床旁超声检查在预测机械通气患者撤机时机中的应用

周银超 董绉绉

机械通气是ICU中常见的生命支持手段之一，呼吸机的撤离是临床上一个重要过程。一旦去除造成患者机械通气的病因，即可评估患者的自主呼吸功能，尽早撤机拔管以缩短机械通气的持续时间，从而减少呼吸机相关性并发症（呼吸机相关性肺炎、血流动力学不稳定等）和呼吸机依赖的发生，降低再插管率和死亡率[1]。目前临床通常使用一些指标来评估患者是否符合撤机标准[2]、进行自主呼吸试验（spontaneous breathing trail，SBT）[3]，但仅根据这些指标机械通气患者总体撤机失败率仍超10%[4]。有研究表明，肺通气丢失、膈肌功能障碍和心功能不全是撤机失败的最常见原因[5]。因此，早期发现这些因素并进行及时干预对成功撤机拔管至关重要。超声检查具有无创、便捷、经济等优点，在ICU中不仅广泛应用于操作穿刺、容量评估、胸腹腔检查，也可以用于辅助撤机。研究证明，对机械通气患者的肺部、膈肌和心脏功能进行超声评估有助于识别患者撤机后呼吸窘迫的发生风险[6]。本文主要就床旁超声检查在预测机械通气患者撤机时机中的应用价值作一综述。

1 肺部通气功能超声检查

过去认为空气对超声存在高反射性，导致产生的图像都由伪影组成，超声检查在肺部的使用并不常见。直到20世纪80年代，Lichtenstein等[7]研究发现超声检查对气胸、肺水肿和肺实变等病变呈现出不同的图像，为危重症患者提供了一种可靠、无创的床旁检查方法，可检测和定位肺部病变。此后，Bouhemad等[8]在对比应用床旁超声和胸部CT检查评估抗生素治疗呼吸机相关性肺炎后的肺通气效果后，提出了肺部超声（lung ultrasound，LUS）分数，即根据不同的肺部病变对应的超声图像进行打分，以量化肺部通气情况，结果发现LUS分数和肺部CT检查评估肺部通气情况呈正相关。Zieleskiewicz等[9]将LUS分数应用于评估新型冠状病毒感染患者的肺部通气情况，再次证实LUS分数可以准确估计肺通气量。

LUS分数评分细则为：（1）正常肺通气区影像表现为A线或少于两条单独的B线，记0分；（2）中度肺通气减少区影像表现为多条、分隔B线，记1分；（3）重度肺通气减少区影像表现为多发融合的B线，记2分；（4）肺实变区影像表现组织样回声伴支气管充气征，记3分。将患者的胸部分为12个区域，共0～36分，LUS分数越高，撤机失败率越高[10]。Soummer等[11]研究表明，在成功通过SBT的患者中，LUS分数＜13分可高度预测撤机成功，LUS分数＞17分则提示发生撤机后呼吸窘迫的风险高。同样，姜明明等[12]对脓毒症患者撤机的研究中发现，SBT后LUS分数＜15.5分对撤机成功的预测价值高，其灵敏度为0.730，特异度为0.800，AUC为0.819。LUS分数可以评估患者撤机失败的最终途径，即肺部通气功能丧失，对撤机具有良好的指导意义。由此可见，LUS分数可能是评估ICU患者撤机中的重要工具，LUS分数则可以作为预测机械通气患者撤机的有效指标。

2 膈肌功能超声检查

膈肌是撤机后自主呼吸的主要执行者，承担75%呼吸肌做功量[13]。在危重患者中，有很多原因造成膈肌功能障碍，包括机械通气[14]、脓毒血症、直接损伤、药物治疗、多器官功能障碍综合征等[15]。膈肌功能障碍与机械通气时间延长和撤机失败率较高相关[15]，已经成为ICU主要关注的问题之一[16]。

