原创文章
主动脉弓动脉瘤患者颈动脉狭窄和颅内病变的患病率及其与术中区域脑氧饱和度和术后神经结果的关联
作者:Daijiro Hori1,2,Takahiro Yamamoto1,2,Naoyuki Kimura2,Atsushi Yamaguchi2
1心血管外科,Ageo Central General Hospital,Saitama,日本;
2心血管外科,Jichi医科大学Saitama Medical Center,Saitama,日本
贡献: (I) 概念和设计:D Hori,N Kimura;(II) 行政支持:D Hori;(III) 提供研究材料或患者:D Hori,T Yamamoto;(IV) 数据收集和汇总:D Hori,T Yamamoto;(V) 数据分析和解释:D Hori,N Kimura,A Yamaguchi;(VI) 论文撰写:所有作者;(VII) 论文最终批准:所有作者。
通讯作者: Daijiro Hori,医学博士,哲学博士。心血管外科主任,Ageo Central General Hospital,日本埼玉县Ageo市Kashiwaza 1-10-10,邮编362-8588;Jichi医科大学Saitama Medical Center心血管外科,日本。电子邮件:hori.d@ach.or.jp。
摘要
背景: 虽然主动脉瘤与血管老化和动脉粥样硬化相关,但主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉和颅内血管疾病的患病率仍不清楚。同样,颈动脉和颅内病变对术后结果的影响也未知。本研究旨在调查主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉狭窄和颅内病变的患病率,以及这些病变与术中区域脑氧饱和度(rScO2)和术后神经结果(包括谵妄和脑梗死)的关联。
方法: 这项回顾性观察研究包括133名接受术前磁共振成像(MRI)的真实主动脉弓动脉瘤患者。我们评估了颈动脉和颅内动脉病变的患病率。通过重症监护病房混乱评估方法定义的症状性脑梗死和谵妄,用于评估其与术前脑血管病变的关联。此外,还评估了在不同手术阶段,有和没有脑血管病变患者的区域脑组织饱和度变化。
结果: 15名(11.3%)患者出现症状性脑梗死,64名(48.1%)患者出现术后谵妄。术前MRI显示,21.1%、14.3%、10.5%和7.5%的患者分别有旧梗死灶、微出血、显著颈动脉狭窄和颅内病变。40.6%的患者观察到Fazekas量表2级的白质高信号,18.8%的患者观察到Fazekas量表3级。术前MRI发现与术后神经结果无显著差异。76名患者在术中进行了rScO2监测。有和没有颈动脉/脑血管病变的患者的rScO2变化无显著差异。然而,发生脑梗死的患者rScO2显著较低。
结论: 10.5%和7.5%的患者分别观察到显著颈动脉狭窄和颅内病变。虽然术前MRI发现以及rScO2变化或术后结果之间没有显著关联,但术后发生脑梗死的患者在术中显示出显著较低的rScO2。
关键词: 白质高信号(WMH);主动脉弓动脉瘤;近红外光谱(NIRS);颈动脉;梗死
提交日期:2024年1月3日。接受出版日期:2024年3月15日。在线发表日期:2024年5月24日。
doi: 10.21037/jtd-24-78
亮点框
主要发现
- 21.1%、14.3%、10.5%和7.5%的患者分别有旧梗死灶、微出血、显著颈动脉狭窄和颅内病变。术前脑血管病变不是术后脑梗死或谵妄的危险因素。有和没有颈动脉/脑血管病变的患者的区域脑氧饱和度(rScO2)无显著变化。然而,术后发生脑梗死的患者在手术期间rScO2显著较低。
已知与新知
- 既往报道显示,围手术期发生脑梗死的患者,受影响半球的rScO2较低。然而,主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉/脑血管病变的患病率及其与rScO2差异的关联尚不清楚。
