【原】非心胸外科择期手术患者术中机械能和术后肺部并发症：一项10年回顾性队列研究

Intraoperative Mechanical Power and Postoperative Pulmonary Complications in Noncardiothoracic Elective Surgery Patients: A 10-Year Retrospective Cohort Study

非心胸外科择期手术患者术中机械能和术后肺部并发症：一项10年回顾性队列研究

Bertrand Elefterion, M.D., Cedric Cirenei, M.D.,Eric Kipnis, M.D., Ph.D., Emeline Cailliau, B.S.T.,Amélie Bruandet, M.D., Ph.D., Benoit Tavernier, M.D., Ph.D.,Antoine Lamer, Ph.D., Gilles Lebuffe, M.D., Ph.D.

【摘要】

背景：术后肺部并发症是影响手术患者结局的主要问题。假设术中通气参数与术后肺部并发症的发生相关。

方法：在法国里尔大学医院进行了一项单中心回顾性队列研究。该研究包括33701名在2010年1月至2019年12月期间接受非心脏，非胸部择期手术的成年人，这些手术需要气管插管全身麻醉。在手术后7天内，比较了有和无一种或多种术后肺部并发症（呼吸道感染、呼吸衰竭、胸腔积液、肺不张、气胸、支气管痉挛和吸入性肺炎）的患者的术中通气参数。

结果：在33701例患者中，2033例（6.0%）发生一种或多种术后肺部并发症。低潮气量与预测体重比（OR 1.08; 95% CI 1.02 - 1.14; P < 0.001），机械能较高（OR 1.37; 95% CI1.26-1.49; P < 0.001），动态呼吸系统顺应性小于30 ml·cm H2 O（OR 1.30; 95% CI 1.15 - 1.46; P < 0.001），脉搏血氧仪测量的氧饱和度小于96%（OR 2.42; 95%CI 1.97-2.96; P < 0.001），和较低的潮气末二氧化碳（OR 1.06; 95% CI 1.00 - 1.13; P = 0.023）与术后肺部并发症独立相关。有术后肺部并发症的患者更有可能进入重症监护室（OR12.5; 95%CI，6.6 - 10.1; P < 0.001），住院时间较长（亚比值比0.43; 95% CI 0.40 - 0.45），以及更高的院内风险亚比值比6.0; 95%CI 4.1-9.0; P < 0.001）和1年死亡率（亚比值比2.65; 95%CI，2.33-3.02; P < 0.001）。

结论：在研究人群中，潮气量减少而不是增加、顺应性降低、机械能增加和潮气末二氧化碳减少与术后肺部并发症独立相关。

【引言】

每年有超过400万例患者在手术后30天内死亡，使术后并发症成为全球第三大死亡原因。其中，术后肺部并发症（PPC）是仅次于手术部位感染的第二大常见原因，发生率在5%至33%之间。术后肺部并发症（PPC）的患者30天和1年死亡率分别为22%和45.9%，未出现PPC的患者分别为2%和8.7%。

保护性通气在手术室中进行呼气末正压（PEEP）和肺泡复张操作（将呼气潮气量减少至预测体重的6-8 ml·kg−1）已被证明可降低无肺损伤患者的术后发病率和死亡率，特别是通过降低PPC的发生率。当患者存在PPC的风险因素时，这种影响甚至更加明显（年龄大于50岁，体重指数大于40 kg/m2，吸烟，ASA＞II，慢性阻塞性肺病，睡眠呼吸暂停综合征，心力衰竭，术前贫血，术前低氧血症，急诊手术，和手术持续时间大于2小时）。患者水平荟萃分析显示，较低的呼气潮气量是接受5 cm H2 O PEEP的患者术中保护性通气的关键组成部分。然而，值得注意的是，大多数研究将所谓的保护性通气与10-12 ml·L-1的通气进行了比较。无PEEP和复张。然后建议滴定PEEP，以获得最佳顺应性，从而获得尽可能低的驱动压力（平台压和PEEP水平之间的差异）。因此，在对个体手术患者的荟萃分析中，多协变量的logistic回归表明，术中高驱动压而不是潮气量与更多PPC相关。

