膈肌超聲聯合呼吸力學指標對ICU老年患者撤機預后評價功能

趙浩天 龍玲 任珊 何聰 趙鶴齡

(河北省人民醫院 1超聲科，河北 石家莊 050000；2重癥醫學科)

機械通氣(MV)是低氧血癥乃至呼吸衰竭患者的首要搶救措施，可維持患者殘缺的呼吸功能。當患者呼吸狀況趨于平穩時則需要撤去呼吸機輔助，恢復其自主呼吸功能。然而行MV治療的重癥患者常出現撤機失敗，增加重癥醫學科(ICU)患者住院率、住院費用和病死率〔1〕。撤機失敗風險在老年患者中更為嚴峻〔2〕。Heunks等〔3〕提出了撤機失敗的“ABCDE”5大原因，其中呼吸機誘導的膈肌功能障礙為主要因素，約占62%。究其原因，膈肌是維持正常自主呼吸的主要承擔者，然而MV代償呼吸作用可導致膈肌發生速度驚人的失用性萎縮，每日萎縮量可高達約6%〔4〕，且隨MV時間延長，膈肌收縮力隨膈肌收縮時間呈對數下降〔5〕。

既往淺快呼吸指數(RSBI)是預測撤機精確度較高的呼吸力學監測指標〔6〕，與患者脫機時的呼吸頻率(RR)和潮氣量(Vt)相關，其公式為RSBI=RR/Vt。但RSBI反映的是全部呼吸肌肉的共同力量，而忽略了膈肌的主導地位，且其閾值在研究中變異度較大〔7〕。評價膈肌功能的方法，如口腔壓、跨膈壓監測、經膈電磁刺激等皆存在一定的床旁實施難度〔8〕。近年來，具備安全無創、便攜、可重復監測等優點的床旁超聲〔9〕逐漸應用于撤機篩查。超聲監測膈肌移動度(DE)及膈肌增厚率(DTF)對膈肌功能評價精確。本研究將膈肌超聲指標代替RSBI公式中的Vt，計算膈肌移動度淺快呼吸指數(DE-RSBI)和膈肌增厚率淺快呼吸指數(DTF-RSBI)〔10，11〕，與傳統撤機指標進行對比，探究其對老年MV患者的撤機預后評價能力。

1 材料與方法

1.1臨床材料 選取2016年12月至2018年4月入住河北省人民醫院ICU需 MV維持呼吸功能的老年患者44例。

1.1.1納入標準 ①年齡大于60歲；②MV時間超過48 h；③符合MV撤機標準時實施自主呼吸試驗(SBT)。

1.1.2排除標準 ①既往肺部腫瘤、肺切除、胸壁畸形導致呼吸力學異常等；②神經系統疾病，如神經肌肉接頭相關疾病、膈肌麻痹等；③存在導致呼吸中樞抑制相關因素；④入ICU行MV治療前即存在單側或雙側膈肌功能障礙(至少一側DE<10 mm)的患者。膈肌功能障礙定義為至少一側DE<10 mm或隨呼吸出現膈肌矛盾運動〔12〕。

1.2研究方法

1.2.1SBT MV老年患者滿足以下條件時行SBT：(1)氧合指數>150 mmHg；(2)呼氣末正壓通氣(PEEP)<5 cmH2O；(3)能自主咳嗽且有力；(4)停用鎮靜類藥物和血管升壓藥物〔13〕。

SBT的操作方法是停止MV后使用T管進行持續吸氧30～60 min，當出現以下情況：精神狀況異常：如大量出汗、煩躁、嗜睡；外周血動脈氧飽和度下降≥5%；RR>35次/min或較撤機前RR升高>50%；收縮壓升高>20%；心率≥140次/min或較撤機前心率增加>20%〔12〕等情況時，停止SBT并繼續予以MV支持。

撤機成功的標準為：撤機48 h后患者能夠堅持自主呼吸，無須MV輔助通氣。撤機失敗的標準為：撤機48 h內患者不能維持自主呼吸，需再次使用MV(有創或無創MV)或撤機后48 h內死亡〔14〕。

