引用本文： 尤濤, 王新寬, 劉興光, 侯小東, 丁凡, 移康. 血標記物監測體外膜肺氧合顱腦損傷的系統評價. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(2): 168-172. doi: 10.7507/1007-4848.20160037 復制
據估計，每年約有1 000例心肺功能衰竭的患者接受體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）的治療[1]。ECMO治療期間，心和肺得到充分的休息，而全身氧供和血流動力學處于相對穩定的狀態，此時，膜肺可進行有效的二氧化碳排除和氧攝取，體外循環機使血液周而復始地在機體內流動，具有有效地進行氣體交換及有效的循環支持，以及長期支持灌注為心肺功能恢復贏得時間等優勢[2]。然而，因ECMO支持時間長，其并發癥的發生率也相對較高[3]。腦損傷是ECMO引起的主要神經并發癥[1, 4-5]。近年來，ECMO并發腦損傷的發生率并未降低，甚至有增加的趨勢[5-6]。在ECMO期間對腦損傷進行監測可有效地降低并發癥的發生，并成為ECMO患者治療后重要的生存預測因子。
目前，可用于監測ECMO并發腦損傷的方法有神經影像學、腦電圖、超聲檢查、腦損傷生物標記物檢測和腦血流量監測等[7]。然而尚無共識或指南推薦ECMO腦損傷監測的使用方法。前期的Meta分析結果顯示，腦損傷標記物監測腦損傷是一種敏感和特異性的試驗方法，且與患者的預后密切相關[8-9]。最近Bembea等[7]的研究顯示目前用于監測腦損傷的生物標記物包括星形膠質源性蛋白（S100B）、神經元特異性烯醇化酶（NSE）和膠質纖維酸性蛋白（GFAP）。鑒于此，本研究通過全面收集目前國內外發表的腦損傷標記物檢測ECMO并發腦損傷的臨床試驗，采用系統評價的方法全面評價腦損傷標記物對ECMO患者的監測價值，以期為臨床實踐提供參考。
1 資料與方法
1.1 納入和排除標準
納入標準：①接受ECMO治療患者，無年齡、性別和原發病灶的限制；②監測方法：腦損傷生物標記物，包括S100B蛋白、NSE和GFAP；③研究中報告腦損傷標記物的監測水平變化，或能提取四格表數據，或報告預后相關結局指標；④研究類型：隨機對照試驗、病例對照試驗或診斷性試驗。
排除非ECMO引起的腦損傷患者，非腦損傷標記物檢測試驗，研究中不能獲得血標記物監測的相關數據、綜述、動物實驗和摘要。
1.2 資料來源
計算機檢索PubMed、EMbase、the Cochrane Library、中國生物醫學文獻數據庫（CBM）和中國知網（CNKI）5個數據庫，檢索時限均未各數據庫建庫時間至2015年5月。檢索策略按照主題詞和自由詞結合方式進行組合，檢索詞主要有星形膠質源性蛋白、S100B、神經元特異性烯醇化酶、NSE、膠質纖維酸性蛋白、GFAP、體外膜氧合、ECMO、neuron specific enolase、glial fibrillary acidic protein、astrocyte derived protein、brain injury biomarker、extracorporeal mem-brane oxygenation、extra-corporeal membrane oxygena-tion、extra corporeal membrane oxygenation、extracor-poreal oxygenation、extra-corporeal oxygenation、extra corporeal oxygenation和extracorporeal life support等。并追蹤相關綜述和納入文獻的參考文獻。
1.3 文獻篩選和數據提取
將檢索獲得的文獻導入ENDNOTE X6文獻管理軟件，并去重后，由2名研究者獨立地閱讀文題和摘要進行初篩，對可能符合納入標準的研究進一步下載全文篩選，篩選過程中如遇分歧通過討論解決，達成一致后，最終確定納入研究。
