超聲測量下腔靜脈呼吸變異指數評估機械通氣膿毒癥休克患者容量反應性

王會娟, 賈　彤, 李樹鐵, 喬志飛, 丁維敏, 王立坤, 李福龍*

(1河北北方學院附屬第一醫院重癥醫學科，張家口　075000； 2河北北方學院附屬第一醫院麻醉科； 3河北北方學院附屬第一醫院超聲科; *通訊作者,E-mail:lifulong8915833@163.com )

超聲測量下腔靜脈呼吸變異指數評估機械通氣膿毒癥休克患者容量反應性

王會娟1, 賈彤2, 李樹鐵1, 喬志飛1, 丁維敏1, 王立坤3, 李福龍1*

(1河北北方學院附屬第一醫院重癥醫學科，張家口075000；2河北北方學院附屬第一醫院麻醉科；3河北北方學院附屬第一醫院超聲科;*通訊作者,E-mail:lifulong8915833@163.com )

摘要：目的探討床旁超聲測量下腔靜脈直徑及其呼吸變異指數(respiratory variation index，RVI)評估機械通氣膿毒癥休克患者容量反應性的價值。方法采用前瞻性隊列研究方法，選擇感染性休克并行機械通氣患者40例。于30 min內輸入6%羥乙基淀粉(萬汶)500 ml進行容量負荷試驗，依據補液試驗后心臟指數(cardiac index，CI)增加(ΔCI)是否≥15%分為容量有反應(R)和容量無反應(N)組，應用床旁超聲記錄補液前后吸氣末下腔靜脈最大直徑(Dmax)及呼氣末下腔靜脈最小直徑(Dmin)，以公式RVI=(Dmax-Dmin)/Dmax×100%計算下腔靜脈呼吸變異指數。以受試者工作特征曲線(ROC曲線)分析RVI與容量反應性的關系。結果40例膿毒癥休克患者中容量有反應19例，容量無反應21例。有反應組患者下腔靜脈直徑明顯小于無反應組(P<0.05)，RVI顯著高于無反應組(P<0.01)；補液后RVI顯著降低，差異有統計學意義(P<0.05)。補液前RVI與ΔCI呈正相關(r=0.848，P<0.01)，RVI-ΔCI≥15%預測容量反應性的ROC曲線下面積(AUC)為0.95±0.03(95%CI 0.846-1.00,P<0.05)，以RVI 28%預測容量反應性的敏感性和特異性分別為86.6%和92.2%。結論超聲測量的RVI與容量反應性呈正相關，能夠預測機械通氣膿毒癥休克患者容量反應性。

關鍵詞：床旁超聲；機械通氣；下腔靜脈直徑；呼吸變異指數；容量反應性

容量復蘇對于感染性休克患者預后至關重要，不恰當容量復蘇可導致機械通氣時間延長、低氧血癥及多臟器功能不全，增加死亡風險，因此，容量復蘇前應先評估患者容量反應性。傳統靜態指標如中心靜脈壓(CVP)并不能準確反映前負荷，預測容量反應性較差[1,2]；脈搏壓變異度(PPV)、每搏量變異度(SVV)等動態指標可以有效預測容量反應性[1,3]，操作有創費時限制了其廣泛應用。床旁超聲檢查的優勢包括無創、快速診斷、費用低及可重復性等，本研究通過探討機械通氣膿毒癥休克患者超聲測量下腔靜脈呼吸變異指數與心指數變化的關系，評價其預測容量反應的準確性。