评估膈肌功能的方法有多种，但少有适用于ICU中机械通气患者。目前，测量刺激膈神经产生的跨膈压是评估膈肌功能的金标准[17]，但是该方法有创且设备昂贵；胸部X线检查观察膈肌形态的特异性低，CT和MRI检查则需要转运，实时监测性差；肺功能获得的肺活量、最大静态吸气压等指标评估膈肌功能时需要患者配合，且易受外界因素干扰；而超声检查通过膈肌形态学指标（厚度与增厚分数）和运动指标（移动度）等评价膈肌功能[18]，具有直观、无创、便捷、可重复等优点。

2.1 膈肌增厚分数（diaphragmatic thickening fraction，DTF） 超声检查可以直观地测量患者膈肌厚度，且具有高度可重复性[15]。测量时将线阵探头置于腋中线与第7～8肋的交界处，测量吸气末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of inspiration，DTei）和呼气末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration，DTee），通常机械通气患者吸气末的膈肌厚度在（2.4±0.8）mm，＜2 mm一般认为膈肌厚度降低[18]。

DTF计算方法为DTF=（DTei-DTee）/DTee，其反映膈肌在自主呼吸过程中的厚度变化和收缩能力[19]，其原理与心脏的“射血分数”相似，DTF≤20%被认为膈肌功能障碍[20]。Zambon等[17]回顾性纳入20项研究，共875例患者，统计结果表明在预测撤机过程中，DTF对于预测撤机成功具有指导价值，其最佳截断值为30%～36%。同样在最近的一项研究中，张鹏等[21]研究表明DTF是一个灵敏度高的预测因子，当DTF≥27.78%对预测撤机成功的准确度最高，对应AUC为0.907，灵敏度为0.930，特异度为0.813。一项Meta分析表明DTF可作为危重患者撤机的预测指标，其灵敏度和特异度高于膈肌移动度（diaphragm displacement，DD）[22]。

2.2 DD DD主要反映膈肌在呼吸周期中的移动距离[23]，与产生潮气量有关[24]。DD测量方法是将宽频凸阵探头置于右锁骨中线或腋前线与肋弓下缘交界处，以肝脏作为膈肌透声窗，显示一条代表膈肌的高回声线，M超模式下测量呼气末和吸气末膈肌的距离。膈肌功能障碍（定义为DD＜10 mm）被证实是机械通气患者撤机失败的预测因素。Llamas-Álvarez等[22]纳入19项研究，共1 071例患者，统计分析发现DD在预测撤机成功中，其灵敏度为0.75，特异度为0.75，灵敏度和特异度均低于DTF，这与Li等[24]研究分析结果一致。

2.3 膈肌浅快呼吸指数（rapid shallow breathing index，RSBI） RSBI是预测撤机时机中最广泛使用的指标之一[23]，为呼吸频率（respiratory rate，RR）和潮气量（tidal volume，TV）的比值（RSBI=RR/TV），但是 RSBI预测撤机成功的灵敏度和特异度变化很大。膈肌在自主呼吸中发挥重要作用，但在膈肌功能障碍的情况下，其他辅助呼吸肌则会代替膈肌做功产生TV，由于这些辅助肌较膈肌更容易疲劳，即使通过SBT，撤机后仍存在较高的再插管率，易发生延迟性撤机困难。而DD可直接反映膈肌产生吸气容积的能力，即真实膈肌产生的TV，对此Spadaro等[23]利用DD直接代替RSBI中的TV产生一个新的指标，即膈肌浅快呼吸指数（diaphragmatic-rapid shallow breathing index，D-RSBI），即D-RSBI=DD/TV。该参数不仅反映膈肌功能，也能够反映浅快呼吸，且研究表明其在预测撤机结果方面较传统的RSBI更准确，当D-RSBI的最佳截断值为1.3次/（min·mm）时，预测撤机结果灵敏度为0.941、特异度为0.647，D-RSBI和RSBI的AUC分别为0.89和0.72。同样，Abbas等[25]在对慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的撤机研究中也同样证实D-RSBI优于RSBI。

