床旁超聲在不同機械通氣模式和膈肌萎縮中的應用

陸建紅 謝波? 姬曉偉 占林兵 胡北平 汪永斌

床旁超聲在不同機械通氣模式和膈肌萎縮中的應用

陸建紅 謝波? 姬曉偉 占林兵 胡北平 汪永斌

目的 本研究旨在探究超聲評估不同機械通氣模式下患者膈肌功能的變化。方法 本研究納入氣管插管患者30例，自插管首日起，每天使用超聲檢查檢測膈肌同一位置的厚度。通過計算機械通氣末日和首日的膈肌變化，比上相應的機械通氣時間，獲得膈肌萎縮率（DAR）。根據機械通氣強度，將患者分為四級：I級，自主呼吸或持續正壓通氣；II級，低壓支持通氣，支持壓力為5～12cm H2O；III級，高壓支持通氣，支持壓力為＞12cm H2O；IV級，控制機械通氣（CMV）。本研究所有患者先后共進行膈肌超聲評估113次，比較分析不同等級患者之間DAR的差異。結果 機械通氣強度分級越高，膈肌萎縮越明顯，II、III、IV級患者DAR分別為（-1.1±7.0）、（-5.9±9.7）、（-7.4±10.8），而I級患者膈肌則是增厚的，增厚率為（+2.5±6.3），四組差異有統計學意義（P＜0.01）。結論 在臨床工作中，需根據患者病情選擇合適的機械通氣模式，避免加速患者膈肌的萎縮，為患者成功脫機創造條件。

重癥醫學 膈肌 膈肌功能異常 呼吸監測 超聲檢查

膈肌功能是機械通氣患者能夠成功脫機的重要決定因素。機械通氣可造成肌纖維萎縮和損傷，進而導致膈肌收縮力下降，引發呼吸機相關膈肌功能異常（VIDD）［1］。在動物實驗中，控制機械通氣1～3d，可造成膈肌收縮力降低30%～50%，強直性張力在24 h后下降至原來的86%，72 h下降至原來的44%，并隨著機械通氣時間的延長而加重，這種現象的發生呈現時間的依賴性［2］，且近來研究發現，其與ICU病死率增加相關［3］。然而，不同呼吸機支持模式下膈肌萎縮程度和VIDD的危險或保護因素的相關研究較少。目前超聲檢查支持通氣（如壓力支持）在膈肌萎縮發生發展作用尚不清楚。本研究旨在通過超聲檢查量化評估行機械通氣的重癥患者的膈肌萎縮率和明確可能的風險因素。

1 臨床資料

1.1 觀察對象 本研究為單中心的前瞻性觀察性研究，研究方案通過本院倫理委員會審核。觀察對象為新插管的危重癥成年患者，插管后每天予超聲檢查評估膈肌厚度，直至患者轉出ICU。排除標準：＜18周歲者；患有神經-肌肉相關疾病者；預計機械通氣時間＜24h者；首次超聲評估于機械通氣12h后進行者。呼吸及支持的模式﹑強度等各項參數是作為預測膈肌功能的研究指標，因此呼吸機各項參數設置標準并非統一。入組的所有患者都接受本科的標準治療方案，包括營養﹑鎮靜和機械通氣指征。

1.2 膈肌超聲檢查 用于檢查的超聲探頭頻率為7～13MHz，最小分辨力為0.1mm。具體檢測方法如下［4-5］：患者取30°半臥位，超聲探頭垂直胸廓至于腋前線和腋中線間，通過第8～10肋間隙測量膈肌同一位置的厚度，該位置一般定于胸廓附近，于肋膈竇下方約0.5～2cm。在超聲圖像上可看到胸廓下方兩層平行的回聲層，淺層為壁胸膜層，深層為腹膜層，而膈肌則表現為該兩層高回聲層之間的無回聲區，在呼吸周期中動態觀察并確認膈肌結構。每次膈肌厚度測量連續重復三個呼吸周期，并記錄三次測量值的平均值。一般情況，同時測量左右雙側膈肌厚度，實踐中作者發現某些患者左側操作難度較大，因此采用右側膈肌厚度用作主要分析，對于左側數據可獲得的患者則采用TFmean=（Tdiright+Tdileft）/2。膈肌厚度超聲測定由兩位在胸部超聲和重癥超聲檢查有經驗的超聲醫生進行。