1資料與方法

1.1研究對象

本研究采取前瞻性隊列研究方法，選取2014-06～2015-12收治于河北北方學院附屬第一醫院重癥醫學科膿毒癥休克并行機械通氣患者。入選標準：①有明確感染證據。②收縮壓<90 mmHg或收縮壓減少>40 mmHg，或平均動脈壓<60 mmHg，或需要持續泵入血管活性藥物；毛細血管再充盈>2 s；四肢厥冷或皮膚花斑；尿量減少持續2 h以上。③氨基末端B型利鈉肽前體(NT-probBNP)升高。④行機械通氣，充分鎮靜，輔助/控制模式，潮氣量10 ml/kg。排除標準：腹腔高壓患者；有引起重度肺動脈高壓或右心功能不全的疾病，如慢性阻塞性肺疾病、心肌病、心包積液等心功能不全者；股動脈及鎖骨下靜脈置管禁忌證；超聲檢查下腔靜脈顯示不清者。共入選40例患者，年齡45-78歲，其中男23例，女17例，依據補液試驗后心臟指數(cardiac index，CI)增加(ΔCI)是否≥15%分為容量有反應(R)和容量無反應(N)組，記錄每位患者年齡、性別、體質量指數及APACHEⅡ評分。本研究經醫院倫理委員會批準同意，所有入選患者由患者或家屬均簽訂知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1一般處理所有患者均行右鎖骨下靜脈穿刺置入雙腔靜脈導管，接測壓裝置，監測中心靜脈壓(CVP)。經股動脈置入PiCCO導管(德國PULSION公司)，連接到監測儀，采用脈搏曲線分析及動脈熱稀釋法監測心輸出量(CO)、心指數(CI)等參數，操作標準參照《北京協和醫院醫療診療常規-重癥醫學科診療常規》(人民衛生出版社，2012年)。檢測過程中給予患者充分鎮靜，無自主呼吸，呼吸機設置為輔助/控制通氣(A/C)模式，潮氣量10 ml/kg，吸入氧濃度50%，吸呼比1∶2，呼吸末正壓(PEEP)0 cmH2O，保持以上參數不變。

1.2.2超聲檢查方法及監測指標患者取平臥位，應用M-Turbo型便攜式彩超(Sonosite，美國)，3.5 MHz微凸陣探頭在下腔靜脈進入右心2.0-2.5 cm處呼氣末和吸氣末同步凍結超聲圖像，測量吸氣末最大直徑(Dmax)、呼氣末最小直徑(Dmin)，根據公式(Dmax-Dmin)/Dmax×100%計算下腔靜脈呼吸變異指數(RVI)[4]。超聲檢查由超聲科醫師和一名經過超聲培訓的重癥醫學科醫師完成，每個指標測量3次，取平均值。

1.2.3計算方法先行超聲測量Dmax、Dmin，PiCCO測定并記錄心輸出量(CO)及心臟指數(CI)，然后于30 min內快速輸入6%羥乙基淀粉500 ml(Voluven，Frensenius Kabi，法國)，在補液試驗后5 min測量Dmax、Dmin，并記錄CO及CI。補液試驗后ΔCI≥15%為容量有反應。

1.3統計學方法

2結果

2.1兩組患者一般資料比較

共入選40例患者，其中容量有反應19例，無反應21例。兩組患者年齡、體質量指數及APACHEⅡ評分等一般情況差異無統計學意義(P>0.05，見表1)。

組別n年齡(歲)性別(男/女)體質量指數(kg/m2)APACHEⅡ(分)R組1966.42±8.1610/921.95±2.9725.16±2.97N組2162.81±8.4313/822.24±3.0824.14±3.76

R組：容量有反應組；N組：容量無反應組

2.2補液試驗前后兩組血流動力學參數變化、下腔靜脈直徑及RVI比較

容量負荷試驗前兩組患者HR、MAP、CVP和CI比較差異無統計學意義(P>0.05)。R組患者補液前Dmax及Dmin明顯小于N組，RVI明顯高于N組，差異有統計學意義(P<0.05，見表2)。

組別HR(次/min)MAP(mmHg)CVP(cmH2O)ΔCVP(cmH2O)CI[(L/min·m2)]Dmax(cm)Dmin(cm) RVI(%)R組 補液前113.53±11.0671.42±6.577.68±1.67-3.82±0.181.25±0.27△0.81±0.14△ 33.97±7.96△△ 補液后109.74±11.0174.32±6.619.79±1.78# 2.11±0.81△△4.53±0.43##2.00±0.26##1.72±0.30##14.69±7.30##N組 補液前111.95±14.1573.57±5.728.29±1.01-3.90±0.201.92±0.30 1.60±0.26 16.82±4.98 補液后109.33±15.4076.29±5.029.48±1.03#1.19±1.074.06±0.142.12±0.29 1.79±0.25#16.38±5.01

HR：心率；MAP：平均動脈壓；CVP：中心靜脈壓；CI：心指數；Dmax下腔靜脈最大直徑；Dmin下腔靜脈最小直徑；RVI： 呼吸變異指數；與補液前比較，#P<0.05，##P<0.01；與N組比較，△P<0.05，△△P<0.01

表3下腔靜脈直徑及RVI預測膿毒癥休克并機械通氣患者容量反應性的價值

Table 3The value of inferior vena cava diameter and RVI to predict fluid responsiveness in septic shock patients with mechanical ventilation

