介绍
肺癌是全球癌症相关死亡率最高的癌症，五年生存率在 26% 至 64% 之间[引文1 ]。手术肺切除仍然是早期非小细胞肺癌 (NSCLC) 的标准治疗方法，约占肺癌病例的 80-85% [引文2 ]。然而，该手术具有相对较高的围手术期发病风险。发病率估计为 20% 至 40% [引文3 ]。因此，研究非侵入性方法来识别围手术期发病风险高且长期预后较差的手术候选者具有重要的临床意义。

心肺健康（CRF）是综合生理心肺功能的指标。引文4 ]，并且它在各种临床环境中都有广泛的应用[引文5 ,引文6 ]。通过心肺运动试验（CPET）直接测量的CRF、峰值耗氧量（V̇ 
O 2峰），被美国心脏协会推荐作为临床生命体征[引文7 ]。尽管有报道称 CRF 与多种外科手术的围手术期发病率之间存在关联 [引文8 ]，现有研究将 CRF 与 NSCLC 患者围手术期发病率联系起来仍然有些不确定，这主要是由于这些研究中的样本量有限[引文9-13 ]。因此，对于肺切除候选人的术前评估，CRF 的使用和解释仍然存在争议。

尽管在过去三十年中，CRF 已成为表面健康成年人全因心血管疾病和癌症死亡率的有力预测因子。引文14 ]，只有三项样本量相对较小的研究探讨了肺癌患者CRF与死亡率之间的关系，并没有得出结论性的结果[引文15-17 ]。两项研究表明，较低的 CRF 可能与全因死亡风险增加相对应。引文15 ,引文17 ]，而一项研究发现没有显着关联[引文16 ]。鉴于这些差异，有必要进行大规模研究来进一步研究 CRF 与肺癌患者长期全因死亡率之间的相关性。此类研究的结果可以为临床医生提供研究证据，帮助他们确定是否应使用 CRF 来改善肺癌患者的治疗。

本研究旨在使用相对较大的样本量，研究直接测量的 CRF 与早期 NSCLC 可手术患者的围手术期发病率和长期死亡率之间的关联。

方法
研究设计和参与者
这项前瞻性观察性研究是湘雅医院运动测试（X-ET）项目的一部分[引文18 ,引文19 ]。2014年11月1日至2019年12月31日期间，连续入组所有术前1周接受CPET的疑似NSCLC患者。多学科肿瘤委员会确认，肺肿瘤切除手术的适应症和禁忌症符合现行临床实践指南。引文20 ,引文21 ]。我们排除了患有转移性、晚期和小细胞肺癌以及良性肿瘤的患者。此外，年龄小于 18 岁或未能完成症状限制性 CPET 的患者也被排除在外。患者纳入和排除标准的流程图见图1。中南大学湘雅医院伦理委员会批准了本研究（批准号202010145）。由于这是一项观察性研究，对患者管理没有影响，因此免除了知情同意的要求。该研究已在中国临床试验注册中心注册（注册号：ChiCTR2100048120），并按照《加强流行病学观察研究报告》的指导原则进行报告。

暴露群体的定义
这V̇ 
O 2峰值是 CRF 的金标准测量，通过症状限制 CPET 使用带有斜坡协议的自行车测力计（CARDIOVIT 系统 [Schiller Switzerland]）测定。所有 CPET 均按照标准运动测试程序进行 [引文18 ,引文19 ]，改编自美国心脏协会发布的运动测试和训练标准[引文22 ]。结果的 CRF 最佳分界点由接受者操作特征 (ROC) 曲线和 Youden 指数确定 [引文23 ]。CRF值等于或小于截止点的患者被分配到暴露组。

围手术期管理
所有手术均由经过委员会认证的胸外科医生进行。这些患者由同一个麻醉师和外科医生团队管理。手术后，患者在手术室拔管，并在麻醉后恢复室进行24小时管理。随后，患者被转至胸外科。术后管理标准化，强调早期喂养、仔细的液体平衡、主动活动、肺扩张练习和多模式镇痛。

结果
主要结果
这项研究的主要结果是肺部手术后、2021 年 12 月 31 日研究审查之前的全因死亡率。我们使用三种独立的方法确认了随访期间的死亡率：(1) 居民登记处、 (2) 电子病历系统，以及 (3) 联系参与者的家人。

次要结果
该研究的次要结果是住院期间和出院 30 天内发生的并发症。这些并发症包括呼吸系统、心血管、技术以及所有并发症的综合。呼吸系统并发症包括肺不张、呼吸衰竭、肺炎、肺栓塞和急性呼吸窘迫综合征。心血管并发症包括需要药物治疗的心律失常、急性冠状动脉综合征、心力衰竭和中风。技术并发症包括乳糜胸、长时间肺漏气、失血和需要输血的大量血胸，以及伤口或胸部感染。

