膈肌超声联合呼吸力学指标对ICU老年患者撤机预后评价功能

赵浩天 龙玲 任珊 何聪 赵鹤龄

(河北省人民医院 1超声科，河北 石家庄 050000；2重症医学科)

机械通气(MV)是低氧血症乃至呼吸衰竭患者的首要抢救措施，可维持患者残缺的呼吸功能。当患者呼吸状况趋于平稳时则需要撤去呼吸机辅助，恢复其自主呼吸功能。然而行MV治疗的重症患者常出现撤机失败，增加重症医学科(ICU)患者住院率、住院费用和病死率〔1〕。撤机失败风险在老年患者中更为严峻〔2〕。Heunks等〔3〕提出了撤机失败的“ABCDE”5大原因，其中呼吸机诱导的膈肌功能障碍为主要因素，约占62%。究其原因，膈肌是维持正常自主呼吸的主要承担者，然而MV代偿呼吸作用可导致膈肌发生速度惊人的失用性萎缩，每日萎缩量可高达约6%〔4〕，且随MV时间延长，膈肌收缩力随膈肌收缩时间呈对数下降〔5〕。

既往浅快呼吸指数(RSBI)是预测撤机精确度较高的呼吸力学监测指标〔6〕，与患者脱机时的呼吸频率(RR)和潮气量(Vt)相关，其公式为RSBI=RR/Vt。但RSBI反映的是全部呼吸肌肉的共同力量，而忽略了膈肌的主导地位，且其阈值在研究中变异度较大〔7〕。评价膈肌功能的方法，如口腔压、跨膈压监测、经膈电磁刺激等皆存在一定的床旁实施难度〔8〕。近年来，具备安全无创、便携、可重复监测等优点的床旁超声〔9〕逐渐应用于撤机筛查。超声监测膈肌移动度(DE)及膈肌增厚率(DTF)对膈肌功能评价精确。本研究将膈肌超声指标代替RSBI公式中的Vt，计算膈肌移动度浅快呼吸指数(DE-RSBI)和膈肌增厚率浅快呼吸指数(DTF-RSBI)〔10，11〕，与传统撤机指标进行对比，探究其对老年MV患者的撤机预后评价能力。

1 材料与方法

1.1临床材料 选取2016年12月至2018年4月入住河北省人民医院ICU需 MV维持呼吸功能的老年患者44例。

1.1.1纳入标准 ①年龄大于60岁；②MV时间超过48 h；③符合MV撤机标准时实施自主呼吸试验(SBT)。

1.1.2排除标准 ①既往肺部肿瘤、肺切除、胸壁畸形导致呼吸力学异常等；②神经系统疾病，如神经肌肉接头相关疾病、膈肌麻痹等；③存在导致呼吸中枢抑制相关因素；④入ICU行MV治疗前即存在单侧或双侧膈肌功能障碍(至少一侧DE<10 mm)的患者。膈肌功能障碍定义为至少一侧DE<10 mm或随呼吸出现膈肌矛盾运动〔12〕。

1.2研究方法

1.2.1SBT MV老年患者满足以下条件时行SBT：(1)氧合指数>150 mmHg；(2)呼气末正压通气(PEEP)<5 cmH2O；(3)能自主咳嗽且有力；(4)停用镇静类药物和血管升压药物〔13〕。

SBT的操作方法是停止MV后使用T管进行持续吸氧30～60 min，当出现以下情况：精神状况异常：如大量出汗、烦躁、嗜睡；外周血动脉氧饱和度下降≥5%；RR>35次/min或较撤机前RR升高>50%；收缩压升高>20%；心率≥140次/min或较撤机前心率增加>20%〔12〕等情况时，停止SBT并继续予以MV支持。

撤机成功的标准为：撤机48 h后患者能够坚持自主呼吸，无须MV辅助通气。撤机失败的标准为：撤机48 h内患者不能维持自主呼吸，需再次使用MV(有创或无创MV)或撤机后48 h内死亡〔14〕。

