先天性心脏病患儿体外循环后发生低体温风险的列线图模型建立与评价

陈 瑜 徐维虹 汪思园

上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心麻醉科（上海 200127）

体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）是手术 治疗先天性心脏病的必要辅助手段，先天性心脏病患儿在CPB 期间需经历治疗性低体温后再进行复温。临床上先天性心脏病患儿手术时虽然会经历CPB 术后的复温，但低体温仍在复温后常见，并极易引起患儿的心血管、神经及代谢系统等产生异常及严重的并发症[1]。美国围术期护士协会（The Association of periOperative Registered Nurses，AORN）和英国国家卫生保健优化研究所（The National Institute of Health and Clinical Excellence，NICE）将围手术期低体温定义为：由于各种原因导致机体核心体温低于36 ℃[2]。文献回顾发现，婴幼儿CPB 术后低体温发生率高达70.0%[3]。由于幼儿自身生理特点与CPB手术的特殊性，导致其较成人心脏手术患者承担更大的术后低体温风险[4]。因此，为探讨先天性心脏病患儿CPB术后发生低体温的危险因素以及建立风险列线图模型，本研究选取2019 年1 月1 日至2019 年4 月30 日因先天性心脏病于上海市儿童医学中心行CPB 下心脏纠治术患儿的临床资料，利用logistic 回归模型及列线图构建低体温风险预测模型，并利用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC曲线）评价预测模型的预测效能，为防治先天性心脏病患儿CPB术后低体温的发生提供实证依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究为回顾性研究，收集2019 年1 月1 日至2019 年4 月30 日在上海儿童医学中心心胸外科确诊并完成CPB 下先天性心脏病纠治手术的711 例患儿的临床资料行回顾性分析。研究对象纳入标准：①年龄≤18 岁，男女不限；②确诊时无严重并发症；③在本院完成CPB 下先天性心脏病纠治手术；④有知情同意过程且签署知情同意书。排除标准：①严重缺失研究相关资料；②未完成手术患儿，包括术前放弃治疗、要求自动出院的患儿；③术后需心脏辅助的患儿，包括需体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）或心室辅助装置（ventricular assist device，VAD）的患儿；④围手术期合并严重并发症。

本研究采用先天性心脏病术后CPB 复温后发生低体温为研究终点指标，以患儿术后是否发生低体温，分为低体温组和非低体温组，并进行比较分析。

1.2 方法

1.2.1 临床资料收集 根据医院手术方案（一期纠治术和分期纠治术），纳入及排除标准，对入选病例按手术过程计算为1 个例次，依次收集临床资料。具体内容包括：患儿基本信息（姓名、性别、年龄、营养评分、身高、体质量和住院号），手术及麻醉情况（术前体温、禁食时间、手术名称、麻醉评级、麻醉时长），CPB情况（CPB方案、停机温度）。

1.2.2 低体温 AORN 及NICE 指南定义围手术期核心温度低于36 ℃为低体温[2]，以此为判断先天性心脏病术后CPB复温后发生低体温的标准。将手术患儿出室转运至ICU时刻作为观测点，记录此时患儿的体温。

1.2.3 CPB 治疗方案 CPB 治疗方案：深低温，18.0～20.0 ℃；中低温，20.1～28.0 ℃；浅低温，28.1～30.0 ℃；常温，30.1～36.0 ℃。

1.2.4 体表面积 一般指人体体表的总面积，计算公式为，体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）+0.0128×体质量（kg）–0.1529。

1.2.5 麻醉评级 Ⅰ级：正常健康，除局部病变外，无系统性疾病；Ⅱ级：有轻度或中度系统性疾病；Ⅲ级：有严重系统性疾病，日常活动受限，但未丧失工作能力；Ⅳ级：有严重系统性疾病，已丧失工作能力，威胁生命安全；Ⅴ级：病情危重，生命难以维持的濒死患儿。

1.2.6 营养风险评分 采用儿童营养不良评估筛查工具（Screening Tool for the Assessment of Malnutrition in Pediatrics,STAMP）方法，由3个部分组成，即疾病风险（0～3分）、饮食摄入情况（0～3分）和生长发育指标（0～3分），总评分≥4分即为高风险。

1.3 统计学分析

采用SPSS 23.0 软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，两组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布计量资料以中位数（P25～P75）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料以例数（百分比）表示，组间比较采用χ2检验。采用二分类logistic 回归模型分析先天性心脏病患儿CPB 复温后发生低体温的风险因素，并应用RMS程序包构建预测低体温风险的列线图模型。采用灵敏度、特异度和ROC 曲线下面积（AUC）及95%CI，评价模型的预测效果。以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

本研究共纳入711 例CPB 下行先天性心脏病纠治手术的患儿，其中共发生低体温239 例，发生率33.6%。男128例、女111例，中位年龄13个月（5.7～36个月），体表面积0.4 m2（0.3～0.6m2），与非低体温组比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.2 手术及麻醉情况

在多项CPB 复温后低体温发生的相关因素分析中，结果显示，与非低体温组相比，低体温组的患儿禁食时间较长，术前营养评分为高风险的比例较高，CPB 方案为深低温和中低温的比例较高，CPB停机温度<36 ℃的比例较高，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.3 先天性心脏病患儿CPB 复温后发生低体温的logistic回归分析

将上述差异有统计学意义的因素作为自变量，以先天性心脏病患儿是否发生CPB 复温后低体温为因变量，进行二分类logistic 回归分析，结果显示，术前营养评分为高风险、禁食时间越长、CPB 方案中转流温度低、CPB 停机温度<36 ℃是先天性心脏病患儿CPB 复温后发生低体温的独立危险因素（P<0.05）。见表2。

