心脏手术患者的氧合目标 - 前后研究

背景 氧气对生命至关重要，在手术期间常规进行补充氧气治疗以避免危及生命的低氧血症。 辅助氧疗通常以 0.60 至 1.00 的高浓度固定吸入氧 (FiO2) 进行。 结果，动脉氧分压 (PaO2) 经常超过正常水平。 越来越多的证据表明，大量氧疗存在潜在危害。 因此，必须进一步研究手术期间氧疗的标准方案。

该研究的目的是评估在使用体外循环 (CPB) 的择期心脏手术期间以及在重症监护室 (ICU) 术后第一天以正常水平 PaO2 为目标的氧疗方案是否可行。 此外，还将评估术前、CPB 前后、ICU 术后第一天和手术病房术后第三天收集的呼出气冷凝物和动脉血的代谢变化。

研究设计 研究设计是对计划进行择期心脏手术（冠状动脉旁路移植术或瓣膜置换术或两者的组合）的患者进行的前后研究。 前 25 名患者将遵循我们机构的补充氧疗标准方案；即机械通气期间的最低 FiO2 为 0.60，在 ICU 中脱离呼吸机后每分钟至少 3 升氧气。 此后，另外 25 名患者将接受补充氧气治疗，以在手术期间和 ICU 中达到定义为 10-12 kPa（75-120 mmHg）的正常 PaO2。

在手术前、术后第一天和第三天的自主呼吸期间，将通过喉舌收集呼出的呼吸冷凝物，而在机械通气期间将通过气管导管收集冷凝物。 将同时采集动脉血样。 呼出气冷凝物和血清样本将分成等份并储存在-80 摄氏度的冰箱中，直到所有患者都包括在内后进行最终分析。

将使用核磁共振 (NMR) 光谱和质谱 (MS) 分析呼出气冷凝物和血清样本中的代谢变化。 光谱将给出给定样品中所有代谢物的快照，并阐明代谢曲线对氧气暴露的反应变化。

假设 假设氧合目标是可行的，将补充氧疗改为正常范围内的氧合目标将降低 FiO2，从而降低 PaO2/FiO2 比值。

结果 主要结果是术后第三天的 PaO2/FiO2 比值。 次要结果将是呼出气冷凝物和血清样本中代谢特征的变化、氧合参数、PaO2 和氧饱和度的变化、ICU 呼吸机脱机时间的变化、FiO2 和脱机后补充氧疗的变化呼吸机，以及术后并发症的变化，定义为肺炎、心律失常、再次手术和再次入住 ICU。

统计分析 这是一项试点研究，是一项可行性前后研究。 根据机构数据进行功率计算，估计 PaO2/FiO2 比率从氧疗标准方案的 30 ± 7 kPa 增加到氧合目标方法的 36 ± 7 kPa，α 为 0.05 和80% (1-beta) 的功效，每组需要 23 名患者。 将招募 50 名患者，每组 25 名患者，以覆盖退出患者。

将评估数据的正常性。 将使用 Student t 检验比较连续正态分布的变量，并报告为均值和标准差，而非正态分布的数据将使用 Wilcoxon 秩和检验进行比较，并报告为中位数和四分位数范围。 所有分析将使用 Stata（Metrika Consulting AB，斯德哥尔摩，瑞典）和 Matlab 进行。

代谢组学的组成将通过多变量分析进行比较。 对于多变量分析，将在 Matlab（The MathWorks Inc.，Natick，United States）和 Python（Python Software Foundation，Delaware，United States）软件中使用内部脚本进行各种无监督和监督分析。 主成分分析将用于获得数据的初步前景，以筛选异常值并检测聚类。 最终，将采用偏最小二乘判别 (PLS-DA) 分析与不同的 vv rs 选择算法相结合来执行数据缩减和处理分类。 出于验证目的，将应用百叶窗交叉验证方法。

伦理 患者将在获得知情签署内容后被纳入。 在奥尔堡大学医院接受 CPB 心脏手术的患者常规给予 0.60 的 FiO2。 将生理 PaO2 水平设定在 10 到 12 kPa 之间被认为是安全的。 接受心脏手术的患者在手术期间和 ICU 中通常会受到最大程度的监测。 主管心脏麻醉师可以随时为 PaO2 目标充电。

呼出气冷凝液的收集是无痛的，不会给患者带来任何不适。 术后第三天的动脉血样将由对此程序有经验的心脏麻醉师进行，他们将在穿刺前使用 1% 的利多卡因进行皮下镇痛，从而避免手术过程中的疼痛。 此后，将进行 2 分钟的手动按压，以最大限度地降低血肿的风险。 总共收集了四份额外的血液样本用于代谢组学和一份额外的血气分析。 研究中提取的血液总量为 12.5 mL。

所有其他程序和治疗均遵循标准方案。