冠状动脉搭桥术后评分系统的初步探讨

                    毛斌 陈英 阎晓蕾 张建群北京安贞医院心脏外科中心毛斌

            首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科   100029

摘要：

 目的：建立适合冠状动脉搭桥术后的风险评估系统。方法：从2007年10月至2008年4月，我们对北京安贞医院心脏外科监护室每日收治CABG患者，共1028例，采用多器官衰竭评分系统（MODS）、序贯衰竭评分系统（SOFA），以及我们制定心脏外科术后评分系统（PSCS）进行评分，比较这三个系统对心脏手术后死亡风险评估的敏感性和特异性。结果：在判别分析中，分别比较三个系统当日分值、最大分值、三日内最大分值、第三日与第一日分值差值的ROC曲线下面积，MODS系统分别为（0.602，0.847，0.838，0.767），SOFA系统分别为（0.571，0.830，0.814，0.779），PSCS系统分别为（0.821，0.929，0.919，0.780），在各时段PSCS系统的ROC曲线下面积均大于MODS和SOFA系统。在校正分析中，采用Hosmer-Lemeshow拟合优度分析，分别比较三个系统x2值、P值、总体正确率。MODS系统上述三数值分别为（6.763, 0.454, 98.1%）, SOFA系统三数值分别为(4.101, 0.848, 98%), PSCS系统的三数值分别为（1.687, 0.975, 98.3%）。结论：PSCS系统在CABG术后死亡风险评估的敏感性和特异性优于MODS和SOFA系统。

关键词：多器官功能衰竭、冠状动脉搭桥

Feasible research of postoperative score for CABG   Maobin, Chenying, Yanxiaolei, Zhangjianqun  Department of cardiac surgery, Beijing Anzhen Hospital, Capital Medical University, Beijing 100029, China

Corresponding author: Mao Bin   E-mail:maobinsurgeon@yahoo.com.cn

Abstract: Objective. To establish a valuable postoperative score system for CABG. Method. A prospective study of 1028 consecutive CABG patients entering in a single cardiac postoperative intensive care unit of Anzhen hospital was assigned between October , 2007 and May, 2008. The multiple organ dysfunction score (MODS), the sequential organ failure assessment (SOFA) and our postoperative score for cardiac surgery (PSCS) score were calculated daily. The four new variances were added in PSCS system, which were Euroscore, IABP, ECMO and dialysis. Euroscore was considered as a preoperative factor which evaluated the preoperative condition of the patient. IABP and ECMO were considered as an assistant factor to support circulatory system. The dialysis was also considered as an assistant factor to support renal system. Then the sensitivity and specificity of the three different system were compared by Hosmer-Lemeshow goodness-of-fit and receiver operating characteristic (ROC) curve. Result. In multivariate logistic regression analysis, the results showed that the new adding variances contribute to mortality in PSCS system. The EXP(B) value for Euroscore was 3.803, the EXP(B) value for IABP was 1.645, the EXP(B) value for ECMO was 3.803, the EXP(B) value for dialysis was 1.605. In discrimination analysis, ROC value of the operative day score was (MODS 0.602, SOFA 0.571, PSCS 0.821), ROC value of the maximum score (MODS 0.847, SOFA 0.830, PSCS 0.929),  ROC value of the maximum score during the first 3 days (MODS 0.838, SOFA 0.814, PSCS 0.919), ROC value of the change score between the third day and the first day (MODS 0.767, SOFA 0.779, PSCS 0.780). In calibration analysis, we compared the x2 value, P value and overall corrected percentage of the three different system. x2 value of the three system was（MODS 6.763, SOFA 4.101, PSCS 1.687）, P value of the three system was ( MODS 0.454, SOFA 0.848, PSCS 0.975), overall corrected percentage of the three system was（MODS 98.1%, 98%, 98.3%）. Conclusion. The sensitivity and specificity of PSCS were better than MODS and SOFA in prediction of mortality after CABG.

