心外科術后長期機械通氣失敗的原因分析

賀黌裕， 劉雯珺， 居旻杰， 劉以梅， 顧準詠， 羅 哲

復旦大學附屬中山醫院重癥醫學科，上海 200032

長期機械通氣(prolonged mechanical ventilation, PMV)是指自主呼吸試驗(spontaneous breathing trial, SBT)失敗3次以上或者至少需要7 d才能通過SBT試驗。PMV可造成各種并發癥，如呼吸機相關性肺炎、膈肌萎縮等，從而使死亡率明顯增高[1]。提高PMV的脫機率可降低死亡率，提高患者生活質量，同時能減少醫療費用[2]。導致PMV的原因是多方面的，包括呼吸功能、心臟功能、膈肌功能、神經功能及內分泌功能異常[3]。心外科術后患者PMV率為2.6%～22.7%[4]。本研究以心外科術后、機械通氣超過7 d仍不能脫機的氣管切開患者為研究對象，尋找脫機失敗的原因，并探討相應的干預方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年1月至2017年7月復旦大學附屬中山醫院重癥醫學科收入心臟外科術后PMV患者40例。納入標準：年齡≥18歲，機械通氣時間超過7 d仍未脫離呼吸機，已行氣管切開的患者。排除標準：年齡小于18歲，孕婦，非心臟外科術后，在7 d內拔除氣管插管或脫離呼吸機，昏迷，心外科未手術，血流動力學不穩定患者。患者、家屬或監護人簽署知情同意書。本研究經醫院倫理委員會審核批準。

1.2 相關檢查及處理 患者入ICU后，所有患者每日行床旁胸X線片了解肺部情況。根據患者臨床癥狀，部分患者行肺部CT檢查及氣管鏡檢查。所有患者每日行床旁心超、肺超、膈肌超聲檢查。心超評估患者左心及右心功能、心腔大小、瓣膜反流情況。根據急診床旁肺超(the basic lung ultrasound in emergency, BLUE)策略通過肺部超聲(lung ultrasonography score, LUS)評分評估肺部滲出程度。用膈肌超聲評估膈肌功能。

根據檢查結果進行針對性處理，包括以下方面：對于存在心功能不全的患者，以積極利尿強心，降低前后負荷治療為主[5]；對于存在肺不張、肺實變的患者予肺復張，痰液引流；對于肺部炎癥患者予抗感染治療；存在20 mm以上胸腔積液予胸腔穿刺引流[6]；對于存在膈肌功能不全的患者予康復鍛煉并每日評估膈肌功能。

1.3 脫機策略 所有患者每日進行脫機鍛煉，具體的脫機策略如下：逐步降低機械通氣的壓力支持，延長SBT的時間[7-8]。在此過程中評估患者是否存在呼吸窘迫或疲勞。當患者呼氣末正壓通氣(positive end expiratory pressure, PEEP)≤8 cm H2O, 吸入氧濃度(fraction of inspiration O2，FiO2)小于或等于0.5, 動脈血氧分壓(PaO2)/FiO2>150 mmHg, 血氧飽和度(pulse oxygen saturation,SpO2)≥90%時, 同時患者血流動力學平穩，可考慮行SBT試驗[1]。

SBT試驗采用持續氣道正壓通氣(continuous positive airway pressure, CPAP)模式，呼吸機壓力支持(pressure support ventilation, PSV) 7～10 cm H2O，持續30 min。若無不耐受表現脫機或持續脫機48 h以上，則視為脫機成功。脫機失敗表現為脫機過程中出現呼吸困難、SpO2下降、高碳酸血癥、心率大于140次/min、收縮壓大于180 mmHg等[1]。

1.4 觀察指標 記錄每例患者的性別、年齡、手術類型、急性生理功能和慢性健康狀況評分系統Ⅱ(APACHE Ⅱ)評分、Euroscore評分、合并癥、腎功能不全、氨基末端腦鈉肽前體(N-Terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-proBNP)、pH值、動脈血二氧化碳分壓(partial pressure of carbon dioxide in arterial blood, PaCO2)、動脈血氧分壓(partial pressure of oxygen in arterial blood, PaO2)、PaO2/FiO2, 入組前機械通氣時間和住院時間。終點事件為脫機。

2 結 果

2.1 患者一般特征 結果(表1)顯示：入ICU前患者平均機械通氣時間為(24.9±18.5)d，平均住院時間為(27.4±22.3)d。40例患者中，24例(60%)脫機成功，16例(40%)脫機失敗。在患者的基本資料中，年齡分布及手術類型(瓣膜手術vs大動脈手術)在脫機成功和脫機失敗組間差異有統計學學意義(P<0.05)。

表1 40例心外科術后患者一般特征

*以中位數表示. APACHE Ⅱ: 急性生理功能和慢性健康狀況評分系統Ⅱ；NT-proBNP: 氨基末端腦鈉肽前體

2.2 床旁超聲等檢查結果 40例PMV患者中，8例患者存在單純心功能不全，20例存在單純呼吸功能不全，2例患者存在單純膈肌功能不全，5例患者同時存在心肺功能不全，2例存在心臟和膈肌功能不全，3例存在肺臟和膈肌功能不全。心功能不全除了相應的臨床表現和實驗異常外，床旁心超還提示以下超聲表現，包括左室射血分數(LVEF)≤35%、中重度瓣膜反流、三尖瓣環位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)≤10 mm或心房巨大。呼吸功能不全除了呼吸系統癥狀外，胸部X線片或CT提示肺部滲出，床旁肺超表現為LUS評分>17分和(或)胸腔積液≥20 mm。膈肌功能不全表現為脫離呼吸機后，患者存在呼吸窘迫的癥狀和體征，同時膈肌超聲提示單側或雙側膈肌活動度≤10 mm。