表2 Logistic回归分析先天性心脏病患儿CPB复温后低体温发生的风险因素

2.4 构建先天性心脏病患儿CPB复温后发生低体温的列线图模型

根据二分类logistic 回归分析结果，建立回归方程：Y=-6.81+1.82×营养风险+2.13×CPB 方案+0.48×CPB停机温度+0.16×禁食时间，再应用R软件构建列线图模型。每个危险因素均可参照列线图第1 行的分值标尺得到相应的分值，最终将所有危险因素得分相加获得总分，可找到相应的低体温发生的概率。列线图模型显示，营养高风险，CPB 停机温度<36 ℃，CPB方案中转流温度越低及患儿禁食时间越长，列线图模型相对应的评分越高，低体温发生的危险则提高。见图1。

图1 先天性心脏病患儿CPB 复温后低体温风险预测的列线图模型

2.5 预测先天性心脏病患儿CPB复温后发生低体温的列线图模型验证

以最终列线图模型在验证数据集上进行个案预测，并与实际发生低体温情况进行比较，总的预测准确度为79.8 %，灵敏度为57.1 %，特异度为90.9 %。应用ROC 曲线分析列线图模型的预测效能，AUC 为0.887（95 %CI：0.858～0.915），约登指数为0.734，对应的灵敏度为0.836，特异度为0.898。见图2。说明该列线图模型具有较好的区分度和准确度。

图2 列线图模型预测先天性心脏病患儿CPB 复温后低体温风险的ROC 曲线

3 讨论

低体温是先天性心脏病患儿手术过程中及术后常见并发症，可造成凝血功能障碍、伤口感染，严重时可影响到心脏功能和机体代谢甚至危及生命[5]。当前，预防低体温的相关危险因素及预测模型已相对成熟；然而，针对预测经历CPB 治疗性低体温的口患儿在复温后发生低体温的模型较欠缺。本研究结果显示，711例CPB复温后发生低体温239例，发生率为33.6 %，低于国内外相关研究报道的儿童术后低体温发生率[6-7]，但仍未达理想水平。探究先天性心脏病患儿CPB复温后发生低体温的相关危险因素，并据此构建简易的风险预测模型，可为低体温的临床防治提供参考。

本研究发现，禁食时间、营养风险、CPB 方案、CPB 停机温度是先天性心脏病患儿CPB 复温后低体温发生的独立危险因素。国内外研究均提示目前各年龄阶段患儿的术前禁食时间皆被延长，甚至远远超过指南推荐的时间[8]，本研究也证实了这一点；随着禁食时间的延长，先天性心脏病患儿在CPB复温后更易发生低体温。通常择期手术儿童的能量储备少，患儿面临禁食禁饮时间延长及恐惧、紧张等引起血糖应激性升高，体内胰岛素拮抗激素分泌增加[9]，极易造成散热大于产热，导致能量耗尽后发生低体温。此外，源于疾病的影响，先天性心脏病的患儿更易发生营养不良，很大程度上增加了手术风险[10]。营养评分高风险（STAMP评分≥4）的患儿CPB复温后低体温发生的风险更高。营养不佳的患儿具有皮下脂肪少、组织薄、骨骼肌肉发育不佳、能量消耗大等问题，在CPB结束后热量的重新分布时热量丢失会明显多于营养评分低风险者[11]。对此，术前应正确评估营养状况，对于高风险患儿提供早期有效的营养管理，同时保障理想的术前禁食禁饮，将危险降至最低，避免不良结果，提高患儿舒适度[11-12]，减少低体温的发生。

CPB方案在先天性心脏病手术过程中同样扮演着重要角色，为减少心脑和肾等重要器官的缺血损害，大部分心脏手术需要在低温下进行。从列线图发现，CPB 方案从常温到深低温，每升1 级，低体温的发生风险增加33.3分。转流温度越低，复温过程中体温波动越大。低体温的发生主要源于先天性心脏病患儿在CPB 下手术，在短时间内承受体温的大幅度波动，干扰了机体正常的自身体温调节中枢，引起机体组织代谢、内环境的不稳定[13]。另一方面，CPB 停机温度也是复温后发生低体温的重要影响因素。CPB停机温度<36 ℃时，低体温发生风险明显上升。有关研究报道CPB 停止到胸腔关闭，体温可再下降1.5 ℃[14]。CPB复温开始时灌注师会通过提升灌注流量加速复温，受限于婴幼儿插管位置等原因，造成上下半身复温不均，更容易导致复温后的反弹[15]。面对不同的体外转流因素应提供主动与被动相结合的保暖方式，提高措施的有效性。

国内外研究已证实，相较于传统的评分系统，列线图能实现精准及个性化的风险预估，目前已广泛应用于多种疾病风险预测中[16]。本研究首次建立先天性心脏病患儿CPB 复温后发生低体温风险的列线图模型。并通过ROC曲线（AUC：0.887）及数据集验证总的预测准确度为79.8 %，灵敏度为57.1 %，特异度为90.9 %，证明模型具有良好的预测准确性，临床应用价值较高，可辅助临床医护人员直观地分析先天性心脏病患儿在CPB复温后发生低体温的风险权重，有利于做出相应的评估及管理控制的决策。

综上所述，本研究构建的先天性心脏病患儿CPB复温后发生低体温的预测模型具有良好的预测效能，通过评估结果及早采取预防及治疗措施，将被动治疗转为主动预防，可减少先天性心脏病患儿在CPB术后由于复温不全、循环紊乱等原因导致的低体温发生。但由于本研究局限于单中心，缺乏多中心的数据支持，有待于进一步完善及验证。