协变量
在入组时，我们收集了有关生物性别、年龄、吸烟史、体重指数 (BMI)、病史和 CPET 参数的数据。术后使用电子病历系统获得有关肿瘤组织学、临床分期和肺切除类型的数据。我们交叉检查了所有数据的准确性，并对患者信息进行了匿名处理以保持机密性。

样本量
通常，为了确保模型准确性，建议每个调整后的协变量至少有 10 个同等死亡或围手术期并发症[引文24 ]。然而，我们使用倾向得分重叠加权技术来调整协变量，这涉及对所有协变量进行加权并将其合并为一个回归协变量。因此，观察到的 146 例死亡和 156 例并发症足以建立回归模型。

统计分析
我们进行了夏皮罗-威尔克检验来评估连续变量的正态性。正态分布的连续变量呈现平均值±标准差，而非正态分布变量呈现中位数（IQR）。分类变量以计数（百分比）的形式报告。使用标准化均差（SMD）来衡量倾向得分加权前后各个协变量之间的平衡。按照惯例，小于 0.1 的 SMD 被认为适合平衡[引文25 ]。

为了平衡协变量并最小化极端倾向的影响，我们使用重叠加权方法建立了协变量的倾向评分模型[引文26 ]。该方法根据个体属于备用组的概率分配权重[引文26、引文27 ]。

Kaplan-Meier 方法用于事件发生时间分析，并与双边对数秩检验进行比较。Cox 比例风险模型采用重叠加权得出的权重来评估 CRF 与全因死亡率之间的关系。此外，粗略发病率和加权发病率计算为死亡率/1000人年[引文27 ]。

我们使用倾向评分重叠加权的逻辑回归模型来研究 CRF 与围手术期发病率之间的关系。我们估计了粗略比值比和加权比值比以及围手术期发病率（每 1000 例手术）。

Bootstrapping 用于评估回归模型的整体性能[引文28 ,引文29 ]。我们生成了 1000 个引导样本来估计 C 指数、校准和 Brier 分数。Brier 分数按照 0（完全准确）到 1（完全不准确）的等级进行评估，以评估整体表现 [引文30 ]。校准斜率用于评估观察到的危险和预测的危险之间的一致性，值接近 1 表明总体一致性良好[引文30 ]。辨别能力用 C 指数进行评估，其中 0.5 和 1 分别表示没有辨别和最佳辨别[引文30 ]。

我们对所有测量的混杂因素进行了交互测试，并使用 E 值来评估未测量的混杂因素。E 值是一种统计测量方法，它确定未测量的混杂因素所需的最小关联强度，以解释所观察到的暴露与结果之间的关系。引文31 ]。我们还根据出生性别、年龄、体重指数和吸烟史进行了预先指定的亚组分析。在开发亚组模型之前，重新创建了重叠加权倾向评分。由于多重比较可能导致 I 类错误，因此亚组分析被认为是探索性的。

所有分析均使用 R（版本 4.2.0）软件进行。使用了 pROC、PSweight、tableone、cobalt、surviviner、fmsb、rms、boot 和 E-value 软件包。统计显着性设置为p  < 0.05（两侧）。统计分析的代码和适当的参考资料可在 GitHub 存储库上公开获取，网址为https://github.com/YSDun/CRF/blob/3166c9378b911dc8c99ffe66f9b9c856c941b1b9/Code.Rmd。

结果
参与者特征
2014年11月1日至2019年12月31日期间，共有1232名疑似NSCLC患者接受了术前CPET。筛选过程后，895名患者符合资格并纳入研究，337名患者因转移性肺癌而被排除（n  = 37)、小细胞肺癌 ( n  = 13)、良性肿瘤 ( n  = 274)、IIIB 和 IV 期癌症 ( n  = 9)、未能完成症状限制性 CPET ( n  = 3)、年龄 ≤ 18 岁( n  = 1) (图1）。895 名参与者的中位年龄为 59 岁（IQR，13 岁），大多数参与者为男性（62.5%）。CPET数据的特征如补充e表1所示。ROC 分析和 Youden 指数确定 CRF ≤ 20 ml/kg/min 作为本研究中预后的最佳临界值，如补充e图 2中的 ROC 曲线所示。在 895 名参与者中，234 名（26.1%）的 CRF ≤20 ml/kg/min，而 661 名（73.9%）的 CRF >20 ml/kg/min。平均 CRF 为 22.9 ml/kg/min（SD，4.5）。

女性、老年人、BMI较高的人以及有高血压、糖尿病和冠状动脉疾病史的人更有可能出现低CRF。更多详细信息参见表格1。补充 eFigure 1中提供了显示加权前后协变量平衡的 Love 图。