數據提取條目主要包括第一作者、發表年代、樣本量、研究類型、腦損傷標記物、患者年齡、插管位置、標記物檢測方法、標記物含量變化等。數據提取由2名研究者獨立完成，如遇分歧討論解決。
1.4 質量評價
由2名評價員采用NOS量表（Newcastle-Ottawa Scale）評價納入研究的偏倚風險[10]。
1.5 統計學分析
采用STATA 12.0統計軟件進行Meta分析。計數資料采用比值比（OR），計量資料采用標化均數差（SMD），各效應量均以95%可信區間（95%CI）表示。各納入研究結果間的異質性采用χ2檢驗，若I2≤50%，P > 0.1，采用固定效應模型進行Meta分析；若存在統計學異質性（I2 > 50%，P < 0.1）時，分析異質性來源，確定是否能采用隨機效應模型。如果研究間存在明顯的臨床異質性，只對其進行描述性分析。檢驗水準α=0.05。必要時，采用敏感性分析檢驗結果的穩定性。若納入研究大于9，通過制作漏斗圖評價發表偏倚。
2 結果
2.1 文獻篩選和基本特征
根據預先制定的檢索策略獲得53條記錄，導入ENDNOTE后去除重復文獻7篇，最終納入4篇研究[11-14]進行分析（圖 1），共涉及3個腦損傷標記物，其中2篇報告S100B蛋白，NSE和GFAP各1篇；納入研究均為回顧性研究，基本特征表見表 1，質量評價結果見表 2。
圖1
文獻篩選流程圖
表1
納入研究特征表
表2
納入研究的偏倚風險評價
2.2 系統評價結果
2.2.1 S100B蛋白
納入2個研究[11-12]分析S100B蛋白含量與接受ECMO治療患者腦損傷的預測價值，研究結果顯示血S100B蛋白是監測ECMO腦損傷的一種有效方法。研究間異質性較大（I2 > 50%，P < 0.10），采用描述性分析。
Gazzolo等[11]于2002年納入16例嬰幼兒患者，分為顱內出血組（8例）和無顱內出血組（8例），回顧性分析了S100B在ECMO治療期間的含量變化，兩組S100B蛋白基線含量值差異無統計學意義（0.33±0.12 mg/l vs. 0.34±0.12 mg/l，P=0.87）。與無顱內出血組比較，72 h內顱內出血組的S100B蛋白的含量明顯升高（2.91±0.91 mg/l vs. 0.53±0.15 mg/l，P < 0.000 01）；在ECMO治療6 d后，S100B蛋白含量達到峰值（3.50±1.03 mg/l vs. 0.66±0.27 mg/l，P < 0.000 01）。且發現S100B蛋白含量與靜脈血pH值、二氧化碳含量和氧靜脈壓差異無統計學意義（P > 0.05，圖 2）。
圖2
腦損傷與非腦損傷患者S100B蛋白含量比較
Nguyen等[12] 2014年發表的研究納入32例病例，分為接受ECMO治療組（15例）和未接受ECMO治療組（17例），檢測ECMO治療組S100B蛋白含量變化，在發生腦損傷的3例患者中，在治療5 d時S100B蛋白含量高于未發生腦損傷的12例患者[SMD=0.799，95%CI（0.325，0.965）vs. SMD=0.102，95%CI（0.09，0.607），P=0.033，圖 2]。
2.2.2 NSE
1個回顧性隊列研究[13]分析了NSE含量與ECMO腦損傷的關系，以100μg/L為截點，將患者分為NSE高含量組[7例，（218±155）μg/L]和NSE中等含量組[24例，（50±23）μg/L]。與NSE中等含量組比較，高含量組患者的年齡更大[（58±16）歲vs.（44±15）歲，P=0.02），嚴重神經并發癥的發生率更高（85% vs. 29%，P=0.01）和病死率（86% vs. 46%, P=0.09，圖 3）更高。NSE對住院病死率監測的敏感度、特異度和陽性預測值依次為0.64、0.07和0.45，對神經并發癥監測的敏感度、特異度和陽性預測值依次為0.94、0.5和0.75，對嚴重神經并發癥的敏感度、特異度和陽性預測值依次為1.0、0.85和0.83。所以NSE可以作為ECMO腦損傷監測的有效方法。