1.2.2超聲監測DE的方法 本研究中床旁超聲操作人員獲得中國重癥超聲研究組培訓合格證書。當患者符合撤機標準時使用T管對其進行SBT，患者均采取床頭抬高角度30°仰臥位，在SBT 30 min時使用飛利浦CX50彩色B超機器(CX50，飛利浦，荷蘭)，選取相控陣探頭(3.5MHz)置于患者右側腋前線與肋弓下緣交界處，在2D模式下使曲樣線垂直于膈肌頂，采用M型超聲測量膈肌移動度，將同1次呼吸周期內膈肌運動最大和最小處之間的位移定義為DE，測量3次取平均值。見圖1。

圖1 M型超聲下膈肌移動度測量方法

圖2 M型超聲下膈肌厚度測量方法

1.2.3超聲監測DTF的方法 于SBT 30 min時，取患者床頭抬高30°仰臥位，使用飛利浦線陣高頻探頭(≥10 MHz)置于患者右側腋中線與第8肋至第10肋之間區域，可觀察到兩條較細平行的高回聲：分別為壁層胸膜和腹膜。見圖2。膈肌即位于胸膜線和腹膜線之間的低回聲結構，吸氣時膈肌朝探頭方向移動。將曲樣線垂直于胸膜線和腹膜線，通過M型超聲測量一次呼吸周期內膈肌厚度的最大值和最小值，反復測量3次并取平均值。DTF計算方法為取吸氣末和呼氣末之間膈肌厚度的百分比變化：(吸氣末膈肌厚度-呼氣末膈肌厚度)/呼氣末膈肌厚度×100%。

1.2.4膈肌超聲新指標的計算公式 記錄SBT 30 min時患者的RR和Vt，并計算RSBI，公式為，RSBI=RR/Vt。并結合DE和DTF測量結果，將DE和DTF取代RSBI中的Vt部分，分別計算DE-RSBI和DTF-RSBI，計算公式分別為DE-RSBI=RR/DE和DTF-RSBI=RR/DTF。

1.2.5其他觀察指標 記錄患者年齡、性別、急性生理與慢性健康狀況評分(APACHE Ⅱ)、全身性感

染相關性器官功能衰竭評分(SOFA)、MV天數等基本指標。于撤機前采納患者動脈血氣分析結果并記錄相關參數。于SBT 30 min時記錄患者心率和平均動脈壓數據。

1.3統計學處理 采用SPSS21.0統計軟件進行獨立樣本t檢驗、χ2檢驗。非正態分布的計量資料以四分位數間距及中位數〔M(P25，P75)〕表示進行非參數檢驗。繪制受試者工作特征(ROC)曲線下面積(AUC)進行統計分析，選擇最佳閾值且進行測算敏感度和特異度，評價膈肌超聲監測指標對老年患者撤機成敗的預測價值。

2 結 果

2.1一般資料撤機前指標比較 44例入住ICU行MV患者中撤機成功(成功)組30例(68.2%)，撤機失敗(失敗)組14例(31.8%)。兩組年齡、性別、二氧化碳分壓(PaCO2)、氧合指數(PaO2/FiO2)均無統計學意義(P>0.05)，但失敗組APACHE Ⅱ評分、SOFA評分的分值較成功組高，MV時間較成功組長，差異具有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料及撤機前指標比較〔M(P25,P75)〕

2.2SBT 30 min時各參數比較 失敗組DE、DTF明顯低于成功組(P<0.05)；DE-RSBI、DTF-RSBI、RSBI、RR明顯高于成功組(P<0.05)。 兩組Vt、心率、平均動脈壓(MAP)差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組在SBT 30 min時測量指標比較

2.3DE和DTF對撤機成敗的預測 根據ROC曲線結果，以DE取10.8 mm為截斷值，預測撤機敏感度為80.0%，特異度為78.6%，曲線下面積(AUC)0.725(95%CI：0.535～0.915)；取DTF以29.5%為截斷值，預測撤機敏感度73.3%，特異度64.3%，AUC 0.674(95%CI：0.479～0.869)。見圖3。

