多脏器超声联合临床指标预测有创机械通气患者脱机后结局

彭 湃,朱 虹,孙飞一,张 博,张 妍,韩世权,潘晓芳*

(1.大连理工大学附属中心医院超声影像科,2.内科重症监护病房,辽宁 大连 116033)

有创机械通气(invasive mechanical ventilation, IMV)是支持急危重症呼吸衰竭患者生命的有效手段[1],但IMV时间过长可引发呼吸机相关并发症及血流动力学不稳定等而致死亡率升高。有效评估脱机条件、掌握最佳脱机时机及预测脱机后结局是临床工作的重点与难点[2]。心、肺及膈肌功能障碍为导致脱机失败的常见原因[3-4]。超声所获肺、心脏及膈肌功能参数对于指导IMV脱机具有重要意义[5]。本研究基于多脏器超声及临床指标构建列线图,评估其预测IMV患者脱机后结局的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 前瞻性纳入2021年1月—12月大连理工大学附属中心医院收治的357例因呼吸衰竭而接受IMV[6]患者,IMV采用压力辅助控制通气模式,潮气量6～8 ml/kg体质量,每分通气量可维持正常通气功能,呼气末正压5～8 cmH2O;357例中,男211例、女146例,年龄36～98岁、平均(74.4±0.6)岁;住院时间均≥24 h;根据IMV脱机后结局将患者分为生存组(n=200)及死亡组(n=157)。排除标准:①孕妇;②气管切开后;③主动放弃治疗;④资料不全。本研究经院伦理委员会批准(YN2020-028-09)。检查前患者或家属均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 脱机前采用Mindray M7便携式彩色多普勒超声仪于床旁扫查心脏、下腔静脉、肺及膈肌等多,并记录以下其参数。心脏功能及容量状态相关参数[7]包括左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、每搏输出量(stroke volume, SV)、左心室舒张功能(left ventricular diastolic function, LVDF)(分为正常及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级LVDF不全)、三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)、下腔静脉内径(inferior vena cava diameter, IVCD)及下腔静脉塌陷率(collapse rate of inferior vena cava, CIVC);肺功能相关参数包括肺超声B线评分(lung ultrasonic B-line score, LUBS)及胸腔积液(以仰卧位积液宽度>40 mm或坐位积液平面超过第6肋间隙为大量胸腔积液);膈肌功能相关参数[5]包括左(L)、右(R)侧膈肌厚度(diaphragm thickness, DT)、膈肌移动度(diaphragmatic displacement, DD)、膈肌增厚分数(diaphragmatic thickening fraction, DTF)及膈肌浅快呼吸指数(diaphragmatic rapid shallow breathing index, D-RSBI)。由具有3年以上工作经验的超声科主治医师及副主任医师各1名分别测量上述超声参数3次,取其均值进行分析。见图1。

1.3 临床参数 记录IMV患者合并重症疾病、住院时间、IMV时间及脱机前序贯器官衰竭估计评分(sequential organ failure assessment score, SOFA)、急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ(acute physiology and chronic health status scoring system Ⅱ, APACHE Ⅱ)、氨基端前脑钠素(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-proBNP)、超敏肌钙蛋白以及心率和呼吸频率。

1.4 统计学分析 采用R 3.6.1软件进行统计分析。以Kolmogorov-Smirnov法对计量资料进行正态性检验,以±s表示符合正态分布者,行独立样本t检验。采用χ2检验比较计数资料。针对单因素分析结果显示差异有统计学意义的参数,以单因素和多因素(纳入单因素分析结果P<0.1变量)logistic回归分析筛选IMV患者脱机后死亡的独立危险因素,并以之构建多元回归模型列线图,预测IMV患者脱机后结局。将数据集随机分为训练集(n=178,脱机后116例存活、62例死亡)和验证集(n=179,脱机后84例存活、95例死亡),绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线,计算曲线下面积(area under the curve, AUC),评估列线图的预测效能。基于验证集数据绘制校准曲线,评估列线图校准度。以决策曲线分析(decision curve analysis, DCA)评估列线图的临床价值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料及超声相关参数 组间合并心血管系统疾病和代谢性疾病及SOFA评分差异均无统计学意义(P均>0.05),其余一般资料差异均有统计学意义(P均<0.05),见表1。