Key words: the multiple organ failure, coronary artery bypass surgery

重症监护室患者的多器官衰竭发生率高，死亡率高。在国际上有多种评分系统预测患者的预后，如多器官衰竭评分系统（MODS）、急性生理及慢性健康评分系统（APACHE）、序贯器官衰竭评分系统（SOFA）。这些评分系统较少应用于心脏外科，而且有些还十分复杂，不便于对重症患者做每日评分，尤其在各种循环辅助设备在心脏外科广泛使用的今天，这些评分系统是否适用于心脏外科？本文试图探索一种方便简洁，行之有效的冠状动脉搭桥术后风险评分系统。

资料和方法

从2007年10月至2008年4月，我们前瞻性对北京安贞医院心脏外科监护室每日收治的CABG的患者用MODS、SOFA，以及我们制定的PSCS系统进行评分（具体评分标准详见表一、二、三），连续评分至少三天，或直到患者死亡。本组病例共1028例，其中单纯搭桥957例，搭桥合并室壁瘤切除11例，搭桥合并瓣膜手术50例，搭桥合并其它手术10例。

在统计上，采用SPSS12.0进行统计分析，数值以均数±标准差的形式表示。首先进行PSCS系统、MODS系统、SOFA系统中各因素的权重分析，最后根据ROC曲线下面积和Hosmer-Lemeshow拟合优度检验比较这三个系统。

表一：多器官衰竭评分标准(1)

系统

分值

0

1

2

3

4

呼吸系统(PaO2/FiO2)

> 300

226-300

151-225

76-150

<75

肾功能(血肌酐)(µmol/L)

<100

101-200

201-350

351-500

>500

肝功能(胆色素)(µmol/L)

<20

21-60

61-120

121-240

>240

心血管系统(HR×CVP/MAD)

<10

10.1-15.0

15.1-20.0

20.1-30.0

>30

血液系统(血小板)(ml×1000)

>120

81-120

51-80

21-50

<20

神经系统(Glasgow昏迷评分)

15

13-14

10-12

7-9

< 6

    PaO2/FiO2：动脉氧分压/吸入氧浓度；    HR×CVP/MAD：心率×中心静脉压/平均动脉压

表二：序官器官衰竭评分系统（SOFA）

系统

分值

0

1

2

3

4

呼吸系统(PaO2/FiO2)

> 400

<400

<300

<200

<100

肾功能(血肌酐)(µmol/L)

<110

110-170

171-299

300-440

>440

肝功能(胆色素)(µmol/L)

<20

20-32

33-101

102-204

>204

心血管系统

无低血压

MAP<70mmHg

Dop〈5a

Dop>5a,epi or norepi<0.1a

Dop>15a,epi or norepi>0.1a

血液系统(血小板)(ml×1000)

>150

<150

<100

<50

<20

神经系统(Glasgow昏迷评分)

15

13-14

10-12

6-9

< 6

        a µg/kg/min；  MAP：平均动脉压；Dop 多巴胺；epi 肾上腺素；

 norepi 去甲肾上腺素  

表三：心脏外科术后风险评分系统（PSCS）

系统

分值

0

1

2

3

4

Euroscore评分

0

1-4

5-8

9-12

12以上

呼吸系统(PaO2/FiO2)

> 300

226-300

151-225

76-150

<75

肾功能(血肌酐)(µmol/L)

<100

101-200

201-350

351-500

>500

肝功能(胆色素)(µmol/L)

<20

21-60

61-120

121-240

>240

心血管系统(PAR)(HR×CVP/MAD)

<10

10.1-15.0

15.1-20.0

20.1-30.0

>30

血液系统(血小板)(ml×1000)

>120

81-120

51-80

21-50

<20

神经系统(Glasgow昏迷评分)

15

13.0-14.0

10.0-12.0

7.0-9.0

< 6

IABP

无

无

无

无

有

ECMO

无

无

无

无

有

透析

无

无

无

无

有

        PaO2/FiO2：动脉氧分压/吸入氧浓度；HR×CVP/MAD：心率×中心静脉压/平均动脉压

IABP：主动脉内气囊反博；  ECMO：体外膜性氧合

                   结   果

一．一般性结果

本组1028例，死亡24例，死亡率2.33%。我们以MODS评分系统为标准，将任何系统评分为3或4分者定义为该系统功能衰竭，24例死亡患者中，涉及的器官衰竭分布为，循环衰竭22人次，呼吸衰竭13人次，肾功能衰竭6人次，肝功能衰竭1人次，凝血功能障碍2人次，昏迷2人次。死亡患者中，使用IABP19人次，ECMO6人次，透析5人次。本组病例全部患者，涉及呼吸功能衰竭178例（其中3分172例，4分6例），循环衰竭69例（其中3分54例，4分15例），肾功能衰竭7例（全部为3分），肝功能衰竭1例（为4分），凝血障碍14例（其中3分13例，4分1例），昏迷2例，使用IABP74例，ECMO8例，透析11例。

