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为解决心脏外科手术风险预测难题，德国图宾根埃伯哈德?卡尔斯大学的 Marius Keller 等人开展右心室机械模式相关研究。结果显示 3D RV GLS 可预测术后不良结局。推荐阅读，助您了解心脏手术风险评估新进展。
德国图宾根埃伯哈德?卡尔斯大学（Eberhard Karls University）麻醉学和重症监护医学系的 Marius Keller 等人在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Impact of the right ventricular mechanical pattern assessed by three - dimensional echocardiography on adverse outcomes following cardiac surgery” 的论文。这篇论文在心脏外科手术风险评估领域意义重大，为优化围手术期管理、改善患者预后提供了新的思路和依据。
研究背景
心脏外科手术的术前风险分层对患者的治疗和预后至关重要。在过去几十年里，尽管诊断和治疗手段不断进步，短期围手术期不良事件的发生率有所降低，但准确识别高风险个体仍是一个临床难题，传统的风险分层工具已无法适应当代患者群体的需求。
常规经胸超声心动图是术前评估的重要组成部分，它能提供大量信息，从疾病诊断到确定手术指征，再到根据病变严重程度进行风险分类，还能量化对整个心肺系统的后续损害。然而，术中经食管超声心动图（TEE）在当前围手术期护理中也起着不可或缺的作用，其对预后评估有着重要意义。
右心室功能障碍是心脏手术后不良预后的关键决定因素。传统的 M 型和二维（2D）超声心动图衍生的形态学和功能指标在表征右心室复杂的几何形状和收缩模式方面存在严重缺陷，尽管以往研究表明它们与术后不良结局存在关联，但仍需更精准的评估方法。三维（3D）超声心动图具有显著的诊断和预后价值，已在大多数超声心动图实验室和手术室中普及。先进的后处理工具可以通过分析右心室的 3D 模型深入剖析其力学特征，新的参数可能比传统指标更能准确地评估风险。不过，许多已有的研究缺乏前瞻性验证，限制了其临床应用。因此，开展这项研究旨在探讨右心室力学模式与短期术后结局之间的关系，并在当代心脏手术患者的前瞻性队列中验证相关发现。
研究方法
- 伦理审批：该研究遵循《赫尔辛基宣言》的原则，获得了图宾根埃伯哈德?卡尔斯大学医学院伦理委员会的批准。回顾性队列的数据以匿名形式提取，符合德国隐私法，无需个人知情同意；前瞻性队列的数据则来自提供知情同意并纳入机构 3D 超声心动图数据库的患者。
- 研究设计与患者选择：这是一项单中心研究，包含回顾性和前瞻性两个队列。回顾性队列用于确定围手术期参数与结局之间的关联，前瞻性队列用于内部验证这些发现。回顾性队列纳入了 2013 年 11 月至 2018 年 10 月期间接受心脏手术的患者，需满足年龄大于 18 岁、术中在开胸术前进行左右心室的 3D TEE 检查、按照机构标准进行 TEE 检查且数据存储在超声心动图数据库等条件；排除标准包括临床数据采集的电子记录不完整和术前使用心脏辅助装置等。前瞻性队列则是在 2020 年 6 月获得伦理批准后，连续纳入接受心脏手术的成年患者，仅纳入接受标准化术中 TEE（包括由经过专门培训的人员进行 3D 成像）的患者，排除 3D 采集不恰当、手术不在预定义类别内或术前使用机械循环支持的患者。
- 数据收集：从机构电子病历中提取人口统计学和临床数据，包括性别、年龄、体重、身高、手术类型、体外循环时间、估计肾小球滤过率（eGFR）、血细胞比容、纽约心脏协会（NYHA）心功能分级等，并计算欧洲心脏手术风险评估系统 II（EuroSCORE II）评分。
