引用本文： 蒋子薇, 赵海波, 刘溢思. 心脏术后纤维蛋白原和胶原代谢的变化规律及其与术后心房颤动关系的前瞻性队列研究. 中国胸心血管外科临床杂志, 2022, 29(3): 335-345. doi: 10.7507/1007-4848.202106020 复制
术后心房颤动（postoperative atrial fibrillation，POAF）是指术前无心房颤动（atrial fibrillation，AF），在术后新出现的AF [1]。POAF是冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting，CABG）和心脏瓣膜置换（heart valve replacement，VR）术后常见的并发症之一，发生率 30%～60%[1-2]，根据手术方式的不同而不同，多发生于术后2～4 d，7 d后几乎不发生[3]。发生POAF的患者卒中和死亡风险分别为未发生POAF患者的5倍和2倍[4]。
关于POAF的发生机制目前尚不清楚[5]。因此，尚无有效预防措施[6]。AF的发生需要触发基质和维持基质[7]。团队前期研究[8]发现，POAF的发生与心脏手术后心房局部炎症反应触发激活STAT3信号通路，促使早期胶原合成增加，致心房基质改变有关。心房中细胞外基质（ECM）的主要组成成分为胶原。心房中的胶原以Ⅰ型、Ⅲ型胶原为主[9]。Ⅰ型前胶原羧基端前肽（PICP）以及Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（ICTP）分别为胶原合成和降解的标记物[9] 。研究[10]表明心房中胶原代谢失衡，胶原合成增加通过影响心脏的电重构及结构重构参与慢性AF的发生，且PICP及ICTP 的升高被发现与AF的发生有关[11-12]。纤维蛋白原（fibrinogen）是一类由肝脏产生的具有凝血功能的异源三聚体蛋白[13]。研究发现，纤维蛋白原不仅具有众所周知的促使血液黏度升高及血管内血栓形成的作用[14]，且可促进胶原的合成[15]。研究[16]报道，纤维蛋白原的升高与AF的发生有关。但心脏手术后，纤维蛋白原及胶原代谢标记物的变化规律及其与POAF的关系尚不清楚。本研究旨在探讨CABG和/或VR手术后血液和心包引流液中纤维蛋白原及胶原代谢经典标记物（PICP、ICTP）随时间变化的规律及其与POAF的量效和时效关系，以期为临床POAF的早期预防和精准防治提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
采用方便抽样的方法，选择2021年3—6月于首都医科大学附属北京朝阳医院心脏中心行CABG或CABG联合VR术的冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者。冠心病的诊断标准为冠状动脉造影检查发现心外膜下冠状动脉直径狭窄＞50%，且患者有典型心绞痛症状或无创性检查显示患者有心肌缺血证据。纳入标准：（1）年龄＞18岁；（2） 行CABG和/或VR术；（3）术前心电图显示为窦性心律。排除标准：（1）既往AF史。AF病史由24 h心电图诊断。对于AF的诊断参照《2020 ESC心房颤动诊断和管理指南》[17]的诊断标准：心电图表现为标准12导联心电图记录≥30 s或单导联心电图示AF心律，无明显重复的 P 波和 RR 间期不规则（房室传导未受损时）可诊断为临床AF；（2）室间隔缺损、房间隔缺损等先天性心脏病史，扩张型心肌病、肥厚型心肌病等心肌病；（3）术前严重感染、电解质紊乱、严重的肝肾功能不全；（4）术后住院期间死亡的患者、合并有恶性肿瘤等其它严重影响预后疾病的患者；（5）标本采集及研究过程中拒绝配合的患者。根据患者术后情况，分为 POAF 组和窦性心律（SR）组。
1.2 方法
本研究为前瞻性队列研究。
1.2.1 研究工具
采用自行设计的资料收集表收集入组患者的术前、术中及术后可能与POAF发生相关的资料。
（1）一般资料：性别、年龄、民族、身高、体重、体重指数（body mass index，BMI）、吸烟史、本次入院诊断。
（2）临床资料：高血压病史、糖尿病史、脑血管病史、心脏病史、心功能分级（NYHA）、目前使用的药物、冠状动脉病变情况、左房内径、左室舒张末期内径、左室收缩末期内径、左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、二尖瓣E/A比值、是否为体外循环下手术、供体血管、受体血管、冠状动脉血管搭桥支数、体外循环时间、手术时间、术中出血量、术中输血量、术中是否使用主动脉内球囊反搏、是否使用血管活性药物、术后用药、术后机械辅助通气时间。
（3）炎性标志物：白细胞、中性粒细胞、单核细胞。
（4）胶原代谢标志物：PICP、ICTP、纤维蛋白原。
（5）POAF指标：术后POAF首发时间，观察期间POAF发生次数及持续时间。
（6）临床结局指标：心肌梗死、卒中、术后感染、急性肾功能损害、死亡。
1.2.2 资料收集
（1）术前资料收集：研究者每日下午1点查看患者手术通知单及医疗病历，记录所有行心脏手术患者的性别、年龄、身高、体重、病史、手术史、用药史、疾病诊断及手术名称。严格按照纳入及排除标准选择研究对象后，再进一步收集患者术前资料：首先，向入选的患者及家属介绍本研究的目的及方法，取得患者及家属的同意并签署知情同意书以后，通过询问患者，结合病历记录获取术前临床资料。
