膈肌超聲聯合肺部超聲在危重癥患者呼吸機撤機中的應用

胡日洋

【摘要】 目的：評估肺部超聲、膈肌超聲在預測創傷危重癥患者呼吸機撤機成功中的價值。方法：前瞻性分析2020年8月-2021年12月惠州市惠陽區婦幼保健院收治的92例滿足自主呼吸試驗（SBT）的創傷急危重癥患者，根據SBT能否順利撤機分為成功組和失敗組，收集入組患者的一般臨床資料，SBT開始15 min后開始床旁超聲檢查肺、膈肌功能。記錄肺部超聲評分（LUS）、膈肌活動度（DE）和膈肌移動時間（E-T）指數。將單變量分析中有統計學差異的參數納入多變量logistic回歸分析中，尋找獨立預測參數。并用受試者工作特征曲線（ROC曲線）比較獨立預測參數的敏感度及特異度。結果：成功組55例，失敗組37例。SBT期間，失敗組的呼吸頻率，心率，LUS評分均高于成功組，膈肌活動度，吸氣時間，E-T指數均低于成功組（P<0.05）。多因素分析結果顯示，LUS評分[OR=2.752，95%CI（1.928，3.575）]、膈肌活動度[OR=4.329，95%CI（3.309，5.342）]和E-T指數[OR=3.103，95%CI（1.496，4.711）]均是預測撤機失敗的預測因素（P<0.001）。ROC分析結果顯示LUS評分的AUC為0.692，最佳截斷值為9.50分，敏感度和特異度分別為0.72和0.51。膈肌活動度的AUC為0.861，最佳截斷值為13.00 mm，敏感度和特異度分別為0.80和0.82。E-T指數的AUC為0.794，最佳截斷值為1.91，敏感度和特異度分別為0.76和0.79。聯合檢測的AUC高達0.932，敏感度和特異度分別為0.93和0.90。結論：SBT期間，較低的LUS評分，較高的膈肌活動度，較大的E-T指數均預示著患者撤機成功。三種指標的聯合檢測可以更好地預測患者撤機成功。

【關鍵詞】 膈肌超聲 肺部超聲評分 機械通氣

[Abstract] Objective： To evaluate the value of pulmonary ultrasound and diaphragmatic ultrasound in predicting the successful ventilator weaning of patients with critically traumatic ill patients. Method： A prospective analysis of 92 patients with severe traumatic who met the spontaneous breathing test （SBT） admitted to Huizhou Huiyang Maternal and Child Health Hospital from August 2020 to December 2021 was divided into successful and failed groups according to whether they were weaning. The general clinical data of the patients were collected， and the lung and diaphragm function were examined by bedside ultrasound 15 minutes after the start of SBT. Lung ultrasound score （LUS）， diaphragmatic activity （DE）， and diaphragmatic movement time （E-T） index were recorded and patient vital signs were monitored in real time. The statistically significant parameters in the univariate analysis were included in the multivariate logistic regression analysis to find independent prediction parameters. The receiver operating characteristic curve （ROC） was used to compare the sensitivity and specificity of the independent prediction parameters. Result： There were 55 cases in the successful group and 37 cases in the failed group. During SBT， the respiratory rate， heart rate and LUS score of the failed group were higher than those of the successful group， while the diaphragmatic activity， inspiratory time and E-T index of the failed group were lower than those of the successful group （P<0.05）. Multivariate analysis showed that LUS score [OR=2.752， 95%CI （1.928， 3.575）]， diaphragmatic activity [OR=4.329， 95%CI （3.309， 5.342）] and E-T index [OR=3.103， 95%CI （1.496， 4.711）] were predictors of offline failure （P<0.001）. ROC analysis results showed that the AUC of LUS score was 0.692， the optimal cut-off value was 9.50 points， and the sensitivity and specificity were 0.72 and 0.51， respectively. The AUC of diaphragm activity was 0.861， the optimal cut-off value was 13.00 mm， and the sensitivity and specificity were 0.80 and 0.82， respectively. The AUC of E-T index was 0.794， the optimal cut-off value was 1.91， and the sensitivity and specificity were 0.76 and 0.79， respectively. The AUC was up to 0.932， and the sensitivity and specificity were 0.93 and 0.90， respectively. Conclusion： During SBT， a lower LUS score， a higher diaphragmatic activity， and a larger E-T index indicate a successful weaning outcome. The combined detection of three indicators can better predict the success of patients weaning.

