心臟外科手術恢復受多種因素影響，包括術前、術中及術后因素。機械通氣時間延長是心臟外科術后主要不良后果之一，它已被廣泛接受作為衡量心臟外科手術質量的指標。近年來對心臟外科術后機械通氣時間延長的危險因素的研究較多，然而，目前尚無明確有效的措施和手段來預防機械通氣時間延長。本文對心臟外科手術圍手術期機械通氣時間延長的影響因素及干預手段予以總結。
引用本文： 梅翔, 夏宇, 梁貴友. 心臟外科術后長時間機械通氣危險因素的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2018, 25(12): 1073-1079. doi: 10.7507/1007-4848.201801021 復制
心臟外科術后患者因術前多種因素、術中體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）相關原因以及麻醉藥物未完全代謝、自主呼吸未恢復、生命體征波動較大、血流動力學不平穩等原因，需要使用呼吸機輔助通氣以幫助心臟手術后患者的恢復。多數心臟外科術后的患者在 12～24 h 內可以完全脫機，但部分患者由于多種原因導致撤機困難，以致機械通氣時間延長（prolonged mechanical ventilation，PMV）。PMV 的定義目前尚無統一標準，本文根據美國胸外科醫師協會的建議將 PMV 定義為機械通氣時間超過 24 h[1]。Hassan 等[2] 報道 CPB 術后在 ICU 滯留超過 7 d 的患者中，PMV 發生率占 93.4%。PMV 還增加術后并發癥發生率和死亡率，加重患者家庭和社會的經濟負擔。術前評估圍術期 PMV 的風險因素，從而有的放矢地控制這些危險因素，可望降低心臟外科術后 PMV 的發生率。本文著重討論導致 PMV 的危險因素以及可能的干預手段，為臨床防治 PMV 提供理論依據。
1 術前危險因素及可能干預手段
1.1 心功能不全、心肌梗死和心房顫動
術前充血性心力衰竭是 PMV 的危險因素。因為心臟手術加重原有的心力衰竭，導致心源性肺水腫、肺動脈高壓和低氧血癥。季強等[3]及孫靜等[4]報道術前有心力衰竭的患者發生 PMV 的風險增加近 3.0～3.7 倍。心力衰竭患者在經歷長時間的體外循環手術后，加重了原有的心功能不全，有些患者甚至可以發生心源性肺水腫。患者的心功能分級（NYHA）越高，PMV 的風險越大。龔書榕等[5]認為術前心功能差導致心肌儲備能力差，術后心功能進一步下降，血流動力學恢復平穩需要更長時間，直接影響了機械通氣的撤離。許多學者用射血分數（ejection fraction，EF）來評估心力衰竭嚴重程度。周峻峰等[6]認為 EF 低于 40% 的患者發生 PMV 的風險增加 6 倍。Szeles 等[7]研究發現 EF 低于 55% 時患者發生嚴重低氧血癥的風險增加 1.8 倍，因而增加了發生 PMV 的風險。
近期（90 d 內）心肌梗死可使 PMV 的風險增加 2.1 倍[8]，也是體外循環術后呼吸系統并發癥的危險因素[9]。心房顫動會降低術后心輸出量，從而導致心源性肺水腫。與竇性心律的患者相比，術前有心房顫動的患者發生 PMV 的風險要高 11 倍[10]。
現有很多研究提倡對高危患者，比如左心室 EF 低于 40%，左主冠狀動脈狹窄超過 70%，冠狀動脈旁路移植術兩次或兩次以上者及不穩定心絞痛患者術前行主動脈內球囊反搏（intra-aortic balloon pump，IABP）[11-12]，以增加冠狀動脈灌注，降低心臟后負荷，增加心輸出量。B?ning 等[13]研究發現行冠狀動脈手術前行 IABP 的患者 PMV 發生率為 22.7%，比術中行 IABP 的患者 PMV 發生率低將近 50%。Yang 等[14]分析了 416 例左心衰（EF<35%）患者，若不使用體外循環而行冠狀動脈旁路移植術，術前預防性行 IABP 可使 PMV 發生率降低 14%，術后 30 d 的死亡率也顯著降低。
1.2 急診手術
患者在接受緊急冠狀動脈旁路移植術前往往都經過抗凝治療，這增加了術中和術后出血的風險，也增加了術后輸血的風險[15]。Bartz 等[16]認為急診手術是一個重要的危險因素。在 PMV 組中，急診手術的比例（12.6%）明顯高于不需要 PMV 組（3.8%）。Knapik 等[17] 分析了 4 357 例心臟手術患者，得到了類似的結果。然而不同學者對急診手術和 PMV 的關聯意見不一[7-8]。由于急診手術本身的不可預見性及緊迫性，無法進行有效的術前干預。
1.3 年齡
隨著年齡增加，PMV 的風險也增加。高齡患者的肺彈性降低，肋間肌萎縮，肺氣體交換面積減少[18]，自身免疫功能降低，導致持續性呼吸道感染。Reddy 等 [8] 報道 65～75 歲的患者 PMV 的風險比低齡患者增加 2.2 倍，75～80 歲患者增加 4.8 倍，80 歲以上患者增加了 5.5 倍。季強等 [3] 報道 65 歲以上患者 CPB 后，肺部并發癥明顯增加，因而增加 PMV 的風險。另一項研究發現，>34 歲的患者，年齡每增加 1 歲，體外循環術后嚴重低氧血癥的發生率增加 0.3%，因而增加 PMV 發生的風險[7]。
