超声评估右心功能对机械通气患者撤机结果的预测价值

窦志敏，陈启明，林庆玲，李斌，刘健

兰州大学第一医院重症医学科，甘肃兰州 730000； *通讯作者 李斌 lynd001@126.com

机械通气患者能否成功撤机是临床医师面临的一大挑战。撤机过程约占40%的机械通气时间，而撤机失败往往会引起多种并发症，延长患者的住院时间、提高临床病死率[1-2]。多种因素可能导致患者撤机失败[3]，其中撤机时患者由正压通气转为自主呼吸所致心脏前后负荷增加，会加重心脏负担，影响撤机结果[4]。重症超声具有快速、实时、可重复等特点，通过动态监测可以为重症患者的诊治提供及时、准确的指导[5-6]。已有大量研究报道了左心功能在撤机中的作用[7-9]，但单独评估右心功能对撤机结果影响的研究较少，因此，本研究通过在患者自主呼吸试验（spontaneous breathing trial，SBT）前利用重症超声评估患者的右心功能，从而探讨其对机械通气患者撤机结果的预测价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2017年6—12月兰州大学第一医院重症医学科收治的机械通气患者，通过撤机筛查后采用T管模式进行SBT。本试验通过我院伦理委员会评审，所有患者家属签署知情同意书。

纳入标准：（1）经口气管插管接呼吸机辅助通气>24 h；（2）通过撤机筛查标准[10]：①导致机械通气的原发疾病好转或祛除，无新发疾病；②氧合指标：动脉血氧分压/吸入氧浓度（PaO2/FiO2）≥200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）；呼气末正压通气（PEEP）≤5 cmH2O；PaO2≥60 mmHg且FiO2≤40%～50%；③血流动力学指标：不需要血管活性药物或仅需要小剂量血管活性药物[多巴胺或多巴酚丁胺<5～10 μg/（kg·min）]；④有自主呼吸能力、有咳嗽反射。（3）左心功能正常[左心室射血分数>50%，二尖瓣血流峰速度和舒张晚期血流峰速度比值（E/A）1～1.5][11]。排除标准：（1）年龄<18岁；（2）存在慢性肺源性心脏病或心肌梗死累及右心；（3）存在心房颤动等心律失常；（4）经胸无法获取清晰图像；（5）妊娠、肿瘤终末期；（6）存在严重心、肝、肾等器官功能衰竭；（7）正在进行其他可能影响本试验结果的临床试验者。

1.2 方法 记录患者的基本临床特征，包括年龄、性别、急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）评分、心率、呼吸频率、平均动脉压（MAP）、中心静脉压（central venous pressure，CVP）、PaO2/FiO2、乳酸等指标。

患者通过撤机筛查后，采用T管模式进行SBT，分别在SBT开始后10 min或SBT失败前测量患者的右心室功能指标，包括三尖瓣环根部侧壁收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excusion，TAPSE）、三尖瓣 E/A比值、右心室舒张末期面积/左心室舒张末期面积比（RVarea/LVarea）以及呼气末下腔静脉内径（inferior vena cava diameter，dIVC）。患者是否开始 SBT、撤机拔管或再次机械通气均由主管医师决定。患者拔管后自主呼吸时间超过48 h为撤机成功，在SBT期间再次机械通气、拔管后48 h内再插管或使用无创呼吸机者为撤机失败。

1.3 超声检查 采用 Philips CX50型便携式彩色多普勒超声，选用相控阵探头经胸心脏超声检查。获取标准心尖四腔观心切面：（1）室间隔居中，完全竖直；（2）完整显示双心房、双心室；（3）全心动周期可见二尖瓣、三尖瓣；（4）心尖无轴向收缩运动。在此切面分别获取RVarea/LVarea比值，TAPSE和三尖瓣E/A比值（图1～3）。获取标准剑突下下腔静脉长轴观切面，即：（1）清晰显示下腔静脉汇入右心房，肝静脉汇入下腔静脉；（2）显示下腔静脉全长，静脉前后壁回声清晰锐利，测量呼气末dIVC[12]（图4）。所有操作由2名经过重症超声专业培训的医师各自完成1次，并取各指标平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，连续变量以±s表示，两组间比较采用成组资料t检验；计数资料比较采用χ2检验。通过受试者工作特征（ROC）曲线评价各心功能指标对撤机结果的预测价值，以曲线下面积（AUC）表示。P<0.05表示差异有统计学意义。

图1 心脏彩色超声心尖四腔观切面RVarea/LVarea比值测量（同一心动周期）

图3 心脏彩色超声心尖四腔观切面三尖瓣E/A比值

图4 剑突下下腔静脉呼气末下腔静脉内径（dIVC）

2 结果

2.1 患者临床特征 研究期间共纳入82例患者，其中撤机成功组61例，撤机失败组21例，撤机成功率为76.1%。两组患者撤机前的APACHEⅡ评分、心率、呼吸频率、MAP、PaO2/FiO2、乳酸水平比较，差异均无统计学意义（P>0.05），而撤机失败组患者CVP明显高于撤机成功组（P<0.05）（表1）。

2.2 超声评估心功能指标 床旁超声评估右心功能指标，撤机成功组患者的TAPSE明显高于撤机失败组，三尖瓣E/A比值也高于撤机失败组；而撤机成功组患者RVarea/LVarea和dIVC均低于撤机失败组（P均<0.05）（表2）。

2.3 不同指标对撤机结果的预测价值 根据右心功能障碍标准：TAPSE<16 mm为右心室收缩功能障碍，三尖瓣 E/A<1提示右心室舒张功能障碍，RVarea/LVarea>0.6为右心室扩大[12-13]，上述指标对患者撤机结果均有预测价值，TAPSE和三尖瓣E/A预测撤机结果的 AUC较大，分别为 0.88和0.76（表3）。