- 超声心动图检查与参数测量：麻醉和手术按照标准方案进行，在麻醉诱导后、开胸术前，由训练有素的心脏麻醉师对血流动力学稳定的患者进行基线 3D TEE 检查。使用商用超声系统和 3D 兼容探头获取左右心室的 3D 图像，帧率超过 20 帧 / 秒。通过特定软件对左心室（LV）进行 3D 斑点追踪分析，测量左心室舒张末期容积（LVEDV）、收缩末期容积（LVESV）、射血分数（LVEF）和整体纵向应变（LV GLS）；对右心室（RV）评估则使用类似软件计算右心室舒张末期容积（RVEDV）、收缩末期容积（RVESV）和射血分数（RVEF），并测量二维右心室游离壁纵向应变（2D RV FWLS）和整体纵向应变（2D RV GLS）。同时，利用 ReVISION 软件对右心室机械模式进行详细表征，计算纵向射血分数（LEF）、径向射血分数（REF）、前后射血分数（AEF）、3D 右心室整体纵向应变（RV GLS）、整体圆周应变（RV GCS）和整体面积应变（RV GAS）等参数。
- 结局定义：主要终点定义为术后不良结局（APOs）的复合指标，包括院内死亡率、需要静脉 - 动脉体外生命支持、机械通气时间超过 48 小时、术后 12 小时需要使用正性肌力药物和 / 或急性肾损伤（AKI，入住 ICU 的前两天内血清肌酐升高 > 0.3 mg/dl 或在 ICU 期间开始肾脏替代治疗）。
- 统计分析：使用 SPSS 和 R 软件进行统计分析。连续变量以均值 ± 标准差或中位数（四分位数间距）表示，分类变量以频率和百分比报告。通过 Shapiro - Wilk 检验评估连续变量的正态性，根据变量类型选择合适的检验方法进行结局组间比较。采用逻辑回归分析确定与复合结局相关的风险因素，并报告优势比（OR）及其 95% 置信区间（CI）。通过 Akaike 信息准则（AIC）筛选变量构建多变量逻辑回归模型，并使用方差膨胀因子（VIF）评估共线性。绘制受试者工作特征（ROC）曲线评估 3D 超声心动图参数预测 APOs 复合终点的判别能力，p<0.05 被认为具有统计学意义。
研究结果
- 回顾性队列：患者特征、超声心动图评估和结局：回顾性队列共纳入 439 例 2015 年 6 月至 2018 年 10 月期间接受手术的患者，其中 208 例（47%）达到终点。终点组患者更容易出现三尖瓣反流，体外循环时间明显更长，接受非体外循环冠状动脉搭桥手术的患者发生 APOs 的可能性较小。术中 3D 斑点追踪超声心动图显示，发生 APOs 的患者左心室功能受损（左心室容积增加、LVEF 和 LV GLS 降低），右心室功能也受损（右心室收缩末期容积增加、RVEF 降低）。使用 ReVISION 软件对右心室进行新的表征发现，发生 APOs 的患者右心室应变（RV GLS、RV GCS 和 RV GAS）和运动分解指标（LEF 和 AEF）显著降低。单变量逻辑回归分析显示，显著的三尖瓣反流与 APOs 的发生相关，此外，大多数研究的 3D 左心室和 3D 右心室超声心动图参数都与 APOs 显著相关。多变量逻辑回归分析表明，显著的三尖瓣反流、LVEF 和 3D RV GLS 是与终点独立相关的因素。ROC 分析得出，3D RV GLS 的最佳截断值为 - 17.4%，其曲线下面积为 0.629，优于 LVEF、LV GLS 和 RVEF。单变量逻辑回归显示，3D RV GLS 低于 - 17.4% 与 APOs 风险增加约 3 倍相关。
