Tei指数评价双水平正压通气治疗COPD并发呼吸衰竭患者的右心功能

陈晓雪，宋德刚，孙立娟(.河北省秦皇岛市第一医院超声一科，河北 秦皇岛 066000；. 河北省秦皇岛市第一医院重症医学科，河北 秦皇岛 066000)

·论 著·

Tei指数评价双水平正压通气治疗COPD并发呼吸衰竭患者的右心功能

陈晓雪1，宋德刚2，孙立娟1
(1.河北省秦皇岛市第一医院超声一科，河北 秦皇岛 066000；2. 河北省秦皇岛市第一医院重症医学科，河北 秦皇岛 066000)

目的利用超声心动图Tei指数观察双水平正压通气治疗慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)并发呼吸衰竭患者右心功能的改善情况，探讨Tei指数对预测脱机是否有价值。方法选取COPD并发呼吸衰竭患者48例，入科后经口气管插管行机械通气，分别于入科第1天(上机前)、第2天和第5天行血气分析及床旁超声心动图检查，记录3个时点的心率(heart rate，HR)、呼吸频率(respiratory rate,RR)、酸碱度(pH)、氧分压(arterial partial pressure of oxygen，PO2)、二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide,PCO2)、氧饱和度(saturation oxygen，SO2)、右心室前后径(right ventficular，RV)、右心室前壁厚度(right ventricular anterior wall thickness, RVAW)、肺动脉收缩压(pulmonary arterial systolic pressure,PASP)、右心室Tei指数，并行对比。根据入科第5天脱机是否成功，将患者分为脱机成功组(35例)和脱机失败组(13例)，就2组患者3个时点的Tei指数进行比较。结果入科第2天和入科第5天所有患者的HR、RR、PCO2明显低于入科第1天，pH、PO2、SO2明显高于入科第1天，PASP、Tei指数明显低于入科第1天(P<0.05)。3个时点所有患者RV、RVAW差异无统计学意义(P>0.05)。随时间延长，2组患者Tei指数总体均呈下降趋势，脱机成功组下降的幅度更大，组间、时点间、组间·时点间交互作用差异均有统计学意义(P<0.05)。结论对于COPD并发呼吸衰竭患者，采用双水平正压通气治疗可明显改善其症状及右心功能，提高治愈率；Tei指数是评价右心功能的较敏感指标，对预测脱机有一定价值。

肺疾病，慢性阻塞性；呼吸功能不全；呼吸，人工

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是临床上常见的慢性呼吸系统疾病，随着病情发展，肺动脉压力呈不同程度增高，且肺动脉高压(pulmonary arterial hypertrsion，PH)为该疾病发展的重要环节，使右心负荷增加，右心形态和功能发生改变，甚至出现右心衰竭。呼吸衰竭是COPD患者急性加重期常见的并发症，与肺动脉高压互为因果，如不进行及时、有效的抢救，病死率很高。对于COPD合并呼吸衰竭患者双水平正压通气已成为临床常规治疗手段，但其在改善患者肺部通气、换气的同时是否能降低肺动脉压力、改善右心功能尚无超声详细量化报道。Tei指数可以综合反映心脏收缩和舒张整体功能，且不受心脏几何形状的影响，近年来广泛应用于成年人、儿童及胎儿左、右心功能的评估[1-4]。本研究旨在利用Tei指数评价双水平正压通气治疗COPD并发呼吸衰竭患者右心功能的改善情况，并探讨Tei指数是否对预测脱机有意义。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2012年9月—2015年9月河北省秦皇岛市第一医院重症医学科收治的COPD急性加重并发呼吸衰竭患者48例，所有患者均符合COPD急性加重并发呼吸衰竭的诊断[5]，动脉血气分析达到呼吸衰竭标准，且肺动脉收缩压≥40 mmHg[6]，患者本人或授权委托人签字同意行经口气管插管及机械通气治疗，治疗48 h后依病情行脱机试验，试验成功患者予拔除气管插管，拔管未复插(一般为24 h内)视为脱机成功，根据入科第5天脱机是否成功，将患者分为脱机成功组(35例)和脱机失败组(13例)。脱机成功组男性20例，女性15例，年龄61～78岁，平均(67.25±4.73)岁；脱机失败组男性8例，女性5例，年龄64～81岁，平均(70.43±5.12)岁。排除标准：①病情未能控制死亡者；②中途放弃治疗者；③有严重肺部肿瘤、肺部纤维化及肺部栓塞者；④有原发性心脏疾病者；⑤有自发性或张力性气胸者；⑥有近期胸部外伤及手术史者。