1.2.2超声监测DE的方法 本研究中床旁超声操作人员获得中国重症超声研究组培训合格证书。当患者符合撤机标准时使用T管对其进行SBT，患者均采取床头抬高角度30°仰卧位，在SBT 30 min时使用飞利浦CX50彩色B超机器(CX50，飞利浦，荷兰)，选取相控阵探头(3.5MHz)置于患者右侧腋前线与肋弓下缘交界处，在2D模式下使曲样线垂直于膈肌顶，采用M型超声测量膈肌移动度，将同1次呼吸周期内膈肌运动最大和最小处之间的位移定义为DE，测量3次取平均值。见图1。

图1 M型超声下膈肌移动度测量方法

图2 M型超声下膈肌厚度测量方法

1.2.3超声监测DTF的方法 于SBT 30 min时，取患者床头抬高30°仰卧位，使用飞利浦线阵高频探头(≥10 MHz)置于患者右侧腋中线与第8肋至第10肋之间区域，可观察到两条较细平行的高回声：分别为壁层胸膜和腹膜。见图2。膈肌即位于胸膜线和腹膜线之间的低回声结构，吸气时膈肌朝探头方向移动。将曲样线垂直于胸膜线和腹膜线，通过M型超声测量一次呼吸周期内膈肌厚度的最大值和最小值，反复测量3次并取平均值。DTF计算方法为取吸气末和呼气末之间膈肌厚度的百分比变化：(吸气末膈肌厚度-呼气末膈肌厚度)/呼气末膈肌厚度×100%。

1.2.4膈肌超声新指标的计算公式 记录SBT 30 min时患者的RR和Vt，并计算RSBI，公式为，RSBI=RR/Vt。并结合DE和DTF测量结果，将DE和DTF取代RSBI中的Vt部分，分别计算DE-RSBI和DTF-RSBI，计算公式分别为DE-RSBI=RR/DE和DTF-RSBI=RR/DTF。

1.2.5其他观察指标 记录患者年龄、性别、急性生理与慢性健康状况评分(APACHE Ⅱ)、全身性感

染相关性器官功能衰竭评分(SOFA)、MV天数等基本指标。于撤机前采纳患者动脉血气分析结果并记录相关参数。于SBT 30 min时记录患者心率和平均动脉压数据。

1.3统计学处理 采用SPSS21.0统计软件进行独立样本t检验、χ2检验。非正态分布的计量资料以四分位数间距及中位数〔M(P25，P75)〕表示进行非参数检验。绘制受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)进行统计分析，选择最佳阈值且进行测算敏感度和特异度，评价膈肌超声监测指标对老年患者撤机成败的预测价值。

2 结 果

2.1一般资料撤机前指标比较 44例入住ICU行MV患者中撤机成功(成功)组30例(68.2%)，撤机失败(失败)组14例(31.8%)。两组年龄、性别、二氧化碳分压(PaCO2)、氧合指数(PaO2/FiO2)均无统计学意义(P>0.05)，但失败组APACHE Ⅱ评分、SOFA评分的分值较成功组高，MV时间较成功组长，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组一般资料及撤机前指标比较〔M(P25,P75)〕

2.2SBT 30 min时各参数比较 失败组DE、DTF明显低于成功组(P<0.05)；DE-RSBI、DTF-RSBI、RSBI、RR明显高于成功组(P<0.05)。 两组Vt、心率、平均动脉压(MAP)差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组在SBT 30 min时测量指标比较

2.3DE和DTF对撤机成败的预测 根据ROC曲线结果，以DE取10.8 mm为截断值，预测撤机敏感度为80.0%，特异度为78.6%，曲线下面积(AUC)0.725(95%CI：0.535～0.915)；取DTF以29.5%为截断值，预测撤机敏感度73.3%，特异度64.3%，AUC 0.674(95%CI：0.479～0.869)。见图3。

