M型超聲膈肌移動度預測機械通氣撤機成功的價值

馬瑛 葉熊 宋燁 胡利華 馬媛

上海健康醫學院1 附屬周浦醫院超聲診斷科，2 臨床醫學院（上海201318）

患者接受機械通氣的時間過長會引起機械通氣相關性肺炎等各種并發癥[1-2]，所以當患者的基礎疾病、生命體征及心肺功能好轉時，應盡早撤機以減少并發癥的發生。目前臨床上評估撤機時機應用最廣泛的方法是自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）[3]。但研究發現通過SBT實驗的患者仍有一定比例的撤機失敗，這說明SBT實驗評估患者撤機時機的準確性有限[4]。長時間的機械通氣會導致膈肌萎縮和功能障礙，研究指出綜合膈肌功能評估有助于判斷撤機時機[5-6]。超聲檢查能夠無創地評估膈肌的形態及功能[7-8]，但利用超聲評估膈肌功能從而指導撤機的臨床實用價值尚需要更多的證據支持。本研究利用M型超聲測量機械通氣患者的膈肌移動度，分析其在機械通氣撤機時機選擇中的價值，并評估其在預測撤機成功中的可行性，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2018年1-12月上海健康醫學院附屬周浦醫院ICU 收治的115例行機械通氣并準備撤機的重癥患者作為研究對象，其中男76例，女39例，年齡（66.92±11.25）歲。納入標準：（1）連續機械通氣時間＞48 h；（2）導致呼吸衰竭的原發病得到控制；（3）生命體征穩定。排除標準：（1）脊髓損傷、高位截癱、呼吸中樞抑制及膈肌麻痹患者；（2）經鼻氣管進行插管、無創機械通氣。所有患者及家屬均簽署知情同意書，該研究獲我院倫理委員會批準。

1.2 研究方法

1.2.1 臨床資料收集并記錄患者臨床資料，包括性別、年齡、ICU 留置時間、機械通氣時間、急性生理與慢性健康評分Ⅱ（APACHEⅡ）、序貫器官衰竭評分（SOFA）、PaCO2、PaO2、血清白蛋白、血電解質（鉀、鈣、鎂、磷值）。

1.2.2 T 管法SBT首先用呼吸機檢測潮氣量、0.1s 氣道閉合壓（P0.1）、最大吸氣壓（MIP），計算淺快呼吸指數（RSBI）、P0.1/MIP。然后清理呼吸道，停用鎮靜藥物，為患者自主呼吸清除障礙，準備工作完畢之后斷開呼吸機，采用T 管法進行SBT。先嘗試進行SBT 2 min，通過后再進行30 min SBT。SBT 期間密切觀察患者生命體征變化，通過后拔除氣管導管，再次嚴密觀察48 h。

1.2.3 膈肌的超聲檢查選用PHILIPS EPIQ7，GE LOGIQ S8 超聲診斷儀，C1-5 凸陣探頭，對所有患者進行膈肌運動超聲檢查。患者仰臥位，探頭置于右側腋前線、左側腋中線，探頭方向指向頭側，以肝右葉、脾為標志，用M型超聲測量膈肌軌跡，記錄最大垂直距離并采集圖像（圖1）。以上操作均由工作5年以上工作經驗的超聲醫師完成，所有測量均測3次取平均值。

圖1 M型超聲測量患者膈肌運動情況Fig.1 M-mode ultrasound measurement of diaphragmatic motion

1.2.3 分組標準根據患者撤機結果進行分組，分為撤機成功組和撤機失敗組。撤機成功標準：患者自主呼吸48 h內生命體征穩定，無需再次機械通氣。撤機失敗標準：患者自主呼吸48 h內需再次插管進行機械通氣。

1.3 統計學方法采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析，計量資料用表示，計數資料用例數表示。兩組計量資料采用t檢驗、計數資料采用χ2檢驗。采用多因素Logistic 回歸分析影響撤機成功的因素，并建立ROC 曲線分析RSBI和超聲膈肌測量指標預測撤機結局的準確性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料115例患者中撤機成功組81例，其中男55例，女26例，平均年齡（65.4 ±12.3）歲。撤機失敗組34例，其中男21例，女13例，平均年齡（64.5 ± 11.2）歲。撤機成功組ICU 留置時間和機械通氣時間小于撤機失敗組，差異有統計學意義（P＜0.05），其余一般資料兩組近似，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