本研究通过我院伦理委员会批准实施。

1.2 研究方法

1.2.1 一般治疗 所有患者行心电血氧监护，采集血气分析，重症医生行床旁气管插管准备，包括丙泊酚诱导镇静、面罩给氧、开放静脉通路等，超声科医生同时快速行床旁超声心动图检查，检查结束后行床旁气管插管并完成有创机械通气。另外，所有患者均接受我院重症医学科COPD标准治疗，包括生命体征监测[监测心率(heart rate，HR)、血压、血氧、体温、心电图]、病危护理、鼻饲进食、抗炎、扩张支气管等。入科48 h后，积极评级患者，符合脱机试验要求的患者，给予尝试性脱机处理，部分患者脱机成功，部分患者脱机后短期(一般为24 h内)再次伴发呼吸衰竭，再次行气管插管、呼吸机通气。

1.2.2 呼吸机通气 应用德国Drager呼吸机(savina 300)，48例患者应用经口气管插管(7.5号)行机械通气，通气方式为双水平正压通气(Bi-level positive airway pressure，BiPAP)，通气参数为： 吸气相正压20 cmH2O，呼气相正压 6 cmH2O，呼吸频率(respiratory rate,RR)12次/min，吸气时间1.6 s，吸呼比1∶2，呼吸机给氧浓度35%。于入科第1天(机械通气前)、第2天、第5天监测患者HR、RR、血气分析[包括酸碱度(pH)、氧分压(arterial partial pressure of oxygen，PO2)、二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide,PCO2)、氧饱和度(saturation oxygen，SO2)]。

1.2.3 超声检查 应用荷兰飞利浦公司的iE33彩色多普勒超声诊断仪，S5-1探头，2～4 MHz。于入科第1天(机械通气前)、第2天、第5天行床旁超声心动图检查，并连接体表心电图同步监测。

在二维状态下取胸骨旁左心室长轴切面，测量右心室前后径(right ventricular,RV)、右心室前壁厚度(right ventricular anterior wall,RVAW)；取四腔心切面，以彩色多普勒显示三尖瓣口最大反流束，并用连续多普勒测量其最大流速，无右心室流出道梗阻及肺动脉瓣狭窄时，可根据三尖瓣反流估测肺动脉收缩压(pulmonary arterial systolic pressure,PASP)=右心室收缩压(right ventricular systolic pressure,RVSP)，根据改良柏努力公式RVSP=4 V2+右心房压(right atrial pressure，RAP)，V为三尖瓣最大反流速度；当吸气时下腔静脉呼吸塌陷率为100%时，RAP<5 mmHg；当吸气时下腔静脉呼吸塌陷率>50%时，RAP=5～10 mmHg；当吸气时下腔静脉呼吸塌陷率<50%时，RAP=>10～15 mmHg[7]。按照计算公式：Tei指数=(心室等容收缩时间+等容舒张时间)/射血时间=(a-b)/b，a为右房室瓣血流频谱上一个心动周期A峰的终点到下一心动周期E峰起点时间，b为肺动脉射血时间[8-9]。测量并计算得到右心室Tei指数，所测数值取3个心动周期的平均值。

1.3 统计学方法 应用SPSS 13.0软件进行数据分析，计量资料比较采用单因素方差分析、q检验和重复测量的方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 HR、RR、血气分析指标比较 入科第2天和入科第5天所有患者的HR、 RR、PCO2明显低于入科第1天，pH、PO2、SO2明显高于入科第1天，差异有统计学意义(P<0.05)；入科第2天与入科第5天各指标差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3个时点HR、RR、血气分析指标比较Table 1 Comparison of HR, RR and blood gas analysis in the three time spots (n=48，±s)

*P<0.05与入科第1天比较(q检验)

2.2 超声指标比较 入科第2天、入科第5天所有患者PASP、Tei指数明显低于入科第1天，差异有统计学意义(P<0.05)；入科第2天和入科第5天PASP、Tei指数比较差异无统计学意义(P>0.05)；3个时点所有患者RV、RVAW差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