取RSBI以66.64次/(ml·min)为截断值，预测撤机敏感度为71.4%，特异度为86.7%，ROC曲线下面积0.771(95%CI：0.594～0.948)；以DE-RSBI取2.03次/(min·mm)为截断值，预测撤机敏感度为71.4%，特异度为66.7%，AUC 0.745(95%CI：0.566～0.925)；DTF-RSBI取72.6次/(min·mm)为截断值，预测撤机敏感度100.0%，特异度70.0%，AUC 0.871(95%CI：0.767～0.976)。见图4。

图3 DE和DTF预测撤机结果的ROC曲线

图4 RSBI、DE-RSBI、DTF-RSBI预测撤机结果的ROC曲线

3 讨 论

MV是治疗急性呼吸衰竭的关键治疗措施〔15〕。然而当原发疾病得以治愈或控制时，应及早终止MV，以避免因通气时间延长而出现的呼吸机依赖性并发症，如呼吸机相关性肺炎〔16〕、呼吸机诱导的膈肌功能障碍等。困难撤机在ICU中发生频繁，40%～50%的MV患者第一次尝试撤机失败〔17〕。撤机失败原因中以膈肌功能障碍占据主导〔3，18，19〕，以往对膈肌功能的评估技术匮乏，腹部X线对膈肌评价缺乏动态演变，而核素显像、CT等不利于床旁操作，且具有辐射损伤〔8，20〕。近年来床旁超声可直观并动态观察膈肌的厚度变化和运动能力，被认为是撤机成败的良好预测指标。

以往对MV患者自主呼吸能力的评估，是于30 min时参考患者呼吸状况，并结合氧分压、PaO2/FiO2、心率、Vt等指标，价值并不理想。Yang等〔21〕设计了RSBI指标，长期以来被认为是较准确的撤机评价指标。然而随后的二十年里，Ferrari等〔22〕认为RSBI预测撤机具有可变性，且在多篇研究中发现，RSBI对撤机成败的预测数值变异度较大〔7，23，24〕。这是因为RSBI公式中的Vt部分，反映的是整体呼吸肌肉的能力。不能除外这样一种情况：当部分患者在MV期间已经发生膈肌萎缩，但凭借其辅助肌肉(包括胸锁乳突肌、肋间外肌、腹肌等)的代偿作用〔25～27〕，成功通过了SBT考验，从而脱机拔管。随着时间延长，辅助肌肉较易发生疲劳，不足以维持足够的通气量，致使患者在拔管后48 h内再次发生呼吸困难而行气管插管，造成潜在的气道损伤风险和不必要的资源浪费。

本研究表明膈肌功能的完整与撤机结果有关联性。与传统RSBI相比较，取RSBI截断值为66.64时，其灵敏度和特异度分别为71.4%和86.7%，ROC曲线下面积为0.771。与膈肌超声预测价值相近。但66.64的截断值与撤机参考标准数值105相距甚远，表明RSBI对预测撤机成败的波动较大，并不是一个理想的预测指标。

膈肌新公式重点突出膈肌对自主呼吸的贡献〔9〕，避免了潜在的膈肌萎缩被忽略而导致撤机失败的发生，从而精准预测撤机成败。在本研究中，DE-RSBI取2.03次/(min·mm)为截断值，AUC、敏感度和特异度与既往研究相似〔14〕；DTF-RSBI取72.6次/(min·mm)为截断值，AUC为0.871，敏感度和特异度分别为100.0%和70.0%，同样说明膈肌超声新指标对撤机的结果的预测更加精确化。然而目前膈肌超声技术的应用并未广泛，目前资料尚少，未来需要更多的研究进一步证实。

本研究存在一些局限性，由于膈肌厚度较薄，通常1～3 mm，不能排除误差可能，但研究人员经反复测量，基本将超声测量误差控制在允许范围内。此外由于患者个体差异的存在，如肥胖患者脂肪层较厚，或应用肠内营养导致胃肠气体较多，使得超声图像质量欠清晰，这也是影响测量结果的一个方面。

综上，膈肌超声是管理ICU患者撤机流程的新兴技术，联合传统RSBI指标对撤机预后可有更好的预测价值，尤其是DTF-RSBI的预测准确性较高，优于传统指标。可以作为未来评价MV患者呼吸功能的常规床旁筛查手段。