表1 357例接受IMV患者一般资料

组间R-DD<14 mm、R-DTF<20%及L-DTF<20%占比差异均无统计学意义(P均>0.05),其余超声参数差异均有统计学意义(P均<0.01),见表2。

表2 357例接受IMV患者多器官超声参数比较(例)

2.2 logistic回归分析 LVEF、SV、TAPSE、CIVC、LUBS、R-RSBI,以及合并神经系统疾病、休克、APACHE Ⅱ评分及IMV时间均为脱机后死亡的独立危险因素(P均<0.01)。见表3。

表3 单因素及多因素logistic回归分析IMV患者脱机后死亡的独立危险因素

2.3 构建回归模型列线图及评估效能 基于独立危险因素建立回归模型列线图见图2,其预测训练集和验证集IMV患者脱机后死亡的AUC分别为0.86[95%CI(0.86,0.99)]及0.99[95%CI(0.98,0.99)],见图3。基于验证集校准曲线(图4)显示列线图校准度良好。DCA(图5)显示在概率阈值为0.2～0.8,列线图的临床净获益较高。

图2 预测IMV患者脱机后死亡的回归模型列线图

图3 列线图预测训练集(A)和验证集(B)IMV患者脱机后死亡的ROC曲线 图4 列线图在验证集的校准曲线 图5 基于全部357例的DCA曲线

3 讨论

既往IMV患者结局预测模型相关研究[8]多基于自主呼吸试验(spontaneous breathing trial, SBT)判断是否脱机;即使通过SBT,仍有11%～26%患者脱机失败[9]。

超声评估多脏器功能已成为监测IMV病情的重要手段[10]。本研究纳入357例因呼吸衰竭合并多种疾病而接受IMV患者,基于超声多脏器功能参数及临床指标建立列线图预测IMV患者脱机后死亡风险;脱机后157例死亡(157/357,43.98%),死亡率稍高于既往报道的40%[11]。本研究基于多脏器超声参数及临床指标共筛选出IMV患者脱机后死亡的10个独立危险因素,包括LVEF、SV、TAPSE、CIVC、LUBS、RD-RSBI,以及合并神经系统疾病、休克、IMV时间及APACHE Ⅱ评分。合并神经系统疾病、休克及APACHE Ⅱ评分较高者为脱机困难群体,IMV时间>96 h时,发生呼吸机并发症概率显著增加[9]。

超声所获心脏功能及容量状态,肺功能和膈肌功能相关参数为评估IMV患者结局的重要指标。心功能不全是IMV患者脱机失败的重要因素[8],多数研究[12]将严重心脏疾病作为脱机的排除标准。本研究发现LVEF、SV及TAPSE为心功能相关因素。既往研究[13]认为左心室舒张功能障碍是IMV患者脱机是否成功的关键,但本研究结果显示,LVDF并非独立危险因素,原因可能在于本组纳入病例合并重症心血管系统疾病者较多。超声测量IVCD可无创评估容量反应[14],血容量过荷或过低是反映IMV病情的重要指标,也是综合评价心脏功能的重要参数[9]。LUBS不仅可判断肺水肿分级,还能分级评估肺炎、肺不张及肺实变等[15],LUBS>17分预示患者脱机困难程度加大、脱机后结局差的概率显著提高[5]。严重膈肌功能障碍及膈肌痉挛是IMV患者脱机后死亡的重要原因[5];且IMV时间越长,膈肌功能障碍发生率越高。R-D-RSBI反映膈肌呼吸储备力,本研究以《中国重症超声专家共识》推荐的1.3次/分作为阈值进行分析。

既往研究[5]采用多脏器超声联合预测IMV脱机失败的AUC为0.95。本研究基于独立危险因素构建的列线图预测训练集和验证集IMV患者脱机后死亡的AUC分别为0.86及0.99,模型校准度良好;概率阈值为0.2～0.8时,列线图的临床净获益较高,提示其具有较高临床价值,有助于个体化预测IMV患者脱机结局、指导临床制定治疗方案。

综上,基于多脏器超声参数联合临床指标构建的列线图可有效预测IMV患者脱机后结局。但本研究为单中心观察,样本量有限,有待后续开展更大样本多中心研究进一步观察。