2.3 脱机成功组和脱机失败组Tei指数比较 2组患者随时间延长，Tei指数总体呈下降趋势，脱机成功组下降的幅度更大，组间、时点间、组间·时点间交互作用差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表2 3个时点超声指标比较Table 2 Comparison of the index of echocardiography in the three time spots (n=48，±s)

*P<0.05与入科第1天比较(q检验)

表3 脱机成功组与脱机失败组Tei指数比较Table 3 Comparison of the Tei index between successful taking-off group and failure taking-off group ±s)

3 讨 论

COPD是一种以慢性进行性气道阻塞为特征的疾病，主要表现为呼气性呼吸困难，常引起低氧血症和二氧化碳潴留[10]，使肺动脉阻力增加，导致肺动脉高压，当COPD患者出现呼吸衰竭时，将进一步导致肺动脉压力的升高，且二者互为因果，右心压力和容量负荷也随之增加。COPD患者反复出现感染，导致肺部过度充气，呼气时相延长，引起呼吸肌过度疲劳，因此在并发呼吸衰竭时给予辅助通气尤为重要。尽管无创机械通气的应用使部分病情较轻的患者呼吸衰竭得以改善，但对于呼吸肌疲劳不能缓解或呼吸道分泌物过多而咳嗽无力患者，无创呼吸机有其局限性，可能会加重病情[11]。有创机械通气可以快速清除气道分泌物，使气道畅通，纠正低氧血症和高碳酸血症，有效改善呼吸衰竭患者的症状。

患者机械通气的目的首先在于支持肺泡通气，有效纠正低氧血症和高碳酸血症，缓解呼吸肌疲劳。另外，COPD患者随着肺动脉压力的增加会出现右心扩大和右心衰竭，严重威胁着患者的生命，机械通气可以改善右心功能，其机制可能如下。①COPD患者失代偿期存在低氧血症和二氧化碳潴留，低氧可诱导产生内源性缩血管介质，引起肺血管收缩，还可导致肺动脉结构重建和原位血栓形成，是肺动脉高压的危险因素[12]，二氧化碳潴留引起的酸中毒也可导致肺血管收缩，低氧血症和高碳酸血症同时存在会加重肺动脉压力[13]。此时右心通过代偿能力克服肺动脉压力升高带来的阻力，随着病情进展，终致右心衰竭，肺动脉高压的形成是导致肺心病的关键病理环节，同时肺动脉高压也是影响COPD患者预后的危险因素[14]。而机械通气可增加肺泡通气量，防止肺泡萎缩，有效排出CO2，最大程度地提高PO2，并降低PCO2，减轻肺血管收缩，有效控制肺动脉高压，从而改善患者的右心功能。②正压通气使胸内压升高，回流的静脉血减少；且正压通气挤压心包，增加心包腔压力，舒张末期右心容积减小，使回心血量减少，右心室前负荷减轻。有研究显示，与自主呼吸时相反，这种变化对肺心病失代偿期的右心功能可能有利[15]。③同时机械通气使胸内压增高，心室跨壁压降低，也可使右心后负荷降低，进而改善右心功能。本研究中，给予COPD并发呼吸衰竭患者BiPAP机械通气，第2天、第5天与第1天比较，患者的常规指标、PASP及右心功能均有改善，提示BiPAP机械通气能够改善患者的临床症状及右心功能。

入科第2天和入科第5天的各项指标差异无统计学意义，可能由于部分患者病情好转，成功脱机后呼吸机通气治疗中断，COPD患者脱机成功后虽临床状态好转，但其血气分析、血氧、RR、HR常常比脱机前略差。脱机未成功患者因持续机械通气，血气分析、血氧、RR、HR等指标大多会持续好转。同理，继续接受呼吸机通气治疗的患者PASP及右心功能也可能会继续好转。

