床旁超聲檢查在預(yù)測機械通氣患者撤機時機中的應(yīng)用

周銀超 董縐縐

機械通氣是ICU中常見的生命支持手段之一，呼吸機的撤離是臨床上一個重要過程。一旦去除造成患者機械通氣的病因，即可評估患者的自主呼吸功能，盡早撤機拔管以縮短機械通氣的持續(xù)時間，從而減少呼吸機相關(guān)性并發(fā)癥（呼吸機相關(guān)性肺炎、血流動力學(xué)不穩(wěn)定等）和呼吸機依賴的發(fā)生，降低再插管率和死亡率[1]。目前臨床通常使用一些指標(biāo)來評估患者是否符合撤機標(biāo)準(zhǔn)[2]、進行自主呼吸試驗（spontaneous breathing trail，SBT）[3]，但僅根據(jù)這些指標(biāo)機械通氣患者總體撤機失敗率仍超10%[4]。有研究表明，肺通氣丟失、膈肌功能障礙和心功能不全是撤機失敗的最常見原因[5]。因此，早期發(fā)現(xiàn)這些因素并進行及時干預(yù)對成功撤機拔管至關(guān)重要。超聲檢查具有無創(chuàng)、便捷、經(jīng)濟等優(yōu)點，在ICU中不僅廣泛應(yīng)用于操作穿刺、容量評估、胸腹腔檢查，也可以用于輔助撤機。研究證明，對機械通氣患者的肺部、膈肌和心臟功能進行超聲評估有助于識別患者撤機后呼吸窘迫的發(fā)生風(fēng)險[6]。本文主要就床旁超聲檢查在預(yù)測機械通氣患者撤機時機中的應(yīng)用價值作一綜述。

1 肺部通氣功能超聲檢查

過去認(rèn)為空氣對超聲存在高反射性，導(dǎo)致產(chǎn)生的圖像都由偽影組成，超聲檢查在肺部的使用并不常見。直到20世紀(jì)80年代，Lichtenstein等[7]研究發(fā)現(xiàn)超聲檢查對氣胸、肺水腫和肺實變等病變呈現(xiàn)出不同的圖像，為危重癥患者提供了一種可靠、無創(chuàng)的床旁檢查方法，可檢測和定位肺部病變。此后，Bouhemad等[8]在對比應(yīng)用床旁超聲和胸部CT檢查評估抗生素治療呼吸機相關(guān)性肺炎后的肺通氣效果后，提出了肺部超聲（lung ultrasound，LUS）分?jǐn)?shù)，即根據(jù)不同的肺部病變對應(yīng)的超聲圖像進行打分，以量化肺部通氣情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LUS分?jǐn)?shù)和肺部CT檢查評估肺部通氣情況呈正相關(guān)。Zieleskiewicz等[9]將LUS分?jǐn)?shù)應(yīng)用于評估新型冠狀病毒感染患者的肺部通氣情況，再次證實LUS分?jǐn)?shù)可以準(zhǔn)確估計肺通氣量。

LUS分?jǐn)?shù)評分細則為：（1）正常肺通氣區(qū)影像表現(xiàn)為A線或少于兩條單獨的B線，記0分；（2）中度肺通氣減少區(qū)影像表現(xiàn)為多條、分隔B線，記1分；（3）重度肺通氣減少區(qū)影像表現(xiàn)為多發(fā)融合的B線，記2分；（4）肺實變區(qū)影像表現(xiàn)組織樣回聲伴支氣管充氣征，記3分。將患者的胸部分為12個區(qū)域，共0～36分，LUS分?jǐn)?shù)越高，撤機失敗率越高[10]。Soummer等[11]研究表明，在成功通過SBT的患者中，LUS分?jǐn)?shù)＜13分可高度預(yù)測撤機成功，LUS分?jǐn)?shù)＞17分則提示發(fā)生撤機后呼吸窘迫的風(fēng)險高。同樣，姜明明等[12]對膿毒癥患者撤機的研究中發(fā)現(xiàn)，SBT后LUS分?jǐn)?shù)＜15.5分對撤機成功的預(yù)測價值高，其靈敏度為0.730，特異度為0.800，AUC為0.819。LUS分?jǐn)?shù)可以評估患者撤機失敗的最終途徑，即肺部通氣功能喪失，對撤機具有良好的指導(dǎo)意義。由此可見，LUS分?jǐn)?shù)可能是評估ICU患者撤機中的重要工具，LUS分?jǐn)?shù)則可以作為預(yù)測機械通氣患者撤機的有效指標(biāo)。

2 膈肌功能超聲檢查

膈肌是撤機后自主呼吸的主要執(zhí)行者，承擔(dān)75%呼吸肌做功量[13]。在危重患者中，有很多原因造成膈肌功能障礙，包括機械通氣[14]、膿毒血癥、直接損傷、藥物治療、多器官功能障礙綜合征等[15]。膈肌功能障礙與機械通氣時間延長和撤機失敗率較高相關(guān)[15]，已經(jīng)成為ICU主要關(guān)注的問題之一[16]。

