【麻海新知】危重缺血性脑卒中患者动脉血氧分压与全因死亡率的相关性：一项来自MIMIC IV 2.2的回顾性队列研究背景

健康 2024-11-15 06:03 山东

脑血管病（Cerebrovascular disease，CVD）是全球重大的公共卫生挑战，美国心脏协会（AHA）发布的2024年心脏病和卒中统计报告显示，缺血性卒中（IS）占所有卒中类型的87%，给患者和社会经济带来了沉重的负担。约24%的IS患者需要重症监护干预，这类患者通常有严重的认知缺陷和复杂的临床特征。急性卒中初期的缺氧，与神经功能进一步恶化和总死亡率升高相关。尽管在重症监护病房（ICU）中广泛推荐氧疗，但氧合目标（动脉血氧分压[PaO₂]、外周氧饱和度[SpO₂]或吸入气中的氧浓度分数[FiO₂]）对危重患者临床结局的影响尚不明确。研究假设ICU收治的卒中患者的意识水平、短期死亡率与全身氧合相关，并基于此确定了特定的PaO₂阈值，以指导临床管理和增强医生对IS患者呼吸护理的理解。

一、方法

数据来源

本研究基于真实的调查，使用了重症监护医学信息数据库IV（Medical Information Mart for Intensive Care IV, MIMIC-IV， 2.2版），该数据库包含2008年至2019年期间马萨诸塞州波士顿贝斯以色列女执事医疗中心（Beth Israel Deaconess Medical Center，BIDMC）ICU收治的50,920名患者的信息。此数据库中的患者信息已去标识化，无需知情同意。作者（K.- D.Z.）于2024年1月获得数据库访问权限（证书编号：60525611）。本研究的统计报告遵循加强流行病学观察性研究报告（STROBE）指南。

群体选择

根据ICD 9/10编码，我们最初确定了3818例入院诊断为脑卒中的ICU病历记录。对于多次入院的患者，我们只考虑其首次的ICU入院，最终得到2,602例成年IS患者。对这些患者进行排除的标准为：(1)入ICU第1天无可用的动脉血气结果，(2)ICU住院时间< 24 h。患者选择流程详见图1。

数据提取和暴露定义

研究使用Navicat Premium软件（版本15.0.12）中的结构化查询语言（SQL）提取了目标队列的数据，包括人口统计学、共病情况、实验室检验结果、ICU入院后24小时内所有血气分析结果、疾病严重程度评分、治疗信息和生存结局。由于血气数据来源于真实的临床记录，缺乏标准化的测量时间和频率。我们计算了IS患者在ICU的前24小时的平均动脉血气参数，并根据现有文献将患者分为4个组：(1)低氧血症，PaO₂< 80 mmHg；(2)正常血氧，PaO₂80～120mmHg；(3)轻度高氧血症，PaO₂ 121 ～199 mmHg；(4)中度/重度高氧血症，PaO₂≥200mmHg。

结局

主要结局为90天生存率，包括住院和出院后的数据。次要结局包括30天生存率和出院意识水平（根据MIMIC-IV数据库“公开”模块“GCS”表中最后一次格拉斯哥昏迷量表（GCS）评分定义）。

统计分析

符合正态分布的连续变量以均数±标准差（SD）表示，采用单因素方差分析；其他数据汇总为中位数和四分位距（IQR），采用Kruskal-Wallis检验进行分析。分类资料以频率（百分比）表示，采用Pearson卡方检验或Fisher精确检验进行分析。缺失率低于20%的变量采用k近邻法（KNN）和随机森林进行插补，缺失率超过20%的变量则被排除。

本研究用Kaplan-Meier法估计生存率，log-rank测试检验生存数据。构建了多变量Cox比例风险回归模型分析PaO₂与30天/90天生存率的关系，并用多变量线性回归模型分析PaO₂与出院时GCS的关联。模型包括年龄、性别、入院GCS等变量，在进行多变量回归分析之前，诊断方差膨胀因子（VIF）大于5表示共线性显著，建议从模型中移除该变量。PaO₂每变化30mmHg为一个分析单位，RCS方法探索PaO₂与结果的非线性关系，AIC确定结点数，Wald检验评估非线性关系的显著性。

在敏感性分析中，我们排除了接受再灌注治疗的患者并重复分析。另外提取了入ICU后6小时、12小时和18小时的血气数据，计算平均PaO₂，并在调整模型4中协变量后，探讨了PaO₂与研究结果的关系。使用Spearman等级相关系数评估平均PaO₂与血气测量次数及ICU住院时间的相关性，分析使用R软件4.3.3版本，P值<0.05视为有统计学意义。

二、结果

群体特征

研究队列与排除队列的结局和特征比较见补充表1。总的来说，被排除的队列表现出更好的生存结果。研究纳入946名IS患者，中位年龄69.2岁，包括494名男性，在ICU的中位住院时间6.2天。较少患者接受再灌注治疗（1.1%接受静脉阿替普酶溶栓，3%接受血管内治疗）。患者基线特征显示，PaO2水平较低的患者更有可能伴有糖尿病、心肌梗死和痴呆等合并症。而PaO₂水平较高的患者通常有高血压并接受机械通气，详见表1。