年齡是一個很強的危險因素，但也是無法改變的因素。隨著手術技巧的提高，建議對有許多并發癥的老年患者行冠狀動脈旁路移植術時使用非體外循環[17]。Lamy 等[19] 認為在行冠狀動脈旁路移植術中使用體外循環組和不使用體外循環組的臨床效果沒有顯著差別。Santana 等 [20] 建議對于有心臟手術史需要再次行冠狀動脈旁路移植術和瓣膜術的患者，使用經皮冠狀動脈介入治療隨后進行微創瓣膜手術的綜合方法。他們分析 67 例平均年齡>72 歲的患者，其中 39 例采用綜合手術方法，28 例進行常規的冠狀動脈旁路移植術和瓣膜手術。結果發現，綜合手術方法組與常規手術方法組相比，PMV 的發生率顯著減少（12.8%vs. 35.7%），CPB 時間明顯縮短（128 min vs. 190 min），主動脈阻斷時間也明顯縮短（94 min vs. 131 min）。
1.4 吸煙和慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）
心臟手術后患者原有的呼吸系統疾病會加重。在術后頭 3 d，呼吸系統順應性通常會下降，導致患者的通氣時間延長。Reddy 等[8]報道術前兩個月仍在吸煙的患者 PMV 風險比不吸煙的患者增加了 1.3 倍，第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）低于 70% 會導致 PMV 風險增加 2 倍。心臟手術患者合并慢性阻塞性肺疾病（COPD）時，全身麻醉、體外循環和開胸手術等均可能造成肺損傷，術后常存在拔管困難、二次插管、頑固性低氧血癥甚至發生呼吸衰竭 [21]。劉健等[22]通過回顧性分析 1 244 患者的臨床資料發現 COPD 與 PMV 有關。吳春婷等[21] 比較心臟手術患者術前肺功能分級與術后拔管時間之間的關系。他們回顧性分析了 1 374 例心臟手術患者的臨床資料，根據肺功能檢查結果將手術患者分為肺功能正常組（1 132 例）和肺功能異常組（242 例），根據慢性阻塞性肺疾病全球倡議（The Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）指南將肺功能異常患者分為 GOLD 1 級（FEV1/FVC<70%，同時 FEV1 占預計值%≥80%）75 例，GOLD 2 級（50%≤FEV1 占預計值%<80%）127 例，GOLD 3～4 級（3 級：30%≤FEV1 占預計值%<50%，4 級：FEV1 占預計值%<30%）40 例。他們發現肺功能異常組延遲拔管的比例比肺功能正常組高（12.8%vs. 10.7%），GOLD 級別越高，延遲拔管率也越高（30% vs. 11.8% vs. 5.3%）。Schechter 等[23]研究了 613 例近胸段主動脈手術患者的臨床資料，采用單變量分析時，結果顯示吸煙和 COPD 是 PMV 的顯著風險因素。多變量分析結果則顯示，吸煙和 COPD 與 PMV 無關。Saleh 等[24]研究了 11 217 例冠狀動脈旁路移植術患者，得到的結果與 Schechter 等[23]類似。Giakoumidakis 等[25]分析了 48 例患者的臨床資料，發現 COPD 與 PMV 沒有顯著相關性。這可能與他們收集病例的標準和樣本量過小有關。Szeles 等[7]也認為吸煙和 COPD 不是 PMV 的風險因素。
Hulzebos 等[26] 研究發現，對有吸煙史和 COPD 的患者在行冠狀動脈旁路移植術前 1～10 周進行強化吸氣肌訓練，術后機械通氣時間縮短（通氣時間中位數 4 h vs. 5 h），肺部并發癥的發生率明顯下降（18% vs. 35%）。戒煙有利于患者的預后，減少肺部并發癥。
1.5 肺動脈高壓
大部分心臟手術患者都有肺動脈高壓，術前肺動脈高壓會大大增加心臟手術后并發癥的風險。肺動脈高壓導致右心衰，而右心衰患者 PMV 的風險性也會增高[27]。Melby 等[28]研究發現當患者有主動脈瓣狹窄和肺動脈高壓時，左心室功能受損，二尖瓣回流，左心室舒張期末壓力增加，從而導致右心功能不全。當這些患者進行主動脈瓣置換術時，與沒有肺動脈高壓的患者相比，PMV 的發生率增加。
手術前對肺動脈高壓的患者進行風險評估。用西地那非等降低肺動脈壓，或者去除肺動脈高壓的病因 [27]。術前降低肺動脈高壓有可能降低 PMV 的發生率。
1.6 慢性腎臟疾病和腎功能衰竭
慢性腎臟疾病降低體液排出能力，引起肺水腫。由于腎功能障礙導致鎮靜劑，止痛劑和抗焦慮藥物的清除率降低，從而延長呼吸動力降低的時間，導致輔助呼吸時間的延長。Bartz 等[16]認為術前腎功能不全是 PMV 重要的危險因素。他們發現 PMV 組（n=1 254）平均肌酐水平是 132.6 μmol/L，明顯高于非 PMV 組（n=2 616）的 106 μmol/L。Knapik 等[17]認為腎功能衰竭是 PMV 的風險因素之一，157 例需要 PMV 患者中，5.7% 有腎功能衰竭。而不需要 PMV 組（n=4 182），僅有 2.2% 有腎功能衰竭。Reddy 等 [8]分析了不同肌酐水平患者的 PMV 風險，與肌酐水平正常（≤125 μmol/L）的患者相比，在 125～175 μmol/L 之間的患者發生 PMV 的機率增加了 1.9 倍，而那些肌酐水平>175 μmol/L 的患者發生 PMV 的機率增加了 4.0 倍。Schechter[18] 和 Chaudhry 等[29]也得出類似結論。然而，也有研究發現慢性腎臟病與 PMV 無顯著關聯[7，24]。這可能是由不同患者的地域分布和樣本量的差異造成的。
