ICU脓毒症患者的高动力左心射血分数 - 朝乾夕惕 Fri

武汉大学中南医院 秦爱华 翻译

北京协和医院 陈焕 校译

 
 

摘要

目的:探讨重症脓毒症患者高动力左心室射血分数的病因及预后。

设计:回顾性、单中心队列研究。

地点:英国伯明翰大学医院ICU。

纳入标准:2016年4月至2019年12月期间在脓毒症后7天内接受经胸心脏超声的ICU患者。

干预:无。

 

测量方法与主要结果:对比正常(55~70%)、低动力(<55%)、高动力左室射血分数(>70%)患者的90天死亡率。多因素Logistic回归分析确定左心室射血分数表型与死亡率的关系,以及临床变量与左心室射血分数表型的关联。1014例患者符合纳入标准,年龄62岁(四分位数范围47-72岁),主要为呼吸道感染(n=557;54.9%)。90天死亡率为32.1%(n=325)。高动力左心室射血分数组病死率高于低动力左心室射血分数和左心室射血分数正常组(分别为58.9%(n=103)vs34.0%(n=55)vs 24.7%(n=167),P<0.0001)。经多因素Logistic回归分析,高动力左心室射血分数与死亡率独立相关(优势比3.90[2.09-7.40]),而低动力左心室射血分数与死亡率无关(优势比0.62[0.28-1.37])。全身血管阻力与高动力左心室射血分数呈负相关(优势比为0.79[0.58-0.95]),年龄、体弱和缺血性心脏病与左心室射血分数降低相关。

 

结论:高动力左心室射血分数与脓毒症ICU患者的死亡率相关,并可能反映脓毒症所致的血管麻痹。左心室射血分数降低与死亡率无关,但与心血管疾病有关。

 

关键词:心脏超声;高动力;功能亢进;脓毒症;感染性休克;血管麻痹

 

左心

室(Left Ventricular, LV)功能障碍在重症脓毒症患者中很常见,尽管经过40年的研究仍不清楚其与死亡率的关系。随着经胸心脏超声(transthoracic echocardiography, TTE)在ICU中的广泛应用,需要更好地了解TTE结果的病因和预后意义。

左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)是左心室收缩功能最常用的估计值,但受负荷条件的影响很大,尤其是左心室后负荷。虽然早期报道显示LVEF降低对脓毒症有保护作用,但回顾过去,LVEF正常或异常可能与损害有关。研究表明,感染性休克幸存者和死亡者之间的LVEF没有差异,然而,高于正常LVEF队列没有单独分析。

由于LVEF反映心室-动脉耦合,LVEF保留的脓毒症患者比LVEF降低的脓毒症患者有更低的后负荷。因此,脓毒症患者的LVEF高于正常可能识别出重度血管麻痹的患者。尽管先前的研究已经分析了感染性休克的“高动力”左心室功能(LVEF>60%),但这一定义并未得到心脏超声学会的认可。美国心脏病学会已将LVEF大于70%定义为高动力(hyperdynamic left ventricular ejection fraction, HD-LVEF),虽然这与所有ICU患者死亡率增加有关,但仅对脓毒症的预后尚未进行评估。

循环功能亢进的原因也不清楚,与血管麻痹、肾上腺素能亢进、舒张功能障碍,和/或低血容量有关。确定其诱因可能允许个体化心血管治疗,旨在使LVEF正常化,从而改善转归。

这项研究的主要目的是比较由TTE确定重症脓毒症患者发病7天内的正常、抑制和高动力LVEF的90天死亡率。第二个目的是确定与每种LVEF表型独立相关的临床特征。

 

材料与方法

 

伦理批准

这项研究是英国国家卫生服务健康研究局(http://www.hra.nhs.uk))定义的常规收集的匿名数据进行的回顾性服务评估,因此获得了医院的临床审计注册系统(CAMS-16778)的批准。不需要特定的伦理许可。

 