- 本研究表明,主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉/脑血管病变患病率高。在有和没有颈动脉/脑血管病变的患者中,体外循环和选择性脑灌注期间的rScO2无显著差异。然而,术后发生脑梗死的患者rScO2较低。
意义及改变方向
- 尽管主动脉瘤患者脑血管病变患病率高,但这不是术后谵妄和脑梗死的危险因素。应特别关注手术期间rScO2较低的患者,因为这在术后发生脑梗死的患者中被观察到。
引言
随着人口老龄化的持续增加,更多患者需要接受与血管老化和动脉粥样硬化相关的血管疾病治疗。血管老化和动脉粥样硬化可能导致冠状动脉疾病和颈动脉狭窄等狭窄性病变或主动脉扩张,从而导致主动脉瘤。由于动脉粥样硬化变化可能发生在整个血管系统中,患有血管病变的患者可能同时存在几种主动脉病变。然而,胸主动脉瘤患者中颅内或颈动脉狭窄的患病率尚不清楚。
在接受冠状动脉旁路移植术(CABG)的患者中,颈动脉狭窄的患病率估计约为12-17%。在这些患者中,建议使用机械循环支持或颈动脉同时血运重建,以降低非体外循环CABG期间脑灌注不足的风险。主动脉弓动脉瘤修复期间的脑保护通过低温和机械脑灌注来管理,这通常还由近红外光谱(NIRS)指导。尽管采用了这些技术,但主动脉弓动脉瘤患者的术后脑血管事件发生率仍然很高,据报道永久性和暂时性神经功能缺损的发生率分别约为4.7-7.3%和10.3%。
本研究旨在调查接受手术治疗的真实主动脉弓动脉瘤患者中颅内或颈动脉疾病的患病率。此外,还评估了合并颈动脉/脑血管病变与术中区域脑氧饱和度(rScO2)变化以及术后结果的关联。本研究的假设是:(I)主动脉弓动脉瘤患者的颅内或颈动脉疾病具有高患病率,(II)有脑血管病变的患者在体外循环(CPB)期间rScO2较低,并且术后谵妄和脑梗死的风险更高。我们根据STROBE报告清单提交本文。
方法
在我们机构,2017年3月至2023年3月期间,146名患者接受了真实主动脉弓动脉瘤的主动脉弓置换术。这项回顾性观察研究包括其中133名术前磁共振成像(MRI)无禁忌症的患者。排除了急性或慢性主动脉夹层患者(图1)。显著颈动脉狭窄定义为狭窄>70%,白质高信号(WMH)使用Fazekas量表分类。对于术后结果,评估了通过重症监护病房混乱评估方法(CAM-ICU)定义的症状性术后脑梗死和谵妄。延长机械通气定义为机械通气超过48小时。76名患者由麻醉师酌情进行了NIRS术中rScO2监测。本研究按照赫尔辛基宣言(2013年修订版)进行。它获得了Jichi医科大学Saitama Medical Center机构伦理委员会(No. S23-040)的批准,并且免除了这项回顾性分析的个人同意。
手术程序
进行对比增强计算机断层扫描和术中表皮主动脉超声检查,以确认钳夹和插管部位。当主动脉不适合插管时,使用腋动脉进行主动脉插管。整个队列的肝素化方案保持一致。简而言之,在体外循环(CPB)开始前给患者注射300 U/kg的肝素。通过向CPB添加2-10 mL肝素,将活化凝血时间保持在500秒以上。CPB期间不使用鱼精蛋白。
进行双腔插管,并启动CPB。患者冷却至直肠温度25°C。对于没有主动脉瓣反流的患者,在钳夹升主动脉后,每30分钟通过主动脉根部给予心脏停搏液。相反,对于有主动脉瓣反流的患者,从冠状窦进行逆行心脏停搏。在全身循环停止后,从三个主动脉弓分支开始选择性顺行脑灌注,流量压力为100-150 mmHg,使用流量计控制在700-800 mL/min。所有患者,包括需要全部和部分弓替换的患者,都从所有三个主动脉弓分支接受选择性顺行脑灌注。使用rScO2和双侧桡动脉压力监测来确认主动脉弓分支的足够灌注。
通过间断 mattress 缝合进行远端吻合,然后从人造血管的侧支重新启动全身灌注。在进行近端吻合的同时,患者逐渐复温至32°C。近端吻合完成后释放主动脉钳,并在重建主动脉弓分支期间在跳动的心脏下进一步复温。