Ascione等[30] 建議術前有腎功能不全患者在非體外循環下行冠狀動脈旁路移植術。盡管機械通氣時間在使用和不使用體外循環組沒有顯著差別，但是非體外循環組在術后 60 h 內血清肌酐和尿素水平的增長明顯降低［（60±89）μmol/L vs. （23±72） μmol/L，P<0.05］，有可能減少急性腎功能衰竭的發生。Hur 等[31] 建議術前服用低劑量（75～100 mg）阿司匹林有助于防止術后急性腎損傷，且不增加圍期手術期間的出血量。
1.7 體重
世界衛生組織定義肥胖癥為體重指數（body mass index，BMI）>30 kg/m2[32]。肥胖會降低肺的順應性，增加肺泡-動脈氧差，增加肺內分流分數，導致氧合指數（PaO2/FiO2）降低，機械通氣時間延長。每增加一個 BMI 等級，術后低氧血癥（PaO2/FiO2<200 mm Hg）增加 1.7 倍[33]。肥胖是 PMV 的危險因素，28.3% 的肥胖患者（BMI=30～40 kg/m2）和 39% 的極度肥胖患者（BMI>40 kg/m2）心臟手術后機械通氣時間>24 h[34]。Prabhakar 等[35]也認為中度肥胖患者（BMI=35.0～39.9 kg/m2）和極度肥胖患者（BMI≥40 kg/m2）比正常體重患者 PMV 的發生率增加 1.5～1.7 倍。但其它研究未發現 BMI 與 PMV 相關[3，8，16，18]。這些研究結果的差異可能是由于人種不同，地域分布不同，采用的指標不同造成的。季強等[3]分析了上海同濟大學附屬醫院的心臟手術患者術后 PMV>48 h 患者的平均 BMI 是 25.2 kg/m2，PMV<48 h 患者的平均 BMI 是 24.9 kg/m2。這兩組患者的 BMI 與中國人的平均 BMI 值 24 kg/m2很接近，均為肥胖癥。Bartz 等[16]分析了美國北卡州杜克大學醫學中心心臟手術患者的臨床資料，PMV 組患者的平均 BMI 是 30.3 kg/m2，沒有 PMV 組患者的平均 BMI 是 29.6 kg/m2。Schechter 等[18]用同一醫學中心的病例進行了另一項獨立研究，發現 PMV 組患者的平均 BMI 是 29.4 kg/m2，沒有 PMV 組患者的平均 BMI 是 28.3 kg/m2。由于美國人的平均 BMI 是 28.8 kg/m2，這幾組研究的患者均無肥胖癥，因此與肥胖相關性的研究也沒有意義。Reddy 等[8]根據 BMI≥35 kg/m2和 <35 kg/m 2 將英國一所醫院的患者分組，結果也沒有發現 BMI 與 PMV 相關。因此，BMI 與 PMV 風險的關系目前尚無定論。但是當 BMI>34.9 kg/m2時行冠狀動脈旁路移植術患者 30 d 以后的死亡率比正常 BMI（20.0～24.9 kg/m2）患者高 1.7 倍[36]。因此，術前減輕體重有可能會降低 PMV 的風險。
1.8 其它
高血壓[3]和糖尿病[8]是否為 PMV 的危險因素尚有爭議。這可能是由于這些因素對 PMV 風險的影響較弱，或是患者的地域分布和樣本量的差異導致研究結果不同。雖然這些病癥對 PMV 的影響尚無定論，術前若有效控制這些疾病可望提高患者的健康狀況，以利術后康復。
2 術中危險因素
2.1 心肺轉流時間、主動脈阻斷時間和手術時間
在大多數研究中，持續時間較長的體外循環手術都是 PMV 的危險因素[3，7，16]，其中 CPB 超過 120 min 是 PMV 最主要的危險因素[7]。Bartz 等[16]分析了 3 881 例冠狀動脈旁路移植術或冠狀動脈旁路移植術+瓣膜修補或置換術患者的臨床資料，發現 PMV 組（n=1 265）CPB 時間比非 PMV 組（n=2 616）長 20 min。Szeles 等[7]發現，相比于不使用 CPB，CPB 時間短于 120 min 的患者需要 PMV 的機率增加了 2.3 倍，而 CPB 超過 120 min 的患者需要 PMV 的機率增加了 3.2 倍。龔書榕等[5]研究發現長時間的 CPB 導致術后機械通氣時間延長。CPB 時灌注模式的改變，血液成分的破壞，缺血-再灌注損傷，血液與 CPB 裝置的異物表面接觸而激活補體和白細胞等因素導致全身炎癥反應。CPB 導致機體炎癥反應的程度及持續時間與術后并發癥有密切關系。持續的全身炎癥反應影響全身各系統臟器的功能：CPB 時間越長，全身炎癥反應程度越重，PMV 持續時間越長，發生多臟器功能障礙綜合征的可能性越大，術后機械通氣的時間也越長。周峻峰等[6] 發現主動脈阻斷時間超過 172 min，PMV 的危險增加 4.3 倍。然而，也有部分學者認為主動脈阻斷時間不是一個重要的危險因素[3]。另外，手術時間延長也可能由于手術或麻醉的困難導致，這些都是 PMV 的相關危險因素。可通過專業訓練提高術者的技能，縮短心肺轉流時間、主動脈阻斷時間和手術時間，從而間接降低 PMV 的發生率。
2.2 手術復雜性
手術越復雜，手術時間及體外循環時間越長，手術創傷也越加大，導致術中及術后出血增多及輸血增加，PMV 的風險也相應增加。龔書榕等[5] 的研究表明，旁路移植數目與機械通氣時間呈正相關，即旁路移植數目越多，術后機械通氣時間越長。
2.3 體溫降低
CPB 術中常使用降低體溫的方法來減少組織器官的損傷。Roman 等[37]建議常規使用低溫體外循環，低溫對神經及肝脾系統有保護作用。Schechter 等[18] 分析了 613 例近胸段主動脈手術的患者，結果顯示體溫降低組（478 例）和非體溫降低組（135 例）的機械通氣時間沒有顯著差別。體溫降低并不是 PMV 的危險因素。但是深低溫停循環時間延長是 PMV 的獨立危險因素。