研究设计和结果

这是一项回顾性队列研究,研究对象是2016年4月4日至2019年12月31日期间在英国伯明翰伊丽莎白女王医院的ICU中,在脓毒症发病后7天内接受TTE治疗的患者。根据为sepsis 3.0标准对脓毒症进行定义。主要结果是LVEF正常、低动力和高动力状态患者的90天死亡率。多因素Logistic回归分析评估其与死亡率的独立相关性。比较LVEF队列与已知影响心脏负荷四分位数变量的90天死亡率。进一步进行多变量分析以评估哪些临床特征与HDLVEF和LVEF抑制的发生有关。

 

排除标准

排除以前有异常的TTE发现、严重的瓣膜功能不全、TTE切面获取不完全、入住心胸ICU、没有脓毒症、或在脓毒症诊断7天以后进行TTE的患者,目的是描述综合ICU人群中脓毒症引起的心脏异常。

 

临床管理

患者管理严格遵守脓毒症生存运动指南(SSC campaign)的建议,在针对疑似感染源的正确感染源控制和广谱抗生素的使用、液体复苏和血管活性药物使用。去甲肾上腺素是首选的一线血管活性药物,平均动脉压滴定到65mmHg,并通过中心静脉导管给药。如果LVEF小于50%或尽管MAP为65 mmHg仍有全身低灌注标志,则加用正性肌力药物 (即肾上腺素/多巴酚丁胺)。血管加压素、有创和无创通气,以及肾脏替代疗法(renal replacement therapy,RRT)是否使用则由治疗人员自行选择。

 

数据收集

常规收集的数据是从医院的电子病历中检索出来的。所有临床变量均为TTE当天记录的平均值,在做TTE当天结束时记录静脉输液量、尿量和净液体平衡。缩血管药物剂量是TTE时所有血管收缩药物和正性肌力药物换算得到的去甲肾上腺素当量的输注速度之和。

 

TTE

根据治疗临床医生的判断,患者被推荐进行TTE。TTE由认可的2级心脏超声专家(英国心脏超声学会)进行[BSE]),使用S5相控阵探头的Sparq 795090CC超声系统(飞利浦医疗保健,荷兰阿姆斯特丹)。所有患者均行2级BSE方案TTE,并在适当切面下评估左心室和右心室(right ventricle, RV)大小、收缩和舒张功能以及瓣膜疾病。

 

左心室射血分数通过二维心脏超声进行评估,主要是通过目测评估,与以前的研究一样,由认可的2级心脏超声医生进行评估。如果LVEF小于55%,则将LVEF归类为低动力状态;如果LVEF高于70%,则将其归类为高动力状态;如果LVEF介于55%和70%之间,则将LVEF归类为正常。采用Simpsons双平面法计算心内膜切面满意的左室射血分数(LVEF)。应用组织多普勒成像技术测定二尖瓣环侧、间隔平均峰值收缩波(LV-Sm-TDI),评价左室收缩功能。舒张功能不全以脉冲多普勒和组织多普勒测二尖瓣血流E、A波峰值评价,或左室容积指数舒张功能不全以E/A或E/e‘比值评价。用三尖瓣环平面收缩运动评价右室收缩功能,用舒张末期基底部右室内径评价右室大小。在一个亚组患者中,根据左心室流出道速度时间积分(LVOT VTI)和左心室流出道直径[LVOTd]测量(SV=LVOTVTI×π[LVOTd/2]2)估计每搏输出量(stroke volume, SV)。用心率(heart rate, HR)×每搏量(SV)计算心输出量(cardic output, CO)。根据TTE时的平均动脉压(mean arterial blood pressure, MAP)、心输出量(CO)和中心静脉压(cenral venous pressure, CVP)计算体循环血管阻力(SVR),单位为dynes/s/cm-5,计算公式为:SVR=([(MAP-CVP]/CO)×80)。CO、左房容积和左室舒张末期容积除以患者的体表面积为指数。

 

统计分析

 

分类数据以n(%)表示,并使用卡方检验进行比较。对连续数据进行正态检验,以中位数(四分位数范围[IQR])表示,并使用MannWhitney U检验进行比较。使用Kruskal-Wallis检验比较LVEF队列之间的连续数据。