CRF 与全因死亡率之间的关联
中位随访期为 40 个月（IQR，25 个月）。研究期间共有 146 名患者死亡。应用倾向得分重叠加权后，低 CRF 组的每 1000 人年死亡率为 62.9，高 CRF 组的每 1000 人年死亡率为 33.6。两组之间的加权发病率差异 (IRD) 为每 1000 人年 29.34 [95% CI，0.32 至 58.36]。CRF ≤ 20 ml/kg/min 的参与者的死亡风险是 CRF > 20 ml/kg/min 的参与者的 1.98 倍 
（加权 HR，1.98 [95% CI，1.31 至 2.98]）（图2）。

进行了多项敏感性分析，以评估可能影响 CRF 与全因死亡率之间观察到的关联的潜在偏差来源。首先，进行交互测试以检查测量的协变量的作用。在测试相互作用时，只有年龄与观察到的 CRF 和全因死亡率之间的关联表现出显着的相互作用（补充 eTable 2）。还进行了预先指定的亚组分析，结果显示，在男性、女性、年龄 ≥ 60 岁、BMI < 24 kg/m 2、曾经吸烟和从不吸烟的亚组中，CRF 与全因死亡率之间的关系仍然具有统计学显着性（图3）。

此外，本研究采用 E 值检验来评估未测量的混杂因素造成的潜在偏差。计算得出的 E 值为 2.58，超过了先前文献报道的大多数公认的肺癌预后危险因素（例如男性（HR = 1.29））的 HR。引文32 ]，表明观察到的 CRF 与全因死亡率之间的关联不太可能用未测量的混杂因素来解释。

此外，我们使用引导重采样进行内部验证，以评估观察到的关联的稳健性。分析显示，Brier 评分为 0.11 [95% CI，0.10 至 0.12]，校准斜率为 0.85 [0.81 至 0.89]，C 指数为 0.62 [0.51 至 0.73]。这些结果表明回归模型在 CRF 和全因死亡率之间的关系方面具有良好的整体性能。引文30 ]。

CRF与围手术期发病率之间的关联
在 895 名参与者中，有 156 名参与者总共经历了 169 项围手术期并发症，其中包括 57 项肺部并发症、38 项心血管并发症和 74 项技术相关并发症。低 CRF 和高 CRF 的患者每 1000 例手术分别有 241.6 例和 141.9 例并发症（每 1000 例手术加权 IRD，99.72 [95% CI，34.75 至 164.70]）。CRF ≤ 20 ml/kg/min 的参与者围手术期并发症的风险比 CRF > 20 ml/kg/min 的参与者高 1.93 倍，加权 OR 为 1.93 [95% CI，1.28 至 2.90] （图2）。表2列出了肺部、心血管和技术相关并发症的发生率和相应的 OR。

冠状动脉疾病和临床分期与观察到的 CRF 和围手术期发病率之间的关联表现出显着的相互作用（补充表 2）。在亚组分析中，CRF 与围手术期发病率之间的关联在男性、女性、年龄 ≥ 60 岁、BMI ≥ 24 kg/m 2和从不吸烟组中仍然具有统计学显着性（图3）。计算得出的 E 值为 2.12，超过了 NSCLC 患者围手术期发病率最公认的危险因素的 HR，表明观察到的关联由未测量的混杂变量解释的可能性较低。内部验证分析结果显示，Brier评分为0.14[95% CI，0.13至0.16]，校准斜率为0.78[0.75至0.81]，C指数值为0.60[0.53至0.67]。这些发现表明，CRF 与围手术期发病率之间关联的回归模型表现出良好的整体性能。引文30 ]。

讨论
本研究使用倾向评分重叠加权法，在相对较大样本量的早期 NSCLC 患者中调查了 CRF 与围手术期发病率和长期死亡率之间的关联。结果表明，早期 NSCLC 患者的低 CRF 与围手术期发病率升高和长期死亡率升高之间存在显着相关性（图 4）。

虽然 CRF 已被广泛认为是癌症发病率的有力预测指标 [引文33 ]，癌症相关死亡率[引文34 ]，以及表面健康成年人的全因死亡率[引文32 ]，评估肺癌患者 CRF 与全因死亡率之间关系的研究很少，且结果不一致。例如，琼斯等人。在一项针对 398 名 NSCLC 患者的研究中证明，CRF 可以显着预测生存率 [引文16 ]，而 Lindenmann 等人。发现癌症相关死亡与 CRF 之间没有显着关联 [引文17 ]。值得注意的是，Cundrle 等人。[引文[35 ]证明CRF可能不是与肺切除术中心血管并发症相关的CPET参数的最佳预测因子。这项研究具有迄今为止最大的样本量和最长的随访期，支持了这样的假设：CRF 与适合接受手术的早期 NSCLC 患者的全因死亡率显着相关。必须进行进一步的研究来探索 CRF 与其他已建立的 CPET 预测因子相结合的预后影响。引文36 ]改善非小细胞肺癌患者的预后。

