浅快呼吸指数相关指标预测脱机结局的价值分析

周明素,马镇凡,贾晋太,张 栋,刘 燕

(长治医学院附属和平医院,1.重症医学科,2.麻醉科,山西 长治,046000)

成功脱离机械通气(脱机)是机械通气治疗患者的最终目标。过早脱机导致的再插管与患者病死率升高相关，而延迟脱机则会导致呼吸机相关并发症增加[1-2]。因此，应用恰当的指标指导适时脱机具有重要意义。有学者[3]用呼吸频率(RR)除以潮气量(VT)得到浅快呼吸指数(RSBI)来指导脱机。RSBI因计算简单已成为临床最常用的脱机指标之一，但其特异性低，临床价值有限[4]。近年来，膈肌超声成像被普遍地用于指导脱机[5-6]。SPADARO S等[1]用超声测量的膈肌位移(DE)替代RSBI计算公式中的VT得到了膈肌浅快呼吸指数(D-RSBI),与RSBI相比,D-RSBI预测脱机结局的准确性更高。膈肌增厚率(DTF)类似于心脏的射血分数，与膈肌力量有很强的相关性[7]。用DTF替代RSBI计算公式中的VT得到的膈肌增厚浅快呼吸指数(DT-RSBI)同样能预测脱机结局[8]。本研究比较了D-RSBI、DT-RSBI、RSBI对脱机结局的预测价值，现将结果报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选择2020年1—10月本院重症医学科(ICU)接受经口气管插管机械通气超过48 h且首次尝试脱机的患者作为研究对象。纳入标准:① 机械通气时间>48 h者;② 导致机械通气的疾病已好转者;③ 氧合稳定[氧合指数≥200 mmHg,呼气末正压(PEEP)≤5 cmH2O,吸入氧浓度(FiO2)≤0.4]者;④ 血流动力学稳定，无心肌缺血的动态变化，临床无明显低血压[未使用或仅使用低剂量血管活性药物，如多巴胺或多巴酚丁胺<5μg/(kg·min)或去甲肾上腺素<0.05 μg/(kg·min)]者;⑤ 有自主呼吸能力者;⑥ 镇静程度评估表(RASS)评分-1～1分者。排除标准:① 年龄<18岁者;② 妊娠期或肿瘤终末期患者;③ 有胸腔或腹腔闭式引流、气胸或纵隔气肿者;④ 神经肌肉疾病患者;⑤ 严重心、肝、肾等脏器功能不全或血流动力学不稳定者;⑥ 头部或脊髓损伤者;⑦ 有膈肌麻痹病史者;⑧ 气管造口术者;⑨ 图像质量差者。本研究获得本院医学伦理委员会审核批准，且所有患者家属均签署书面知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 资料收集:记录患者的年龄、性别、基本生命体征、气管插管原因、急性生理功能和慢性健康状况评分系统Ⅱ(APACHEⅡ)评分、动脉血气分析结果、血电解质值、机械通气时间、总住院时间等。由ICU中专业的呼吸治疗师对患者进行低水平持续气道正压通气(CPAP)模式2 h自主呼吸试验(SBT)。在SBT结束时或SBT失败时，使用床旁超声测量患者右侧膈肌的吸气末膈肌厚度(Tdi-insp)、呼气末膈肌厚度(Tdi-exp)、DE,同时记录患者的RR和VT,计算出DTF和RSBI,用DTF和DE分别替代RSBI计算公式中的VT得到DT-RSBI和D-RSBI。患者脱机与否由其主管医生或专业的呼吸治疗师根据临床情况决定，主管医生或呼吸治疗师均对膈肌超声测量结果不知情。

1.2.2 膈肌厚度、DTF测量:使用GE healthcare venue 40超声机测量。患者取半卧位，床头抬高20～40 °,选择7.5～10.0 MHz高频线阵探头，将探头放置于右侧腋中线和腋前线之间的第8～10肋间隙间，探头标识方向朝向头侧，先在B超下找到膈肌的3层结构(膈胸膜、腹膜、膈肌肌肉)，再选用M型超声获得1幅图像。在同一幅M型超声图像中,3次呼吸循环中测量Tdi-insp和Tdi-exp,Tdi-insp为M型超声图像中膈肌最厚时的厚度,Tdi-exp为M型超声图像中膈肌最薄时的厚度，膈胸膜与腹膜之间的垂直距离为膈肌厚度，测量3次取平均值。DTF=(Tdi-insp-Tdi-exp)/Tdi-exp×100%。