我们根据上述三种不同的评分系统，每日对患者进行评分，分别计为手术后当天的分值（当日分值）、最大分值（Max），三日内最大分值（Max3d）,以及第三日与第一日的分值差（Δ分值），统计结果如表四。

表四：不同评分系统各时段的分值

存活组

死亡组

当日分值（MODS）

2.05±1.59

2.96±2.40*

当日分值（SOFA）

4.12±1.68

4.71±1.83*

当日分值（PSCS）

2.84±1.94

5.63±3.76**

Max（MODS）

2.42±2.07

7.00±3.79**

Max（SOFA）

4.42±2.07

8.29±3.46**

Max（PSCS）

3.28±2.70

11.08±6.92**

Max3d（MODS）

2.40±2.02

6.46±3.54**

Max3d（SOFA）

4.41±2.04

7.75±3.18**

Max3d（PSCS）

4.33±2.80

12.25±5.88**

Δ分值（MODS）

0.24±1.10

3.38±3.55**

Δ分值（SOFA）

0.24±0.99

3.00±3.41**

Δ分值（PSCS）

0.30±1.45

4.36±5.73**

*：p<0.05；**：p<0.01

表五：MODS评分与死亡率的关系

评分

病例数

死亡数

死亡率

0~1

389

1

0.26%

2~3

381

3

0.79%

4~5

157

5

3.18%

6~7

104

4

3.85%

8~9

23

7

30.43%

10~11

13

2

15.38%

12~13

4

2

50%

表六：PSCS评分与死亡率的关系

评分

病例数

死亡数

死亡率

0~3

423

0

0

4~6

437

3

0.69%

7~9

95

5

5.26%

10~12

42

6

14.29%

13~15

16

3

18.75%

16~18

9

2

22.22%

>19

6

4

75%

二：不同系统中各因素的权重分析

无论是MODS评分系统，还是SOFA评分系统，它们注重对六大器官系统的功能评价，从功能状态预测手术后风险。从多元回归分析中可以看出，在MODS和SOFA系统中，循环和神经系统是死亡的主要风险因素。在PSCS系统中，对器官功能状态的评估标准采用MODS的标准，同时将辅助循环装置（ECMO、IABP）和透析（CERT）也加入评分系统，其原因主要是，在IABP和ECMO使用的情况下，患者可以血压、心率、中心静脉压较好，在这种情况下单纯依靠血压、心率、中心静脉压是不足以评估循环系统真实状况；另外，在透析情况下，尤其是在心脏手术后一旦出现尿少，就开始持续透析，此时的肌酐值可以升高不明显，单纯依靠肌酐已不能真实反映肾功能状态。在心脏外科术后评分系统中，我们还增加Euroscore这一项，目的在于提高对器官还未出现衰竭患者的评价准确性，以及出现器官衰竭后，不同术前情况下，患者耐受力不同。

表七：MODS、SOFA、PSCS系统中各因素的权重分析

显著性检验

EXP(B)

95%EXP(B)可信区间

下限

上限

循环(MODS)

0.000

3.174

1.888

5.337

呼吸(MODS)

0.453

0.813

0.473

1.397

肾(MODS)

0.148

1.717

0.825

3.573

肝(MODS)

0.754

1.171

0.436

3.141

凝血(MODS)

0.867

1.050

0.591

1.865

神经(MODS)

0.001

75.878

5.535

1040.233

循环(SOFA)

0.003

3.407

1.505

7.713

呼吸(SOFA)

0.369

1.287

0.742

2.233

肾(SOFA)

0.085

1.587

0.939

2.682

肝(SOFA)

0.891

1.062

0.450

2.502

凝血(SOFA)

0.561

1.287

0.742

2.233

神经(SOFA)

0.015

17.384

1.727

174.938

循环(PSCS)

0.001

2.774

1.513

5.086

呼吸(PSCS)

0.097

0.586

0.312

1.101

肾(PSCS)

0.057

2.390

0.976

5.856

肝(PSCS)

0.328

0.555

0.171

1.803

凝血(PSCS)

0.086

0.491

0.218

1.106

神经(PSCS)

0.000

103.690

9.105

1180.821

Eurosore(PSCS)