2.4 血液過度稀釋
體外循環預充液以及靜脈補液可導致血液過度稀釋。當體外循環期間紅細胞比容低于 30% 時，終末器官功能障礙的危險增加，心腎功能受損。這些患者 CPB 術后機械通氣時間延長，住院時間延長，死亡率增加 [38]。Ranucci 等[39] 分析了 3 003 例行冠狀動脈旁路移植術患者，發現體外循環期間紅細胞比容在 27.8% 時與機械通氣時間延長有顯著關聯。因為在體外循環期間紅細胞比容的最低點與術前紅細胞比容密切相關，因此術前調整患者紅細胞比容可能成為重要的干預手段。
2.5 低血壓
在體外循環期間控制血壓的原則是維持血壓在保證腦血流能自動調節的范圍，從而保證腦血流量的穩定[40]。Ono 等[41] 研究了 450 例冠狀動脈旁路移植術或冠狀動脈旁路移植術合并瓣膜修補或置換術患者，發現腦血流自動調節范圍的個體差異很大。體外循環時血壓過低以致腦血流自動調節低于下限水平時，心臟術后患者發生腦卒中、急性腎功能不全以及 PMV 的可能性大大增加。因此，圍手術期應監測腦血流自動調節而合理的調控血壓，以減少主要臟器損傷和 PMV 發生的可能性。
3 術后危險因素
3.1 出血、手術探查出血源和輸血
術后大量出血是 PMV 的一個顯著危險因素。因為出血可以導致血流動力學不穩定，心源性水腫，輸血后非心源性肺水腫。手術再探查出血源的患者需要使用更多麻醉藥。龔書榕等 [5] 發現在 152 例冠狀動脈旁路移植術患者中，31.6% 需要 PMV。其中需要 PMV 的平均出血量比不需要 PMV 的多 934 ml。Vlaar 等[42]報導輸血可以導致急性肺損傷，大約 2.5% 的心臟手術患者發生了輸血相關的急性肺損傷，他們的機械通氣時間（25 h）比沒有輸血相關急性肺損傷的患者（22 h）長。
3.2 譫妄
譫妄是一種急性大腦功能障礙，25%～41% 的心臟手術患者可能發生譫妄[43-44]。患者的年齡、意識狀態、疾病的嚴重程度、貧血和使用某些鎮靜劑、抗膽堿藥和催眠藥等都是心臟手術后譫妄的危險因素，對預后的影響很大[44]。Stransky 等[45] 認為譫妄是 PMV 的顯著風險因素。他們分析了 467 例心臟手術患者的臨床資料，其中 47 例有冷漠型譫妄。譫妄患者的平均機械通氣時間比無譫妄患者長約 24 h。Shadvar 等[46]報道了類似的結果。他們對 200 例心臟手術后在 ICU 停留超過 24 h 的患者研究發現，47 例譫妄患者的平均機械通氣時間是 49 h，而 153 例無譫妄患者的平均機械通氣時間是 13 h。反之，PMV 也是譫妄的顯著危險因素。這可能是由于 PMV 和呼吸衰竭導致患者的健康狀態惡化。同時，麻醉藥和肌松藥也會影響患者的大腦功能。
3.3 急性腎損傷
心臟手術后常見的并發癥之一是急性腎損傷。50% 的患者都有明顯的腎功能下降（血清肌酐增加 25%），5% 的患者需要腎移植。心臟手術后引起急性腎損傷的原因尚不清楚，可能是腎臟灌注減少、溶血和一些炎性因子的作用[11]。嚴重的急性腎損傷通常合并多器官功能障礙綜合征、低心輸出量、內毒素血癥、高血容量、高血鉀和酸中毒。這些都會影響呼吸功能，導致 PMV。季強等[3]報道心臟手術后急性腎臟損傷患者的 PMV 風險增加 3.2 倍。
3.4 呼吸機相關性肺炎和肺損傷
呼吸機相關性肺炎是危重患者最常見的一種醫源性感染，可導致 PMV，PMV 又增加呼吸機相關性肺炎的風險。He 等[47]分析了心臟手術后呼吸機相關性肺炎的危險因素和臨床結果。他們發現 6.37% 的患者發生呼吸機相關性肺炎，其中 35.2% 的患者機械通氣時間>48 h。
有學者建議心臟手術時常規使用抗菌素預防感染。麻醉開始時靜脈給予 1 g 頭孢噻肟，術后每 8 h 給 1 g，一共持續 3 d[48]。Craven 等[49]建議預防性的使用抗菌素以降低呼吸機相關性肺炎的發生率。Lellouche 等[50]認為呼吸機高肺潮氣量的使用是 PMV 的獨立危險因素，高肺潮氣量（>12 ml/kg）患者 PMV 的發生率比低肺潮氣量（<10 ml/kg）患者高 2 倍。所以，他們建議使用低肺潮氣量（6～8 ml/kg）保護性機械通氣，以利于患者恢復[51]。Cappabianca 等[52]的研究結果表明糖皮質激素治療 CPB 引起的急性炎癥反應效果良好，而且并不增加心臟手術后的感染的危險。他們還觀察到使用地塞米松組患者有縮短機械通氣時間的趨勢。Dieleman 等[53]認為在患者麻醉后，CPB 開始之前，一次性大劑量（1 mg/kg 體重，最大劑量為 100 mg）靜脈給予地塞米松，可以降低術后感染率，縮短機械通氣時間，減少在 ICU 停留時間。他們還發現使用地塞米松可以降低術后感染，尤其是肺部感染。這顯然是與傳統的認為使用糖皮質激素導致感染率增加的觀點相背。可能的原因是長期使用糖皮質激素因為抑制免疫系統而增加感染；而單次預防性用藥時，免疫系統激活反而無益。Ho 等[54] 也報道預防性使用糖皮質激素并不增加感染。
4 總結與展望
