重癥超聲：脫機過程中一種有用的評估工具

龔仕金 宋佳 張海翔

重癥超聲：脫機過程中一種有用的評估工具

龔仕金 宋佳 張海翔

機械通氣是ICU重要的呼吸支持手段，但是隨著機械通氣時間的延長，其相關的肺部并發癥及膈肌等呼吸肌萎縮的發生率上升，因而，及時的脫機對于機械通氣患者非常重要。重癥患者中撤機困難非常常見，有研究表明[1]，將脫機失敗定義為自主呼吸試驗失敗或拔管后48h需要重新插管時，2 500例機械通氣患者中的脫機失敗率達31%。導致脫機失敗的原因眾多，除原發疾病控制不佳外,常見的原因為不同程度的心肺功能障礙。因此，如何在脫機前發現可能存在脫機失敗風險的高危患者以及在脫機過程中及時發現可能導致脫機失敗的高危因素顯得至關重要。近年來，重癥超聲技術的快速發展，為我們提供了一種非常有用的床邊評估工具。本文就機械通氣患者脫機過程中超聲評估的潛在價值進行述評。

1 心臟功能評估

脫機誘發的心功能不全被認為是導致脫機失敗的重要原因之一[2]。脫機誘發的心功能不全被定義為[3]：伴有臨床不耐受自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）的相關體征且在SBT結束時肺動脈嵌壓（pulmonary artery occlusion pressure，PAOP）＞18mmHg。有研究報道[4]，SBT相關的PAOP升高發生率可達74%。從機械通氣轉化為自主呼吸，伴隨著靜脈血液回流（前負荷）的增加，左心室后負荷增加和交感神經的興奮，增加左心室的做功，增加心肌氧耗。同時低氧和高二氧化碳血癥會迅速增加肺動脈壓，導致右心室的擴張，通過心室間的交互作用機制妨礙左室的舒張期充盈，導致左心室順應性的下降。這些因素最終導致左心室充盈壓的迅速升高，甚至導致急性肺水腫的發生[2]。特別是在原有冠狀動脈疾病、充血性心衰或慢性阻塞性肺病（COPD）的患者中，這些現象將被放大。

肺動脈導管（pulmonary artery catheter，PAC）測量的PAOP是評估左室充盈壓的最佳方法，同時也被認為是診斷脫機誘導的心功能不全的金標準[5]。但是PAC對患者的創傷大、并發癥較多，不適合作為脫機患者的常規評估手段。作為一種無創的替代方法，重癥心臟超聲（critical care echocardiography，CCE）在脫機過程中評估左室功能是十分有用的，它能測量左室的收縮和舒張功能，而舒張功能不全也被認為是導致心源性脫機失敗的主要原因之一。左室舒張功能可以通過脈沖多普勒（pulsedwave Doppler，PWD）測量跨二尖瓣流速的早（E）峰和晚（A）峰舒張速度比例（E/A）或早（E）峰與組織多普勒（tissue Doppler imaging，TDI）二尖瓣環舒張早期的峰速率（Ea）比例（E/Ea）來進行評估[6]。Caille 等[7]對117例脫機患者SBT前及30min后進行超聲心動圖檢查發現，心源性因素導致脫機失敗占所有脫機失敗患者的87%，其左室射血分數（left ventricularejection fraction，LVEF）、E/Ea值更低，他們認為左室順應性的下降或無癥狀心肌缺血的發生是出現這些異常的原因。Moschietto等[8]的研究則發現，成功脫機患者與失敗患者LVEF無明顯差異，但是成功脫機患者的E/Ea值明顯低于脫機失敗患者，SBT前的E/Ea值預測脫機失敗的靈敏度為75%，特異度為95.8%。他們提出左室舒張功能與脫機失敗密切相關，測量E/Ea值能預測脫機失敗。應用CCE評估可有效識別脫機失敗高風險的患者及識別導致脫機失敗的原因是否為心源性。特別是存在基礎心臟疾病或因急性心衰而行機械通氣的患者，床旁超聲應成為評估其SBT耐受程度的常規監測手段，包括SBT前、SBT期間、SBT即將失敗前以及采取其它治療措施之前。Lamia等[9]應用CCE評估SBT前及結束時的左室充盈壓發現，在SBT結束時升高的E/ A和（或）E/Ea，可以識別那些因為肺水腫的急性發生而脫機失敗的患者。