最近，机械能（机械功率）的概念出现了。机械能定义为机械通气过程中传递给呼吸系统和肺的能量，单位为J·min−1。这一概念的优点是涵盖了以前在保护性通气中考虑的所有通气参数，并且还考虑了呼吸频率（RR）。在急性呼吸窘迫综合征患者的非随机重症监护室（ICU）研究中，较高的机械能与死亡率增加相关。在最近的一项手术室研究中，更高的机械能与术后再插管率的增加相关。因此，我们假设术中通气参数，特别是机械能，与PPC的发生率相关。

【材料和方法】

研究设计：

这是一项单中心回顾性队列研究，来自法国三级医院（里尔大学医院，里尔）进行的提取和策划的麻醉数据仓库。根据法国立法，专门为当前工作创建的所有数据集均在里尔大学医院的数据保护官员和法国国家数据保护委员会（巴黎，法国;参考编号DEC 21 -225）注册。研究方案由法国麻醉和重症监护协会（巴黎，法国;批准号00010254-2021-159）的研究伦理委员会批准，该委员会确认不需要书面知情同意书。

研究人群：

入选标准为2010年1月1日至2019年12月31日在里尔大学Huriez医院接受重大择期手术，需要气管插管全身麻醉的所有18岁及以上患者。手术包括消化、内分泌、泌尿、妇科、整形和血管持续时间超过120分钟。

排除标准为手术结束时未拔管的患者、全身麻醉持续时间少于120分钟的患者和接受心胸部分手术的患者。由于引入显著偏倚的可能性，认为计算与预测体重（体型）相关的呼气潮气量所需的形态学数据以及完全缺失解释性数据或参数的病例（术中数据流问题）不可插补。因此，在进行统计分析之前，在数据提取后立即将这些缺失数据的特定情况视为排除标准。

患者数据：

对于所有入选患者，收集了以下数据：人口统计数据（年龄、性别、体重、身高和体重指数），报告的PPC风险因素病史（慢性阻塞性肺疾病、睡眠呼吸暂停、肝硬化、慢性心力衰竭和贫血）、ASA评分、与手术和麻醉相关的特征（手术类型和持续时间、麻醉持续时间、同步脊髓麻醉，硬膜外镇痛或腹横平面阻滞，抗生素预防，肌松药的使用，及其逆转），在整个机械通气期间平均的术中通气参数（呼气潮气量、PEEP、吸气峰压、平台压、呼吸动力系统顺应性、RR、呼气末二氧化碳（ETco2）、脉搏血氧饱和度（Spo2）测量的氧饱和度、肺泡复张操作和术中血流动力学参数（液体负荷、输血、使用去甲肾上腺素）。

根据身高和性别，使用Lorentz公式（男性预测体重=身高-100- [（身高-150）/4]，女性预测体重=身高-100- [（身高-150）/2.5]）计算保护性通气的预测体重。机械能计算如下：机械能= 0.098 ×呼气潮气量× RR × [吸气峰压-（0.5 × [吸气峰压- PEEP]）]。

患者在连接至DIANE麻醉软件（Bow Medical，France）的不同类型Aysis呼吸机（General Electric Healthcare，United Kingdom）上进行容量控制通气。每隔30 s由软件自动采集通风参数。手动输入给药、液体负荷和肺泡复张操作的数据。给药、剂量和通气参数未按照方案进行，仍由负责患者的麻醉师决定。

暴露：

患者在全麻诱导和插管后接受术中机械通气。通气参数为（1）呼吸机设置：呼气潮气量、PEEP、RR和吸入氧分压分数;或（2）测量和/或计算的参数：吸气峰压、平台压、ETco 2、SpO2和机械能。通气参数在术中机械通气的总持续时间内取平均值。

结局：

对于每例患者，主要结局是PPC的发生率。PPC作为复合结局进行回顾性研究，定义为发生至少一种以下肺部并发症：下呼吸道感染、呼吸衰竭、胸腔积液、肺不张、气胸、支气管痉挛和吸入性肺炎。比较有或没有一个或多个PPC的患者的次要结局是ICU入院率、住院时间、住院和1年死亡率。

数据流和提取：

将麻醉前咨询、术中和手术数据常规输入麻醉软件（DIANE），从中自动提取、管理并存储在用于研究的数据仓库中。在负责该项目的计算机工程师的帮助下，从数据仓库中进行回顾性数据提取。查询的可靠性基于自动化质量控制程序，包括数据加载后立即进行几项旨在消除重复和不一致值的操作。除死亡外，所有结局均回顾性地从医院医疗编码数据中提取，这些数据是通过医疗信息部使用CORA软件（Maincare Corporate，爱尔兰）收集的。从法国国家统计与经济研究所（INSEE，法国）提供的法国国家数据库中提取术后1年的死亡数据。