圖3
腦損傷發生率和病死率
2.2.3 GFAP
Bembea等[14]回顧性分析了22例ECMO治療患者的臨床資料，并納入158名健康人和非ICU住院的非腦損傷患者作為對照組。對照組GFAP中位含量為0.055 ng/mL（IQR：0～0.092 ng/ml），ECMO治療組中位年齡7 d（IQR：2d至9歲），分別在插管6 h、12 h和24 h后測量GFAP的含量。與未并發腦損傷患者比較，腦損傷患者GFAP中位含量較高（5.9 ng/ml vs. 0.09 ng/ml，P=0.04），GFAP > 0.436 ng/ml患者腦損傷的發生率高于GFAP正常患者（OR=11.5，95%CI 1.3～98.3，圖 3）。
2.3 敏感性分析和發表偏倚
由于納入研究間存在明顯臨床異質性，未進行Meta分析，因此不再進行敏感性分析。鑒于本研究只納入了4個研究，根據Cochrane Handbook推薦大于9個研究時才進行發表偏倚評估，因此，本研究未進行漏斗圖評價發表偏倚。
3 討論
腦損傷是ECMO的主要并發癥之一，危險因素包括ECMO前患者狀態和ECMO本身作用兩大方面。主要通過影響腦的自動調節能力、血管活性以及氧代謝產生出血性或缺血性腦損傷[15-16]。然而其確切的機制目前尚不清楚。前期研究提示在兒童時期，ECMO相關腦損傷的發生率為20%～30%[17]，在成年人其發生率上升到50%[18]。盡管ECMO腦損傷患者既往已經接受了積極的預防，然而其發生率并未降低，甚至有增加的趨勢。因此，ECMO治療期間行腦損傷監測顯得尤為重要。頭部超聲檢查是腦損傷護理監測的標準方法，然而對于嬰幼兒患者以及尚不具影像學特征和臨床特征的患者其監測價值有限[7]。NSE、S100B和GFAP是目前研究較多的腦損傷標記物，前期的Meta分析結果已提示這些標記物是腦損傷有效的監測方法。NSE特異性定位在神經元內，是糖降解途徑的關鍵酶，近年國內外研究表明血NSE可較好地預測新生兒腦損傷的程度，并可作為評價神經保護藥物療效的指標[19]。本研究納入1個回顧性研究，比較了NSE高含量組和中等含量組患者年齡、腦損傷發生率和病死率，并基于這些數據，計算得到NSE監測腦損傷的敏感度和特異度分別為0.94和0.50，提示NSE高含量組的腦損傷的發生率較高，NSE可作為行ECMO治療期間腦損傷的早期篩查標記物。
S100B蛋白是位于神經膠質細胞的一種酸性鈣結合蛋白，國外研究表明血清S100B蛋白可作為檢測圍產期缺血缺氧性腦損傷的早期標記物[20]。也有研究表明尿S100B蛋白可以作為腦損傷的判斷指標，比較血S100B蛋白測定，尿S100B蛋白獲取方便、監測步驟簡單，然而因患者少尿也給標本的收集帶來困難[19, 21]。本研究納入2個回顧性試驗，由于2個研究間異質性較大，沒有進行Meta分析，但2個研究均顯示接受ECMO治療的腦損傷患者的血S100B蛋白含量明顯增高，可作為接受ECMO治療期間，尚無臨床特征和影像學表現患者的早期腦損傷預測標記物。然而接受ECMO治療患者的尿標本中S100B蛋白的含量是否可作為腦損傷的預測因子，目前尚無相關研究報告。
GFAP是成熟星形膠質細胞的特異性蛋白，具有高度的腦特異性。初步的研究表明GFAP是最有希望和最具潛力的腦損傷標記物，然而目前研究較少，有待進一步研究證實[19]。本研究納入1個回顧性的研究結果提示，在接受ECMO治療期間，血GFAP高含量組患者腦損傷的發生率更高，亦可成為預測腦損傷的標記物。
綜上，腦損傷血標記物可作為在ECMO治療期間患者發生腦損傷的早期預測指標，腦損傷血標記物的含量增加提示ECMO患者有發生腦損傷的可能性，然而并不能作為確診腦損傷的診斷方法，必須與頭部超聲等影像學技術結合。鑒于目前納入研究均為回顧性研究，質量較低，腦損傷標記物在ECMO期間腦損傷的監測價值尚需更多高質量的隨機對照試驗和前瞻性隊列研究進行證實。