 

进行了单变量分析,所有与死亡率相关的变量p值小于0.05的都包括在多变量模型中。血管收缩药的剂量乘以10,这样单位增加的优势比(OR)为0.1µg/kg/min的血管收缩药物的剂量。SVR值除以100,因此OR输出的单位增量为SVR的100 dynes/cm/sec-5。TTE实施日期的变量也包括在内,以说明时间对TTE结果的影响。如果变量是相关的,则模型中只包括其中一个变量(例如,WBC和中性粒细胞计数)。

Hosmer-Lemeshow 检验的p值大于0.05表示拟合良好。对LVEF表型之间不同的所有变量进行单变量分析,p值小于0.05的变量被包括在第二个多变量模型中,评估哪些临床特征与给定的LVEF队列独立相关。这是一项实用的研究,没有进行随机后的计算来确定研究规模。所有进行的测试都是双面的,p值小于0.05被认为具有统计学意义。使用GraphPad Prism v.8.0(Graphpad Software,圣地亚哥,CA)进行所有统计分析。

 

结果

 

人口统计数据

 

 

2278例患者有TTE,其中1014例(44.5%)符合纳入标准(图1)。表1和S-表1 (http://links.lww.com/CCM/G830)概述了患者的人口统计数据。患者的平均年龄为62岁(IQR,47-72岁),大多数为男性(n=631,62.2%)、患有肺部感染(n=557,54.9%)、接受血管加压治疗(n=676,66.7%)和有创通气(n=665,65.6%)。TTE当天感染性休克占21.4%(n=217),急性呼吸窘迫综合征(ARDS)占36.1%(n=366)。90d死亡率为32.1%(n=325)。TTE变量的测量的可行性如图2所示。TTE的中位时间为5天(2-7天),不同亚组之间没有差异(表2)。目测(eyeballing)和辛普森双平面方法计算的左室射血分数密切相关(R=0.937;p<0.0001)。

 

 

1 该研究确认患者的流程图,TTE=经胸超声心动图。

 

1 左心室射血分数队列的人口学统计资料、临床变量和结局的比较

 

 

S-表1 左心室射血分数队列的人口学统计资料、临床变量和结局的比较(补充)

 

 

 

2 记录经胸超声心动图(TTE)变量的可行性。LA=左心房,LVEDV=左心室舒张末期容积,LVEF=左心室射血分数,LVIDd=左心室舒张期内径,LV Sm TDI=组织多普勒成像左心室侧壁和间隔环收缩峰值波,pHTN=肺动脉高压,RVIDd=右心室舒张期内径,TAPSE=三尖瓣环平面收缩位移,TRVmax=三尖瓣

 

2 左心室射血分数队列的经胸心脏超声表现

 

 

LVEF队列的特征

 

HD-LVEF组的肝脏疾病、血管收缩药物的需求、有创通气和RRT的发生率较高(表1)。与其他LVEF组相比,HD-LVEF患者具有更高的LV Sm TDI SV和CI和更低的SVR(表2)。与低动力左心室射血分数组和正常组相比,HDLVEF患者90天死亡率升高(分别为34.0%(n=55)和24.7%(n=167),58.9%(n=103)p<0.0001),在分别排除肝脏疾病和ARDS患者后仍是如此(S-表2 ,http://links.lww.com/CCM/G831)(S-表3,http://links.lww.com/CCM/G833)。左心室射血分数在55%~60%之间的患者与左心室射血分数在65%~70%之间的患者相比,病死率差异无统计学意义(23.5%(n=81/345)vs24.5%(n=81/331),P=0.832)。

 

低动力左心室射血分数的患者有较高比例的心血管合并症和正性肌力药物的治疗,尽管与正常LVEF组有相同的有创机械通气和RRT的比率。与其他LVEF队列相比,他们的LV Sm TDI、SV和CI较低,SVR较高(表2)。并且有右室功能障碍的比例更高,但在排除急性呼吸窘迫综合征患者后情况并非如此。低动力左室射血分数组的90天死亡率高于左室射血分数正常组(34.0%[n=55]vs 24.7%[n=0.021];p=0.021),但低于高动力组(34.0%[n=55]vs 58.9%[n=103];p<0.0001)。