研究目的：

主要目的是比较有和无PPC患者的术中通气参数。次要目的是比较有和没有一个或多个PPC的患者的ICU入院率、住院时间、住院和1年死亡率。

统计分析:

我们没有进行功效计算，因为我们的目标是分析数据仓库中存在的尽可能多的PPC患者。定义了主要复合结局，并在访问数据之前计划了主要分析。同样，在访问数据之前制定统计分析计划。没有先验地定义效应量。

分类变量以频率和百分比表示。连续定量变量在正态分布的情况下表示为平均值± SD，否则表示为中位数[四分位距]。通过图形和Shapiro-Wilk检验检查分布的正态性。使用logistic回归模型评估术中通气参数与PPC发生率之间的相关性，该模型根据预先确定的已知混杂因素（年龄、性别、ASA身体状况、肥胖、慢性阻塞性肺疾病、手术时间、消化或血管手术、箭毒使用、输血和手术方法）进行调整。

对于所有定量变量，我们通过使用限制性三次样条函数评估对数线性假设，为了满足该假设，根据文献中发现的阈值对一些变量进行分类。因此，根据已发表的15 cm H2 O阈值对平均术中驱动压力进行二分。根据95%阈值对平均术中（Spo 2）进行二分。估计比值比及其95% CI。

研究了使用二元逻辑回归的潜在混杂变量和因素与PPC之间的单变量关联，估计比值比及其95%CI。尽管有大量的数据缺失，但在同行评议后，对驾驶压力和PPC之间的关联进行了事后分析。

通过方差膨胀因子评估共线性;如果某些变量之间存在共线性，则在引入多元回归模型之前进行临床选择。将在0.05水平下具有显著性的因素和变量引入多元logistic回归模型（仍根据预定义的混杂因素进行调整）。比值比用其95%CI估计。

对于二元次要结局，进行单变量logistic回归。使用Kalbfleisch和普伦蒂斯方法估计住院死亡率的累积发生率，并使用边际精细和灰色模型比较PPC组和无PPC组。使用相同的方法估计并比较住院时间，将死亡视为竞争事件。亚风险比（sHR）及其95% CI来自这些模型。

通过多重插补程序处理混杂因素和非说明性术中数据的缺失值（驾驶压和平台压除外，因为缺失值率大于50%）。使用回归转换方法，在随机缺失假设下插补缺失数据（链式方程，m = 10次插补），采用连续变量和logistic回归的预测均值匹配方法使用术中通气参数、混杂因素、PPC、术后管理和死亡率进行插补程序，使用Rubin规则将不同插补数据集获得的估计值合并。

在双侧P值为0.05时进行统计检验。使用SAS软件9.4版（SAS Institute，USA）分析数据。

【结果】

在里尔大学医院的胡里兹医院67541例患者在超过10年的时间里接受了择期手术。其中，28517例患者被排除，5323例患者随后因缺失或异常数据（形态学、术中通气和医学信息部门评分;图1）而从统计分析中排除。共有33701例患者纳入统计分析。表1提供了患者个人、手术和麻醉特征的详细信息。患者52.6%为男性，平均年龄为55.6 ± 15.5岁。手术方式以开腹为主（67.6%）。72.0%的患者行消化道手术。平均体重指数为28.2 ± 7.8 kg/m2。中位麻醉持续时间为221 [167; 300]分钟。

在33701例患者中，2033例（6.0%）发生了一种或多种PPC。PPC的发生率随着多年来总体趋势的下降而变化。急性呼吸窘迫805例（2.4%），胸腔积液712例（2.1%），肺部感染625例（1.9%），肺不张354例（1.1%），气胸127例（0.4%），吸入性肺炎108例（0.3%），支气管痉挛102例（0.3%）。发生PPC的患者大多为男性（63.2% vs. 51.9%）和老年人（60.9 vs. 55.2岁）。发生PPC的患者更常通过剖腹手术（85.1% vs. 66.5%）进行消化道手术（82.5% vs. 71.3%）。