綜上所述，對心臟外科術后 PMV 的主要危險因素達到共識的有心力衰竭，尤其是左心室射血分數低、年齡、肺功能障礙、CPB 時間、術后譫妄、出血及出血再探查。然而，目前的研究大多是回顧性的，其結果受多種因素的影響，包括樣本大小，患者地域分布，數據采集和分析等。更為重要的是，不同醫院和術者對術前因素的評估，手術操作及術后管理的差異很可能造成結果的差異。將來開展更多的前瞻性研究將有助于更好地了解及控制 PMV 的危險因素。充分認識 PMV 的危險因素，對術前已有的疾病進行充分治療，盡可能控制術中及術后的危險因素，將有益于患者康復。
心臟外科術后患者因術前多種因素、術中體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）相關原因以及麻醉藥物未完全代謝、自主呼吸未恢復、生命體征波動較大、血流動力學不平穩等原因，需要使用呼吸機輔助通氣以幫助心臟手術后患者的恢復。多數心臟外科術后的患者在 12～24 h 內可以完全脫機，但部分患者由于多種原因導致撤機困難，以致機械通氣時間延長（prolonged mechanical ventilation，PMV）。PMV 的定義目前尚無統一標準，本文根據美國胸外科醫師協會的建議將 PMV 定義為機械通氣時間超過 24 h[1]。Hassan 等[2] 報道 CPB 術后在 ICU 滯留超過 7 d 的患者中，PMV 發生率占 93.4%。PMV 還增加術后并發癥發生率和死亡率，加重患者家庭和社會的經濟負擔。術前評估圍術期 PMV 的風險因素，從而有的放矢地控制這些危險因素，可望降低心臟外科術后 PMV 的發生率。本文著重討論導致 PMV 的危險因素以及可能的干預手段，為臨床防治 PMV 提供理論依據。
1 術前危險因素及可能干預手段
1.1 心功能不全、心肌梗死和心房顫動
術前充血性心力衰竭是 PMV 的危險因素。因為心臟手術加重原有的心力衰竭，導致心源性肺水腫、肺動脈高壓和低氧血癥。季強等[3]及孫靜等[4]報道術前有心力衰竭的患者發生 PMV 的風險增加近 3.0～3.7 倍。心力衰竭患者在經歷長時間的體外循環手術后，加重了原有的心功能不全，有些患者甚至可以發生心源性肺水腫。患者的心功能分級（NYHA）越高，PMV 的風險越大。龔書榕等[5]認為術前心功能差導致心肌儲備能力差，術后心功能進一步下降，血流動力學恢復平穩需要更長時間，直接影響了機械通氣的撤離。許多學者用射血分數（ejection fraction，EF）來評估心力衰竭嚴重程度。周峻峰等[6]認為 EF 低于 40% 的患者發生 PMV 的風險增加 6 倍。Szeles 等[7]研究發現 EF 低于 55% 時患者發生嚴重低氧血癥的風險增加 1.8 倍，因而增加了發生 PMV 的風險。
近期（90 d 內）心肌梗死可使 PMV 的風險增加 2.1 倍[8]，也是體外循環術后呼吸系統并發癥的危險因素[9]。心房顫動會降低術后心輸出量，從而導致心源性肺水腫。與竇性心律的患者相比，術前有心房顫動的患者發生 PMV 的風險要高 11 倍[10]。
現有很多研究提倡對高危患者，比如左心室 EF 低于 40%，左主冠狀動脈狹窄超過 70%，冠狀動脈旁路移植術兩次或兩次以上者及不穩定心絞痛患者術前行主動脈內球囊反搏（intra-aortic balloon pump，IABP）[11-12]，以增加冠狀動脈灌注，降低心臟后負荷，增加心輸出量。B?ning 等[13]研究發現行冠狀動脈手術前行 IABP 的患者 PMV 發生率為 22.7%，比術中行 IABP 的患者 PMV 發生率低將近 50%。Yang 等[14]分析了 416 例左心衰（EF<35%）患者，若不使用體外循環而行冠狀動脈旁路移植術，術前預防性行 IABP 可使 PMV 發生率降低 14%，術后 30 d 的死亡率也顯著降低。
1.2 急診手術
患者在接受緊急冠狀動脈旁路移植術前往往都經過抗凝治療，這增加了術中和術后出血的風險，也增加了術后輸血的風險[15]。Bartz 等[16]認為急診手術是一個重要的危險因素。在 PMV 組中，急診手術的比例（12.6%）明顯高于不需要 PMV 組（3.8%）。Knapik 等[17] 分析了 4 357 例心臟手術患者，得到了類似的結果。然而不同學者對急診手術和 PMV 的關聯意見不一[7-8]。由于急診手術本身的不可預見性及緊迫性，無法進行有效的術前干預。
1.3 年齡
隨著年齡增加，PMV 的風險也增加。高齡患者的肺彈性降低，肋間肌萎縮，肺氣體交換面積減少[18]，自身免疫功能降低，導致持續性呼吸道感染。Reddy 等 [8] 報道 65～75 歲的患者 PMV 的風險比低齡患者增加 2.2 倍，75～80 歲患者增加 4.8 倍，80 歲以上患者增加了 5.5 倍。季強等 [3] 報道 65 歲以上患者 CPB 后，肺部并發癥明顯增加，因而增加 PMV 的風險。另一項研究發現，>34 歲的患者，年齡每增加 1 歲，體外循環術后嚴重低氧血癥的發生率增加 0.3%，因而增加 PMV 發生的風險[7]。
年齡是一個很強的危險因素，但也是無法改變的因素。隨著手術技巧的提高，建議對有許多并發癥的老年患者行冠狀動脈旁路移植術時使用非體外循環[17]。Lamy 等[19] 認為在行冠狀動脈旁路移植術中使用體外循環組和不使用體外循環組的臨床效果沒有顯著差別。Santana 等 [20] 建議對于有心臟手術史需要再次行冠狀動脈旁路移植術和瓣膜術的患者，使用經皮冠狀動脈介入治療隨后進行微創瓣膜手術的綜合方法。他們分析 67 例平均年齡>72 歲的患者，其中 39 例采用綜合手術方法，28 例進行常規的冠狀動脈旁路移植術和瓣膜手術。結果發現，綜合手術方法組與常規手術方法組相比，PMV 的發生率顯著減少（12.8%vs. 35.7%），CPB 時間明顯縮短（128 min vs. 190 min），主動脈阻斷時間也明顯縮短（94 min vs. 131 min）。