2.2 兩組患者撤機參數撤機成功組RSBI 小于撤機失敗組，M型超聲左/右側膈肌位移大于撤機失敗組，差異均有統計學意義（P ＜0.05），兩組潮氣量、MIP、P0.1、P0.1/MIP 近似，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表1 兩組呼吸衰竭患者撤機前一般資料比較Tab.1 Comparison of the general data between patients with respiratory failure before weaning ±s

表1 兩組呼吸衰竭患者撤機前一般資料比較Tab.1 Comparison of the general data between patients with respiratory failure before weaning ±s

臨床資料ICU 留置時間（d）機械通氣時間（d）APACHE II（分）SOFA（分）PaCO2（mmHg）PaO2（mmHg）白蛋白（g/L）鉀（mmol/L）鈣（mmol/L）鎂（mmol/L）磷（mmol/L）撤機成功組（n=81）6.30±2.15 3.00±1.26 14.16±4.86 4.81±2.41 34.56 ±5.88 95.60±37.77 28.88±3.77 4.06±0.51 2.02±0.11 0.84±0.23 0.91±0.23撤機失敗組（n=34）9.05±4.05 4.00±1.76 14.16±4.99 5.58±2.67 37.77±6.55 82.33 ±23.15 28.79±3.34 4.08±0.49 2.01±0.12 0.89±0.18 0.97±0.31 t 值4.739 3.436 0.312 1.514 1.582 1.901 0.121 0.194 0.433 1.130 1.147 P 值0.000 0.001 0.724 0.133 0.111 0.060 0.904 0.846 0.666 0.261 0.254

2.3 影響呼吸衰竭患者撤機成功的多因素Logistic回歸分析將兩組比較存在差異的指標進行進一步的多因素分析，Logistic 回歸分析結果顯示：ICU 留置時間、機械通氣時間對撤機成功的影響不明顯，差異無統計學意義（P＞0.05）。而RSBI（P=0.000），M型超聲左/右側膈肌位移（P=0.000）是影響撤機成功的獨立影響因素。見表3。

2.4 撤機參數預測患者撤機成功的ROC 曲線分析M型超聲左側膈肌位移及右側膈肌位移預測撤機成功的AUC均＞0.8，敏感性均為100%，但特異性較低（62.96%；53.09%），準確性近似（81.48%，76.55%）。RSBI的特異性（86.42%）大于M型超聲左側膈肌位移及右側膈肌位移，但敏感性較低（44.12%），準確性低于膈肌位移指標（65.27%）。三者聯合預測撤機成功的準確性最高（AUC=0.925），顯著大于各撤機參數單獨預測撤機成功的AUC，差異有統計學意義（P＜0.05），其最佳診斷點為0.206，其敏感性為94.12%，特異性為80.25%，準確性為87.19%。見表4、圖3。

表2 兩組呼吸衰竭患者撤機參數比較Tab.2 Comparison of weaning parameters between two groups of respiratory failure patients ±s

表2 兩組呼吸衰竭患者撤機參數比較Tab.2 Comparison of weaning parameters between two groups of respiratory failure patients ±s

參數潮氣量（mL）RSBI（min/L）MIP（cmH2O）P0.1（mmH2O）P0.1/MIP M型超聲左側膈肌位移（mm）M型超聲右側膈肌位移（mm）撤機成功組（n=81）532.30±232.44 38.88±15.93 15.00±9.66 2.36±2.01 0.15±0.11 11.48±4.66 18.36±5.51撤機失敗組（n=34）478.46±204.33 53.44±19.21 15.33±7.77 3.13±2.21 0.20±0.17 7.30±3.27 11.82±4.50 t 值1.177 4.203 0.177 1.820 1.876 4.756 4.263 P 值0.242 0.000 0.860 0.071 0.063 0.000 0.000

表3 影響患者撤機成功的多因素Logistic 回歸分析Tab.3 Multivariate logistic regression analysis of the weaning success

表4 撤機參數預測呼吸衰竭患者撤機成功的ROC 曲線分析Tab.4 Analysis of ROC curve for predicting the weaning success in patients with respiratory failure

3 討論

圖3 三項撤機參數及其聯合方式預測患者撤機成功的ROC 曲線分析Fig.3 ROC curve analysis of the parameters of weaning parameters and their combined methods to predict the patient′s successful weaning