1.2.3 DE测量:患者取半卧位，床头抬高20～40°,选择3.5～5.0 MHz的凸阵探头放置于右侧锁骨中线和腋前线之间的肋下区域，探头方向尽可能朝向头背方向，使声束到达并垂直于膈肌中后1/3部位，先在B型超声下找到膈肌，再在理想的二维图像基础上应用M型超声显示膈肌运动,M型超声取样线指向膈肌顶部并与长轴夹角<30 °以获得最大的膈肌活动度。分别测量吸气末及呼气末膈肌距基线的距离。DE=呼气末膈肌距基线的距离-吸气末膈肌距基线的距离。从连续3个呼吸循环中测得DE,取其平均值。

1.3 观察指标

根据脱机结果的不同将患者分为脱机成功组和脱机失败组。比较2组各指标差异，采用受试者工作特征(ROC)曲线评估各指标对脱机结局的预测价值。脱机成功:患者脱机后48 h内不需要任何有创或无创的呼吸支持而能维持自主呼吸。脱机失败:SBT失败[① RR>35次/min或<8次/min;② 动脉血氧饱和度(SaO2)<90%;③ 心率(HR)>140 次/min或变化>20%,出现新发的心律失常;④ 收缩压>180 mmHg或<90 mmHg;⑤ 出现呼吸困难、烦躁、大汗或明显焦虑]，或拔管后48 h内需要任何有创或无创的通气或再插管。

1.4 统计学分析

2 结 果

2.1 一般资料比较

本研究最终纳入患者32例，其中脱机成功组19例，脱机失败组13例(6例患者SBT失败再次进行辅助通气,7例患者成功通过SBT拔管后因呼吸窘迫再次插管)。2组性别、年龄、体质量指数(BMI)、APACHE Ⅱ评分、气管插管原因、SBT前参数和总住院时间比较，差异无统计学意义(P>0.05),脱机失败组28 d病死率高于脱机成功组，差异有统计学意义(P<0.50),见表1。

表1 2组患者一般资料比较

2.2 SBT结束时脱机指标比较

SBT结束时，脱机成功组的DTF、DE高于脱机失败组,DT-RSBI、D-RSBI、RSBI低于脱机失败组,RR慢于脱机失败组，差异均有统计学意义(P<0.05)。2组Tdi-insp、Tdi-exp、VT比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 2组SBT结束时脱机指标比较

2.3 SBT结束或失败时脱机指标对脱机结果的预测价值

2.3.1 DTF、DE对脱机成功的预测价值:DTF、DE能预测脱机成功(P<0.05),DTF为20.50%预测脱机成功的敏感度、特异度和曲线下面积(AUC)分别为57.90%、84.60%和0.723。DE为0.91 cm预测脱机成功的敏感度、特异度和AUC分别为100.00%、46.20%和0.759,见表3、图1。

表3 DTF、DE对脱机成功的预测价值

2.3.2 D-RSBI、DT-RSBI、RSBI对脱机失败的预测价值:D-RSBI、DT-RSBI、RSBI均能预测脱机失败(P<0.05)。D-RSBI为14.44 次/(min·cm)预测脱机失败的敏感度、特异度、PLR和NLR分别为92.30%、57.90%、2.19和0.13;DT-RSBI为119.46 次/min预测脱机失败的敏感度、特异度、PLR和NLR分别为76.90%、78.90%、3.64和0.29。RSBI为66.83 次/(min·L)预测脱机失败的敏感度、特异度、PLR和NLR分别为76.90%、84.20%、4.87和0.27。D-RSBI、DT-RSBI的准确度均高于RSBI,其中D-RSBI准确度最高(三者AUC分别为0.830、0.810、0.773),见表4、图2。