1.4 吸煙和慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）
心臟手術后患者原有的呼吸系統疾病會加重。在術后頭 3 d，呼吸系統順應性通常會下降，導致患者的通氣時間延長。Reddy 等[8]報道術前兩個月仍在吸煙的患者 PMV 風險比不吸煙的患者增加了 1.3 倍，第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）低于 70% 會導致 PMV 風險增加 2 倍。心臟手術患者合并慢性阻塞性肺疾病（COPD）時，全身麻醉、體外循環和開胸手術等均可能造成肺損傷，術后常存在拔管困難、二次插管、頑固性低氧血癥甚至發生呼吸衰竭 [21]。劉健等[22]通過回顧性分析 1 244 患者的臨床資料發現 COPD 與 PMV 有關。吳春婷等[21] 比較心臟手術患者術前肺功能分級與術后拔管時間之間的關系。他們回顧性分析了 1 374 例心臟手術患者的臨床資料，根據肺功能檢查結果將手術患者分為肺功能正常組（1 132 例）和肺功能異常組（242 例），根據慢性阻塞性肺疾病全球倡議（The Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）指南將肺功能異常患者分為 GOLD 1 級（FEV1/FVC<70%，同時 FEV1 占預計值%≥80%）75 例，GOLD 2 級（50%≤FEV1 占預計值%<80%）127 例，GOLD 3～4 級（3 級：30%≤FEV1 占預計值%<50%，4 級：FEV1 占預計值%<30%）40 例。他們發現肺功能異常組延遲拔管的比例比肺功能正常組高（12.8%vs. 10.7%），GOLD 級別越高，延遲拔管率也越高（30% vs. 11.8% vs. 5.3%）。Schechter 等[23]研究了 613 例近胸段主動脈手術患者的臨床資料，采用單變量分析時，結果顯示吸煙和 COPD 是 PMV 的顯著風險因素。多變量分析結果則顯示，吸煙和 COPD 與 PMV 無關。Saleh 等[24]研究了 11 217 例冠狀動脈旁路移植術患者，得到的結果與 Schechter 等[23]類似。Giakoumidakis 等[25]分析了 48 例患者的臨床資料，發現 COPD 與 PMV 沒有顯著相關性。這可能與他們收集病例的標準和樣本量過小有關。Szeles 等[7]也認為吸煙和 COPD 不是 PMV 的風險因素。
Hulzebos 等[26] 研究發現，對有吸煙史和 COPD 的患者在行冠狀動脈旁路移植術前 1～10 周進行強化吸氣肌訓練，術后機械通氣時間縮短（通氣時間中位數 4 h vs. 5 h），肺部并發癥的發生率明顯下降（18% vs. 35%）。戒煙有利于患者的預后，減少肺部并發癥。
1.5 肺動脈高壓
大部分心臟手術患者都有肺動脈高壓，術前肺動脈高壓會大大增加心臟手術后并發癥的風險。肺動脈高壓導致右心衰，而右心衰患者 PMV 的風險性也會增高[27]。Melby 等[28]研究發現當患者有主動脈瓣狹窄和肺動脈高壓時，左心室功能受損，二尖瓣回流，左心室舒張期末壓力增加，從而導致右心功能不全。當這些患者進行主動脈瓣置換術時，與沒有肺動脈高壓的患者相比，PMV 的發生率增加。
手術前對肺動脈高壓的患者進行風險評估。用西地那非等降低肺動脈壓，或者去除肺動脈高壓的病因 [27]。術前降低肺動脈高壓有可能降低 PMV 的發生率。
1.6 慢性腎臟疾病和腎功能衰竭
慢性腎臟疾病降低體液排出能力，引起肺水腫。由于腎功能障礙導致鎮靜劑，止痛劑和抗焦慮藥物的清除率降低，從而延長呼吸動力降低的時間，導致輔助呼吸時間的延長。Bartz 等[16]認為術前腎功能不全是 PMV 重要的危險因素。他們發現 PMV 組（n=1 254）平均肌酐水平是 132.6 μmol/L，明顯高于非 PMV 組（n=2 616）的 106 μmol/L。Knapik 等[17]認為腎功能衰竭是 PMV 的風險因素之一，157 例需要 PMV 患者中，5.7% 有腎功能衰竭。而不需要 PMV 組（n=4 182），僅有 2.2% 有腎功能衰竭。Reddy 等 [8]分析了不同肌酐水平患者的 PMV 風險，與肌酐水平正常（≤125 μmol/L）的患者相比，在 125～175 μmol/L 之間的患者發生 PMV 的機率增加了 1.9 倍，而那些肌酐水平>175 μmol/L 的患者發生 PMV 的機率增加了 4.0 倍。Schechter[18] 和 Chaudhry 等[29]也得出類似結論。然而，也有研究發現慢性腎臟病與 PMV 無顯著關聯[7，24]。這可能是由不同患者的地域分布和樣本量的差異造成的。
Ascione等[30] 建議術前有腎功能不全患者在非體外循環下行冠狀動脈旁路移植術。盡管機械通氣時間在使用和不使用體外循環組沒有顯著差別，但是非體外循環組在術后 60 h 內血清肌酐和尿素水平的增長明顯降低［（60±89）μmol/L vs. （23±72） μmol/L，P<0.05］，有可能減少急性腎功能衰竭的發生。Hur 等[31] 建議術前服用低劑量（75～100 mg）阿司匹林有助于防止術后急性腎損傷，且不增加圍期手術期間的出血量。