（2）术中资料收集：在患者手术结束返回ICU后，研究者收集患者的术中资料。资料通过查看手术记录单、医疗记录以及询问参加手术的医生获得。
（3）术后资料收集：研究者每日通过阅读医疗病历、查看医嘱及护理记录单记录患者术后用药、液体出入量等相关内容，直至术后 7 d。
（4）血液样本采集：术前血液标本在患者进入手术室，麻醉师给患者置入动脉导管时，由体外循环技师抽取动脉血（必须在进行开胸前），研究者在手术室门口接应。术后0 h、6 h、24 h、48 h的血液标本由研究者通过患者已置入的动脉导管抽取动脉血。具体方法为用10 mL无菌注射器采集动脉血10 mL，置于EDTA抗凝管。室温放置2 h后，4℃，3 000 r/min离心15 min，取上清液，分装，–80℃保存。采用酶联免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）方法检测血液中PICP（睿信，北京）、ICTP（睿信，北京）及纤维蛋白原（睿信，北京）的含量。
（5）引流液样本采集：分别于术后0 h、6 h、24 h、48 h在无菌操作下采集心包引流液标本，并记录术后 0～6 h、6～24 h、24～48 h 内引流液的量。患者均在术中留置心包纵隔引流管，并连接引流瓶。为避免混杂因素影响，每次采集前半小时将引流管内的引流液排至引流瓶，并倒空引流瓶内的引流液，以确保采集的引流液为该时间点（±0.5 h）的样本。采集时用安尔碘消毒心包纵隔引流瓶的瓶口及瓶颈，打开EDTA抗凝管的盖子，将引流液从瓶口倒入EDTA抗凝管。室温放置2 h后，4℃ 3 000 r/min离心15 min，取上清液，分装，–80℃保存。采用ELISA方法检测引流液中PICP（睿信，北京）、ICTP（睿信，北京）及纤维蛋白原（睿信，北京）的含量。
（6）AF的监测：术后患者使用24 h动态心电监护仪监测7 d或至患者转出。研究者每天上午 10 点查看心电监护中过去24 h的心电图，同时结合护理记录、病历记录确定是否发生POAF。由2名具有10年以上AF诊断经验的医务人员根据24 h心电图记录对POAF进行判定。若有分歧，则与第3位上级医师联合重新评估。
1.3 统计学分析
所有数据均采用SPSS 18.0统计分析软件进行统计分析。正态分布的计量资料采用均数±标准差（ 
±s）表示，采用独立样本t检验进行比较。非正态分布的计量资料采用中位数（上下四分位数）［M（P25，P75）］表示，采用秩和检验进行比较。计数资料采用Fisher确切概率法进行比较。PICP、ICTP 及纤维蛋白原随时间变化的趋势及其在POAF 组及SR组之间差异的比较采用重复测量方差分析。进行Mauchly 的球形度检验，若P≤0.05，则采用 Greenhouse-Geisser 进行结果矫正。所有在单因素分析中P≤0.1的变量进入logistic回归分析。P≤0.05为差异有统计学意义。
1.4 伦理审查
本研究已通过首都医科大学医学伦理委员会审查（2020SY056）。研究遵循世界卫生组织赫尔辛基宣言拟定的道德标准，所有的入选患者在研究前均被给予研究知情同意书，告知其在术后使用24 h心电检测（Holter）持续监测，并需采集其血液及心包引流液标本以供研究使用。同时，本研究也对所有研究中的临床资料坚持严格的保密原则。
2 结果
2.1 患者一般临床特征
本研究共收集125例次血液样本，78例次引流液样本。入选患者26例，其中男18例、女8例，平均年龄（64.04±7.27）岁，其中9例术后出现AF，17例未出现，POAF的发生率为34.6%。术后POAF首发时间为（36.89±24.21）h，观察期间POAF发生次数为（1.56±0.88）次，及持续（441.22±1 252.63）min。两组患者一般资料分析发现，POAF组右房长径≥47 mm患者比例显著高于SR组（P=0.004）。两组患者的BMI、LVEF、高血压病史、糖尿病病史、冠状动脉病变支数、术中出血量、呼吸机辅助时间等差异均无统计学意义（P＞0.05）；见表1。
表1
两组患者临床基线资料比较［
/例（%）/M（P25，P75）］
2.2 临床结局指标
2例（7.7%）患者术后因大出血而进行二次手术，1例（3.8%）患者发生术后急性肾功能损害。无心肌梗死、卒中、术后感染、死亡患者。POAF组及SR组，临床不良结局发生率差异无统计学意义（P>0.05）。
2.3 心脏术后纤维蛋白原的变化规律及其与POAF的关系
本研究检测了术前，术后0 h、6 h、24 h、48 h外周血液及心包引流液中纤维蛋白原水平，发现POAF组心包引流液中纤维蛋白原水平在术后48 h内呈现两个高峰（术后0 h、24 h）；而SR组则呈现持续下降的趋势；见图1a。重复测量方差分析发现POAF和SR组心包引流液中纤维蛋白原的水平随时间变化的差异显著不同（P交互=0.022）。进一步对每一个时间点的纤维蛋白原水平进行比较，发现POAF组术后24 h和术后48 h的心包引流液中纤维蛋白原水平显著高于SR组（P=0.013，P=0.029）；见表2。
图1
POAF组和SR组血液、引流液纤维蛋白原（a）、PICP（b）、ICTP（c）随时间变化规律
POAF：术后心房颤动；SR：窦性心律；PICP：Ⅰ型前胶原羧基端前肽；ICTP：Ⅰ型胶原羧基末端交联肽；Fibrinogen：纤维蛋白原；
表2
POAF组和SR组胶原代谢标记物水平比较（
）