2.3 延遲脫機的原因 對影響脫機的原因進行單因素分析(表2)，發現手術類型、年齡、是否存在心功能不全及是否存在呼吸功能不全是影響脫機的因素(P<0.05)。多因素分析(表3)提示，心功能不全導致脫機失敗率較高(P=0.036)，術前呼吸功能不全使脫機失敗率較低(P=0.003)，膈肌功能不全不影響脫機結局。

表2 影響脫機結局的單因素分析

APACHE Ⅱ:急性生理與慢性健康狀況評分系統Ⅱ；OR：風險比；CI:可信區間；Euroscore:歐洲心血管手術危險因素評分; NT-proBNP: 氨基末端腦鈉肽前體；PaO2/FiO2：動脈血氧分壓與吸入氧濃度比值

表3 影響脫機結局的多因素分析

2.4 脫機成功及失敗的病因分析 24例脫機成功的患者中，存在呼吸功能不全患者22例(91.7%)，其中單純呼吸功能不全患者16例(66.7 %)，同時存在心肺功能不全的患者3例(12.5%)，呼吸合并膈肌功能不全的患者3例(12.5%)；另外，有2例患者(8.3%)僅存在膈肌功能不全，無心肺功能異常。16例脫機失敗的患者中，存在心功能不全患者12例(75%)，(包括心肺功能不全、心膈功能不全、單純心功能不全)；單純呼吸功能不全患者4例(25%)。

進一步分析16例脫機失敗患者脫機失敗的病因，結果(表4)發現：5例患者存在右心室TAPSE≤10 mm(其中1例合并雙側膈肌功能不全，另1例合并重癥肺炎)；4例患者的LVEF<35%；2例患者存在巨大左心房(直徑分別為78 mm和102 mm)；1例患者存在中重度的二尖瓣反流合并雙側膈肌功能不全；4例患者為重癥肺炎，胸部CT和肺超提示彌漫性肺部病變，呼吸功能未改善，脫機失敗。

表4 脫機失敗的病因分析

“+”表示異常，“-”表示正常. TAPSE:三尖瓣環位移；LVEF:左心室射血分數

3 討 論

本研究發現心功能不全是心外科術后PMV患者脫機失敗的主要原因。存在心功能不全的PMV患者脫機失敗率近80%；單純呼吸功能不全的PMV患者脫機失敗率為25%；單純膈肌功能不全的PMV患者全部成功脫機。心外科術后PMV患者脫機失敗的主要原因是存在心功能不全，這與既往研究[2]結果一致。

本研究發現以下4個因素可導致存在心源性因素的PMV患者脫機失敗。(1) LVEF≤35%：在脫機過程中，由于胸腔內壓下降，心臟前負荷、后負荷均增加，如果患者存在左心功能不全，脫機可加重原有癥狀，出現肺水腫。同時脫機增加呼吸和心臟做功，腎上腺素能興奮進一步加重心臟氧耗。當LVEF<35%時，患者左心室順應性明顯變差，無法耐受脫機所引起的心臟做功增加，因而脫機失敗率較高[9]。(2)中重度二尖瓣反流[10]：脫機過程中出現前后負荷增大，可加重原有瓣膜反流，導致脫機失敗的比例增加。(3)低TAPSE[11]：TAPSE值反映右心室收縮功能，其數值低說明右心室功能障礙。脫機過程中的缺氧可導致肺動脈痙攣，右心室后負荷增加，加重右心衰，右心室明顯擴大，室間隔左偏，影響左心室充盈，左心室充盈壓上升，導致脫機失敗[5]。(4)巨大心房：左心房增大與左心室順應性下降正相關，是脫機失敗的高危因素[12]。本研究有2例患者存在巨大左心房，1例患者左心房直徑78 mm，另1例患者左心房直徑102 mm。過大的左心房占據左側胸腔，壓迫左側肺臟，同時限制左側膈肌活動，盡管該2例患者LVEF均在正常范圍，但最終均脫機失敗。

本研究也提示，存在肺源性因素的PMV患者脫機成功率高，這是因為肺部因素可以通過有效的方法被糾正。如SBT前通過利尿、肺復張、纖維支氣管鏡吸痰、胸腔積液穿刺引流及選用合適的抗生素等降低肺LUS評分[13-14]，增加脫機成功的機會[15]。

心外科手術過程中可能損傷膈神經，從而出現一側膈神經麻痹[16]，因此可能導致脫機失敗。本研究7例膈肌異常的PMV患者，除2例因合并心功能不全脫機失敗外，另外5例患者均成功脫機。因此，本研究認為膈肌功能不全可使機械通氣時間延長，但通過反復的脫機鍛煉和康復訓練，使膈肌功能部分恢復，進而可以脫離呼吸機。

綜上所述，心功能不全是導致心外科術后PMV患者脫機失敗的主要原因，而因呼吸功能不全和膈肌功能不全導致的延遲脫機患者最終脫機成功率高。