指標 界值敏感度(%)特異度(%)Youden指數PAUC(x±s)陽性似然比陰性似然比Dmax1.65cm84.482.30.68<0.010.84±0.064.770.19Dmin1.23cm85.384.60.70<0.010.89±0.085.540.17RVI28%86.692.20.72<0.010.95±0.0311.360.15ΔCVP2.5cmH2O76.278.90.55<0.010.77±0.073.610.30

Dmax：下腔靜脈最大直徑；Dmin：下腔靜脈最小直徑；RVI：下腔靜脈直徑呼吸變異指數；ΔCVP：容量負荷試驗后中心靜脈壓變化值

容量負荷試驗后兩組ΔCVP比較，R組明顯高于N組[(2.11±0.81)cmH2Ovs(1.19±1.07)cmH2O，P=0.005]。容量負荷試驗后R組RVI顯著降低，差異有統計學意義(P<0.05)，N組RVI無明顯變化(P>0.05,見表2)。

2.3ROC曲線分析評估Dmax、Dmin、ΔCVP及RVI預測容量反應性的效能

Dmax、Dmin預測容量反應性的ROC曲線下面積分別為0.84±0.06(95%CI 0.685-0.993，P<0.05)，0.89±0.08(95%CI 0.761-0.998，P<0.05)。RVI預測容量反應性的ROC曲線下面積為0.95±0.03(95%CI 0.846-1.00，P<0.05)。ΔCVP預測容量反應性的ROC曲線下面積為0.77±0.07(95%CI 0.621-0.925，P<0.01)。Dmax、Dmin、ΔCVP及RVI預測容量反應性的界值分別是1.65 cm(敏感度84.4%，特異度82.3%)、1.23 cm(敏感度85.3%，特異度84.6%)、2.5 cmH2O(敏感度76.2%，特異度78.9%)和28%(敏感度86.6%，特異度92.2%)，RVI的Youden指數和陽性似然比高于Dmax、Dmin及ΔCVP，而陰性似然比低于Dmax、Dmin及ΔCVP(見表3)。

圖1　容量負荷試驗后ΔCVP預測容量反應性的ROC曲線Figure 1　Receiver operating characteristic curve for predicting volume responsiveness in ΔCVP induced by volume challenge

2.4各參數之間的相關性分析

容量反應組患者Dmax、Dmin與ΔCI呈負相關(r=-0.812,-0.897，均P<0.01), RVI與ΔCI呈正相關(r=0.848，P<0.01)。

圖2　容量負荷試驗后RVI預測容量反應性的ROC曲線Figure 2　Receiver operating characteristic curve for predicting volume responsiveness in RVI induced by volume challenge

3討論

膿毒癥患者血管床擴張，有效循環血容量不足，早期容量復蘇至關重要。容量復蘇的目標是保持有效的組織灌注，同時避免嚴重的肺水腫及組織間質水腫。容量有反應是指擴容后心指數或每搏輸出量指數較前增加≥15%。根據Frank-Starling機制，當左右心室均處于心功能曲線上升支時，增加前負荷可以顯著增加心輸出量，改善血流動力學，增加氧輸送，從而改善組織灌注；如果有任意一心室處于心功能曲線平臺期時，擴容則難進一步增加心輸出量，反而可能導致肺水腫[5]。

下腔靜脈無靜脈瓣，其特點是壁薄、順應性好，為容量血管。下腔靜脈直徑呼吸變異指數隨血容量變化而改變，呼氣時胸內壓力下降，下腔靜脈回流至右心房的血液增加，下腔靜脈管徑減小，吸氣時胸腔內壓力升高，回流至右心房的血液減少，下腔靜脈管徑擴張。膿毒癥休克患者有效循環血容量減少，下腔靜脈管徑隨之塌陷，管徑隨呼吸運動的變化運動幅度增加。研究顯示超聲測量下腔靜脈直徑及下腔靜脈塌陷指數(dIVC)與右房壓力和容量反應性具有良好的相關性，可以預測機械通氣膿毒癥休克患者的容量反應性[6,7]。有報道PEEP對Dmax、RVI的測量有一定影響[8]，對容量有反應患者影響更明顯[9]，因此本研究過程中PEEP設置為0 cmH2O。