进一步分析外周血液中的纤维蛋白原水平，发现无论是POAF组还是SR组，均于术前为浓度最高峰，随后呈现持续下降的趋势；见图1a。重复测量方差分析显示血液中的纤维蛋白原随时间变化的趋势在POAF和SR两组之间差异无统计学意义（P=0.566）。进一步对每一个时间点的纤维蛋白原水平进行比较，发现术前SR组外周血液中的纤维蛋白原水平高于POAF组（P=0.032）；见表2。
2.4 心脏术后PICP的变化规律及其与POAF的关系
心包引流液中，POAF组PICP水平在术后6 h达到最高峰，随后下降；SR组PICP水平则术后0 h达到最高峰，随后持续下降；见图1b。但重复测量方差分析结果显示两组之间PICP水平随时间变化的趋势没有差异（P=0.125）。对5个时间点的PICP水平进行独立样本t检验分析，未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
外周血液中，POAF组PICP水平在术前达到最高峰，随后持续下降；SR组PICP水平也在术前达到最高峰，随后下降，但在术后6 h有一个小幅度的上升，随后持续下降；见图1b。重复测量方差分析结果显示PICP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.088）。对每一个时间点PICP水平进行组间比较，发现POAF组的术后0 h PICP水平显著高于SR组（P=0.017），而两组术前PICP水平差异无统计学意义（P=0.773）；见表2。
2.5 心脏术后ICTP的变化规律及其与POAF的关系
研究结果发现心包引流液中，POAF组ICTP水平在术后0 h达到最高峰，随后下降，于术后24 h稍有上升，此后继续下降；SR组ICTP水平在术后0 h达到最高峰，随后持续下降；见图1c。对两组进行重复测量方差分析，发现ICTP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.409）。对每一个时间点进行独立样本t检验分析，未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
外周血液中，POAF组和SR组ICTP水平均在术前达到最高峰，随后下降，在术后48 h稍有回升；见图1c。对两组进行重复测量方差分析，发现ICTP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.848）。对每一个时间点进行独立样本t检验，均未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
2.6 纤维蛋白原及纤维代谢标志物对POAF的潜在预测价值
筛选单因素分析中P≤0.1的变量进行多元logistic回归。P≤0.1的变量包括右房长径、术后0 h血液PICP水平、术前血液纤维蛋白原水平、术后24 h心包引流液纤维蛋白原水平、术后48 h心包引流液纤维蛋白原水平。但由于术后24 h心包引流液中纤维蛋白原与术后48 h纤维蛋白原的浓度具有强相关，二者只能选择其一进入方程。本研究选择与POAF相关性更强的术后24 h心包引流液纤维蛋白原进入多元回归分析。Logistic 多元回归结果显示，术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是CABG和/或VR术POAF的独立预测因子；见表3。
表3
单因素（未矫正）及多因素（矫正）回归模型中术后24 h心包引流液中纤维蛋白原对POAF的预测价值
为了确定纤维蛋白原对POAF的预测价值，采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线确定因子的临界值，结果显示右房长径≥46 mm和纤维蛋白原≥11.47 ng/mL为最佳临界值。以 ROC 曲线确定的临界值作为临界点，将上述变量作为二分类变量放入 logistic 回归模型；见表3。结果显示右房长径≥46 mm和纤维蛋白原≥11.47 ng/mL是POAF的独立预测因子。该模型的Cox & Snell R2=0.352，Nagel kerke R2=0.486，拟合优度=0.653。整个模型预测 POAF 的曲线下面积为0.837，特异度、灵敏度分别为82.4%、66.7%；见图2。
图2
POAF预测模型的受试者工作特征曲线
曲线下面积（AUC）=0.837
3 讨论
本研究对纤维蛋白原与胶原代谢标记物在CABG和/或VR手术后变化的规律进行了初步探讨，并发现术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是一种潜在、新型的、无创的POAF预测因子。
POAF是CABG及心脏瓣膜置换术后最常见的心律失常并发症，本研究中POAF的发生率为 34.6%，与文献[1-2]报道一致。本研究收集了不同来源、不同时间点的样本，并检测了与胶原代谢相关的三大因子。因此，较为全面地分析了CABG和/或VR术后纤维蛋白原及胶原代谢标记物时空分布的规律。本研究作为大型前瞻性研究的前期初步探索，为后期临床研究的开展提供了基础和方向。