2 肺功能評估

肺通氣的減少是導致脫機失敗甚至拔管后再插管的另一個重要原因。正壓機械通氣向負壓自主呼吸的驟然轉變，氣道分泌物導致吸氣阻力增加，肺順應性下降以及神經肌肉功能紊亂都可導致肺泡重新塌陷。有研究表明[10]，這種肺通氣的減少在SBT初期尚未發生肺泡重新塌陷時就已經發生。肺部超聲對評估肺通氣減少具有重要價值。它不僅能發現SBT前及SBT過程中肺泡的重新塌陷，而且能量化肺通氣減少的程度，指導并評估肺復張的效果。肺部超聲評分[11]（lung ultrasound score,LUS）是一種量化肺通氣減少程度及比較治療前后肺通氣改善程度有用的評價工具，它實現了由超聲影像向具體數值的轉變。LUS根據腋前線和腋后線將患者胸壁分為前、側、后三個分區，三個分區再分別分為上部和下部，這樣患者的一側胸壁被分為6個區域，兩側共12個區域。分別對各區域進行肺部超聲掃查并按照以下標準進行評分：正常肺通氣（0分）：存在肺滑動以及水平的A線或不超過兩條B線；中等肺通氣減少（1分）：存在多條均勻或不均勻分隔的B線；嚴重肺通氣減少（2分）：多個肋間隙存在合并的B線或一個肋間隙都被B線占據；肺實變（3分）：肺臟呈組織樣回聲伴隨動態或靜態的支氣管充氣征。依照以上標準，12個區域的總分在0～36分之間。在任何一項可能影響肺通氣功能的治療措施實施前后，動態評估LUS能夠精確反映肺通氣的變化，從而指導下一步的決策。已經有多項研究證明其臨床應用價值。Soummer 等[12]用LUS預測拔管后呼吸困難，他們發現發生拔管后呼吸困難的患者其SBT結束時的LUS明顯高于成功脫機患者。SBT后LUS＜13分能預測脫機成功，而LUS＞17分能預測脫機的失敗。

3 膈肌功能評估

膈肌是一種重要的呼吸肌，自主呼吸時，膈肌在產生潮氣量中起到重要的作用[13]。在ICU內許多因素可導致膈肌的功能障礙，如腹部或心臟手術后膈神經損傷、神經肌肉疾病、機械通氣、膿毒癥等，從而增加脫機失敗風險，延長機械通氣時間[14]。脫機失敗的主要決定因素之一是膈肌的實際機械負荷與其耐受機械負荷的能力之間不平衡。膈肌功能障礙患者SBT期間，其他呼吸機肌通過增加做功來維持正常潮氣量，此時患者的膈肌功能障礙容易被掩蓋。然而，由于輔助呼吸肌的能力及耐力均遠不及膈肌，輔助呼吸肌疲勞將可能導致在隨后的幾個小時中發生脫機失敗。超聲作為一種無創手段評估機械通氣患者的膈肌功能越來越受到重視。超聲能很好的顯示兩側膈肌，測量呼吸過程中膈肌的運動幅度、厚度以及收縮速度。非心臟手術的機械通氣患者發生的膈肌功能障礙，大部分是均勻的運動障礙，累及雙側膈肌。臨床上常采用右側膈肌來代替整個膈肌功能的評估。而在心臟手術的患者，膈神經損傷可能導致半邊膈肌完全麻痹，而另一側膈肌不受影響，通常不會導致整個膈肌功能障礙，因此需要分別評估兩側膈肌的功能[15]。臨床上一般采用3～5MHz的相控陣探頭測量膈肌的運動幅度，探頭置于患者肋緣下鎖骨中線處或者腋前線，探頭方向指向頭部，與膈肌運動方向垂直。應用M模式可以測量取樣線上的膈肌運動幅度、吸氣時間。膈肌運動幅度除以吸氣時間即膈肌收縮速度。膈肌厚度則是應用10MHz及以上的探頭，在B型或M型模式下測量附著于胸廓的膈肌厚度。在M型模式下可以計算膈肌增厚分數（thickening fraction，TF）=（膈肌吸氣末厚度-膈肌呼氣末厚度）/膈肌呼氣末厚度。TF可以作為評估膈肌壓力驅動能力的直接指標[16]。