 

LVEF队列相关的特征

 

与左心室射血分数队列相关的特征21个变量在左心室射血分数队列之间不同,并包含在多变量模型中(S-表4,http://links.lww.com/CCM/G833)。SVR与HDLVEF的存在呈负相关(OR,0.79[0.58~0.95])。心率(OR,1.02[1.01~1.03])、乳酸水平(OR,1.14[1.02~1.28])和有创通气(OR,2.14[1.28~3.65])也与HD-LVEF相关。相比之下,年龄(OR,1.03[1.01-1.06])、缺血性心脏病(OR,2.22[1.16-4.21])和功能状态(OR,1.30[1.02-1.83])与LVEF降低相关。

 

左心室射血分数与死亡率的关系

 

单因素分析显示22个变量与死亡率相关(S-表5,http://links.lww.com/CCM/G834),并包括在多变量模型中(S-表6,http://links.lww.com/CCM/G835)。HD-LVEF与死亡率独立相关(OR,3.90[2.09~7.40]),而LVEF正常与存活率独立相关(0.34[0.19~0.59])。LVEF降低与死亡率无关(OR,0.62[0.28~1.37])。所有LVEF表型的死亡率随着血管活性药物需求量的增加而增加(图3)。与其他血管活性药物相比,低动力LVEF和HD-LVEF患者使用正性肌力药物的死亡率较低。高动力LVEF患者SVR低的病死率高。

 

 

3 血管活性剂量、选择和全身血管阻力与左心室射血分数(LVEF)队列死亡率的关系。体循环血管阻力=dynes/s/cm-5。p值表示χ-2的结果。

讨论
 

在大量重症脓毒症患者中,HD-LVEF与死亡率独立相关。SVR与HD-LVEF呈负相关,提示脓毒症未减轻的血管麻痹可能导致病情加重,导致预后不良。虽然其他研究也研究了HD-LVEF(LVEF>60%),但发现LVEF在55-60%和65-70%相比死亡率没有差异,表明HD-LVEF(LVEF>70%)是一个识别预后不良患者的更合适定义。相反,LVEF降低并不独立于死亡率,这支持了脓毒症患者轻度LV降低可能无害的观点,反映了LV后负荷正常化后固有的LV收缩功能损害(脓毒症心肌病)。

 

高动力性左心室射血分数的原因

 

当LVEF将左心室收缩力与前负荷和后负荷结合在一起时,这些生理变量中的任何一个变量的都可能导致HD-LVEF。血管麻痹可引起代偿性超常的CO,导致HD-LVEF。支持这一点的是,与其他LVEF队列相比,HD-LVEF患者的SVR更低,并且SVR与HD-LVEF的存在呈负相关。对于既定的血管收缩药物剂量四分位数,LVEF正常的患者的死亡率低于HD-LVEF的患者。LVEF正常可能反映用血管收缩药物治疗可终止血管麻痹,因此与生存有关。HD-LVEF患者使用选择性血管收缩药物进行个体化心血管治疗是否能减轻血管麻痹,从而改善预后,值得进一步研究。这也强调了左心室射血分数在难治性休克患者中的预测作用,在这一人群中,预测是困难的。

 

脓毒症高动力循环的形成可能还有其他原因。使用正性肌力药物的同时出现HD-LVEF与较低的死亡率相关,并且可能提示医源性肾上腺亢进状态,而不是血管麻痹状态。脓毒症时过多的儿茶酚胺释放也可能导致HD-LVEF,这可能由HD-LVEF患者明显升高的心率所支持。心率增加也与HD-LVEF的存在独立相关。有趣的是,高选择性β-受体阻滞剂在感染性休克的心动过速患者中与死亡率相关。目前尚不清楚这些患者是否通过β-受体阻滞剂介导的HD-LVEF终止而发生这种情况。然而,正性肌力药物的高使用率和对照组的高死亡率阻碍了试验结果的推广。最近,在高动力感染性休克患者中使用艾司洛尔与低血压和停药有关(23例),这表明HD-LVEF实际上可能是代偿性的。但对心功能亢进的定义不同(CI>3L/min/m2,HR>100次/min)。