評估膈肌功能的方法有多種，但少有適用于ICU中機械通氣患者。目前，測量刺激膈神經(jīng)產(chǎn)生的跨膈壓是評估膈肌功能的金標(biāo)準(zhǔn)[17]，但是該方法有創(chuàng)且設(shè)備昂貴；胸部X線檢查觀察膈肌形態(tài)的特異性低，CT和MRI檢查則需要轉(zhuǎn)運，實時監(jiān)測性差；肺功能獲得的肺活量、最大靜態(tài)吸氣壓等指標(biāo)評估膈肌功能時需要患者配合，且易受外界因素干擾；而超聲檢查通過膈肌形態(tài)學(xué)指標(biāo)（厚度與增厚分?jǐn)?shù)）和運動指標(biāo)（移動度）等評價膈肌功能[18]，具有直觀、無創(chuàng)、便捷、可重復(fù)等優(yōu)點。

2.1 膈肌增厚分?jǐn)?shù)（diaphragmatic thickening fraction，DTF） 超聲檢查可以直觀地測量患者膈肌厚度，且具有高度可重復(fù)性[15]。測量時將線陣探頭置于腋中線與第7～8肋的交界處，測量吸氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of inspiration，DTei）和呼氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration，DTee），通常機械通氣患者吸氣末的膈肌厚度在（2.4±0.8）mm，＜2 mm一般認(rèn)為膈肌厚度降低[18]。

DTF計算方法為DTF=（DTei-DTee）/DTee，其反映膈肌在自主呼吸過程中的厚度變化和收縮能力[19]，其原理與心臟的“射血分?jǐn)?shù)”相似，DTF≤20%被認(rèn)為膈肌功能障礙[20]。Zambon等[17]回顧性納入20項研究，共875例患者，統(tǒng)計結(jié)果表明在預(yù)測撤機過程中，DTF對于預(yù)測撤機成功具有指導(dǎo)價值，其最佳截斷值為30%～36%。同樣在最近的一項研究中，張鵬等[21]研究表明DTF是一個靈敏度高的預(yù)測因子，當(dāng)DTF≥27.78%對預(yù)測撤機成功的準(zhǔn)確度最高，對應(yīng)AUC為0.907，靈敏度為0.930，特異度為0.813。一項Meta分析表明DTF可作為危重患者撤機的預(yù)測指標(biāo)，其靈敏度和特異度高于膈肌移動度（diaphragm displacement，DD）[22]。

2.2 DD DD主要反映膈肌在呼吸周期中的移動距離[23]，與產(chǎn)生潮氣量有關(guān)[24]。DD測量方法是將寬頻凸陣探頭置于右鎖骨中線或腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，顯示一條代表膈肌的高回聲線，M超模式下測量呼氣末和吸氣末膈肌的距離。膈肌功能障礙（定義為DD＜10 mm）被證實是機械通氣患者撤機失敗的預(yù)測因素。Llamas-álvarez等[22]納入19項研究，共1 071例患者，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)DD在預(yù)測撤機成功中，其靈敏度為0.75，特異度為0.75，靈敏度和特異度均低于DTF，這與Li等[24]研究分析結(jié)果一致。

2.3 膈肌淺快呼吸指數(shù)（rapid shallow breathing index，RSBI） RSBI是預(yù)測撤機時機中最廣泛使用的指標(biāo)之一[23]，為呼吸頻率（respiratory rate，RR）和潮氣量（tidal volume，TV）的比值（RSBI=RR/TV），但是 RSBI預(yù)測撤機成功的靈敏度和特異度變化很大。膈肌在自主呼吸中發(fā)揮重要作用，但在膈肌功能障礙的情況下，其他輔助呼吸肌則會代替膈肌做功產(chǎn)生TV，由于這些輔助肌較膈肌更容易疲勞，即使通過SBT，撤機后仍存在較高的再插管率，易發(fā)生延遲性撤機困難。而DD可直接反映膈肌產(chǎn)生吸氣容積的能力，即真實膈肌產(chǎn)生的TV，對此Spadaro等[23]利用DD直接代替RSBI中的TV產(chǎn)生一個新的指標(biāo)，即膈肌淺快呼吸指數(shù)（diaphragmatic-rapid shallow breathing index，D-RSBI），即D-RSBI=DD/TV。該參數(shù)不僅反映膈肌功能，也能夠反映淺快呼吸，且研究表明其在預(yù)測撤機結(jié)果方面較傳統(tǒng)的RSBI更準(zhǔn)確，當(dāng)D-RSBI的最佳截斷值為1.3次/（min·mm）時，預(yù)測撤機結(jié)果靈敏度為0.941、特異度為0.647，D-RSBI和RSBI的AUC分別為0.89和0.72。同樣，Abbas等[25]在對慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的撤機研究中也同樣證實D-RSBI優(yōu)于RSBI。