本研究通过动态观察术后 48 h内血液和心包引流液中纤维蛋白原的水平，发现术后未发生POAF组的患者其心包引流液中的纤维蛋白原水平整体呈现下降趋势。而POAF组的纤维蛋白原水平则在术后48 h内呈现两个高峰（术后0 h、24 h），其变化趋势与SR组有显著差异。在进一步控制混杂因素后，心包引流液中的纤维蛋白原在本研究只有26例样本的情况下，仍然呈现很强的预测性，单个因子对于POAF的预测能力高达79%，联合右房长径后，预测性能进一步提升至83%。Gaudino等[18]研究发现，心脏术后POAF组患者外周血液中的纤维蛋白原水平显著升高，是POAF的独立预测因子，与本研究结果类似。此外，大量研究[19-20]表明，外周血液中纤维蛋白原水平的增加与慢性AF的发生显著相关，纤维蛋白原水平异常既是AF的结果，又促进了AF的发展。且血浆纤维蛋白原水平可作为评估心血管事件的生物标志物，对于诊断冠心病、AF、心力衰竭、心源性猝死等心血管疾病以及评估其预后具有重要意义[21]。纤维蛋白原是一种由肝脏合成、分泌的具有凝血功能的糖蛋白[22]。研究显示，纤维蛋白原不仅具有众所周知的促使血液黏度升高及血管内血栓形成的作用[14]，且具有促进胶原合成的作用[15]。Masamune等[15]的研究发现纤维蛋白原具有基质蛋白的性质，其可与成纤维细胞构成的细胞外基质一起形成促胶原合成的微环境，并与其它纤维蛋白，如纤维粘连蛋白、层粘连蛋白和Ⅳ型胶原共定位。另一方面，研究发现纤维蛋白原可与炎性细胞表面的黏附因子CD11b/CD18 相互作用激活促炎信号通路并上调细胞因子如肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白细胞介素（interleukin，IL）-1β和核因子（nuclear factor，NF）-κB，引发炎症瀑布，进一步促使胶原合成增加，胶原代谢紊乱[16]，形成AF发生的基质。
再者，本研究发现相对于心包引流液，血液中的纤维蛋白原未能显示出对POAF的预测价值。一方面，有可能和本研究样本例数少，检测效能低有关。另一方面也说明，相对于手术后全身的系统性病理生理变化，心脏局部的病理生理变化可能更能反映POAF的发生机制。心包引流液主要是手术后心脏和胸腔渗血或渗液及淋巴液，反映了手术后心脏局部的炎症反应及氧化应激反应的病理生理变化[23]。所以心包引流液中的因子水平相对于血液中因子的水平更能代表心脏局部的变化，因而更能反映心房在遭受了手术的创伤和压力之后所发生的变化。本研究在小样本的情况下，发现了心包引流液中，而非外周血液中的纤维蛋白原对于POAF的预测效能，进一步说明了手术带来的心房局部病理生理变化，是POAF发生的重要触发机制。
进一步分析胶原代谢标记物的变化规律，我们发现对于SR而言，无论是代表胶原合成的标记物PICP还是代表胶原降解的标记物ICTP，在术后48 h内，均呈现整体下降趋势（除了外周血液中的PICP水平在术后6 h有小幅度的上升）。而对于POAF组患者，其心包引流液中的PICP及ICTP浓度虽整体呈现下降趋势，但分别在术后6 h和24 h却有回升。此外，POAF组外周血液中PICP水平在术后0 h显著高于SR组。这些研究结果说明POAF组患者术后胶原合成水平高于SR组。关于引流液中PICP和ICTP的研究，目前尚无报道。但关于血液中二者的探讨，本研究结果与Swartz等[24]和Rizvi等[11]的结果一致。其调研了90例既往无AF的患者，发现了POAF患者术前血液中PICP水平升高，并与心房纤维化程度相关[11]。Ⅰ和Ⅲ型胶原合成和降解过程中起主要调节作用的为基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）及其抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）[25]。生理状态下MMPs处于低活性状态，维持胶原代谢的平衡。病理状态下，比如心脏手术时，打开胸腔和心包、心脏表面的直接手术操作、体外循环以及再灌注损伤等因素均可引起心脏局部和全身性的炎症和氧化应激反应增加[8]。进而导致MMPs表达增强，MMPs/TIMPs平衡被破坏，胶原合成增加，胶原的合成和降解之间的平衡被破坏，使得原有的各型胶原的比例失衡且排列紊乱，重新分隔心肌细胞，造成心肌结构重构，使得心肌细胞间偶联异质性增加，传导速度减慢，有利于折返机制的形成，为AF的发生提供了结构基础[9] 。
再者，本研究结果显示右房长径长的患者更容易发生POAF。本研究结果与刘颖娴等[26] 的研究结果一致。分析原因，一方面右房长径增大导致心房结构重构，形成POAF发生的易感基质。另一方面，右房长径增大与右心功能不全通常并存，进一步促进AF的发生。此外，郭冠军等[27]研究发现在非结构性、非瓣膜性AF患者中，右房大小与左房大小密切相关，单独右房增大而左房不增大者少见，双心房增大的患者AF复发风险更高。
本研究的主要局限性在于样本量。尽管由于时间和经济条件有限，本研究收集到的样本较小，且来自于同一个医院，但本研究结果可以为今后大样本、多中心研究提供研究方向，并为POAF的机制研究提供新思路。另一局限性在于没有比较两组患者的瓣膜置换手术方式、手术方式的不同可能对研究结果带来的影响。但陈德海等[28]及李娅姣等[29]的研究表明，不同的瓣膜置换方式，对POAF的发生无影响。
本研究对血液和心包引流液中的纤维蛋白原与胶原代谢标记物在CABG和/或VR手术后随时间变化的规律及其与POAF的关系进行了初步探索，并发现术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是一种潜在、新型的、无创的POAF预测因子。研究结果为POAF的发生机制探讨提供了新思路，并为临床POAF的精准预测和预防提供了研究基础。