PaO2与出院时意识水平的关系

四组患者出院时GCS评分的分布无差异（图2a）。调整潜在混杂因素后，PaO2 变化与出院时意识水平无关(模型1:β = 0, 95% CI: -0.07～0.08；模型2:β = 0, 95% CI: -0.07 ～ 0.07；模型3:β = 0.04, 95% CI: -0.05 ～0.13；模型4:β = 0.02, 95% CI: -0.07～0.11)（表2）。

PaO₂与全因死亡率的关系

我们对不同PaO₂水平在IS患者短期和近期死亡率的影响方面进行了详细分析。具体来说，低氧血症组在30天和90天的死亡率分别为40.5%和50%；轻度高氧血症组分别为37.5%和43.6%；而在中度/重度高氧血症组，这一比例分别显著下降至22%和29.3%（图2bc）。K-M生存分析证实了PaO₂水平与死亡率之间的关系。图3显示了不同PaO₂水平患者的生存曲线，显示高氧血症组的IS患者在30天（log rank P = 0.001）和90天（log rank P < 0.001）的全因死亡率显著低于低氧血症组。多因素Cox回归分析进一步证实PaO₂是90天死亡率的独立危险因素（表2）。

此外，RCS分析揭示了PaO₂与全因死亡率之间的非线性关系，当PaO₂超过140 mmHg时，降低死亡风险的效果逐渐减缓，拐点在240 mmHg左右。（图4）。

敏感性和相关性分析

研究分析了PaO₂水平与临床预后的关系。如图5所示，随着高PaO₂时间窗的扩大，与PaO₂相关的患者生存风险比逐渐降低，提示及时持续的氧疗可能对提高患者短期生存率具有重要意义。此外，Spearman秩相关分析发现PaO₂与血气测量频率之间存在显著相关性(r = 0.232，p < 0.001)（补充图1）。

虽然这表明更频繁的监测可能与更好的PaO₂管理有关，但这种相关性并不意味着因果关系。然而，PaO₂与ICU总住院时长无显著相关性（p = 0.825）。在排除再灌注治疗患者后，各指标的分析结果与初步分析一致（补充表2，补充图2 - 3），改变插补方法也不会改变原始结果（补充表3）。

三、结论

对于再通状态不明的脑卒中患者，早期升高PaO₂可降低30天及90天死亡风险，因此动态监测血气分析以调整氧疗可能有助于提高该类患者的短期及近期生存率。

麻海新知·述评

在MIMIC-IV数据库中，针对946名缺血性卒中（IS）患者的研究发现，早期高氧血症与较低的短期和中期死亡率相关。维持PaO₂≥140 mmHg可降低死亡风险，为IS患者提供新治疗策略，尤其适用于未接受再灌注治疗的患者。早期再通治疗对急性缺血性卒中（AIS）至关重要，包括rt-PA静脉溶栓和血栓切除术。新一代血栓切除设备和影像技术的发展，使得基于组织窗的理念逐渐取代时间窗理念，扩大了EVT的受益患者群体。然而，全球在获得先进医疗服务方面存在差异，中低收入国家面临更多挑战。对于不能及时接受再灌注治疗的IS患者，氧疗成为ICU护理的重要组成部分，尤其在资源匮乏环境中更为重要。

常压高氧（NBO）能提高PaO₂，增加半暗带区域的氧气输送。动物实验支持氧疗的其他神经保护机制，如增加CBF/CBV、改善脑细胞代谢等。快速提高氧水平可立即改善缺血缺氧状况，但长时间高氧可能导致有害后果，因此建议间歇性高氧。目前氧疗在AIS治疗中的疗效存在争议，主要取决于血管是否再通。氧疗能在再灌注前“冻结”半暗带，但再灌注期间的高氧水平可能加剧再灌注损伤。氧疗的效果受干预时机限制，延迟氧疗可能无效。正在进行的PROOF试验旨在评估NBO对超急性卒中患者的疗效，以期提高卒中患者急性期治疗质量。

本研究受限于较高的排除率和动脉血气数据的缺乏，强调了在对IS患者治疗过程中及时血气监测和优化氧治疗策略的重要性。此外本研究也不可避免地面临选择偏倚、信息偏倚等回顾性研究的局限性，未来还需要更多的前瞻性研究，来进一步评估PaO₂水平与卒中死亡率之间的因果关系。

编译：孜丽胡玛尔

审校：石亚平

原始文献：

Kangda Zhang, Fa Liang, Youxuan Wu, Xinyan Wang, Xuan Hou, Zihui Zhang, Yun Yu, Yunzhen Wang, Ruquan Han. Associations of arterial oxygen partial pressure with all-cause mortality in critically ill ischemic stroke patients: a retrospective cohort study from MIMIC IV 2.2. BMC Anesthesiol. 2024 Oct;24(1):355. Doi: 10.1186/s12871-024-02750-z.