1.7 體重
世界衛生組織定義肥胖癥為體重指數（body mass index，BMI）>30 kg/m2[32]。肥胖會降低肺的順應性，增加肺泡-動脈氧差，增加肺內分流分數，導致氧合指數（PaO2/FiO2）降低，機械通氣時間延長。每增加一個 BMI 等級，術后低氧血癥（PaO2/FiO2<200 mm Hg）增加 1.7 倍[33]。肥胖是 PMV 的危險因素，28.3% 的肥胖患者（BMI=30～40 kg/m2）和 39% 的極度肥胖患者（BMI>40 kg/m2）心臟手術后機械通氣時間>24 h[34]。Prabhakar 等[35]也認為中度肥胖患者（BMI=35.0～39.9 kg/m2）和極度肥胖患者（BMI≥40 kg/m2）比正常體重患者 PMV 的發生率增加 1.5～1.7 倍。但其它研究未發現 BMI 與 PMV 相關[3，8，16，18]。這些研究結果的差異可能是由于人種不同，地域分布不同，采用的指標不同造成的。季強等[3]分析了上海同濟大學附屬醫院的心臟手術患者術后 PMV>48 h 患者的平均 BMI 是 25.2 kg/m2，PMV<48 h 患者的平均 BMI 是 24.9 kg/m2。這兩組患者的 BMI 與中國人的平均 BMI 值 24 kg/m2很接近，均為肥胖癥。Bartz 等[16]分析了美國北卡州杜克大學醫學中心心臟手術患者的臨床資料，PMV 組患者的平均 BMI 是 30.3 kg/m2，沒有 PMV 組患者的平均 BMI 是 29.6 kg/m2。Schechter 等[18]用同一醫學中心的病例進行了另一項獨立研究，發現 PMV 組患者的平均 BMI 是 29.4 kg/m2，沒有 PMV 組患者的平均 BMI 是 28.3 kg/m2。由于美國人的平均 BMI 是 28.8 kg/m2，這幾組研究的患者均無肥胖癥，因此與肥胖相關性的研究也沒有意義。Reddy 等[8]根據 BMI≥35 kg/m2和 <35 kg/m 2 將英國一所醫院的患者分組，結果也沒有發現 BMI 與 PMV 相關。因此，BMI 與 PMV 風險的關系目前尚無定論。但是當 BMI>34.9 kg/m2時行冠狀動脈旁路移植術患者 30 d 以后的死亡率比正常 BMI（20.0～24.9 kg/m2）患者高 1.7 倍[36]。因此，術前減輕體重有可能會降低 PMV 的風險。
1.8 其它
高血壓[3]和糖尿病[8]是否為 PMV 的危險因素尚有爭議。這可能是由于這些因素對 PMV 風險的影響較弱，或是患者的地域分布和樣本量的差異導致研究結果不同。雖然這些病癥對 PMV 的影響尚無定論，術前若有效控制這些疾病可望提高患者的健康狀況，以利術后康復。
2 術中危險因素
2.1 心肺轉流時間、主動脈阻斷時間和手術時間
在大多數研究中，持續時間較長的體外循環手術都是 PMV 的危險因素[3，7，16]，其中 CPB 超過 120 min 是 PMV 最主要的危險因素[7]。Bartz 等[16]分析了 3 881 例冠狀動脈旁路移植術或冠狀動脈旁路移植術+瓣膜修補或置換術患者的臨床資料，發現 PMV 組（n=1 265）CPB 時間比非 PMV 組（n=2 616）長 20 min。Szeles 等[7]發現，相比于不使用 CPB，CPB 時間短于 120 min 的患者需要 PMV 的機率增加了 2.3 倍，而 CPB 超過 120 min 的患者需要 PMV 的機率增加了 3.2 倍。龔書榕等[5]研究發現長時間的 CPB 導致術后機械通氣時間延長。CPB 時灌注模式的改變，血液成分的破壞，缺血-再灌注損傷，血液與 CPB 裝置的異物表面接觸而激活補體和白細胞等因素導致全身炎癥反應。CPB 導致機體炎癥反應的程度及持續時間與術后并發癥有密切關系。持續的全身炎癥反應影響全身各系統臟器的功能：CPB 時間越長，全身炎癥反應程度越重，PMV 持續時間越長，發生多臟器功能障礙綜合征的可能性越大，術后機械通氣的時間也越長。周峻峰等[6] 發現主動脈阻斷時間超過 172 min，PMV 的危險增加 4.3 倍。然而，也有部分學者認為主動脈阻斷時間不是一個重要的危險因素[3]。另外，手術時間延長也可能由于手術或麻醉的困難導致，這些都是 PMV 的相關危險因素。可通過專業訓練提高術者的技能，縮短心肺轉流時間、主動脈阻斷時間和手術時間，從而間接降低 PMV 的發生率。
2.2 手術復雜性
手術越復雜，手術時間及體外循環時間越長，手術創傷也越加大，導致術中及術后出血增多及輸血增加，PMV 的風險也相應增加。龔書榕等[5] 的研究表明，旁路移植數目與機械通氣時間呈正相關，即旁路移植數目越多，術后機械通氣時間越長。
2.3 體溫降低
CPB 術中常使用降低體溫的方法來減少組織器官的損傷。Roman 等[37]建議常規使用低溫體外循環，低溫對神經及肝脾系統有保護作用。Schechter 等[18] 分析了 613 例近胸段主動脈手術的患者，結果顯示體溫降低組（478 例）和非體溫降低組（135 例）的機械通氣時間沒有顯著差別。體溫降低并不是 PMV 的危險因素。但是深低溫停循環時間延長是 PMV 的獨立危險因素。
2.4 血液過度稀釋
