素，体外循环时间每增加30 min，发生AKI的风险增加39.5%。非体外循环的心脏手术患者（9.8%）主要为冠心病行冠脉旁路移植的患者，对于行冠脉旁路移植的患者，是否采用体外循环对术后AKI发病率的影响存在一定争议。Garg等[7]研究发现，非体外循环下冠脉旁路移植手术降低心脏术后AKI风险，但随访1年发现，非体外循环并无长期的肾脏保护效应，1年后非体外循环组与体外循环组相比肾功能不全发生率相当。Shroyer等[8]纳入2203例行冠脉旁路移植患者的RCT研究发现与体外循环组相比，非体外循环组并无明显的肾脏保护效应，且随访发现非体外循环组主要长期终点事件包括术后1年内的全因死亡、再次行血运重建及非致死性心肌梗死的发生率更高，移植通畅率更低。另一项纳入4752例冠脉旁路移植患者的多中心多国家的RCT研究发现，非体外循环组术后AKI发生率低于体外循环患者。但在术后30 d內主要复合终点事件包括死亡、心肌梗死、中风、新发的需要行透析治疗的肾衰方面;两组比较无显著差异[9]。综合以上大型RCT研究结果，体外循环可能与冠状动脉旁路移植术后短期内AKI发病风险升高有关，但随访发现对长期肾脏预后的影响不大。
心脏术后肾损伤可以归类为1型心肾综合征，即心功能急剧恶化导致AKI[6]，在急性心力衰竭的患者中，LVEF受损的患者AKI的严重程度高于LVEF正常的患者，术前LVEF<35%是心脏术后AKI的危险因素[10]。本研究也发现LVEF是心脏术后AKI的保护性因素，LVEF越低，则AKI风险越高，术前血肌酐水平高是心脏术后AKI的危险因素。由于肾脏对缺血缺氧敏感，对于LVEF低及肾功能下降患者，术前即存在肾脏低灌注状态，在心脏手术过程中肾脏灌注进一步下降，术中合并炎症、氧化应激、溶血[6]，可能导致肾损伤风险进一步加大。因此对于术前心、肾功能不全患者，积极纠正心衰、改善肾脏灌注可能降低术后AKI的风险，改善患者预后。
此外，不同手术类型之间术后AKI 发生率有显著差异，难度最大的Bentall术及升主动脉部分切除伴人工血管置换术后AKI发生率最高，可能与患者体外循环时间长、术中出血量大、术中输血比例及输血量较多有关;难度较小、体外循环时间较短且患者术前合并症少的心房良性肿瘤切除术患者术后无AKI发生，冠状动脉旁路移植术组的AKI 发生率与总AKI 发生率相似;由于不同手术类型与体外循环时间、术前基础心功能等其他潜在危险因素之间存在相关与共线性，故本研究未将手术类型纳入多因素回归分析之中。对于手术难度大、预计术后AKI风险高的患者更应积极寻找其他可干预的危险因素以期改善患者预后。
本研究中心脏手术的患者输血比例较高（60.8%），多因素回归分析发现，围术期输血是心脏术后AKI的独立危险因素，输血患者AKI的风险是非输血患者的1.609倍，与其他研究结果[11-12]一致。所有行体外循环的心脏手术患者都会经历缺血再灌注损伤的“起始期”，表现为肾动脉收缩，肾小管氧供下降引起肾小管功能受损，患者是完全恢复还是进展到“延长期”进而发生AKI取决于接下来炎症反应、肾脏缺血、氧化应激的严重程度及持续时间[13]。由于红细胞在储存期间发生进行性、不可逆性的形态学及生化学上的改变，如2，3二磷酸甘油酸及ATP的消耗、脂质过氧化反应的增加等导致红细胞变形性下降、脆性增高，导致溶血、游离血红蛋白、游离铁、促炎因子的产生[14]。因此，输血可能通过促进炎症状态、加剧氧化应激导致肾损害进展至“延长期”发生AKI[15]。然而，多项大规模的研究[15-17]发现，限制输血指征（术中及术后Hb<7.5 g/dL）与放宽输血指征（术中及术后Hb<9.5 g/dL或Hb<9 g/dL）的心脏手术患者术后AKI的发生率无显著差异，并未发现限制输血的肾脏保护作用，这可能是因为限制输血组患者虽然输血的比例下降，但贫血的发生率和严重程度较高，而手术过程中肾脏处于低灌注状态，贫血可能进一步加重肾脏的缺氧，是AKI的独立危险因素[18]，因此限制输血带来的益处可能被贫血所致的肾脏损害相抵消，导致两组AKI发生率相当。由于输血的潜在肾损害作用，对于Hb>7.5 g/dL的心脏手术患者可能并不能从输血中获益[15]。通过采用微创手术方式，减少术中出血，以减少术中贫血的发生率和输血的需求，可能是改善患者预后的有效方法[11]。
血小板不僅在血栓形成中发挥重要作用，还参与了炎症、自身免疫反应及动脉粥样硬化等病理过程。血小板在炎症因子及血小板激活因子的作用下最先到达损伤部位，伸出伪足、发生聚集反应且释放细胞内颗粒促进炎症反应的发生[19-20]。平均血小板体积（MPV）可以反映血小板的激活状态，与大量炎症性疾病的预后相关[19]。心脏术中由于创伤、体外循环管路的使用等伴随着系统性炎症反应。有研究发现，心脏术后MPV升高0.8 fL的患者术后AKI的风险较术后MPV升高0.2 fL的患者高80%[21]。本研究结果显示，术后MPV升高患者心脏术后AKI的发病风险增加（OR=1.308，95%CI：0.989～1.729），结果具有边缘显著性（P=0.059）。由于MPV与心脏术后AKI的关系研究较少，心脏术后MPV的变化是否影响术后AKI的发生仍存在一定争议[22]，需更多的研究进一步探索。
本研究具有一定的局限性。首先，由于本研究为回顾性、单中心研究，无法避免选择偏倚，样本量有限，研究结果也不能外推用于其他患者人群。其次，虽然单因素回归分析对已纳入本研究的混杂因素进行校正，由于无法准确估计术中出血量，故未将术中出血量作为潜在干扰因素纳入本研究中进行校正。另外，本研究AKI的诊断根据手术前后Scr水平，采用KDIGO诊断标准，由于患者术后存在血液稀释液体蓄积的情况，本研究未对术后血肌酐水平进行校正，检测出的术后血肌酐水平可能低于实际值，有可能低估心脏术后AKI的发生率。
综上所述，AKI是心脏手术术后常见的并发症，影响患者的长期预后。积极改善围术期心、肾功能，通过改进手术方式等减少术中输血的需求是降低心脏手术术后AKI发生率的可行措施。
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（收稿日期：2021-01-14）