[Key words] Diaphragmatic ultrasound Lung ultrasound scoring Mechanical ventilation

First-author's address： Huizhou Huiyang Maternal and Child Health Hospital， Guangdong Province， Huizhou 516000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.16.013

床旁超聲已經被廣泛應用在危重癥患者的呼吸機撤機前評估[1-2]。但是有必要結合超聲指標對撤機流程進行優化，進而在危重癥機械通氣患者中構建標準化超聲指導的撤機流程的應用模型。因此，本研究擬評估肺部超聲、膈肌超聲在預測創傷危重癥患者成功撤機的價值，為預測危重患者的成功撤機尋找更為有效的預測手段。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年8月-2021年12月惠州市惠陽區婦幼保健院收治的92例滿足自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）的創傷急危重癥患者，根據SBT后是否能順利撤機分為成功組和失敗組。納入標準：（1）年齡≥18歲，因嚴重創傷收治入院；（2）氣管插管或氣管切開，機械通氣時間≥24 h；（3）導致呼吸衰竭的原因得到控制或解除；（4）鎮靜程度評分在-2～1分；（5）肢體肌力恢復正常；（6）血流動力學穩定：心率≤140次/min，收縮壓90～160 mmHg，小劑量或未使用血管活性藥物；（7）內環境穩定；（8）氣道通暢。排除標準：（1）患者因胸腹部手術或外傷，無法滿意暴露超聲檢查區域，獲取超聲圖像失敗；（2）妊娠>28周的孕婦。剔除標準：（1）未按計劃進行干預；（2）患者或家屬不愿繼續接受干預。所有患者家屬均簽署知情同意書，本研究通過醫院醫學倫理委員會審查。

1.2 方法 收集入組患者的一般資料包括性別、年齡、受傷機制、病史、體重指數（body mass index，BMI）、合并癥、創傷原因、血氧飽和度、心率、收縮壓、創傷嚴重程度評分（injury severity score，ISS）、改良創傷評分（revised trauma score，RTS）。ISS用于評估解剖學損傷的數字標度，并且常用于評估多發傷患者，包括體表、頭頸部、面部、胸部、腹部、四肢等6個解剖學區域，每個部位分為損傷程度分為輕度（1分）、中度（2分）、重度（3分）、嚴重（4分）、危重（5分）、無法救治（6分）。3個傷情最重的部位的系統分值的平方相加之和來計算ISS[3]。RTS是格拉斯哥昏迷評分（Glasgow coma score，GCS），呼吸頻率和收縮壓的12個加權編碼值的總和，從0～4分，分值越低并且越嚴重[4]。所有患者在SBT開始15 min后行床旁超聲檢查肺、膈肌功能。根據SBT后有無順利撤機分為成功組和失敗組。

1.2.1 自主呼吸試驗 所有入組患者每日進行評估，通過撤機篩查，開始進行SBT，呼吸機參數設置為壓力支持模式（pressure support ventilation，PSV），采用低水平壓力支持法（壓力在5～7 cmH2O，PEEP在3～5 cmH2O）。實時監測患者生命體征，SBT成功后撤機，氣管插管患者同時拔出氣管插管。出現一下任何一種情況表明SBT后撤機失敗：（1）SpO2<90%；（2）PaO2<60 mmHg；（3）HR>140或變化率>20%，（4）SBP>200 mmHg/<80 mmHg，或者出現血流動力學不穩定；（5）患者有明顯呼吸急促、呼吸疲勞癥狀，呼吸頻率增快>原有的20%。如果SBT失敗，恢復呼吸機設置，繼續呼吸支持，同樣記錄檢查結果分析失敗原因，進行調整24 h后重新SBT。

1.2.2 超聲評估方法 由一名經過培訓，熟練掌握超聲操作的醫生在上級醫師監督下操作。進行肺部超聲評分（lung ultrasound score，LUS）、膈肌活動度（diaphragmatic excursion，DE）和膈肌移動時間（E-T）指數的評估。（1）LUS評分。患者仰臥位，使用線陣高頻探頭（5～10 MHz），探頭分別對患者兩側前胸壁、側胸壁及后胸壁的上、下部共12個肺區進行檢查。超聲影像定義，①正常通氣區（N）：肺滑動征伴A線或少于2個單獨的B線；②中度肺通氣減少區：多發、典型B線（B1線）；③重度肺通氣減少區：多發融合的B線（B2線）；④肺實變區（C）：組織影像伴典型的支氣管充氣征。每個區域以最嚴重的表現評分：N為0分，B1線為1分，B2線為2分，C為3分。LUS評分為每個區域評分的總和，分值在0～36分[5-7]。（2）膈肌活動度：患者取仰臥位，床頭抬高30°～40°，將寬頻線陣探頭置于鎖骨中線或腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟或脾臟作為膈肌透聲窗，探頭指向頭側及背側，以M型超聲顯示膈肌活動度并進行測量，反復3次取平均值。DE（mm）=吸氣末膈肌距基線的距離-呼氣末膈肌距基線的距離[8-9]。膈肌移動時間指數（excursion-time index，E-T）=膈肌活動度×吸氣時間（inspiratory time，TI）[10]。見圖1。