本研究結果顯示，RVI預測容量反應性的敏感度和特異度分別是86.6%和92.2%，AUC是0.95±0.03(P<0.05)，Youden指數和陽性似然比高于Dmax、Dmin和ΔCVP，而陰性似然比低于Dmax、Dmin和ΔCVP，提示RVI診斷價值高于Dmax、Dmin和ΔCVP。有反應組下腔靜脈直徑顯著小于無反應組，有反應組補液試驗后下腔靜脈呼吸變異指數明顯減小，無反應組補液試驗后下腔靜脈呼吸變異指數無明顯變化。Dmax、Dmin與ΔCI呈負相關(r=-0.812，-0.897，均P<0.01),RVI與ΔCI呈正相關(r=0.848，P<0.01)，提示下腔靜脈呼吸變異指數越高，容量反應性越好。本研究結果RVI預測容量反應性界值是28%，明顯高于其他研究結果[7]，原因是其以(Dmax-Dmin)/Dmin計算下腔靜脈塌陷指數，計算方法不同，界值點會有所不同。劉笑雷等[4]研究發現膿毒癥休克患者RVI界值30%時預測容量反應的敏感度88.2%、特異度96.3%，與本研究結果一致，不同的是其研究對象為自主呼吸患者，容量反應性指標參考CVP 8 mmHg。一項meta分析結果顯示,機械通氣患者RVI預測容量反應性更準確[10]，本研究對象為機械通氣患者，而且采用熱稀釋法測定CI等血流動力學參數作為容量反應性指標，更能反映前負荷情況。

床旁超聲因其快速、簡單、無創及可重復操作等優勢，逐漸受到臨床醫師的重視[11-13]，可代替有創漂浮導管進行容量評估[14]。有研究[15]發現超聲測量上腔靜脈流速呼吸變異率可以評估機械通氣患者容量反應性。超聲評估膿毒癥休克并行機械通氣患者容量反應性的研究越來越廣泛。

綜上所述，床旁超聲測量腔靜脈直徑呼吸變異指數作為一種無創檢測手段，可準確預測機械通氣膿毒癥休克患者的容量反應性。

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The ultrasonic measurement of respiratory variation index in assessment of the volume responsiveness in septic shock patients with mechanical ventilation

WANG Huijuan1, JIA Tong2， LI Shutie1， QIAO Zhifei1， DING Weimin1， WANG Likun3， LI Fulong1*

(1DepartmentofCriticalCareMedicine,FirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthUniversity,Zhangjiakou075000,China;2DepartmentofAnesthesiology,FirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthUniversity;3DepartmentofUltrasonography，FirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthUniversity；*Correspondingauthor,E-mail:lifulong8915833@163.com)

Abstract：ObjectiveTo explore the value of respiratory variation index measured by bedside ultrasound in evaluation of fluid responsiveness in septic shock patients with mechanical ventilation.MethodsA prospective cohort study was conducted.A total of 40 mechanical ventilated patients with septic shock were enrolled. Volume expansion was performed with 500 ml 6% hydroxyethyl starch(Voluven，Frensenius Kabi)within 30 min. Inferior vena cava diameters at end-expiration(Dmin) and at end-inspiration(Dmax) were measured by bedside ultrasound. The respiratory variation index(RVI) was calculated as the formula of RVI=(Dmax-Dmin)/Dmax.Cardiac index were monitored by pulse-indicated continuous cardiac output technology. Patients were classified as responders(ΔCI≥15%) and non-responders(ΔCI<15%) after volume expansion. The value of respiratory variation of inferior vena cava(IVC) diameter for predicting volume responsiveness was assessed by receiver operating characteristic(ROC) curve.ResultsOf 40 patients, 19 were responders. The IVC diameter was significantly smaller in responders than that in non-responders(P<0.05), and the RVI of IVC was significantly larger in responders than that in non-responders(P<0.01).The Dmaxand Dminwere increased and RVI was decreased after volume challenge(P<0.05), and the RVI before volume challenge was significantly correlated with ΔCI(r=0.848，P<0.01). The area under curve(AUC) of the ROC curve of RVI to predict volume responsiveness was 0.95±0.03(95%CI 0.846-1.00,P<0.05), when the cut-off value of RVI was 28% for predicting volume responsiveness,the sensitivity was 86.6% and the specificity was 92.2%.ConclusionRespiratory variations index measured by bedside ultrasound can assess the fluid responsiveness in septic shock patients with mechanical ventilation.

Key words:bedside ultrasound；mechanical ventilation；inferior vena cava diameter；respiratory variation index；volume responsiveness

基金項目：河北省醫學科學研究重點課題計劃資助項目(20160372)

作者簡介：王會娟，女，1984-10生，碩士，主治醫師，E-mail:whjwhj_cool@163.com

收稿日期：2016-03-29

中圖分類號：R631.4

文獻標志碼：A

文章編號：1007-6611(2016)06-0551-05

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.06.015