在调整预定义的混杂因素后，在单变量分析中，较低的呼气潮气量和预测体重的呼气潮气量分别与PPC显著相关（表2）。PEEP的增加与发生PPC的风险增加显著相关，RR的增加也是如此。吸气峰压升高、平台压大于或等于30 cm H2 O、呼吸动力系统顺应性小于30 ml·cm H2 O −1与发生PPC的风险显著相关。驾驶压力大于15 cm H2 O也与PPC的高风险相关。机械能的增加和Spo2小于96%与PPC的风险相关。ETco2降低3 mmHg与PPC相关（表2）。

在多元逻辑回归分析中，当排除共线性变量时，五个通气参数被确定为与PPC独立相关（表3）：较低的呼气潮气量或预测体重，呼吸动态系统顺应性小于30 cm H2 O，动态系统顺应性小于30 cm H2O，较高的机械能、小于96%的Spo 2和较低的ETco 2。在该模型中，PEEP与PPC无关。

发生一种或多种PPC的患者术后气管插管的风险较高（OR，8.1; 95%CI，6.6 - 10.1; P < 0.001），并且更可能被送入ICU（OR，12.5; 95%CI，10.7 - 14.6; P < 0.001;表4）。PPC的发生与更长的ICU和住院时间、更高的住院死亡率（sHR，6.0; 95% CI，4.1 - 9.0; P < 0.001）和更高的1年死亡率（sHR，2.65; 95% CI，2.33 - 3.02; P < 0.001;表4）显著相关。

【讨论】

在里尔大学医院进行了超过10年的数据库分析中，我们观察到在通气参数中，预测体重的呼气潮气量较低、动态呼吸系统顺应性降低和计算的机械能较高与PPC的发生独立相关。在监测的参数中，术中Spo2 <96%和ETco2降低也是PPC的独立预测因素。PPC的发生与住院时间、ICU住院时间和术后1年的死亡率显著相关。

在已知混杂因素调整的单变量logistic回归中，所有研究的解释性参数与PPC显著相关。考虑到我们队列的规模以及先前报告的每个参数与PPC相关的事实，这并不奇怪。

在多元逻辑回归模型中，只有呼气潮气量或预测体重、动态呼吸系统顺应性、机械能、Spo 2，ETco2与PPC独立相关，而吸气峰压、平台压、驱动压和RR在模型中未保留，因为它们与机械能共线，PEEP未达到显著性。

与以往的研究相反，在我们的研究中，在校正的单变量logistic回归和多元logistic回归中，预测体重的呼气潮气量减少而不是增加与PPC显著相关。最简单的解释可能是，预测体重的较低呼气潮气量本身不是PPC的驱动因素，而是严重肺部疾病的一个解释性标志，因为临床医生倾向于在这些患者中设置较低的“更具保护性”的呼气潮气量。根据这一解释，呼吸力学参数，如降低的顺应性（动态呼吸系统顺应性小于30 ml·cm H2 O−1），增加的驱动压力（驱动压力大于15 cm H2 O）和机械能都可以表征通气的病变肺，这也与PPC有关。同样，较低的术中Spo 2（低于96%）也可能是肺部疾病的标志物，与PPC相关。然而，尽管PPC患者中有慢性阻塞性肺疾病的患者（223/2033; 11.0%）多于无PPC患者（932/31668; 2.9%），但统计分析是根据这一已知预测因素进行调整的。同样，对ASA评分分析进行了调整，其中包括严重程度增加的基础肺部疾病患者。此外，排除了可能患有最严重肺部疾病的患者（ICU患者、接受急诊手术的患者和胸外科手术患者）。或者，在我们的研究中，预测体重的较低呼气潮气量，尽管仍在保护性通气范围内，可能是PPC的驱动因素，可能会促进肺不张，而并发呼吸机设置（如PEEP增加不足）无法充分预防肺不张。事实上，这也符合减少。

在我们的研究中，尽管平台压力数据和驾驶压力数据的可用性有限，但平台压力和驾驶压力均与PPC相关，尽管仅在单变量分析中。在一项基于69265例患者的回顾性队列研究中，平台压低于16 cm H2 O与发生PPC的风险较低相关。平台压是动态肺顺应性和呼吸机设置、呼气潮气量和PEEP，因此是一个危险因素，还包括与肺部疾病相关的不可改变的肺部特性和选择呼吸机设置。此外，平台压力是驱动压力的决定因素。在一项个体患者数据荟萃分析中，驱动压与PPC风险相关性高于任何其他通气参数。发现的阈值为15 cm H2O，与我们的队列一致。与平台压力的情况一样，增加的驱动压力再次与由于肺部疾病或肺不张和应用于肺部的呼吸机设置而改变的肺部特性有关。