1.3 統計學處理 所有數據用SPSS 23.0統計學軟件包完成，用均數±標準差表示計量資料，用率（%）描述計數資料，運用獨立樣本t檢驗對計量資料的組間進行比較，運用字2檢驗對計數資料的組間差別進行比較，通過單變量分析確定在預測撤機失敗上具有顯著統計學差異的參數，納入多變量logistic回歸分析中，尋找獨立預測參數。并描繪各項指標的受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線，比較獨立預測參數的敏感度及特異度。使用對數秩檢驗評估各獨立參數曲線下面積（area under the curve，AUC）之間的差異。AUC在0.75～1.0表明具有良好的預測價值，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 分組情況與臨床資料比較 成功組55例，失敗組37例。兩組性別、年齡、受傷原因、GCS評分、RTS評分、ISS評分比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。成功組的機械通氣時間和住院時間及撤機后到轉出ICU時間均短于失敗組，差異均有統計學意義（P<0.05）。在SBT期間的各項生理指標中，失敗組的呼吸頻率和心率均較成功組有所升高（P<0.05），兩組收縮壓，平均動脈壓及血氧飽和度比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。在超聲參數指標中，失敗組的肺部超聲LUS評分高于撤機成功組，膈肌活動度，吸氣時間，E-T指數均低于成功組（P<0.05）。見表1。

2.2 預測撤機失敗的多因素分析結果 多因素分析結果顯示，LUS評分[OR=2.752，95%CI（1.928，3.575）]，膈肌活動度[OR=4.329，95%CI（3.309，5.342）]和E-T指數[OR=3.103，95%CI（1.496，4.711）]均是預測撤機失敗的預測因素（P<0.001），見表2。

2.3 不同超聲指標預測撤機失敗的ROC曲線結果 運用ROC分析結果顯示LUS評分的AUC為0.692[95%CI（0.583，0.802）]，最佳截斷值為9.50分，敏感度和特異度分別為0.72和0.51。膈肌活動度的AUC為0.861[95%CI（0.785，0.938）]，最佳截斷值為13.00 mm，敏感度和特異度分別為0.80和0.82。E-T指數的AUC為0.794[95%CI（0.695，0.892）]，最佳截斷值為1.91，敏感度和特異度分別為0.76和0.79。三種指標聯合檢測的AUC為0.932[95%CI（0.839，0.973）]，敏感度和特異度分別為0.93和0.90。見表3，圖2。

3 討論

在重癥監護室中，膈肌功能障礙和肺通氣損傷是嚴重創傷患者機械通氣撤機失敗的兩個主要的潛在原因[11]。因此，部分患者盡管已經順利進行SBT，但是仍有少部分患者無法順利撤機。在SBT基礎上，呼吸模式和膈膜對機械負荷增加的適應性可能是決定撤機結局的關鍵因素，增加肺部超聲和膈肌超聲的聯合檢查可能有助于提高撤機結果預測準確性，本研究擬確定哪些超聲指標與撤機結局有關。

肺部超聲是一種非侵入性和易于執行的床邊檢查，與常規胸片相比具有臨床和實用優勢[12]。由于影響撤機結局的其他原因還包括肺實質的通氣改變，如肺水腫，肺炎，肺不張等，因此通過LUS進行評估對這類疾病進行評估。本研究中，在撤機失敗組中的LUS評分顯著高于撤機成功組，意味著肺水腫的發病率更高。此外多因素分析結果顯示LUS評分對成功撤機顯示出良好的預測能力，當LUS評分截斷值為9.50分時，撤機成功的AUC為0.692，最佳敏感度和特異度分別為0.72和0.51。這與既往研究相似[13-14]。Soummer等[15]的研究發現SBT結束時的撤機失敗患者的LUS評分明顯高于撤機成功患者。LUS<13分能預測撤機成功，而LUS>17分能預測撤機的失敗。Soliman等[16]的研究顯示LUS評分≥15.5時，預測撤機成功的敏感度為70.0%、特異度為82.5%。但是有關肺部超聲評分在預測撤機中的價值仍存在爭議，既往部分研究認為由于沒有發現任何評估LUS評分可重復性的研究，對LUS評分的解釋和臨床指導價值需要謹慎[17]，但是這些研究多包含了肺部功能障礙，慢性阻塞性肺疾病等患者，而本研究僅評估了嚴重創傷的急危重患者。此外，既往研究多在SBT前進行，如Antonio等[7]的研究顯示在SBT試驗前的肺超聲評估無助于撤機過程的決策。而本研究在SBT開始后15 min內評估，可以更加準確地評估患者的肺功能情況。