3 心臟功能超聲檢查

早期臨床研究表明，心血管功能障礙是撤機失敗的原因之一。心功能對撤機結(jié)果的影響源于撤機過程中心肺交互作用，撤機后由原來的正壓通氣變?yōu)樽灾骱粑厍粌?nèi)負(fù)壓升高，從而增加靜脈回流壓梯度、左右心室前負(fù)荷、左心室周圍壓力和左心室后負(fù)荷，造成左心室充盈壓升高，最終可能導(dǎo)致肺水腫和呼吸困難[26]。心臟相關(guān)撤機失敗主要與患者左心功能相關(guān)[27]，其中以舒張功能障礙為主[28]。既往評價左心舒張功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”是使用肺動脈導(dǎo)管測量肺動脈楔壓（PAOP），但是在患者胸內(nèi)壓大幅度波動的情況下，測量存在誤差[29]，此外該方法為有創(chuàng)性操作，臨床使用存在局限性。

3.1 左心室舒張早期的充盈峰血流速度、左心室舒張晚期的充盈峰血流速度以及E波減速時間 應(yīng)用床旁超聲在心尖四腔心切面使用脈沖多普勒記錄二尖瓣血流頻譜，獲得左心室舒張早期的充盈峰血流速度（E）、左心室舒張晚期的充盈峰血流速度（A）以及E波減速時間（deceleration time of E wave，DTE）。E/A比值正常人應(yīng)≥1.2，中青年更大。舒張功能不全時，E峰下降，A峰增高，E/A比值降低，研究證實E/A可作為預(yù)測撤機結(jié)局的指標(biāo)[30]，同樣Wang等[31]對65例左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞65%的機械通氣患者進行研究，發(fā)現(xiàn)左心室舒張功能不全與撤機失敗密切相關(guān)，E/A比值＞1.2結(jié)合左心室充盈壓（E/e’）＞7.9對于撤機失敗具有預(yù)測價值。但也有研究報道，撤機失敗與E/A比值無關(guān)[32]。SBT期間DTE的縮短也表明左心室舒張功能的下降，導(dǎo)致左心室充盈壓力升高，與撤機失敗相關(guān)[29]，這與Moschietto等[33]研究結(jié)果一致。美國超聲心動圖學(xué)會和歐洲心血管成像協(xié)會在關(guān)于超聲心動圖評價左心室舒張功能的建議中提到DTE是撤機失敗的重要預(yù)測因子，但是需要結(jié)合E、E/A等綜合分析[34]。

3.2 二尖瓣環(huán)舒張早期運動速度和左心室充盈壓采用組織多普勒成像技術(shù)評估二尖瓣環(huán)舒張早期運動速度（e’）和E/e’。早期研究顯示，e’受心臟前負(fù)荷影響小，可直觀反映左心室的舒張功能[35]。在最新的指南中提出e’（間隔e’＜7 cm/s，外側(cè)e’＜10 cm/s）是評價左心室舒張功能障礙的4項指標(biāo)之一。有研究報道，較低的e’與撤機失敗相關(guān)，再次說明左心舒張功能在撤機中的重要作用[36]。Sanfilippo等[36]系統(tǒng)性回顧納入11項研究，分析結(jié)果表明撤機失敗與較高的E/e’顯著相關(guān)。Luo等[37]研究發(fā)現(xiàn)SBT后48 h內(nèi)E/e’（平均值）≥12.5有助于預(yù)測呼吸衰竭的撤機失敗，相對應(yīng)AUC 為 0.789，靈 敏 度 為 0.724，特 異 度 為 0.774。Roche-Campo等[27]研究報道，e’值降低，同時E/e’比值增加是機械通氣患者左心舒張功能障礙的最強標(biāo)志，與撤機失敗密切相關(guān)。E/e’對于預(yù)測撤機失敗的準(zhǔn)確性高，但是對于二尖瓣反流、二尖瓣狹窄和使用二尖瓣假體瓣膜患者，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

3.3 LVEF 既往評價左心室收縮功能的定量方法包括測量LVEF，LVEF＜45%認(rèn)為是左心室收縮功能不全，LVEF≤30%被認(rèn)為嚴(yán)重左心室功能不全。Thille等[38]在研究中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的左心收縮功能不全與撤機失敗獨立相關(guān)。但是由于LVEF受心臟前后負(fù)荷影響大，因此在使用時應(yīng)該謹(jǐn)慎分析。

4 小結(jié)

撤機對機械通氣患者至關(guān)重要，雖然已有臨床表現(xiàn)、呼吸功能指標(biāo)、實驗室參數(shù)和影像資料等工具來預(yù)測撤機，但是成功撤機對于臨床來說仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。肺部本身通氣情況改善、膈肌功能良好以及血流動力學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定對于撤機成功至關(guān)重要，床旁超聲檢查作為ICU中便捷、無創(chuàng)、可重復(fù)的工具，可對肺部、膈肌和心臟功能進行評估，幫助臨床醫(yī)師選擇合適的撤機時機，提高撤機成功率。撤機失敗本質(zhì)上是多因素的，包括肺部本身病變未好轉(zhuǎn)、膈肌功能障礙、脫機誘導(dǎo)的心血管功能障礙等，因此從單一方面、單一指標(biāo)預(yù)測撤機是不合適的[23]。但是既往對于超聲聯(lián)合評估上述器官的臨床研究尚不多見，有待進一步研究。