膈肌是最主要的呼吸肌，目前已知長時間的機械通氣會導致膈肌的收縮功能出現障礙，患者往往隨著機械通氣時間的延長而對呼吸機產生依賴[9-10]。研究表明機械通氣超過12 h 就會導致膈肌萎縮和功能障礙，并且隨著時間的延長而加重，稱為機械通氣介導的膈肌功能障礙（VIDD）[11-12]。膈肌在自主呼吸中發揮關鍵作用，撤機過程中還容易出現呼吸負荷過重和膈肌疲勞[13]，因此監測膈肌功能對機械通氣患者尤為重要。雖然臨床上認識到膈肌功能對機械通氣患者自主呼吸的重要性，但缺乏便捷有效的評估手段，在機械通氣治療的過程中往往疏忽對膈肌功能的評估，撤機失敗時有發生。隨著技術的進步，已有研究指出可以利用超聲檢查無創地評估膈肌功能，從而幫助臨床準確分析患者的呼吸肌狀態，有利于撤機時機的選擇[14]。本研究系統分析了M型超聲評價機械通氣患者膈肌活動度，旨在探索超聲測量膈肌運動在機械通氣撤機時機選擇中的價值，為提高撤機成功率提供參考。

本研究根據撤機結果將患者分為撤機成功組以及撤機失敗組，通過對比兩組患者的臨床資料發現，除了ICU 留置時間和機械通氣時間存在差異外，其他臨床資料均無統計學差異。這是由于隨著患者ICU 留置時間的延長，患者繼發各種院內感染的概率會明顯增加。而機械通氣時間與各類呼吸機相關并發癥的發生率成正相關，且長時間的機械通氣還易引起呼吸機依賴。因而ICU 留置時間和機械通氣時間越久，發生撤機失敗的概率越高。通過比較兩組患者的撤機參數發現，只有RSBI 以及M型超聲雙側膈肌位移在兩組中差異具有統計學意義。RSBI是衡量患者膈肌力量和呼吸負荷間關系的指標，RSBI 增高是膈肌疲勞的典型表現[15]。M型超聲雙側膈肌位移可反映患者的膈肌收縮功能，膈肌位移量減少則直觀地提示患者出現膈肌疲勞或膈肌功能障礙[16]。而潮氣量、MIP、P0.1之所以在兩組中差異不明顯，可能是因為潮氣量由膈肌和其他輔助呼吸肌群共同決定，當膈肌功能障礙時可通過其他呼吸肌進行代償，因而不如膈肌位移量敏感。MIP、P0.1雖然測量簡單，但其變化范圍較大所以臨界值不明確。

本研究基于Logistic 回歸模型進一步分析了影響呼吸衰竭患者撤機結局的獨立影響因素，發現RSBI、M型超聲左/右側膈肌位移為撤機成功與否的獨立影響因素，這說明影響撤機是否成功的關鍵在于患者的膈肌功能。RSBI可以反映撤機失敗時常見的淺快呼吸征象，提示膈肌功能障礙，其臨床價值在多年來的大量研究中已得到眾多研究者的肯定[17-18]。M型超聲檢測雙側膈肌位移相對其他膈肌監測手段，觀察更直觀，且不受其他呼吸肌的干擾，其臨床價值也逐漸被肯定[19-20]。二者都可直接反映膈肌功能，幫助臨床盡早發現膈肌功能障礙，為臨床撤機提供參考。而患者ICU 留置時間和機械通氣時間的長短本身受到疾病種類和患者基礎狀態等多種因素的綜合影響，患者原發疾病嚴重、基礎狀態較差也會使得撤機失敗的幾率增加，因此二者并不是影響撤機結局的獨立因素。

為了分析各獨立影響因素預測患者撤機成功的準確性，我們對RSBI、M型超聲左/右側膈肌位移及其三者的聯合繪制了ROC 曲線。結果發現反映膈肌疲勞程度的M型超聲左/右側膈肌位移確實是預測撤機是否成功較理想的指標，其單獨預測的AUC 均超過0.80，而且敏感性為100%。說明利用M型超聲檢測膈肌位移預測患者是否撤機成功不容易出現遺漏，但特異性比較低，單獨依靠一側膈肌運動來預測撤機是否成功會出現一定比例的誤診率。聯合預測發現，三種指標聯合預測的AUC 提高到0.925，并且聯合預測的敏感性為94.12%同時特異性為80.25%。聯合后能更加全面的評估患者的膈肌功能，因而相對單一指標預測效能更好，有希望幫助臨床更準確的預測患者的撤機結局，減少撤機失敗的發生。

本實驗仍存在一些不足，部分患者進行膈肌檢測時，由于探頭位置或患者自身因素的影響導致回聲窗不佳，膈肌超聲圖像質量不好。本研究計劃安排兩位超聲醫師共同進行檢查，從而盡量幫助患者調整體位，對膈肌位移進行更精確的測量，提高預測準確性。

綜上所述，M型超聲測量膈肌位移及其與RBSI的聯合對預判患者撤機成功與否具有較高的臨床指導價值。