关于机械能，对PPC保护性通气的阴性随机对照试验的二次分析发现，机械能是PPC的独立预测因子。在该研究中，RR在低呼气潮气量组中较高，导致较高的机械能，并可能解释了主研究中低潮气量和高潮气量之间缺乏显著差异。在一项术中多中心回顾性队列中，Santer等人还表明机械能与术后气管插管和急性呼吸衰竭的风险相关。在高机械能组中，RR随时间增加，而驱动压力已经很高，PEEP保持相当低，并没有降低驱动压力。在低机械能组，所有解释变量均较低，RR没有增加，而PEEP略有增加，并没有降低驱动压力。这表明，除了高驱动压力和PEEP不足之外，RR作为机械能增加和相关通气诱导肺损伤的驱动因素的潜在作用。我们发现，机械能与PPC独立相关，这与最近的两项研究一致，我们研究中的机械能与前两项研究的范围相同。“有害”机械能的阈值仍有待确定。事实上，针对ICU患者的研究发现阈值范围为12至18 J·min-1.38，然而，尽管可能在17至18 J·min-1左右，但尚未确定明显有害的阈值。机械能的优点是整合了我们发现的与PPC相关的通风参数的组合或复合效应，单变量和/或多元逻辑回归分析，例如预测体重的潮气量、PEEP、RR、吸气峰压（或平台压，取决于用于计算机械能的公式）和驱动压。

由于RR与机械能共线性，RR未保留在最终多元逻辑回归模型中。然而，RR的一个可能的代理或替代物，ETco2降低与PPC独立相关。RR增加可能会加重损伤，因为随着时间的推移，患病或肺不张肺的次优通气设置会更频繁地发生，从而加重任何有害影响。这一发现似乎与RR如何在数学上增加机械能一致，并在Santer等人的结果中显示。

在我们的队列中，PPC与ICU和住院时间以及死亡率的增加相关。我们的数据与报告术后非心脏手术中短期和中期发病率和死亡率相似但可变增加的主要研究一致。这强调了无严重肺部疾病患者队列的术中辅助设置与PPC相关，PPC对重要患者结局有影响。

【限制性】

我们的研究是回顾性的，单中心的设计，有固有的局限性。特别是，我们的结果可能无法转换到PPC风险较高的其他情况，如急诊、心血管或胸外科手术。120分钟的阈值通常是定义大手术的参考，这就是我们排除插管时间小于120分钟的患者的原因。此外，只有手术结束时拔管的患者被纳入研究分析，以避免与术后通气相关的混杂因素，从而通过排除已知PPC风险较高的患者而导致潜在的选择偏倚。此外，从编码数据中收集报告的PPC可能低估了PPC，因此导致报告偏倚。在2018年之前，麻醉机未预设平台压力，该设置由负责患者的麻醉师自行决定。这解释了有关平台压和驱动压的数据缺失（62.3%缺失）。此外，鉴于在多元逻辑回归中，平台压力和驱动压力与机械能共线，我们在模型中选择机械能而不是共线变量。这也解释了我们选择使用峰值吸气压而不是平台压来计算机械能的报告公式。我们的研究人群，根据我们的入选和排除标准，被认为处于PPC的低至中度风险，导致我们使用复合结局作为我们研究的主要目的，以增加研究功效。然而，该复合结局包括不同临床严重程度的并发症，这些并发症对患者发病率和死亡率的影响可能不同。

【结论】

我们的研究支持术中通气和PPC之间的关联，并对PPCs低至中度风险患者队列中的患者结局产生影响。我们的研究结果表明，在呼吸机设置中，预测体重的潮气量较低而不是较高可能与PPC独立相关，作为潜在肺部疾病的标志物和/或作为肺损伤的驱动因素，可能通过促进术中肺去募集和肺不张，特别是在低PEP设置的队列中，如我们。由此产生的监测的通气参数、降低的动态呼吸系统顺应性、增加的机械能以及降低的SpO2独立地与PPC相关。这些结果需要在前瞻性研究中进一步确认，以确定适当的呼吸机策略，以最大限度地减少PPC。

20240300.0-00014(2).pdf

文章：summer

排版：肉肉