在我们的研究中，895 名 NSCLC 患者中有 146 名在中位随访期 40 个月（IQR，25 个月）内死亡。值得注意的是，与最新统计数据相比，死亡率可能略有上升。这种差异可能归因于不同的癌症阶段、患者的年龄和总体健康状况、治疗计划的有效性或多年来医疗技术的进步。

CRF 在 NSCLC 患者术前评估中的作用仍然是一个有争议的问题。虽然某些研究表明 CRF 作为预测围手术期发病率的一个有价值的标志物，但其他研究却提出了相互矛盾的结果。通过系统文献检索，十四项研究中有六项揭示了低 CRF 与肺切除术围手术期并发症风险升高之间存在显着关联。引文13、引文37-41 ]，但其余八个没有显示出任何此类相关性[引文9-12 ,引文42-45 ]。此外，对于 NSCLC 患者 CRF 的最佳临界值缺乏共识。虽然 20 ml/kg/min 通常用作心力衰竭患者的临界值 [引文46 ]，琼斯等人的一项研究。[引文[16 ]提出了不同的峰值摄氧量截止值，特别是 NSCLC 患者中“<13.9 ml/kg/min、14.0–17.3 ml/kg/min 和 >17.4 ml/kg/min”。在我们对接受肺切除术的中国 NSCLC 患者（中位年龄 59 岁）进行的研究中，我们观察到 CRF ≤ 20 ml/kg/min 与较高的围手术期发病率相关。有两个因素可能导致这种差异。首先，琼斯等人。通过所有患者分布的三分位数分割确定了截止值，而我们通过ROC 分析和约登指数确定了截止值。此外，这种差异可能会受到种族的影响，因为我们之前的研究强调了不同种族群体之间正常 CRF 范围的差异。引文18 ,引文47 ]。未来一项包括来自多个国家的参与者的多中心研究有必要确定最佳 CRF 截止点，以识别围手术期发病风险增加的 NSCLC 患者。

尽管 CRF 与各种健康状况下的患者预后有关，但其潜在机制仍然难以捉摸。最近的一项研究表明，骨骼肌线粒体氧亲和力可能与 CRF 密切相关。引文48 ]。我们的临床前研究证明了线粒体功能与小鼠抵抗应激诱导的心肌的能力之间存在关联，支持了这一观点。引文49 ]和骨骼肌损伤[引文50 ,引文51 ]。因此，我们进行了一项初步实验，使用 OGDH 抗体进行免疫组织化学染色，评估全因死亡率与线粒体体积生物标志物 2-酮戊二酸脱氢酶 E1 成分 (OGDH) 表达之间的相关性。结果显示，死亡组肿瘤及癌旁组织中OGDH表达均显着低于存活组（补充图3）。这些发现表明线粒体功能可能是 CRF 与疾病预后之间关系的机制之一。未来的研究需要验证这一假设，并探索低 CRF 与不良事件之间关联的其他机制。

人们普遍认为临床结果受到现实环境中各种因素的影响。先前建立的风险模型，包括美国外科医生学会国家手术质量改进计划手术风险计算器 [引文52 ]和胸外科医生协会成人心脏手术风险模型[引文53 ]，已经验证了它们在预测风险方面的有效性。根据当前肺癌患者 CRF 使用的临床指南，我们提出了一种算法，将 CRF 测量作为附加参数，截止点为 20 ml/kg/min。该方法旨在评估可手术的早期 NSCLC 患者的围手术期发病风险和长期预后。图4）[引文54、引文55 ]。进一步的研究对于探索 CRF 测量与其他已建立的和新兴的预测因子和风险模型相结合的预后意义至关重要。引文52、引文53 ] 改善非小细胞肺癌患者的预后。

局限性
这项研究有一些应该考虑的局限性。首先，尽管使用了倾向得分重叠加权技术并进行了多重敏感性分析，但仍不能完全排除残留和未测量的混杂因素的可能性。其次，尽管我们提供了有关临床分期的信息，这可能会影响新辅助放疗和放化疗的资格和可及性，但我们没有具体讨论这些治疗方法。第三，在解释亚组结果时应谨慎，因为某些亚组中的事件数量有限。

结论
CRF 降低与可手术的早期 NSCLC 患者的围手术期发病率和长期全因死亡率显着相关。建议未来的研究探讨将 CRF 整合到目前使用的对于适合手术的 NSCLC 患者的预后算法中的潜在预后作用。