利益冲突：无。
作者贡献：刘溢思负责研究构思与设计，数据收集、分析，论文撰写、修订；蒋子薇负责数据收集、分析，论文撰写；赵海波负责数据收集、分析。
术后心房颤动（postoperative atrial fibrillation，POAF）是指术前无心房颤动（atrial fibrillation，AF），在术后新出现的AF [1]。POAF是冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting，CABG）和心脏瓣膜置换（heart valve replacement，VR）术后常见的并发症之一，发生率 30%～60%[1-2]，根据手术方式的不同而不同，多发生于术后2～4 d，7 d后几乎不发生[3]。发生POAF的患者卒中和死亡风险分别为未发生POAF患者的5倍和2倍[4]。
关于POAF的发生机制目前尚不清楚[5]。因此，尚无有效预防措施[6]。AF的发生需要触发基质和维持基质[7]。团队前期研究[8]发现，POAF的发生与心脏手术后心房局部炎症反应触发激活STAT3信号通路，促使早期胶原合成增加，致心房基质改变有关。心房中细胞外基质（ECM）的主要组成成分为胶原。心房中的胶原以Ⅰ型、Ⅲ型胶原为主[9]。Ⅰ型前胶原羧基端前肽（PICP）以及Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（ICTP）分别为胶原合成和降解的标记物[9] 。研究[10]表明心房中胶原代谢失衡，胶原合成增加通过影响心脏的电重构及结构重构参与慢性AF的发生，且PICP及ICTP 的升高被发现与AF的发生有关[11-12]。纤维蛋白原（fibrinogen）是一类由肝脏产生的具有凝血功能的异源三聚体蛋白[13]。研究发现，纤维蛋白原不仅具有众所周知的促使血液黏度升高及血管内血栓形成的作用[14]，且可促进胶原的合成[15]。研究[16]报道，纤维蛋白原的升高与AF的发生有关。但心脏手术后，纤维蛋白原及胶原代谢标记物的变化规律及其与POAF的关系尚不清楚。本研究旨在探讨CABG和/或VR手术后血液和心包引流液中纤维蛋白原及胶原代谢经典标记物（PICP、ICTP）随时间变化的规律及其与POAF的量效和时效关系，以期为临床POAF的早期预防和精准防治提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
采用方便抽样的方法，选择2021年3—6月于首都医科大学附属北京朝阳医院心脏中心行CABG或CABG联合VR术的冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者。冠心病的诊断标准为冠状动脉造影检查发现心外膜下冠状动脉直径狭窄＞50%，且患者有典型心绞痛症状或无创性检查显示患者有心肌缺血证据。纳入标准：（1）年龄＞18岁；（2） 行CABG和/或VR术；（3）术前心电图显示为窦性心律。排除标准：（1）既往AF史。AF病史由24 h心电图诊断。对于AF的诊断参照《2020 ESC心房颤动诊断和管理指南》[17]的诊断标准：心电图表现为标准12导联心电图记录≥30 s或单导联心电图示AF心律，无明显重复的 P 波和 RR 间期不规则（房室传导未受损时）可诊断为临床AF；（2）室间隔缺损、房间隔缺损等先天性心脏病史，扩张型心肌病、肥厚型心肌病等心肌病；（3）术前严重感染、电解质紊乱、严重的肝肾功能不全；（4）术后住院期间死亡的患者、合并有恶性肿瘤等其它严重影响预后疾病的患者；（5）标本采集及研究过程中拒绝配合的患者。根据患者术后情况，分为 POAF 组和窦性心律（SR）组。
1.2 方法
本研究为前瞻性队列研究。
1.2.1 研究工具
采用自行设计的资料收集表收集入组患者的术前、术中及术后可能与POAF发生相关的资料。
（1）一般资料：性别、年龄、民族、身高、体重、体重指数（body mass index，BMI）、吸烟史、本次入院诊断。
（2）临床资料：高血压病史、糖尿病史、脑血管病史、心脏病史、心功能分级（NYHA）、目前使用的药物、冠状动脉病变情况、左房内径、左室舒张末期内径、左室收缩末期内径、左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、二尖瓣E/A比值、是否为体外循环下手术、供体血管、受体血管、冠状动脉血管搭桥支数、体外循环时间、手术时间、术中出血量、术中输血量、术中是否使用主动脉内球囊反搏、是否使用血管活性药物、术后用药、术后机械辅助通气时间。
（3）炎性标志物：白细胞、中性粒细胞、单核细胞。
（4）胶原代谢标志物：PICP、ICTP、纤维蛋白原。
（5）POAF指标：术后POAF首发时间，观察期间POAF发生次数及持续时间。
（6）临床结局指标：心肌梗死、卒中、术后感染、急性肾功能损害、死亡。
1.2.2 资料收集
（1）术前资料收集：研究者每日下午1点查看患者手术通知单及医疗病历，记录所有行心脏手术患者的性别、年龄、身高、体重、病史、手术史、用药史、疾病诊断及手术名称。严格按照纳入及排除标准选择研究对象后，再进一步收集患者术前资料：首先，向入选的患者及家属介绍本研究的目的及方法，取得患者及家属的同意并签署知情同意书以后，通过询问患者，结合病历记录获取术前临床资料。