據估計，每年約有1 000例心肺功能衰竭的患者接受體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）的治療[1]。ECMO治療期間，心和肺得到充分的休息，而全身氧供和血流動力學處于相對穩定的狀態，此時，膜肺可進行有效的二氧化碳排除和氧攝取，體外循環機使血液周而復始地在機體內流動，具有有效地進行氣體交換及有效的循環支持，以及長期支持灌注為心肺功能恢復贏得時間等優勢[2]。然而，因ECMO支持時間長，其并發癥的發生率也相對較高[3]。腦損傷是ECMO引起的主要神經并發癥[1, 4-5]。近年來，ECMO并發腦損傷的發生率并未降低，甚至有增加的趨勢[5-6]。在ECMO期間對腦損傷進行監測可有效地降低并發癥的發生，并成為ECMO患者治療后重要的生存預測因子。
目前，可用于監測ECMO并發腦損傷的方法有神經影像學、腦電圖、超聲檢查、腦損傷生物標記物檢測和腦血流量監測等[7]。然而尚無共識或指南推薦ECMO腦損傷監測的使用方法。前期的Meta分析結果顯示，腦損傷標記物監測腦損傷是一種敏感和特異性的試驗方法，且與患者的預后密切相關[8-9]。最近Bembea等[7]的研究顯示目前用于監測腦損傷的生物標記物包括星形膠質源性蛋白（S100B）、神經元特異性烯醇化酶（NSE）和膠質纖維酸性蛋白（GFAP）。鑒于此，本研究通過全面收集目前國內外發表的腦損傷標記物檢測ECMO并發腦損傷的臨床試驗，采用系統評價的方法全面評價腦損傷標記物對ECMO患者的監測價值，以期為臨床實踐提供參考。
1 資料與方法
1.1 納入和排除標準
納入標準：①接受ECMO治療患者，無年齡、性別和原發病灶的限制；②監測方法：腦損傷生物標記物，包括S100B蛋白、NSE和GFAP；③研究中報告腦損傷標記物的監測水平變化，或能提取四格表數據，或報告預后相關結局指標；④研究類型：隨機對照試驗、病例對照試驗或診斷性試驗。
排除非ECMO引起的腦損傷患者，非腦損傷標記物檢測試驗，研究中不能獲得血標記物監測的相關數據、綜述、動物實驗和摘要。
1.2 資料來源
計算機檢索PubMed、EMbase、the Cochrane Library、中國生物醫學文獻數據庫（CBM）和中國知網（CNKI）5個數據庫，檢索時限均未各數據庫建庫時間至2015年5月。檢索策略按照主題詞和自由詞結合方式進行組合，檢索詞主要有星形膠質源性蛋白、S100B、神經元特異性烯醇化酶、NSE、膠質纖維酸性蛋白、GFAP、體外膜氧合、ECMO、neuron specific enolase、glial fibrillary acidic protein、astrocyte derived protein、brain injury biomarker、extracorporeal mem-brane oxygenation、extra-corporeal membrane oxygena-tion、extra corporeal membrane oxygenation、extracor-poreal oxygenation、extra-corporeal oxygenation、extra corporeal oxygenation和extracorporeal life support等。并追蹤相關綜述和納入文獻的參考文獻。
1.3 文獻篩選和數據提取
將檢索獲得的文獻導入ENDNOTE X6文獻管理軟件，并去重后，由2名研究者獨立地閱讀文題和摘要進行初篩，對可能符合納入標準的研究進一步下載全文篩選，篩選過程中如遇分歧通過討論解決，達成一致后，最終確定納入研究。