 

低血容量也与HD-LVEF的发展有关,尽管我们发现LVEF队列之间在净液体平衡或静脉输液方面没有差别。此外,先前的研究表明,前负荷的巨大变化不会影响LVEF。左心室舒张功能受损可能会降低前负荷,导致代偿性高动力状态。然而,在我们的研究中,舒张功能障碍在降低的LVEF中比在增高的LVEF中更常见。

 

肝硬化与基础的高动力循环状态有关,尽管HD-LVEF队列中肝脏疾病的发生率明显较高(也是先前确认的8例),但这种情况与HD-LVEF的存在并不独立相关,排除这些患者并不能消除其不良的预后。尽管HD-LVEF患者有较高的炎症标志物水平和肝功能不全,但排除肝病患者在很大程度上消除了这些差异。

 

左心室射血分数下降

 

脓毒症患者在不依赖负荷的心功能测量时持续显示左心室固有收缩功能受损,称为脓毒症心肌病。脓毒症中LVEF正常/异常的患者可能存在左室收缩功能受损,但可被由此导致的血管麻痹所掩盖。左室后负荷的正常化可以揭示脓毒症患者LVEF抑制,SVR比其他LVEF队列高的队列的可支持这一观点。

 

虽然既往LVEF异常的患者被排除在外,但一些患者可能在脓毒症发作之前就有未确诊的LVEF降低,这是一种与心血管疾病、体弱和不良后果类似的情况。为支持这一点,年龄、体弱和缺血性心脏病左心室射血分数降低有关。多因素分析排除了年龄、合并症和体弱的影响,排除了 LVEF降低和死亡率之间的关系,这意味着在大多数情况下,这可能不是一个不良的预后特征,而是反映了血管麻痹改善后脓毒症心肌病的显露。

 

优势和局限

 

据我们所知,这是迄今为止对ICU脓毒症患者左心室功能的最大规模的分析。尽管由于观点有限,我们不能测量每个患者的所有TTE变量,但我们仍然提供了由经验丰富的先进技术心脏超声专家确定的左心室收缩、舒张和右室功能的详细分析。LVEF的目测与辛普森双平面测量密切相关,并已被证明由经验丰富的心脏超声医生进行时是准确和可靠的。由于TTE只在有临床需要的患者中进行,因此这项研究容易产生选择偏差。虽然这反映了现实世界的做法,ICU医生只解释那些有临床需要的人的TTE结果,但TTE需求并没有标准化,没有接受TTE的脓毒症患者中LVEF队列的患病率尚不清楚。TTE的时间也没有程序化,但在LVEF队列中没有不同,所有的TTE都是在脓毒症发生后7天内进行的。尽管对HD-LVEF的病因、预后和治疗知之甚少,但临床医生对TTE结果的反应可能已经影响了临床治疗,从而影响了与LVEF队列相关的预后。最后,尽管HD-LVEF与死亡率有关,但没有证据表明因果关系,也没有证据表明高动力状态有单一原因,或者它的好转会改善脓毒症患者的预后。

 

进一步研究

 

需要对ICU入院期间固定时间点LVEF队列的患病率和预后及其与负荷条件的关系进行纵向、前瞻性的评估。确定LVEF表型是由特定的病理生理过程引起的,并与不良预后相关,这可能需要进行心脏超声引导的复苏试验,目的是使这些患者的LVEF正常化。

 

结论

 

HD-LVEF与脓毒症ICU患者的死亡率相关,可能反映脓毒症所致的血管麻痹。左心室射血分数降低与死亡率无关,但与心血管合并症有关。LVEF队列的病因和预后应结合临床情况进行解释

收藏

重症相关