（2）术中资料收集：在患者手术结束返回ICU后，研究者收集患者的术中资料。资料通过查看手术记录单、医疗记录以及询问参加手术的医生获得。
（3）术后资料收集：研究者每日通过阅读医疗病历、查看医嘱及护理记录单记录患者术后用药、液体出入量等相关内容，直至术后 7 d。
（4）血液样本采集：术前血液标本在患者进入手术室，麻醉师给患者置入动脉导管时，由体外循环技师抽取动脉血（必须在进行开胸前），研究者在手术室门口接应。术后0 h、6 h、24 h、48 h的血液标本由研究者通过患者已置入的动脉导管抽取动脉血。具体方法为用10 mL无菌注射器采集动脉血10 mL，置于EDTA抗凝管。室温放置2 h后，4℃，3 000 r/min离心15 min，取上清液，分装，–80℃保存。采用酶联免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）方法检测血液中PICP（睿信，北京）、ICTP（睿信，北京）及纤维蛋白原（睿信，北京）的含量。
（5）引流液样本采集：分别于术后0 h、6 h、24 h、48 h在无菌操作下采集心包引流液标本，并记录术后 0～6 h、6～24 h、24～48 h 内引流液的量。患者均在术中留置心包纵隔引流管，并连接引流瓶。为避免混杂因素影响，每次采集前半小时将引流管内的引流液排至引流瓶，并倒空引流瓶内的引流液，以确保采集的引流液为该时间点（±0.5 h）的样本。采集时用安尔碘消毒心包纵隔引流瓶的瓶口及瓶颈，打开EDTA抗凝管的盖子，将引流液从瓶口倒入EDTA抗凝管。室温放置2 h后，4℃ 3 000 r/min离心15 min，取上清液，分装，–80℃保存。采用ELISA方法检测引流液中PICP（睿信，北京）、ICTP（睿信，北京）及纤维蛋白原（睿信，北京）的含量。
（6）AF的监测：术后患者使用24 h动态心电监护仪监测7 d或至患者转出。研究者每天上午 10 点查看心电监护中过去24 h的心电图，同时结合护理记录、病历记录确定是否发生POAF。由2名具有10年以上AF诊断经验的医务人员根据24 h心电图记录对POAF进行判定。若有分歧，则与第3位上级医师联合重新评估。
1.3 统计学分析
所有数据均采用SPSS 18.0统计分析软件进行统计分析。正态分布的计量资料采用均数±标准差（ ±s）表示，采用独立样本t检验进行比较。非正态分布的计量资料采用中位数（上下四分位数）［M（P25，P75）］表示，采用秩和检验进行比较。计数资料采用Fisher确切概率法进行比较。PICP、ICTP 及纤维蛋白原随时间变化的趋势及其在POAF 组及SR组之间差异的比较采用重复测量方差分析。进行Mauchly 的球形度检验，若P≤0.05，则采用 Greenhouse-Geisser 进行结果矫正。所有在单因素分析中P≤0.1的变量进入logistic回归分析。P≤0.05为差异有统计学意义。
1.4 伦理审查
本研究已通过首都医科大学医学伦理委员会审查（2020SY056）。研究遵循世界卫生组织赫尔辛基宣言拟定的道德标准，所有的入选患者在研究前均被给予研究知情同意书，告知其在术后使用24 h心电检测（Holter）持续监测，并需采集其血液及心包引流液标本以供研究使用。同时，本研究也对所有研究中的临床资料坚持严格的保密原则。
2 结果
2.1 患者一般临床特征
本研究共收集125例次血液样本，78例次引流液样本。入选患者26例，其中男18例、女8例，平均年龄（64.04±7.27）岁，其中9例术后出现AF，17例未出现，POAF的发生率为34.6%。术后POAF首发时间为（36.89±24.21）h，观察期间POAF发生次数为（1.56±0.88）次，及持续（441.22±1 252.63）min。两组患者一般资料分析发现，POAF组右房长径≥47 mm患者比例显著高于SR组（P=0.004）。两组患者的BMI、LVEF、高血压病史、糖尿病病史、冠状动脉病变支数、术中出血量、呼吸机辅助时间等差异均无统计学意义（P＞0.05）；见表1。
表1
两组患者临床基线资料比较［/例（%）/M（P25，P75）］
2.2 临床结局指标
2例（7.7%）患者术后因大出血而进行二次手术，1例（3.8%）患者发生术后急性肾功能损害。无心肌梗死、卒中、术后感染、死亡患者。POAF组及SR组，临床不良结局发生率差异无统计学意义（P>0.05）。
2.3 心脏术后纤维蛋白原的变化规律及其与POAF的关系
本研究检测了术前，术后0 h、6 h、24 h、48 h外周血液及心包引流液中纤维蛋白原水平，发现POAF组心包引流液中纤维蛋白原水平在术后48 h内呈现两个高峰（术后0 h、24 h）；而SR组则呈现持续下降的趋势；见图1a。重复测量方差分析发现POAF和SR组心包引流液中纤维蛋白原的水平随时间变化的差异显著不同（P交互=0.022）。进一步对每一个时间点的纤维蛋白原水平进行比较，发现POAF组术后24 h和术后48 h的心包引流液中纤维蛋白原水平显著高于SR组（P=0.013，P=0.029）；见表2。
图1
POAF组和SR组血液、引流液纤维蛋白原（a）、PICP（b）、ICTP（c）随时间变化规律
POAF：术后心房颤动；SR：窦性心律；PICP：Ⅰ型前胶原羧基端前肽；ICTP：Ⅰ型胶原羧基末端交联肽；Fibrinogen：纤维蛋白原；
表2
POAF组和SR组胶原代谢标记物水平比较（）