體外循環預充液以及靜脈補液可導致血液過度稀釋。當體外循環期間紅細胞比容低于 30% 時，終末器官功能障礙的危險增加，心腎功能受損。這些患者 CPB 術后機械通氣時間延長，住院時間延長，死亡率增加 [38]。Ranucci 等[39] 分析了 3 003 例行冠狀動脈旁路移植術患者，發現體外循環期間紅細胞比容在 27.8% 時與機械通氣時間延長有顯著關聯。因為在體外循環期間紅細胞比容的最低點與術前紅細胞比容密切相關，因此術前調整患者紅細胞比容可能成為重要的干預手段。
2.5 低血壓
在體外循環期間控制血壓的原則是維持血壓在保證腦血流能自動調節的范圍，從而保證腦血流量的穩定[40]。Ono 等[41] 研究了 450 例冠狀動脈旁路移植術或冠狀動脈旁路移植術合并瓣膜修補或置換術患者，發現腦血流自動調節范圍的個體差異很大。體外循環時血壓過低以致腦血流自動調節低于下限水平時，心臟術后患者發生腦卒中、急性腎功能不全以及 PMV 的可能性大大增加。因此，圍手術期應監測腦血流自動調節而合理的調控血壓，以減少主要臟器損傷和 PMV 發生的可能性。
3 術后危險因素
3.1 出血、手術探查出血源和輸血
術后大量出血是 PMV 的一個顯著危險因素。因為出血可以導致血流動力學不穩定，心源性水腫，輸血后非心源性肺水腫。手術再探查出血源的患者需要使用更多麻醉藥。龔書榕等 [5] 發現在 152 例冠狀動脈旁路移植術患者中，31.6% 需要 PMV。其中需要 PMV 的平均出血量比不需要 PMV 的多 934 ml。Vlaar 等[42]報導輸血可以導致急性肺損傷，大約 2.5% 的心臟手術患者發生了輸血相關的急性肺損傷，他們的機械通氣時間（25 h）比沒有輸血相關急性肺損傷的患者（22 h）長。
3.2 譫妄
譫妄是一種急性大腦功能障礙，25%～41% 的心臟手術患者可能發生譫妄[43-44]。患者的年齡、意識狀態、疾病的嚴重程度、貧血和使用某些鎮靜劑、抗膽堿藥和催眠藥等都是心臟手術后譫妄的危險因素，對預后的影響很大[44]。Stransky 等[45] 認為譫妄是 PMV 的顯著風險因素。他們分析了 467 例心臟手術患者的臨床資料，其中 47 例有冷漠型譫妄。譫妄患者的平均機械通氣時間比無譫妄患者長約 24 h。Shadvar 等[46]報道了類似的結果。他們對 200 例心臟手術后在 ICU 停留超過 24 h 的患者研究發現，47 例譫妄患者的平均機械通氣時間是 49 h，而 153 例無譫妄患者的平均機械通氣時間是 13 h。反之，PMV 也是譫妄的顯著危險因素。這可能是由于 PMV 和呼吸衰竭導致患者的健康狀態惡化。同時，麻醉藥和肌松藥也會影響患者的大腦功能。
3.3 急性腎損傷
心臟手術后常見的并發癥之一是急性腎損傷。50% 的患者都有明顯的腎功能下降（血清肌酐增加 25%），5% 的患者需要腎移植。心臟手術后引起急性腎損傷的原因尚不清楚，可能是腎臟灌注減少、溶血和一些炎性因子的作用[11]。嚴重的急性腎損傷通常合并多器官功能障礙綜合征、低心輸出量、內毒素血癥、高血容量、高血鉀和酸中毒。這些都會影響呼吸功能，導致 PMV。季強等[3]報道心臟手術后急性腎臟損傷患者的 PMV 風險增加 3.2 倍。
3.4 呼吸機相關性肺炎和肺損傷
呼吸機相關性肺炎是危重患者最常見的一種醫源性感染，可導致 PMV，PMV 又增加呼吸機相關性肺炎的風險。He 等[47]分析了心臟手術后呼吸機相關性肺炎的危險因素和臨床結果。他們發現 6.37% 的患者發生呼吸機相關性肺炎，其中 35.2% 的患者機械通氣時間>48 h。
有學者建議心臟手術時常規使用抗菌素預防感染。麻醉開始時靜脈給予 1 g 頭孢噻肟，術后每 8 h 給 1 g，一共持續 3 d[48]。Craven 等[49]建議預防性的使用抗菌素以降低呼吸機相關性肺炎的發生率。Lellouche 等[50]認為呼吸機高肺潮氣量的使用是 PMV 的獨立危險因素，高肺潮氣量（>12 ml/kg）患者 PMV 的發生率比低肺潮氣量（<10 ml/kg）患者高 2 倍。所以，他們建議使用低肺潮氣量（6～8 ml/kg）保護性機械通氣，以利于患者恢復[51]。Cappabianca 等[52]的研究結果表明糖皮質激素治療 CPB 引起的急性炎癥反應效果良好，而且并不增加心臟手術后的感染的危險。他們還觀察到使用地塞米松組患者有縮短機械通氣時間的趨勢。Dieleman 等[53]認為在患者麻醉后，CPB 開始之前，一次性大劑量（1 mg/kg 體重，最大劑量為 100 mg）靜脈給予地塞米松，可以降低術后感染率，縮短機械通氣時間，減少在 ICU 停留時間。他們還發現使用地塞米松可以降低術后感染，尤其是肺部感染。這顯然是與傳統的認為使用糖皮質激素導致感染率增加的觀點相背。可能的原因是長期使用糖皮質激素因為抑制免疫系統而增加感染；而單次預防性用藥時，免疫系統激活反而無益。Ho 等[54] 也報道預防性使用糖皮質激素并不增加感染。
4 總結與展望
綜上所述，對心臟外科術后 PMV 的主要危險因素達到共識的有心力衰竭，尤其是左心室射血分數低、年齡、肺功能障礙、CPB 時間、術后譫妄、出血及出血再探查。然而，目前的研究大多是回顧性的，其結果受多種因素的影響，包括樣本大小，患者地域分布，數據采集和分析等。更為重要的是，不同醫院和術者對術前因素的評估，手術操作及術后管理的差異很可能造成結果的差異。將來開展更多的前瞻性研究將有助于更好地了解及控制 PMV 的危險因素。充分認識 PMV 的危險因素，對術前已有的疾病進行充分治療，盡可能控制術中及術后的危險因素，將有益于患者康復。