本研究中，撤機成功組的膈肌活動度，平均吸氣時間和E-T指數均明顯大于撤機失敗組。長時間機械通氣可導致膈肌功能減退，通過激活自噬、溶酶體途徑和骨骼肌蛋白水解導致蛋白氧化，進而改變膈肌的收縮特性[18]。在Kim等[19]的一項研究中，膈肌功能障礙的患病率在沒有神經肌肉或膈肌疾病病史的機械通氣患者中為29%。本研究多因素分析結果顯示膈肌活動度和E-T指數均是預測撤機成功的預測因素。這與既往研究相似，Osman等[14]的研究顯示，膈肌活動度的截斷值為10 mm時在SBT期間的敏感度為83.3%，特異度為100%，陰性預測值為94.3%，陽性預測值為100%，預測撤機失敗的AUC為0.83。Saeed等[20]對30例慢性阻塞性肺病患者進行了小規模研究，結果顯示在接受SBT治療期間，膈肌活動度的截斷值為11 mm時，對預測撤機結果的敏感度為86.4%，特異度為87.5%，準確性為89.5%。

在機械通氣撤機期間，呼吸肌尤其是橫膈膜上增加的機械負荷有可能是阻力性或者彈性的，在SBT過程中，如果機械負荷是阻力性，那么膈肌活動度或TI或者兩者都會隨著增加，導致E-T指數的增加。當機械負荷主要是彈性時，橫膈膜能夠抵消壓力，盡管TI下降，但膈肌活動度可能會增加，導致E-T指數不變。但是如果機械負荷過大，橫膈膜無法補償，DT或TI或兩者都會降低。這反映在E-T指數的下降，可能預示撤機失敗[10]。本研究結果顯示，E-T指數為1.91時，預測成功緩解機械通氣的敏感度為76%，特異度為79%。表明當患者給予SBT時，如果患者通過增加膈肌活動度，或延長吸氣時間來保持較高的E-T指數，可以克服SBT期間增加的機械負荷，則患者更有可能成功撤機。相反，當膈肌活動度顯著減弱或吸氣時間縮短，導致E-T指數的降低時，表明呼吸肌對增加的機械負荷的反應減弱，預示著撤機嘗試失敗。

盡管肺部及膈肌超聲的相關指標有助于預測撤機成功，但是單獨使用一種指標敏感度和特異度有限，并且膈肌超聲在撤機過程中的適應證還沒有明確的定義。因此，膈肌超聲不能作為臨床判斷的替代方法，但是可以作為一個補充檢查，聯合檢測結果也顯示具有較高的敏感度。此外，膈肌超聲可以作為進行SBT之前的一個篩選工具，以確定哪些患者具有SBT失敗的高風險，或者用作確定SBT或撤機失敗原因的診斷方法[21]。

本研究局限性在于，首先本研究為單中心研究，樣本量偏小，并且超聲檢查存在一定的主觀因素，因此，仍需進一步多中心的前瞻性研究證實該結論。其次，由于左側膈肌聲窗較小，本研究僅測量了右側膈肌，可能會出現部分假陽性結果。最后，機械通氣患者撤機失敗的病理生理學較為復雜，包括心臟、肺和膈肌有關的多種因素，還需要更多高質量的研究來嚴格評估橫膈膜超聲和肺部超聲在創傷危重患者中的最終作用。

總之，根據撤機失敗的風險，膈肌超聲可與肺超聲相結合，以調整撤機后的管理。在SBT期間，較低的LUS評分，較高的膈肌活動度，較大的E-T指數均預示著患者撤機成功。3種指標的聯合檢測可以更好地預測患者撤機成功。

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（收稿日期：2022-12-07） （本文編輯：田婧）