进一步分析外周血液中的纤维蛋白原水平，发现无论是POAF组还是SR组，均于术前为浓度最高峰，随后呈现持续下降的趋势；见图1a。重复测量方差分析显示血液中的纤维蛋白原随时间变化的趋势在POAF和SR两组之间差异无统计学意义（P=0.566）。进一步对每一个时间点的纤维蛋白原水平进行比较，发现术前SR组外周血液中的纤维蛋白原水平高于POAF组（P=0.032）；见表2。
2.4 心脏术后PICP的变化规律及其与POAF的关系
心包引流液中，POAF组PICP水平在术后6 h达到最高峰，随后下降；SR组PICP水平则术后0 h达到最高峰，随后持续下降；见图1b。但重复测量方差分析结果显示两组之间PICP水平随时间变化的趋势没有差异（P=0.125）。对5个时间点的PICP水平进行独立样本t检验分析，未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
外周血液中，POAF组PICP水平在术前达到最高峰，随后持续下降；SR组PICP水平也在术前达到最高峰，随后下降，但在术后6 h有一个小幅度的上升，随后持续下降；见图1b。重复测量方差分析结果显示PICP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.088）。对每一个时间点PICP水平进行组间比较，发现POAF组的术后0 h PICP水平显著高于SR组（P=0.017），而两组术前PICP水平差异无统计学意义（P=0.773）；见表2。
2.5 心脏术后ICTP的变化规律及其与POAF的关系
研究结果发现心包引流液中，POAF组ICTP水平在术后0 h达到最高峰，随后下降，于术后24 h稍有上升，此后继续下降；SR组ICTP水平在术后0 h达到最高峰，随后持续下降；见图1c。对两组进行重复测量方差分析，发现ICTP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.409）。对每一个时间点进行独立样本t检验分析，未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
外周血液中，POAF组和SR组ICTP水平均在术前达到最高峰，随后下降，在术后48 h稍有回升；见图1c。对两组进行重复测量方差分析，发现ICTP水平随时间变化趋势在两组间差异无统计学意义（P=0.848）。对每一个时间点进行独立样本t检验，均未发现差异有统计学意义（P＞0.05）；见表2。
2.6 纤维蛋白原及纤维代谢标志物对POAF的潜在预测价值
筛选单因素分析中P≤0.1的变量进行多元logistic回归。P≤0.1的变量包括右房长径、术后0 h血液PICP水平、术前血液纤维蛋白原水平、术后24 h心包引流液纤维蛋白原水平、术后48 h心包引流液纤维蛋白原水平。但由于术后24 h心包引流液中纤维蛋白原与术后48 h纤维蛋白原的浓度具有强相关，二者只能选择其一进入方程。本研究选择与POAF相关性更强的术后24 h心包引流液纤维蛋白原进入多元回归分析。Logistic 多元回归结果显示，术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是CABG和/或VR术POAF的独立预测因子；见表3。
表3
单因素（未矫正）及多因素（矫正）回归模型中术后24 h心包引流液中纤维蛋白原对POAF的预测价值
为了确定纤维蛋白原对POAF的预测价值，采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线确定因子的临界值，结果显示右房长径≥46 mm和纤维蛋白原≥11.47 ng/mL为最佳临界值。以 ROC 曲线确定的临界值作为临界点，将上述变量作为二分类变量放入 logistic 回归模型；见表3。结果显示右房长径≥46 mm和纤维蛋白原≥11.47 ng/mL是POAF的独立预测因子。该模型的Cox & Snell R2=0.352，Nagel kerke R2=0.486，拟合优度=0.653。整个模型预测 POAF 的曲线下面积为0.837，特异度、灵敏度分别为82.4%、66.7%；见图2。
图2
POAF预测模型的受试者工作特征曲线
曲线下面积（AUC）=0.837
3 讨论
本研究对纤维蛋白原与胶原代谢标记物在CABG和/或VR手术后变化的规律进行了初步探讨，并发现术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是一种潜在、新型的、无创的POAF预测因子。
POAF是CABG及心脏瓣膜置换术后最常见的心律失常并发症，本研究中POAF的发生率为 34.6%，与文献[1-2]报道一致。本研究收集了不同来源、不同时间点的样本，并检测了与胶原代谢相关的三大因子。因此，较为全面地分析了CABG和/或VR术后纤维蛋白原及胶原代谢标记物时空分布的规律。本研究作为大型前瞻性研究的前期初步探索，为后期临床研究的开展提供了基础和方向。