表4 DT-RSBI、D-RSBI、RSBI对脱机失败的预测价值

3 讨 论

ICU气管插管患者一旦能够承受呼吸负荷时即应该立即拔管，以免发生呼吸机相关膈肌功能障碍、感染和延长ICU入住时间、总住院时间[9-10]。脱机失败患者往往需要再插管或再次有创通气，这会导致住院费用增加和病死率、并发症发生率升高[11]。本研究中，脱机失败组28 d病死率高于脱机成功组，差异有统计学意义(P<0.05)。VT代表了呼吸系统整体呼吸肌功能而非单纯的膈肌功能，发生膈肌功能障碍时，辅助呼吸肌被募集参与呼吸，使VT得以维持正常，但辅助呼吸肌易疲劳，患者脱机后容易发生脱机失败[1]。本研究中,2组VT比较，差异无统计学意义(P>0.05)。RSBI预测脱机结局准确性不高的原因可能是VT不能特异性地反映膈肌的功能。本研究中，脱机失败组的RSBI均值为70.17 次/(min·L),RSBI预测脱机失败的阈值为66.83次/(min·L),远远小于其他研究[3]的105 次/(min·L),由此证明即使RSBI<105 次/(min·L)也可能发生脱机失败，与相关研究[12-13]结论一致。DTF是预测脱机结局的良好指标[14]。本研究结果显示，脱机成功组的DTF高于脱机失败组，差异有统计学意义(P<0.05),DTF为20.50%预测脱机成功的敏感度、特异度和AUC分别为57.90%、84.60%和0.723,与相关研究[14-15]结论一致。吸气时膈肌收缩，膈肌向尾侧运动，在超声图像上表现为向上位移,DE由膈肌收缩运动产生，能直接反映膈肌本身功能，预测脱机结局[14]。本研究中,2组DE具有显著差异(P<0.05),DE为0.91 cm预测脱机成功的敏感度、特异度和AUC分别为100.00%、46.20%和0.759,与FARGHALY S等[16]研究结论(临界值10.50 mm)和 ELSHAZLY M I等[14]研究结论(临界值1.25 cm)相似，临界值有差异的原因可能为研究样本量及研究人种不同。本研究中,DE预测脱机成功的敏感度高达100.00%,但特异度相对较低(可能因为膈肌运动受多方面因素影响，比如胸腹腔压力增高会影响膈肌运动)。

SPADARO S等[1]研究显示,D-RSBI预测脱机失败的阈值为1.3次/(min·mm),敏感度、特异度和AUC分别为94.10%、64.70%和0.89。樊麦英等[17]报道,D-RSBI的最佳临界值为1.42次/(min·mm),此时预测脱机失败的敏感度为91.7%,特异度为82.1%。本研究结果显示，脱机失败组D-RSBI、DT-RSBI高于脱机成功组，差异有统计学意义(P<0.05),D-RSBI为14.44次/(min·cm)预测脱机失败的敏感度、特异度和AUC分别为92.30%、57.90%和0.830。张海翔等[8]研究表明，高DT-RSBI是脱机失败的独立危险因素(OR=1.06),DT-RSBI预测脱机失败的AUC为0.872,以66次/min为阈值，其预测脱机失败的敏感度为88.2%,特异度为59.8%。本研究结果显示,DT-RSBI为119.46次/min预测脱机失败的敏感度、特异度和AUC分别为76.90%、78.90%和0.810,与张海翔等[8]结果相差较大，原因可能是DT-RSBI计算过程中,DTF值始终小于1,故DTF的细微变化就能导致DT-RSBI的较大差异。樊麦英等[17]和ABO-ALYZEID H A等[18]研究显示,D-RSBI预测脱机失败的准确性高于RSBI。本研究显示，与RSBI相比,D-RSBI和DT-RSBI预测脱机失败的准确性显著更高，其中D-RSBI的准确性最高(D-RSBI、DT-RSBI、RSBI的AUC分别为0.830、0.810、0.773)。由此提示,D-RSBI和DT-RSBI指标不仅可特异性反映膈肌功能，还可反映快速呼吸情况，诊断价值优于传统指标RSBI。

本研究中，各指标预测脱机结局的AUC均小于0.9,诊断准确性有限。脱机结局是由多因素决定的，脱机失败的原因非常复杂，已知危险因素包括心、肺和膈肌的功能障碍[19]，故单个器官的评估难以准确地预测脱机结局[20-21]。XU X等[19]将心肺超声和膈肌超声指标联合应用指导脱机后，准确性得到显著提高(AUC=0.919)。但目前关于多个器官联合超声指导脱机的研究很少，将来还需开展更多的研究去探讨脱机失败的潜在危险因素以及多器官联合指导脱机的价值，从而优化脱机结局。

综上所述,DE和DTF能预测脱机成功，而用DE和DTF分别替代RSBI计算公式中的VT得到的改良指标D-RSBI、DT-RSBI均能预测脱机失败,D-RSBI、DT-RSBI对脱机结局的预测准确性均高于RSBI,其中D-RSBI的预测准确性最高，可替代传统指标RSBI指导脱机。