數據提取條目主要包括第一作者、發表年代、樣本量、研究類型、腦損傷標記物、患者年齡、插管位置、標記物檢測方法、標記物含量變化等。數據提取由2名研究者獨立完成，如遇分歧討論解決。
1.4 質量評價
由2名評價員采用NOS量表（Newcastle-Ottawa Scale）評價納入研究的偏倚風險[10]。
1.5 統計學分析
采用STATA 12.0統計軟件進行Meta分析。計數資料采用比值比（OR），計量資料采用標化均數差（SMD），各效應量均以95%可信區間（95%CI）表示。各納入研究結果間的異質性采用χ2檢驗，若I2≤50%，P > 0.1，采用固定效應模型進行Meta分析；若存在統計學異質性（I2 > 50%，P < 0.1）時，分析異質性來源，確定是否能采用隨機效應模型。如果研究間存在明顯的臨床異質性，只對其進行描述性分析。檢驗水準α=0.05。必要時，采用敏感性分析檢驗結果的穩定性。若納入研究大于9，通過制作漏斗圖評價發表偏倚。
2 結果
2.1 文獻篩選和基本特征
根據預先制定的檢索策略獲得53條記錄，導入ENDNOTE后去除重復文獻7篇，最終納入4篇研究[11-14]進行分析（圖 1），共涉及3個腦損傷標記物，其中2篇報告S100B蛋白，NSE和GFAP各1篇；納入研究均為回顧性研究，基本特征表見表 1，質量評價結果見表 2。
圖1
文獻篩選流程圖
表1
納入研究特征表
表2
納入研究的偏倚風險評價
2.2 系統評價結果
2.2.1 S100B蛋白
納入2個研究[11-12]分析S100B蛋白含量與接受ECMO治療患者腦損傷的預測價值，研究結果顯示血S100B蛋白是監測ECMO腦損傷的一種有效方法。研究間異質性較大（I2 > 50%，P < 0.10），采用描述性分析。
Gazzolo等[11]于2002年納入16例嬰幼兒患者，分為顱內出血組（8例）和無顱內出血組（8例），回顧性分析了S100B在ECMO治療期間的含量變化，兩組S100B蛋白基線含量值差異無統計學意義（0.33±0.12 mg/l vs. 0.34±0.12 mg/l，P=0.87）。與無顱內出血組比較，72 h內顱內出血組的S100B蛋白的含量明顯升高（2.91±0.91 mg/l vs. 0.53±0.15 mg/l，P < 0.000 01）；在ECMO治療6 d后，S100B蛋白含量達到峰值（3.50±1.03 mg/l vs. 0.66±0.27 mg/l，P < 0.000 01）。且發現S100B蛋白含量與靜脈血pH值、二氧化碳含量和氧靜脈壓差異無統計學意義（P > 0.05，圖 2）。
圖2
腦損傷與非腦損傷患者S100B蛋白含量比較
Nguyen等[12] 2014年發表的研究納入32例病例，分為接受ECMO治療組（15例）和未接受ECMO治療組（17例），檢測ECMO治療組S100B蛋白含量變化，在發生腦損傷的3例患者中，在治療5 d時S100B蛋白含量高于未發生腦損傷的12例患者[SMD=0.799，95%CI（0.325，0.965）vs. SMD=0.102，95%CI（0.09，0.607），P=0.033，圖 2]。
2.2.2 NSE
1個回顧性隊列研究[13]分析了NSE含量與ECMO腦損傷的關系，以100μg/L為截點，將患者分為NSE高含量組[7例，（218±155）μg/L]和NSE中等含量組[24例，（50±23）μg/L]。與NSE中等含量組比較，高含量組患者的年齡更大[（58±16）歲vs.（44±15）歲，P=0.02），嚴重神經并發癥的發生率更高（85% vs. 29%，P=0.01）和病死率（86% vs. 46%, P=0.09，圖 3）更高。NSE對住院病死率監測的敏感度、特異度和陽性預測值依次為0.64、0.07和0.45，對神經并發癥監測的敏感度、特異度和陽性預測值依次為0.94、0.5和0.75，對嚴重神經并發癥的敏感度、特異度和陽性預測值依次為1.0、0.85和0.83。所以NSE可以作為ECMO腦損傷監測的有效方法。
