超聲評估膈肌收縮能力和做功對撤機結局的預測價值

董奕君，柏剛，譚婭，張文君

（1.錦州醫科大學十堰市太和醫院研究生培養基地，湖北 十堰 442000；2.湖北醫藥學院附屬十堰市太和醫院超聲醫學科，湖北 十堰 442000 ）

機械通氣（mechanical ventilation,MV）是重癥醫學科（intensive care unit,ICU）內重要的呼吸支持手段之一。有研究［1］指出，約有20%的機械通氣患者撤機失敗，且撤機所需時間超過了總機械通氣時間的40%。通常臨床上常使用呼吸淺快指數（rapid shallow breathing index,RSBI）來預測患者撤機結局，但RSBI 常出現假陰性，所以其評估價值較為局限。撤機失敗的一個主要因素是呼吸肌功能障礙［2］。膈肌是最重要的呼吸肌，吸氣時其將貢獻總吸氣量的75%［3］。超聲具有無創、實時、便捷、可重復性高等優點，并隨著床旁超聲技術的不斷應用與發展，超聲逐漸成為評估膈肌功能的重要工具。本研究旨在通過超聲檢查手段測量膈肌相關超聲指標評估其對機械通氣患者的撤機價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究經醫院倫理委員會審核通過，選取十堰市太和醫院2021 年7 月至2022 年7 月收入ICU內行機械通氣的患者60 例作為研究對象，根據撤機結局分為撤機成功組與撤機失敗組。納入標準：①機械通氣時間≥24 h；②導致行機械通氣的原發病得到控制，且臨床醫生認為存在撤機的可能性；③達到可進行自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial,SBT）的標準；④年齡≥18 周歲。排除標準：①年齡＜18 周歲、妊娠期婦女；②胸腔有大量積液、氣體；③有脊髓損傷、膈肌麻痹等病史；④合并嚴重心、肝、腎等臟器功能衰竭；⑤嚴重凝血功能障礙。

1.2 研究方法

對符合納入標準的患者記錄撤機前一般臨床資料，如：年齡、性別、體重指數（BMI）、急性生理和慢性健康評估Ⅱ評分（acute physiology and chronic health condition Ⅱ score,APACHEⅡ評分）、是否行手術治療及機械通氣時間。

使用美國GE 公司Venue 急重癥移動型超聲診斷儀，于患者SBT 進行30 min 時行床旁超聲檢查，取患者仰臥位。①膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction,DTF），將高頻線陣探頭L12n，頻率調節為8.0～12.0 MHz，將探頭置于患者第8～11 肋與腋中線的交界區，二維超聲聲像圖可清晰顯示膈肌結構；調整為M 型超聲模式，觀察膈肌厚度隨呼吸運動的變化情況，一般情況下膈肌隨吸氣變厚，測量吸氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of inspiration,DTei）與呼氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration,DTee）數據，通過公式計算DTF=（DTei-DTee）/DTee×100%，DTF 可以動態呈現膈肌厚度的變化情況，反映膈肌的收縮能力［4］。見圖1。②膈肌位移-時間指數（excursion-time index,E-T 指數），將凸陣探頭C1-5，頻率調節為3.5～5.0 MHz，將探頭置于患者右側肋弓下緣與右側鎖骨中線交界處，以肝臟為聲窗，聲束方向指向頭側，二維超聲聲像圖可顯示高回聲的膈肌；切換至M 型超聲模式觀察膈肌的運動曲線，在一個呼吸周期內，M 型超聲聲像圖中最低點與最高點之間的距離即膈肌位移（diaphragm excursion,DE），其可替代吸氣時的吸氣壓與潮氣量，同時記錄吸氣時間（inspriatory time,Ti），通過公式計算E-T 指數=DE×Ti，E-T 指數可間接反映膈肌做功［5］。見圖2。本研究由同一位有經驗的超聲科醫師操作，所有超聲觀察指標均測量三次，取平均值。

圖1 膈肌厚度圖：紅線為吸氣末膈肌厚度，黃線為呼氣末膈肌厚度

圖2 膈肌位移-時間圖：紅線為膈肌位移，黃線為吸氣時間

1.3 觀察指標

①比較兩組患者的撤機前一般臨床資料中各指標有無統計學差異；②觀察并比較兩組患者膈肌超聲指標：DTF、E-T 指數有無統計學差異。

1.4 統計學方法

采用SPSS 26.0 統計軟件對臨床資料及膈肌超聲數據進行分析，計數資料以百分率（%）表示，采用卡方檢驗或Fisher 檢驗進行組間比較；計量資料以均數±標準差（）表示，符合正態分布的計量資料相關性采用t檢驗進行組間比較；非正態分布的計量資料相關性采用Mann-WhitneyU檢驗進行組間比較。繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲線并分析各指標對患者撤機成功的預測價值，根據最佳截斷值，計算敏感性、特異性，并計算曲線下面積（area under the curve,AUC）。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較

兩組患者的年齡、性別、BMI、APACHEⅡ評分以及是否行手術治療比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。兩組患者撤機前的機械通氣時間比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組一般臨床資料比較

2.2 兩組患者超聲指標比較

撤機成功組患者的DTF 及E-T 指數均高于失敗組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者超聲指標比較（）