表1 两组患者基本临床特征比较(±s)

表1 两组患者基本临床特征比较(±s)

注：与撤机成功组比较，*P<0.05。APACHEⅡ为急性生理和慢性健康评分，MAP为平均动脉压，CVP为中心静脉压，PaO2/FiO2为动脉血氧分压/吸入氧浓度

项目 撤机成功组(n=61)撤机失败组(n=21)年龄(岁) 59±15 60±14男性[例(%)]42(69)13(62)APACHEⅡ评分 10.3±4.3 11.5±4.8心率(次/min)82±1488±15呼吸频率(次/min) 14±5 16±6 MAP(mmHg)81.6±11.580.3±11.6 CVP(mmHg) 7.2±2.8 10.0±3.2*PaO2/FiO2(mmHg)281.3±74.9272.7±66.3乳酸(mmol/L) 2.0±1.4 1.9±1.5

表2 两组患者超声监测心功能指标比较（±s）

表2 两组患者超声监测心功能指标比较（±s）

注：与撤机失败组比较，*P<0.05；TAPSE为三尖瓣环根部侧壁收缩期位移，E/A为舒张早期血流峰速度/舒张晚期血流峰速度，RVarea/LVarea为右心室舒张末期面积/左心室舒张末期面积比，dIVC为下腔静脉内径

分组 例数TAPSE（mm） 三尖瓣E/A RVarea/LVarea dIVC（mm）撤机成功组 61 24.70±6.96* 1.50±0.49* 0.55±0.11* 14.33±4.94*撤机失败组2113.33±6.421.08±0.510.92±0.1319.01±4.95

表3 超声评估右心室功能指标对撤机结果的预测

3 讨论

机械通气患者的撤机成败受多重因素影响。临床上30%～40%的机械通气患者可能发生撤机失败，其主要原因包括呼吸机疲劳、机体做功增加、咳痰能力减弱和镇静药物蓄积等[14]。Lemaire等[15]首次发现，机械通气患者SBT失败时，肺动脉楔压可平均增高17 mmHg，提示患者撤机失败与心功能不全相关，而以后的研究[7-9,16]也证实了左心功能，包括收缩和舒张功能均会明显影响患者的撤机结果。因此，机械通气患者SBT前的心功能状态与其撤机结果密切相关。

心功能对撤机结果的影响源于撤机过程中的心肺交互作用。患者由正压机械通气转为自主呼吸时，胸腔内压由正到负发生明显改变，从而引起心脏血流动力学的一系列改变[17]。患者SBT时胸腔内压降低，通过压力传导引起右心房压力降低，导致静脉回心驱动压差增加，与之相关的体循环静脉回心血量增多，右心前负荷增加[18-19]。另一方面，常规机械通气时跨肺压增加了肺毛细血管阻力，这是因为跨肺压与肺血管阻力呈非线性关系，超过某个特定的压力临界值，任何额外增加的跨肺压均会导致血管阻力的大幅度增加[20]。而当患者 SBT时，随着胸腔内压和跨肺压的降低，肺循环阻力降低，右心室后负荷降低，右心输出量也会相应地增加[21]。因此，撤机过程中的心肺交互作用最直接考验的是患者的右心室功能。

撤机前对机械通气患者右心功能的评估同样重要。既往研究主要关注患者左心功能不全对其撤机结果的影响，但右心功能不全在撤机进程中的作用也不应忽视，特别是右心室作为肺循环的动力器官，在不同的循环和负荷情况下维持肺灌注，从而促进体循环静脉血回流[22]。如前述分析，撤机会引起右心前负荷明显增加，如果患者存在右心功能不全，即无法将增加的前负荷转变为心输出量，从而影响机体整体血流动力学稳定，导致撤机失败。重症超声具有快速、实时、可重复等特点，通过对重症患者瞬息万变危重病情的监测和评估，进而及时、准确地指导其治疗，被称为“整合重症医学的有力武器”[23]。本研究中，通过在SBT前床旁超声评估患者右心功能发现，撤机成功组患者右心的收缩功能（TAPSE）和舒张功能（E/A）均明显优于撤机失败组，而分别以TAPSE<16 mm或三尖瓣 E/A<1作为患者心功能不全的指标对患者的撤机结果有很好的预测作用（AUC分别为 0.88和0.76）。

需要注意的是，右心作为体循环的末端，其容积或压力变化与静脉回心驱动压密切相关，直接决定了回心血量的多少，而患者的容量状态或回心血量又会影响其右心容积或压力，这种相互作用也体现在机械通气患者的撤机过程中。本研究发现，撤机失败组SBT前的CVP高于撤机成功组，结合其E/A值也明显偏低，提示该组患者可能存在右心舒张功能障碍；而撤机失败组RVarea/LVarea和呼气末dIVC均高于撤机成功组，表明该组患者除存在舒张功能不全外，还存在较高的容量负荷，而撤机过程中额外增加的回心血流必然会进一步增加心脏负荷，如果患者存在右心功能障碍，最终可能导致患者撤机失败。因此，通过SBT前对RVarea/LVarea和dIVC的监测，可提醒临床医师采取适当的液体负平衡，即可以避免由于液体过负荷导致的撤机失败。当然，RVarea/LVarea和dIVC分别与患者的撤机结果存在一定的相关性，但其预测价值的敏感度和特异度明显低于TAPSE和三尖瓣E/A比值，表明右心功能在撤机中起到更重要的作用。

总之，SBT前通过重症超声评估机械通气患者的右心室功能可以预测其撤机结果，并可以指导其液体管理。