取RSBI以66.64次/(ml·min)為截斷值，預測撤機敏感度為71.4%，特異度為86.7%，ROC曲線下面積0.771(95%CI：0.594～0.948)；以DE-RSBI取2.03次/(min·mm)為截斷值，預測撤機敏感度為71.4%，特異度為66.7%，AUC 0.745(95%CI：0.566～0.925)；DTF-RSBI取72.6次/(min·mm)為截斷值，預測撤機敏感度100.0%，特異度70.0%，AUC 0.871(95%CI：0.767～0.976)。見圖4。

圖3 DE和DTF預測撤機結果的ROC曲線

圖4 RSBI、DE-RSBI、DTF-RSBI預測撤機結果的ROC曲線

3 討 論

MV是治療急性呼吸衰竭的關鍵治療措施〔15〕。然而當原發疾病得以治愈或控制時，應及早終止MV，以避免因通氣時間延長而出現的呼吸機依賴性并發癥，如呼吸機相關性肺炎〔16〕、呼吸機誘導的膈肌功能障礙等。困難撤機在ICU中發生頻繁，40%～50%的MV患者第一次嘗試撤機失敗〔17〕。撤機失敗原因中以膈肌功能障礙占據主導〔3，18，19〕，以往對膈肌功能的評估技術匱乏，腹部X線對膈肌評價缺乏動態演變，而核素顯像、CT等不利于床旁操作，且具有輻射損傷〔8，20〕。近年來床旁超聲可直觀并動態觀察膈肌的厚度變化和運動能力，被認為是撤機成敗的良好預測指標。

以往對MV患者自主呼吸能力的評估，是于30 min時參考患者呼吸狀況，并結合氧分壓、PaO2/FiO2、心率、Vt等指標，價值并不理想。Yang等〔21〕設計了RSBI指標，長期以來被認為是較準確的撤機評價指標。然而隨后的二十年里，Ferrari等〔22〕認為RSBI預測撤機具有可變性，且在多篇研究中發現，RSBI對撤機成敗的預測數值變異度較大〔7，23，24〕。這是因為RSBI公式中的Vt部分，反映的是整體呼吸肌肉的能力。不能除外這樣一種情況：當部分患者在MV期間已經發生膈肌萎縮，但憑借其輔助肌肉(包括胸鎖乳突肌、肋間外肌、腹肌等)的代償作用〔25～27〕，成功通過了SBT考驗，從而脫機拔管。隨著時間延長，輔助肌肉較易發生疲勞，不足以維持足夠的通氣量，致使患者在拔管后48 h內再次發生呼吸困難而行氣管插管，造成潛在的氣道損傷風險和不必要的資源浪費。

本研究表明膈肌功能的完整與撤機結果有關聯性。與傳統RSBI相比較，取RSBI截斷值為66.64時，其靈敏度和特異度分別為71.4%和86.7%，ROC曲線下面積為0.771。與膈肌超聲預測價值相近。但66.64的截斷值與撤機參考標準數值105相距甚遠，表明RSBI對預測撤機成敗的波動較大，并不是一個理想的預測指標。

膈肌新公式重點突出膈肌對自主呼吸的貢獻〔9〕，避免了潛在的膈肌萎縮被忽略而導致撤機失敗的發生，從而精準預測撤機成敗。在本研究中，DE-RSBI取2.03次/(min·mm)為截斷值，AUC、敏感度和特異度與既往研究相似〔14〕；DTF-RSBI取72.6次/(min·mm)為截斷值，AUC為0.871，敏感度和特異度分別為100.0%和70.0%，同樣說明膈肌超聲新指標對撤機的結果的預測更加精確化。然而目前膈肌超聲技術的應用并未廣泛，目前資料尚少，未來需要更多的研究進一步證實。

本研究存在一些局限性，由于膈肌厚度較薄，通常1～3 mm，不能排除誤差可能，但研究人員經反復測量，基本將超聲測量誤差控制在允許范圍內。此外由于患者個體差異的存在，如肥胖患者脂肪層較厚，或應用腸內營養導致胃腸氣體較多，使得超聲圖像質量欠清晰，這也是影響測量結果的一個方面。

綜上，膈肌超聲是管理ICU患者撤機流程的新興技術，聯合傳統RSBI指標對撤機預后可有更好的預測價值，尤其是DTF-RSBI的預測準確性較高，優于傳統指標。可以作為未來評價MV患者呼吸功能的常規床旁篩查手段。