表2 兩組患者超聲指標比較（）

2.3 膈肌超聲對預測患者撤機成功的ROC 曲線分析

ROC 曲線分析結果顯示患者撤機成功DTF 的最佳界值為32.5%，其敏感性71.4%，特異性83.3%，約登指數0.547，AUC 0.824；E-T 指數的最佳界值為0.99 cm·s，其敏感性76.2%，特異性77.8%，約登指數0.54，AUC 0.807。見圖3。

圖3 SBT 進行30 min 時的DTF 和E-T 指數的ROC 曲線

3 討論

ICU 內約有36% 的患者需進行機械通氣治療［6］。機械通氣的撤機過程十分重要，預測機械通氣的撤機結局一直是一個重要的臨床問題。不必要的過早和延遲撤機均可影響患者的預后，過早停止機械通氣會給呼吸和心血管系統帶來額外的壓力，而不必要的延遲撤機則會導致一系列并發癥如呼吸機相關型肺損傷［7］、呼吸機相關膈肌功能障礙［8］、下肢深靜脈血栓等，不恰當的撤機時機將導致發病率和死亡率增高。因此，把握適宜的撤機時機，可以改善患者預后。

呼吸淺快指數（rapid shallow breathing index,RSBI）為呼吸頻率與潮氣量的比值，臨床上既往常用其預測撤機結局，它可綜合反映呼吸肌力量與呼吸系統負荷之間的關系。但RSBI 準確性受諸多影響因素干擾，因此受到很大爭議。有研究［9］表明，RSBI＜105 次/（min·L）預測撤機成功的敏感性雖有90%，但其特異性僅為18.7%。有研究［10］分析造成RSBI 準確性低的原因，主要是由于呼吸肌不僅是由膈肌組成，還包括膈肌以外的肌肉群，當膈肌發生萎縮及功能障礙時，其他輔助呼吸肌群將會代償做功，在一定時間維持正常范圍內的呼吸頻率與潮氣量，此時的膈肌功能障礙將會被掩蓋，最終導致RSBI 出現假陰性，所以RSBI 的評估價值較為局限。

膈肌在自主呼吸中發揮著“呼吸泵”的作用，膈肌功能的監測對機械通氣患者選擇適宜的撤機時機尤為重要。膈肌功能測定的金標準為跨膈壓（Pdi），它是胸腔壓力與腹腔壓力的壓力差值，是反映呼吸肌尤其是膈肌功能的較為直接的指標［11］。但由于Pdi 是有創檢查，花費時間較長，不易于ICU 內患者進行床邊的多次監測，重復性較差。臨床上評估膈肌功能的方法還有最大吸氣負壓、最大呼氣壓以及影像學檢查如X 線、CT、磁共振成像等［12-14］，但這些檢查因有創、患者難于配合以及有輻射暴露危險等而存在一定的局限性。膈肌超聲不僅無創且可重復性高，近年來，國內外均有研究證實膈肌超聲對機械通氣患者的撤機結局有預測作用［5,15］。

二維超聲聲像圖可觀察膈肌厚度情況，但有研究指出，膈肌厚度并不能準確反映膈肌的功能［16-17］，可能是由于炎癥或其他因素導致膈肌水腫增厚，從而影響其準確性。相比較，DTF 受影響程度小，這是由于其評估的是膈肌厚度的動態變化情況，是吸氣末與呼氣末膈肌厚度的差值比較，除去了影響膈肌厚度的因素，因此DTF 的準確性更高，臨床上的應用價值更大。膈肌超聲不僅可直接觀察到膈肌的結構形態還可觀察膈肌的移動方向。正常情況下，在二維及M 型超聲模式下均可觀察膈肌的運動情況，吸氣時膈肌向探頭移動，呼氣時膈肌背離探頭移動。當膈肌麻痹致使膈肌產生矛盾運動時，可見膈肌于吸氣時背離探頭移動，而呼氣時向探頭方向移動。一般情況下，一側膈肌功能可代表整體膈肌功能［18］，故本次研究所有研究對象均選取右側膈肌進行床旁超聲檢查。本次研究通過超聲監測SBT 進行30 min時的DTF 和E-T 指數間接評估膈肌的收縮性和做功情況，當DTF 選取32.5%為最佳界值時，其敏感性為71.4%，特異性為83.3%，約登指數為0.547，AUC 為0.824；當E-T 指數的最佳界值為0.99 cm·s，其敏感性為76.2%，特異性為77.8%，約登指數為0.54，AUC 為0.807。撤機失敗組的DTF 及E-T 指數顯著低于成功組，這表明DTF 與E-T 指數這兩個超聲指標對機械通氣患者撤機結局有較準確的預測性，具有較高的臨床應用價值。

本次研究的局限性：一是所有床邊超聲檢查均由一名超聲醫生完成，受操作熟練性影響。二是撤機失敗除了有膈肌功能障礙的因素，還有一些非膈肌功能障礙的因素，如：上氣道狹窄、氣道阻力、氣道分泌物［19］等，故影響一定的準確性。此外本研究屬單中心研究，樣本量相對較小，今后還需擴大樣本量，進一步加以證實。

綜上，針對ICU 內機械通氣患者行床旁膈肌超聲檢查，超聲評估膈肌的收縮能力和做功可預測撤機結局。床旁超聲具有無創、實時、便捷、可重復性高等特點，非常適合ICU 患者特征，可作為ICU 內患者監測和評估膈肌功能的工具而廣泛應用。