本研究中使用的人造血管包括J-Graft(Japan Lifeline Co. Ltd.,东京,日本)、Triplex(Terumo,东京,日本)、Hemashield(Getinge,哥德堡,瑞典)和Lupiae(Terumo,东京,日本),由外科医生酌情选择。
NIRS
在手术开始前,将NIRS监测仪(Foresight,CASMED,康涅狄格州,美国)的两个传感器垫放置在患者前额的两侧。来自NIRS监测仪的连续rScO2测量和动脉压力被数字集成到血流动力学监测器中进行记录(Intellivue,Phillips,阿姆斯特丹,荷兰)。
统计分析
使用Kolmogorov-Smirnov检验评估数据的正态分布。对于比较两组,正态分布的连续数据使用Student t检验[平均值±标准差(SD)]进行分析,非正态分布的连续数据使用Mann-Whitney检验(中位数,q25–q75)进行分析。使用Fisher精确检验比较分类变量(n,%)。对有和没有术后谵妄和脑梗死的患者进行统计分析。评估每个半球的术中rScO2变化。对于有单侧脑血管病变的患者,将病变半球归为脑血管病变组,而未病变半球归为无脑血管病变组。在每个手术阶段(基线、CPB前、CPB启动后、循环停止前、循环停止期间和选择性脑灌注启动后)评估病变和非病变半球的rScO2差异。统计显著性水平设定为P<0.05,所有分析使用Stata(版本13.1,Stata Corp,德克萨斯州,美国)和Prism 5(GraphPad Software Inc.,加利福尼亚州,美国)进行。
样本量计算
基于Holmgaard等人先前的报告,在心脏手术后有和没有脑梗死的患者中,平均rScO2的差异为6.03%,标准差<9.46%。此外,接受CABG的患者中颈动脉狭窄的患病率为12-17%。假设主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉狭窄的预期患病率为15%,样本量为121可提供0.80的统计功效,alpha误差为0.05。
定义和结果
作为主要结果,本研究旨在评估真实主动脉弓动脉瘤患者中颈动脉狭窄和颅内病变的患病率。次要结果是评估术前颈动脉/脑血管病变对术中rScO2测量和术后神经结果(包括谵妄和脑梗死)发生率的影响。术后谵妄由认证护士通过CAM-ICU定义,脑梗死定义为症状性脑梗死,包括麻痹、轻瘫和意识障碍,由放射科医师通过MRI确认缺血性病变的存在。
结果
表1显示了患者的人口统计学特征。64名(48.1%)患者出现术后谵妄,15名(11.3%)患者出现术后症状性脑梗死。有和没有谵妄和脑梗死的患者的年龄和合并症无显著差异。然而,男性患者更可能在术后出现脑梗死(无脑梗死:72.9% vs. 脑梗死:100.0%,P=0.02)。
125名患者进行了全弓置换术,而8名患者接受了部分弓置换术,重建了两个主动脉弓分支。虽然进行的手术无显著差异,但与无谵妄的患者相比,谵妄患者的主动脉钳夹时间(无谵妄:106±31.1分钟 vs. 谵妄:121±54.8分钟,P=0.06)和CPB时间(无谵妄:179±39.0分钟 vs. 谵妄:195±56.7分钟,P=0.05) tended更长。有和没有谵妄或脑梗死的患者的术中最低血红蛋白(无谵妄:7.9±1.23 g/dL vs. 谵妄:7.6±1.10 g/dL,P=0.25;无脑梗死:7.8±1.20 g/dL vs. 脑梗死:7.9±1.03 g/dL,P=0.75)和平均二氧化碳分压(PaCO2)水平(无谵妄:43±5.3 mmHg vs. 谵妄:43±4.2 mmHg,P=0.91;无脑梗死:43±4.8 mmHg vs. 脑梗死:44±4.6 mmHg,P=0.44)无显著差异。有谵妄(无谵妄:11.6% vs. 谵妄:34.4%,P=0.003)和脑梗死(无脑梗死:17.8% vs. 脑梗死:60.0%,P=0.001)的患者发生延长通气的几率更高。尽管无显著差异,但有脑梗死的患者早期死亡风险更高(无脑梗死:1.7% vs. 脑梗死:13.3%,P=0.06)。