3 心脏功能超声检查

早期临床研究表明，心血管功能障碍是撤机失败的原因之一。心功能对撤机结果的影响源于撤机过程中心肺交互作用，撤机后由原来的正压通气变为自主呼吸，胸腔内负压升高，从而增加静脉回流压梯度、左右心室前负荷、左心室周围压力和左心室后负荷，造成左心室充盈压升高，最终可能导致肺水肿和呼吸困难[26]。心脏相关撤机失败主要与患者左心功能相关[27]，其中以舒张功能障碍为主[28]。既往评价左心舒张功能的“金标准”是使用肺动脉导管测量肺动脉楔压（PAOP），但是在患者胸内压大幅度波动的情况下，测量存在误差[29]，此外该方法为有创性操作，临床使用存在局限性。

3.1 左心室舒张早期的充盈峰血流速度、左心室舒张晚期的充盈峰血流速度以及E波减速时间 应用床旁超声在心尖四腔心切面使用脉冲多普勒记录二尖瓣血流频谱，获得左心室舒张早期的充盈峰血流速度（E）、左心室舒张晚期的充盈峰血流速度（A）以及E波减速时间（deceleration time of E wave，DTE）。E/A比值正常人应≥1.2，中青年更大。舒张功能不全时，E峰下降，A峰增高，E/A比值降低，研究证实E/A可作为预测撤机结局的指标[30]，同样Wang等[31]对65例左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞65%的机械通气患者进行研究，发现左心室舒张功能不全与撤机失败密切相关，E/A比值＞1.2结合左心室充盈压（E/e’）＞7.9对于撤机失败具有预测价值。但也有研究报道，撤机失败与E/A比值无关[32]。SBT期间DTE的缩短也表明左心室舒张功能的下降，导致左心室充盈压力升高，与撤机失败相关[29]，这与Moschietto等[33]研究结果一致。美国超声心动图学会和欧洲心血管成像协会在关于超声心动图评价左心室舒张功能的建议中提到DTE是撤机失败的重要预测因子，但是需要结合E、E/A等综合分析[34]。

3.2 二尖瓣环舒张早期运动速度和左心室充盈压采用组织多普勒成像技术评估二尖瓣环舒张早期运动速度（e’）和E/e’。早期研究显示，e’受心脏前负荷影响小，可直观反映左心室的舒张功能[35]。在最新的指南中提出e’（间隔e’＜7 cm/s，外侧e’＜10 cm/s）是评价左心室舒张功能障碍的4项指标之一。有研究报道，较低的e’与撤机失败相关，再次说明左心舒张功能在撤机中的重要作用[36]。Sanfilippo等[36]系统性回顾纳入11项研究，分析结果表明撤机失败与较高的E/e’显著相关。Luo等[37]研究发现SBT后48 h内E/e’（平均值）≥12.5有助于预测呼吸衰竭的撤机失败，相对应AUC 为 0.789，灵 敏 度 为 0.724，特 异 度 为 0.774。Roche-Campo等[27]研究报道，e’值降低，同时E/e’比值增加是机械通气患者左心舒张功能障碍的最强标志，与撤机失败密切相关。E/e’对于预测撤机失败的准确性高，但是对于二尖瓣反流、二尖瓣狭窄和使用二尖瓣假体瓣膜患者，应谨慎使用。

3.3 LVEF 既往评价左心室收缩功能的定量方法包括测量LVEF，LVEF＜45%认为是左心室收缩功能不全，LVEF≤30%被认为严重左心室功能不全。Thille等[38]在研究中发现严重的左心收缩功能不全与撤机失败独立相关。但是由于LVEF受心脏前后负荷影响大，因此在使用时应该谨慎分析。

4 小结

撤机对机械通气患者至关重要，虽然已有临床表现、呼吸功能指标、实验室参数和影像资料等工具来预测撤机，但是成功撤机对于临床来说仍然是一个具有挑战性的问题。肺部本身通气情况改善、膈肌功能良好以及血流动力学指标稳定对于撤机成功至关重要，床旁超声检查作为ICU中便捷、无创、可重复的工具，可对肺部、膈肌和心脏功能进行评估，帮助临床医师选择合适的撤机时机，提高撤机成功率。撤机失败本质上是多因素的，包括肺部本身病变未好转、膈肌功能障碍、脱机诱导的心血管功能障碍等，因此从单一方面、单一指标预测撤机是不合适的[23]。但是既往对于超声联合评估上述器官的临床研究尚不多见，有待进一步研究。