圖3
腦損傷發生率和病死率
2.2.3 GFAP
Bembea等[14]回顧性分析了22例ECMO治療患者的臨床資料，并納入158名健康人和非ICU住院的非腦損傷患者作為對照組。對照組GFAP中位含量為0.055 ng/mL（IQR：0～0.092 ng/ml），ECMO治療組中位年齡7 d（IQR：2d至9歲），分別在插管6 h、12 h和24 h后測量GFAP的含量。與未并發腦損傷患者比較，腦損傷患者GFAP中位含量較高（5.9 ng/ml vs. 0.09 ng/ml，P=0.04），GFAP > 0.436 ng/ml患者腦損傷的發生率高于GFAP正常患者（OR=11.5，95%CI 1.3～98.3，圖 3）。
2.3 敏感性分析和發表偏倚
由于納入研究間存在明顯臨床異質性，未進行Meta分析，因此不再進行敏感性分析。鑒于本研究只納入了4個研究，根據Cochrane Handbook推薦大于9個研究時才進行發表偏倚評估，因此，本研究未進行漏斗圖評價發表偏倚。
3 討論
腦損傷是ECMO的主要并發癥之一，危險因素包括ECMO前患者狀態和ECMO本身作用兩大方面。主要通過影響腦的自動調節能力、血管活性以及氧代謝產生出血性或缺血性腦損傷[15-16]。然而其確切的機制目前尚不清楚。前期研究提示在兒童時期，ECMO相關腦損傷的發生率為20%～30%[17]，在成年人其發生率上升到50%[18]。盡管ECMO腦損傷患者既往已經接受了積極的預防，然而其發生率并未降低，甚至有增加的趨勢。因此，ECMO治療期間行腦損傷監測顯得尤為重要。頭部超聲檢查是腦損傷護理監測的標準方法，然而對于嬰幼兒患者以及尚不具影像學特征和臨床特征的患者其監測價值有限[7]。NSE、S100B和GFAP是目前研究較多的腦損傷標記物，前期的Meta分析結果已提示這些標記物是腦損傷有效的監測方法。NSE特異性定位在神經元內，是糖降解途徑的關鍵酶，近年國內外研究表明血NSE可較好地預測新生兒腦損傷的程度，并可作為評價神經保護藥物療效的指標[19]。本研究納入1個回顧性研究，比較了NSE高含量組和中等含量組患者年齡、腦損傷發生率和病死率，并基于這些數據，計算得到NSE監測腦損傷的敏感度和特異度分別為0.94和0.50，提示NSE高含量組的腦損傷的發生率較高，NSE可作為行ECMO治療期間腦損傷的早期篩查標記物。
S100B蛋白是位于神經膠質細胞的一種酸性鈣結合蛋白，國外研究表明血清S100B蛋白可作為檢測圍產期缺血缺氧性腦損傷的早期標記物[20]。也有研究表明尿S100B蛋白可以作為腦損傷的判斷指標，比較血S100B蛋白測定，尿S100B蛋白獲取方便、監測步驟簡單，然而因患者少尿也給標本的收集帶來困難[19, 21]。本研究納入2個回顧性試驗，由于2個研究間異質性較大，沒有進行Meta分析，但2個研究均顯示接受ECMO治療的腦損傷患者的血S100B蛋白含量明顯增高，可作為接受ECMO治療期間，尚無臨床特征和影像學表現患者的早期腦損傷預測標記物。然而接受ECMO治療患者的尿標本中S100B蛋白的含量是否可作為腦損傷的預測因子，目前尚無相關研究報告。
GFAP是成熟星形膠質細胞的特異性蛋白，具有高度的腦特異性。初步的研究表明GFAP是最有希望和最具潛力的腦損傷標記物，然而目前研究較少，有待進一步研究證實[19]。本研究納入1個回顧性的研究結果提示，在接受ECMO治療期間，血GFAP高含量組患者腦損傷的發生率更高，亦可成為預測腦損傷的標記物。
綜上，腦損傷血標記物可作為在ECMO治療期間患者發生腦損傷的早期預測指標，腦損傷血標記物的含量增加提示ECMO患者有發生腦損傷的可能性，然而并不能作為確診腦損傷的診斷方法，必須與頭部超聲等影像學技術結合。鑒于目前納入研究均為回顧性研究，質量較低，腦損傷標記物在ECMO期間腦損傷的監測價值尚需更多高質量的隨機對照試驗和前瞻性隊列研究進行證實。