右心室形态复杂，有发达的肌小梁，心动周期中变形明显，常规超声很难根据标准几何形态准确测定右心室容积及估算射血分数。Tei指数即心肌做功指数，是综合评价心脏收缩和舒张功能的指标，不受血压、心率和年龄的影响，不依赖心室几何模型的测量，在提出之初，主要用于评价患者左心功能，随着超声医学的进步和发展，其适用范围不断拓展，逐渐运用于患者右心功能的评价，且显现出明显优势[16-17]。还有研究发现，Tei指数在肺心病患者和健康人群的差异明显，敏感度、特异度高[18]。本研究中，经机械通气治疗后PASP及Tei指数明显降低，差异有统计学意义，提示机械通气治疗后肺血管阻力明显下降，右心室整体功能有较明显的改善。本研究结果还显示，反映右心室形态的RV、RVAW在治疗前后差异无统计学意义，这种结果可能说明在右心室形态改变不明显时，Tei指数已有改变，因此用反映心脏整体功能的Tei指数来评价右心室功能更具优势。另外，在对脱机成功组和脱机失败组不同时点的Tei指数进行比较时发现，随着时间的延长，2组Tei指数总体均呈下降趋势，脱机成功组下降的幅度更大，组间、时点间、组间·时点间交互作用差异均有统计学意义，原因可能是随着各种引起右心衰竭因素的减弱，部分患者右心功能恢复较快，在各项呼吸指标达标的基础上，脱机试验更容易成功，但脱机成功组Tei指数第5天较第2天略有增高，可能与成功脱机后呼吸机通气治疗中断有关，因此Tei指数可能对预测脱机有一定意义，但仍需加大样本量一步研究。

综上所述，有创机械通气是治疗COPD并发呼吸衰竭患者的有效措施之一，而Tei指数这一较新的评价心功能的超声指标可能会在右心衰竭的诊断及疗效评估等方面发挥重要的作用，其具有广泛的应用前景，值得推广。

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(本文编辑：赵丽洁)

Evaluation of bi-level positive airway pressure ventilation therapy on right ventricular function in COPD patients combined with respiratory failure by Tei index

CHEN Xiao-xue1, SONG De-gang2, SUN Li-juan1
(1.DepartmentofUltrasoud,theFirstHospitalofQinhuangdaoCity，HebeiProvince，Qinhuangdao066000,China; 2.DepartmentofIntensiveMedicine,theFirstHospitalofQinhuangdaoCity，HebeiProvince，Qinhuangdao066000,China)

Objective To examine the improvement of Bi-level positive airway pressure(BiPAP) ventilation therapy on right ventricular function in chronic obstructive pulmonary disease(COPD) patients combined with respiratory failure by Tei index. To discuss if Tei index is valuable to predict the time for taking off ventilatior. Methods Forty-eight cases of COPD patients combined with respiratory failure were selected in ICU of our hospital, all of whom were given invasive mechanical ventilation with oral trachea cannula. Then the blood gas analysis and bedside echocardiography were examined in the first day(before BiPAP therapy), the second day and the fifth day after entering ICU. The heart rate(HR), respiratory rate(RR), power of hydrogen(PH), partial pressure of oxygen(PO2), partial pressure of carbon dioxide(PCO2), saturation oxygen(SO2), right ventricular diameter(RV), right ventricular anterior wall thickness(RVAW), pulmonary arterial systolic pressure(PASP) and right ventricular Tei index were recorded and compared among the three time spot. The patients were divided into two groups called successful taking-off group and failure taking-off group according to if they had been taken off ventilatiors or not in the fifth day. Tei index was compared between the two groups in the three different time spots. Results Compared with the indexes in the first day, the heart rate, respiratory rate and blood gas analysis of the patients were significantly improved and the PASP, right ventricular Tei index were significantly better in the second and fifth day(P<0.05), and the difference was statistically significant. While the difference of RV and RVAW had no statistical significance. The difference of all the index between the second day and the fifth day had no statistical significance. With the time lapsing, The Tei index of the two groups was in a downward trend and the dates of the successful taking-off group declined by a large margin. The difference between groups,among time spots and among crossover effect of time and grouping factor had statistical significance. Conclusion Invasive BiPAP ventilation can obviously improve the right ventricular function and cure rate in COPD patients combined with respiratory failure. Tei index is a sensitive index for evaluating right heart function and may be valuable to predict the time for taking off ventilatior.

pulmonary disease, chronic obstructive； respiratory insufficiency； respiration, artificial

2016-10-24；

2016-12-14

陈晓雪(1982-)，女，河北张家口人，河北省秦皇岛

R563.9

A

1007-3205(2017)04-0450-05

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.04.019

市第一医院主治医师，医学硕士，从事超声医学诊断研究。