本研究通过动态观察术后 48 h内血液和心包引流液中纤维蛋白原的水平，发现术后未发生POAF组的患者其心包引流液中的纤维蛋白原水平整体呈现下降趋势。而POAF组的纤维蛋白原水平则在术后48 h内呈现两个高峰（术后0 h、24 h），其变化趋势与SR组有显著差异。在进一步控制混杂因素后，心包引流液中的纤维蛋白原在本研究只有26例样本的情况下，仍然呈现很强的预测性，单个因子对于POAF的预测能力高达79%，联合右房长径后，预测性能进一步提升至83%。Gaudino等[18]研究发现，心脏术后POAF组患者外周血液中的纤维蛋白原水平显著升高，是POAF的独立预测因子，与本研究结果类似。此外，大量研究[19-20]表明，外周血液中纤维蛋白原水平的增加与慢性AF的发生显著相关，纤维蛋白原水平异常既是AF的结果，又促进了AF的发展。且血浆纤维蛋白原水平可作为评估心血管事件的生物标志物，对于诊断冠心病、AF、心力衰竭、心源性猝死等心血管疾病以及评估其预后具有重要意义[21]。纤维蛋白原是一种由肝脏合成、分泌的具有凝血功能的糖蛋白[22]。研究显示，纤维蛋白原不仅具有众所周知的促使血液黏度升高及血管内血栓形成的作用[14]，且具有促进胶原合成的作用[15]。Masamune等[15]的研究发现纤维蛋白原具有基质蛋白的性质，其可与成纤维细胞构成的细胞外基质一起形成促胶原合成的微环境，并与其它纤维蛋白，如纤维粘连蛋白、层粘连蛋白和Ⅳ型胶原共定位。另一方面，研究发现纤维蛋白原可与炎性细胞表面的黏附因子CD11b/CD18 相互作用激活促炎信号通路并上调细胞因子如肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白细胞介素（interleukin，IL）-1β和核因子（nuclear factor，NF）-κB，引发炎症瀑布，进一步促使胶原合成增加，胶原代谢紊乱[16]，形成AF发生的基质。
再者，本研究发现相对于心包引流液，血液中的纤维蛋白原未能显示出对POAF的预测价值。一方面，有可能和本研究样本例数少，检测效能低有关。另一方面也说明，相对于手术后全身的系统性病理生理变化，心脏局部的病理生理变化可能更能反映POAF的发生机制。心包引流液主要是手术后心脏和胸腔渗血或渗液及淋巴液，反映了手术后心脏局部的炎症反应及氧化应激反应的病理生理变化[23]。所以心包引流液中的因子水平相对于血液中因子的水平更能代表心脏局部的变化，因而更能反映心房在遭受了手术的创伤和压力之后所发生的变化。本研究在小样本的情况下，发现了心包引流液中，而非外周血液中的纤维蛋白原对于POAF的预测效能，进一步说明了手术带来的心房局部病理生理变化，是POAF发生的重要触发机制。
进一步分析胶原代谢标记物的变化规律，我们发现对于SR而言，无论是代表胶原合成的标记物PICP还是代表胶原降解的标记物ICTP，在术后48 h内，均呈现整体下降趋势（除了外周血液中的PICP水平在术后6 h有小幅度的上升）。而对于POAF组患者，其心包引流液中的PICP及ICTP浓度虽整体呈现下降趋势，但分别在术后6 h和24 h却有回升。此外，POAF组外周血液中PICP水平在术后0 h显著高于SR组。这些研究结果说明POAF组患者术后胶原合成水平高于SR组。关于引流液中PICP和ICTP的研究，目前尚无报道。但关于血液中二者的探讨，本研究结果与Swartz等[24]和Rizvi等[11]的结果一致。其调研了90例既往无AF的患者，发现了POAF患者术前血液中PICP水平升高，并与心房纤维化程度相关[11]。Ⅰ和Ⅲ型胶原合成和降解过程中起主要调节作用的为基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）及其抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）[25]。生理状态下MMPs处于低活性状态，维持胶原代谢的平衡。病理状态下，比如心脏手术时，打开胸腔和心包、心脏表面的直接手术操作、体外循环以及再灌注损伤等因素均可引起心脏局部和全身性的炎症和氧化应激反应增加[8]。进而导致MMPs表达增强，MMPs/TIMPs平衡被破坏，胶原合成增加，胶原的合成和降解之间的平衡被破坏，使得原有的各型胶原的比例失衡且排列紊乱，重新分隔心肌细胞，造成心肌结构重构，使得心肌细胞间偶联异质性增加，传导速度减慢，有利于折返机制的形成，为AF的发生提供了结构基础[9] 。
再者，本研究结果显示右房长径长的患者更容易发生POAF。本研究结果与刘颖娴等[26] 的研究结果一致。分析原因，一方面右房长径增大导致心房结构重构，形成POAF发生的易感基质。另一方面，右房长径增大与右心功能不全通常并存，进一步促进AF的发生。此外，郭冠军等[27]研究发现在非结构性、非瓣膜性AF患者中，右房大小与左房大小密切相关，单独右房增大而左房不增大者少见，双心房增大的患者AF复发风险更高。
本研究的主要局限性在于样本量。尽管由于时间和经济条件有限，本研究收集到的样本较小，且来自于同一个医院，但本研究结果可以为今后大样本、多中心研究提供研究方向，并为POAF的机制研究提供新思路。另一局限性在于没有比较两组患者的瓣膜置换手术方式、手术方式的不同可能对研究结果带来的影响。但陈德海等[28]及李娅姣等[29]的研究表明，不同的瓣膜置换方式，对POAF的发生无影响。
本研究对血液和心包引流液中的纤维蛋白原与胶原代谢标记物在CABG和/或VR手术后随时间变化的规律及其与POAF的关系进行了初步探索，并发现术后24 h心包引流液中的纤维蛋白原是一种潜在、新型的、无创的POAF预测因子。研究结果为POAF的发生机制探讨提供了新思路，并为临床POAF的精准预测和预防提供了研究基础。
利益冲突：无。
作者贡献：刘溢思负责研究构思与设计，数据收集、分析，论文撰写、修订；蒋子薇负责数据收集、分析，论文撰写；赵海波负责数据收集、分析。