0.000

3.803

1.855

7.797

IABP(PSCS)

0.010

1.645

1.127

2.4

ECMO(PSCS)

0.000

3.803

1.855

7.797

透析(PSCS)

0.049

1.605

1.117

2.333

三．三个系统的判别分析和校正分析

在统计学上，ROC曲线被认为是判别分析中，对敏感性和特异性检验最好的方法。当ROC曲线下面积>0.70，说明该方法对诊断有意义；当0.70〈ROC曲线下面积<0.90, 说明该方法中度敏感；当ROC曲线下面积〉0.90，说明该方法高度敏感。在校正分析中，我们采用Hosmer-Lemeshow拟合优度检验，其x2值越小，P值越大，说明其与预测值越接近。

表八：三个系统不同时段的ROC值和X2值

当日分值

最大分值

三日内最大分值

第三日与第一日差值

ROC

X2

ROC

X2

ROC

X2

ROC

X2

MODS

0.602

1.277

0.847

6.297

0.838

5.981

0.767

3.586

SOFA

0.571

7.134

0.830

2.863

0.814

2.219

0.779

6.125

PSCS

0.821

7.957

0.929

3.064

0.919

2.702

0.780

2.151

从表八中可以看出，PSCS系统的ROC曲线下面积在任何时间段都大于MODS和SOFA系统，说明该系统诊断的敏感性和特异性高于MODS和SOFA系统，尤其是最大分值和三日内最大分值的ROC值>0.90，说明该方法对风险诊断高度敏感。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验中的x2值，三个系统的不同时段结果不完全相同。我们将患者各系统的最高评分重新建立方程，再做Hosmer-Lemeshow拟合优度检验（其结果详见表九）。从表九可以看出，PSCS的X2最小，P值最大。

表九：三个系统的Hosmer-Lemeshow拟合优度检验

X2

P值

总体正确率

MODS

6.763

0.454

98.1%

SOFA

4.101

0.848

98%

PSCS

1.687

0.975

98.3%

                     讨   论

在国际上有多种评分系统用于预测患者的预后，其中最常用的是MODS、APACHE、SOFA评分系统，这些评分系统都是以患者目前器官功能状态预测手术后风险。MODS和SOFA系统操作简单，并且它们对风险评估的敏感性和特异性也不低于APACHE系统（作者另撰文比较上述三个评分系统），所以本文采用MODS和SOFA系统与我们制定的PSCS系统进行比较。

CABG手术的患者有几大特点：（1）高龄，患者以60岁以上占多数；（2）全身动脉硬化，除了冠状动脉硬化外，还常见有颈动脉、下肢动脉、肾动脉硬化；（3）合并征多，如糖尿病、高血压、COPD等；（4）病情变化快，突发事件多，如室颤；（5）患者对器官衰竭的耐受性差，表现在两个方面，其一是，短时间的低血压就可以导致肾功能或其它功能衰竭，另一方面是，一旦出现器官衰竭，患者耐受性差，死亡率高。这些特点，尤其是突发性这一点，造成MODS、SOFA、APACHE系统对死亡的预见性降低。基于上述原因，我们试图建立一种简单易行、预见性强、敏感性和特异性高的评分系统。

MODS和SOFA系统都观察呼吸、循环、肾、肝、凝血、神经六大系统，每个系统的分值为0-4分，总分24分。MODS系统于1995年由Marshall（1）提出，作为一种结局的测量尺度，其观察的终点是患者的预后，采用的是能够反映各脏器系统功能变化最有代表性的生理学变量，而不是治疗变量。而SOFA评分是为了描述危重患者一系列并发症，并不是为了预测危重患者的结局而设计的，因此并不是根据病死率来描述脏器功能失常或衰竭。MODS、SOFA在呼吸、肾、肝、血液、神经系统中所选的指标完全相同，只是具体分级标准上略有差别，二者最主要的区别在于循环系统的评定指标，MODS采用心率×中心静脉压/平均动脉压，而SOFA评分采用平均动脉压和血管活性药物剂量来评定循环功能。上述两个系统的结果都来自综合ICU，没有考虑心脏外科的特点，所以按照它们的标准，对本组患者进行多元回归分析，六大系统中循环和神经系统与死亡相关性最大。我们制定的PSCS系统，在关注呼吸、循环、肾、肝、凝血、神经六大系统的同时，还增加了IABP、ECMO、Euroscore评分、透析四个指标，共10个指标，每个指标0-4分，共40分。从本组研究结果看出，无论是MODS系统，还是PSCS系统，随着评分分值的增加，死亡率明显升高。