术前MRI显示,28名(21.1%)、19名(14.3%)、34名(25.6%)、14名(10.5%)和10名(7.5%)主动脉弓动脉瘤患者分别有旧梗死灶、微出血、单侧低发育椎动脉、显著颈动脉狭窄和颅内病变。Fazekas量表0-1级、2级和3级的白质高信号分别在54名(40.6%)、54名(40.6%)和25名(18.8%)患者中观察到。有和没有谵妄和脑梗死的患者的术前脑血管病变无显著差异(表2)。
图2和表3显示了通过NIRS测量的围手术期rScO2变化。rScO2从麻醉后的基线略有下降,随着CPB启动而增加。在循环停止时rScO2下降,在选择性顺行脑灌注启动后恢复。随着手术的继续,rScO2测量值略有下降。在有和没有显著颈动脉/脑血管病变的患者以及WMH严重程度不同的患者中,每个手术阶段的rScO2无显著差异(图1和表3)。然而,发生术后脑梗死的患者的rScO2低于未发生脑梗死的患者:基线(无脑梗死:71%±4.8% vs. 脑梗死:69%±3.4%,P=0.04);CPB前(无脑梗死:67%±5.5% vs. 脑梗死:65%±5.4%,P=0.04);CPB启动后(无脑梗死:81%±5.4% vs. 脑梗死:78%±5.9%,P=0.02);循环停止前(无脑梗死:80%±6.2% vs. 脑梗死:76%±6.8%,P=0.02);选择性脑灌注启动后(无脑梗死:81%±5.6% vs. 脑梗死:78%±7.1%,P=0.02);选择性脑灌注期间的最低值(无脑梗死:66%±6.3% vs. 脑梗死:60%±4.6%,P<0.001)。相比之下,有谵妄的患者在CPB启动后(无谵妄:80%±6.0% vs. 谵妄:82%±4.9%,P=0.09)、循环停止前(无谵妄:78%±6.9% vs. 谵妄:81%±5.4%,P=0.01)和选择性顺行脑灌注启动后(无谵妄:80%±6.4% vs. 谵妄:82%±5.2%,P=0.08)的rScO2 tended更高。
讨论
接受主动脉弓置换术的患者中脑梗死和谵妄的发生率分别为11.3%和48.1%。术前MRI显示,21.1%的主动脉弓动脉瘤患者有旧梗死灶。颈动脉狭窄、低发育椎动脉和Fazekas量表3级的白质高信号的患病率分别为10.5%、25.6%和18.8%。术前MRI发现与术中rScO2变化或术后神经结果无关联。然而,脑梗死患者的rScO2在术中显著较低,而谵妄患者的rScO2在CPB启动后略高。
先前的报告显示,接受心脏手术且无显著颈动脉狭窄的患者的围手术期卒中发生率<2%,而在单侧动脉狭窄>50%的患者中风险增加到3%,在双侧动脉狭窄>50%的患者中风险增加到5%。此外,短暂性脑缺血发作或脑梗死病史与围手术期卒中发生率为8.5%相关,而在神经系统无症状患者中为2.2%。然而,本研究并未显示颈动脉或颅内动脉狭窄的患者脑梗死发生率更高。本研究与先前研究的主要区别在于,本研究关注接受主动脉弓置换术的患者,其特点是使用全身低温和选择性顺行脑灌注进行CPB期间的脑保护。
通过NIRS评估的术中rScO2变化在有和没有颈动脉和颅内动脉显著狭窄的患者中显示出相似的模式。CPB启动后rScO2的初始增加表明CPB带来的动脉血氧张力和全身血流增加的效果。选择性顺行脑灌注后rScO2的增加表明在100-150 mmHg的灌注压力下脑灌注恢复。选择性脑灌注后的轻微下降表明脑自身调节机制的流量调整。先前的研究已经报告了rScO2与脑血流量之间的正相关。CPB启动后略高的rScO2可能表明谵妄发展的原因,这可能是由于与脑自身调节机制失调相关的脑组织过度灌注。