已經有多項研究證明超聲測量的膈肌運動幅度及TF在脫機患者中具有重要價值。Jiang等[17]在SBT期間，通過測量肝和脾的位移來評估膈肌的運動，他們發現在55例拔除氣管插管的患者中，72h內需再次插管的患者比不需要再次插管的患者，肝和脾的移動度更低。以1.1cm為閾值，其預測成功拔管的靈敏度和特異度分別為84%和83%，優于傳統的脫機參數如淺快呼吸指數、最大吸氣壓力。他們指出自主潮氣量是所有呼吸肌肉共同做功的結果，不能體現膈肌在里面發揮獨特的作用。而膈肌的運動幅度則是膈肌力量、胸內壓及腹內壓共同作用的結果。自主潮氣量正常而膈肌運動異常的患者脫機失敗率高于兩者都正常的患者。Spadaro等[18]最近的研究利用超聲測量的膈肌位移（diaphragmatic displacement,DD）代替淺快呼吸指數（rapid shallow breathing index,RSBI）中潮氣量，得到一個新的參數膈肌淺快呼吸指數（diaphragmatic-RSBI, D-RSBI）。他們對51例接受機械通氣超過48h的患者SBT開始后30min進行雙側膈肌的超聲掃描發現，DRSBI比傳統 RSBI預測脫機結果更加準確，以DRSBI＞1.3次/（min·mm）為界值，診斷脫機失敗的靈敏度為94.1%、特異度為64.7%。Ferrari等[19]應用膈肌超聲TF評估46例脫機患者發現，脫機成功患者SBT期間TF明顯高于脫機失敗患者，TF＞36%預測患者脫機成功的靈敏度為0.82，特異度為0.88。DiNino等[20]對63例脫機患者SBT或PST期間進行超聲膈肌評估發現，TF≥30%預測拔管成功的ROC曲線下面積為0.79，靈敏度和特異度分別為88%和71%。這些研究結果都提示膈肌超聲在識別脫機失敗的高危患者可能是有用的。但是受制于研究的病例數量，其在臨床中的地位仍需更多的研究。

當然，應用超聲對脫機患者進行評估仍存在一些不足。首先，導致脫機失敗的原因多種多樣，包括呼吸肌的機械負荷過高、膈肌功能受損、脫機誘發的心功能不全和保持氣道開放與清除分泌物的能力下降等因素，甚至上述幾種因素同時參與，單一的超聲參數通常不能識別哪一因素導致脫機失敗。此時，包括心、肺、膈肌的全面超聲評估，聯合多個參數可能會提供更多信息，從而指導我們的臨床干預。其次，作為一種診斷手段，超聲評估不能作為患者是否能成功脫機的決定因素，而是識別撤機失敗高風險患者及導致其脫機失敗的可能因素，從而指導干預措施，提高下次成功脫機的可能性。再次，超聲本身是一種操作者依賴的技術，特別是對心功能的定量評估需要借助高級的測量功能，這對操作者的水平提出了更高的要求，擁有熟練操作能力的重癥醫護人員是實施這類操作的保證。

4 總結

綜上所述，綜合應用心肺及膈肌超聲有助于ICU醫生更好的識別可能導致脫機失敗的危險因素，分析脫機失敗的原因，指導正確的臨床干預。臨床醫生特別是ICU醫生有必要掌握這種有用的評估手段。全面的超聲評估是否能改善脫機成功率，以及如何與其它臨床指標相結合有待進一步的臨床研究。

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2017-01-01）

（本文編輯：嚴瑋雯）

國家衛生計生委科學研究基金-浙江省醫藥衛生重大科技計劃項目（WKJ-ZJ-1601）；浙江省醫藥衛生科研基金項目（2017KY182）

310013 杭州，浙江醫院重癥醫學科（龔仕金、宋佳）；浙江中醫藥大學第二臨床醫學院（張海翔）

龔仕金，E-mail：gsj801@126.com