MODS和SOFA系统有两个共同的特点，一是简单地以患者的器官功能状态来评估风险；二是其结果来自综合ICU，不考虑原发疾病以及在相同疾病下的个体差异。所以，在PSCS系统中，我们增加了对心脏外科特有的Euroscore评分系统，以评定患者的术前状态。Euroscore评分注重患者年龄、性别、术前的心、肺、肾、肺动脉压等多项指标。当患者出现任意器官衰竭时，患者的术前状态对预后有直接影响。这一点在回归分析中已得到证实，Euroscore评分的比值比为3.803，p<0.01。Zheng(3)等认为，Euroscore评分对中国CABG患者的风险预测性较差，其理由是Euroscore评分的ROC曲线下面积只有0.72 。但从我们的研究发现，将Euroscore评分做为风险因素后，Euroscore评分在所有风险因子中，其比值比仅低于神经系统，与ECMO并列排在第二位。

Marshall（1）在设计MODS评分系统时认为，能够反映各脏器功能失常状态的"理想的"主变量应当是简单的、易于评估的、可在不同类型的患者中常规和重复测量的，并且应具有8个特征，其中一个特征是能够直接测量相应脏器的生理功能失常状态，而不是用于支持相应脏器功能的治疗干预措施。对这一观点，我们有不同意见，心脏手术后最严重、最常见的器官衰竭是循环衰竭，所以手术后对循环辅助是必要的。辅助后循环功能所能达到的状态是不同的，并且辅助循环本身就存在风险。在辅助循环下，患者的血压、心率、中心静脉压可以较好，无论按照MODS还是SOFA评分，它们评分可以在3分以下，这样的评分已不能真实反应循环系统的确切情况。所以，作为风险评估的变量，应该将治疗干预措施考虑在内，而不是单纯观察生理或生化指标，这些指标在治疗干预下已被低估。

在中国的心脏外科，主要的辅助循环设备是ECMO和IABP，在多元分析中，它们的P值均小于0.05 。

各种原因造成的急性肾功能衰竭是心脏手术后另一个常见，并且严重的并发症，尤其是低心排造成的急性肾功能衰竭，常常是患者首先表现为少尿或无尿，而此时的肌酐可能是正常或轻度增高，但根据目前我们的经验，如果患者尿量在使用大量利尿剂后仍少于0.5ml/小时/公斤，我们积极采用连续血液净化，所以在连续透析下，肌酐已不能真实反映肾功能状态，而增加透析这个指标后，就可以真实的反映肾功能状态。在本组病例中，肾功能衰竭的7例患者，按照MODS评分标准全部为3分，无4分者，其主要原因就是早期透析，只有增加透析指标后，才能真实反映肾功能状态。

经过对上述三个系统判别分析和校正分析，可以看到PSCS系统在任何时段的ROC曲线下面积均大于MODS和SOFA系统，其对心脏手术后风险的预测敏感性和特异性均高于MODS和SOFA系统，MODS系统又优于SOFA系统。在当日分值、最大分值、三日内最大分值、第三日与第一日分值差四个指标中，以最大分值的敏感性和特异性最高，其次是三日内最大分值、第三日与第一日分值差，最差的是手术当日分值。单纯看手术当日分值，MODS和SOFA对死亡风险的评估无诊断意义，其原因在术后早期，患者虽然出现器官衰竭，但生化指标还未升高，所以造成了低估手术风险。但PSCS系统，由于考虑了患者术前状态，以及治疗干预手段，在这一时段就使其诊断达到中度敏感。

                参  考  文  献

1.       Marshall JC, Cook DJ, Christou NV, et al. Multiple organ dysfunction score: a reliable descriptor of a complex clinical outcome. Ctit Care Med 1995;23:1638-52.

2.       Rue M, Artigas A, Alvarez M, et al. Performance of the mortality probability models in assessing severity of illness during the first week in the intensive care unit. Crit Care Med, 2000,28(8):2819.

3.  Zheng Z, Li Y, Zhang SY, et al. The Chinese coronary artery bypass grafting registry study: how well does the EuroSCORE predict operative risk for Chinese population? Eur J Cardiothorac Surg 2009, 35(1) 54-61.