脑梗死患者的术中rScO2显著较低。由于许多脑梗死在MRI上显示为多发病变,脑梗死患者中较低的rScO2可能表明术中低灌注或多发栓塞。由于有和没有术前脑血管病变的患者的rScO2测量值无显著差异,可以认为基于NIRS的血流动力学管理在预防脑梗死方面可能比术前评估脑血管病变更为重要。同样,Holmgaards等人先前的报告指出,在心脏手术中,与没有脑梗死的患者相比,有新脑病变的患者的rScO2低于基线10%的时间显著更长。Olsson等人还报告,在术后发生卒中的患者中,选择性脑灌注期间受影响半球的rScO2较低。先前也建议使用NIRS检测灌注导管位置不当;因此,NIRS指导的脑灌注导管校正可能是预防接受主动脉弓置换术患者脑低灌注的预防措施。
逆行脑灌注是另一种常用于脑保护的方法。对于显著动脉狭窄的患者,当顺行灌注不足以灌注脑组织时,它可能是一种有效的方法。然而,正如Tanaka等人所报告的,深低温心脏停跳下逆行脑灌注的安全持续时间最长为30分钟,如果预期循环停止时间超过60分钟,则应考虑其他选择。在我们机构,主动脉弓分支的重建是在远端和近端吻合后进行的;因此,认为逆行脑灌注以外的替代方案对于脑保护更为合适。此外,本研究表明,术前存在颈动脉和颅内病变并不影响rScO2的变化。在接受选择性顺行脑灌注的患者中,术后谵妄和脑梗死的发生率也未受影响,表明选择性顺行脑灌注是脑血管病变患者脑保护的有效且可接受的方法。
本研究有一些局限性。rScO2可能受多种因素影响,包括肤色、高碳酸血症、血红蛋白水平和NIRS探头的放置。尽管有和没有神经功能缺损的患者的PaCO2和血红蛋白水平无显著差异,但仍需进一步分析以确认结果。其次,本研究中脑梗死的定义是有症状的卒中;因此,仅在MRI上可检测到的隐匿性卒中未包括在内。然而,有症状的卒中对患者的临床影响更大;因此,当前的分类可能适用于临床结果的评估。第三,术前认知功能可能是本研究中的重要混杂因素。我们从2021年开始评估术前认知功能;因此,我们只有70名患者的数据。根据这70名患者的数据,有和没有脑梗死的患者的简易精神状态检查(MMSE)无显著差异{脑梗死:27 [24-30] vs. 无脑梗死:29 [26-30],P=0.22}。然而,有和没有谵妄的患者的MMSE有显著差异{谵妄:27 [25-30] vs. 无谵妄:29 [27-30],P=0.049}。需要进一步研究以确认这一结果。第四,由于入组时期,长期结果的数据不可用。此外,由于研究设计,本研究仅显示了rScO2与术后脑梗死之间的关联。需要进一步研究以确认NIRS指导的围手术期血流动力学管理是否能降低术后神经功能障碍的风险。
结论
在主动脉弓动脉瘤患者中观察到高发生率的脑和颈动脉病变。虽然术前病变与神经功能障碍发生率和rScO2变化无显著关联,但术后脑梗死患者在术中观察到显著较低的rScO2。
致谢
我们感谢Editage(www.editage.jp)提供英文语言编辑服务。
资金: 本研究由日本文部科学省JSPS KAKENHI [JP21K16500(DH)]资助。
脚注
报告清单: 作者已完成STROBE报告清单。可在
数据共享声明: 可在
同行评审文件: 可在
利益冲突: 所有作者已完成ICMJE统一披露表(可在 Lifeline Co. Ltd.的咨询费。其他作者声明无利益冲突。
伦理声明: 作者对工作的所有方面负责,确保与工作任何部分的准确性或完整性相关的问题得到适当调查和解决。本研究按照赫尔辛基宣言(2013年修订版)进行。它获得了Jichi医科大学Saitama Medical Center机构伦理委员会(No. S23-040)的批准,并且免除了这项回顾性分析的个人同意。
开放获取声明: 这是一篇根据知识共享署名-非商业性-禁止演绎4.0国际许可协议(CC BY-NC-ND 4.0)发布的开放获取文章,该许可允许在不进行任何更改或编辑且正确引用原始作品(包括通过相关DOI和许可的正式出版物链接)的前提下,进行非商业性复制和分发。请参阅:
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