- 前瞻性队列：终点发生率和验证：前瞻性队列最终纳入了 2020 年 6 月至 2021 年 7 月期间的 128 例患者，28 例（22%）发生 APOs。不良结局组中肺动脉高压和 NYHA 心功能 III 级更为常见，显著三尖瓣反流的存在差异不显著，体外循环时间在两组间也无显著差异。前瞻性队列中，发生 APOs 的患者左心室收缩期容积显著增加，LVEF 降低但差异不显著；右心室反映容积和收缩功能的 3D 指标（RVEDVi、RVESVi、RVEF、RV GLS、RV GCS、RV GAS）在两组间差异显著，且发生 APOs 的患者右心室三个运动分量（LEF、AEF 和 REF）均显著降低。单变量逻辑回归分析显示，NYHA 心功能分级 > II 级、肺动脉高压、LVESVi 和大多数新的 3D 右心室指标与终点显著相关。多变量逻辑回归分析表明，在纳入回顾性队列多变量模型中的参数（三尖瓣反流、LVEF 和 3D RV GLS）后，只有 3D RV GLS 在该队列中仍然是与终点独立相关的因素。应用之前得出的 3D RV GLS 截断值 - 17.4%，发现其与前瞻性队列中 APOs 风险增加 3 倍相关。
研究结论与讨论
本研究通过对大量心脏手术患者的回顾性队列分析，探索了先进超声心动图参数与不良临床结局之间的关系，并在前瞻性队列中进行了验证。结果表明，对右心室进行先进的 3D 分析所得到的指标与围手术期不良结局密切相关，且这种预测价值独立于左心室功能和其他临床特征。在众多指标中，右心室纵向缩短的参数与不良结局的相关性最强，尤其是 3D RV GLS，其预测价值优于 2D 右心室纵向应变。
围手术期右心室功能障碍会增加死亡率，在心脏手术中较为常见。虽然其定义尚不明确，但右心室功能障碍对患者预后有重要影响。通过 3D 超声心动图测量的右心室纵向缩短参数，如 3D RV GLS，若应用合适的截断值（如本研究中的 - 17.4%），有助于识别心脏手术后不良结局的高风险患者，进而影响临床决策，例如对高风险患者可采用非体外循环冠状动脉搭桥技术、避免顺行性心脏停搏液灌注（因其可能导致右心室保护不足），或加强术中血流动力学管理和术后护理等。然而，目前已建立的风险评分，如 EuroSCORE II 或胸外科医师协会风险评分，虽然在其推导的总体人群中效果尚可，但都未包含右心室功能的直接测量指标，本研究结果揭示了这些评分的局限性。
经食管超声心动图在围手术期护理中至关重要，其作用不仅限于术后诊断右心室功能障碍，还可评估术前不良结局的风险。射血分数是评估心室功能的主要超声心动图指标，但存在依赖几何形状和负荷条件等局限性。相比之下，2D 斑点追踪超声心动图测量的整体纵向应变具有额外的预后价值，而 3D 超声心动图对右心室收缩模式更深入的表征可能会揭示类似的附加价值。本研究结果证实，右心室纵向缩短指标与围手术期不良结局的相关性最强，优于左心室和右心室的整体功能指标。这是因为右心室心肌内膜下层主要为纵向取向，更容易受到负荷条件引起的壁应力影响，且右心室纵向缩短与左心室纵向缩短和心房力学相关。此外，2D 超声心动图测量右心室纵向应变存在局限性，仅从单一二维平面获取信息，而 3D 超声心动图能够更全面地研究右心室复杂的几何形状。
尽管本研究取得了重要成果，但仍存在一些局限性。所有研究结果均来自单中心，需要外部验证，且计算出的截断值仅反映特定软件环境。术后不良结局的定义基于单中心回顾性队列的数据和临床经验，缺乏普遍性和外部验证性。前瞻性队列规模相对较小，研究期间手术和围手术期管理的变化可能影响数据的同质性。研究中纳入的临床和影像学参数有限，可能忽略了一些重要特征，且无法获取有创血流动力学数据并与研究参数进行关联。因此，本研究结果在一般人群中的适用性尚不清楚。
总的来说，这项研究探索并前瞻性验证了右心室纵向缩短减少与心脏手术患者围手术期不良结局之间的关联，强调了常规使用 3D 超声心动图量化双心室功能，对于实现不同心脏手术患者精细化风险分层的重要性。未来需要进一步开展外部验证研究，明确这些发现的普遍性，并深入研究基于 3D RV GLS 的围手术期干预指导作用，以改善心脏手术患者的预后。