1.3 數據收集 收集包括人口學特征﹑基礎疾病和診療方案等資料，患者入院即行APACHE II和SOFA評分。機械通氣參數設置包括呼氣末正壓﹑潮氣量﹑支持壓力﹑呼吸系統順應性和呼吸頻率。通氣設置根據通氣支持強度，將患者分為四級：I級，自主呼吸或持續正壓通氣；II級，低壓支持通氣，支持壓力為5～12cm H2O；III級，高壓支持通氣，支持壓力為＞12cm H2O；IV級，控制機械通氣。

1.4 觀察結局 本研究結局指標是機械通氣過程中膈肌的萎縮率，即膈肌萎縮率（DAR，Tdi/d），相較前一次測定，膈肌厚度變化的百分比（［Tdit+1-Tdit］/（Tdit·d）。在首次超聲檢測后的第一個24h內，收集并記錄患者的各項臨床資料。

1.5 統計學方法 采用SPSS16.0統計軟件。計數資料以%的形式表示，計量資料符合正態分布以表示。正態分布多樣本比較采用單因素方差分析，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

本研究共納入患者35例，其中5例因在行第二次超聲檢測前已經拔出插管而被排除。剩下的30例患者共進行113次超聲檢查，兩側膈肌厚度測量均為113次（100%）。入組患者的人口學特征見表1。男性患者膈肌厚度基線較女性厚［（1.5±0.2）mm vs（1.2±0.2）mm，P＜0.05］。比較四組患者膈肌萎縮率發現，控制通氣模式下（IV級），膈肌萎縮率較高，且差異有統計學意義（P＜0.01）。（見表2）。

表1 患者基本情況表［n（%）］

表2 不同通氣分級患者的臨床結局

表2 不同通氣分級患者的臨床結局

項目機械通氣時間（d）3.1±1.2住ICU時間（d）5±2.4死亡率［n（%）］3（10）第一次測得膈肌平均厚度男性1.5±0.2女性1.3±0.2膈肌萎縮率（%）Ⅰ（n=40）+2.5±6.3Ⅱ（n=32）-1.1±7.0Ⅲ（n=18）-5.9±9.7Ⅳ（n=23）-7.4±10.8

3 討論

目前，機械通氣已成為呼吸衰竭和危重患者呼吸支持最有效的治療手段，可為治療疾病爭取時間和創造條件。然而，機械通氣是一把雙刃劍。長時間的機械通氣或不適當的通氣模式將導致膈肌萎縮和收縮功能障礙，成為患者脫機困難的主要原因之一，因此了解機械通氣患者膈肌萎縮的機制及其存在的危險因素可以更好的預防患者膈肌萎縮，從而為成功脫機提供機會。

近年來，床旁及時超聲檢查成為檢測呼吸肌功能的有效工作，越來越多的研究也報道了其可行性和準確性［6］。同樣有關研究發現，早在機械通氣12～24h內即可出現不同程度的膈肌萎縮，且隨著通氣時間的延長而惡化［3，7-8］。Grosu首次發現了機械通氣和膈肌萎縮間的關系［9］，膈肌萎縮速率每天為6%，但該研究僅納入了7例患者，且呼吸機模式僅為一種，存在明顯的局限性。然而，重癥醫學臨床工作中，大多患者并非接受單一一種通氣支持模式。

本研究發現危重癥患者中膈肌萎縮程度與通氣模式不同相關；同樣也證實了多普勒超聲檢測機械通氣患者膈肌萎縮的可行性和有效性；為了消除不同呼吸機設置參數的差異性，作者每天評估在前一天基礎上的萎縮率，即兩次膈肌厚度評估之間的萎縮程度。發現在CMV模式下，膈肌萎縮率與Grosu等報道［9］的相當。通過本研究，作者還發現III級高壓力支持通氣患者膈肌萎縮程度與CMV IV級患者的相當，分析其原因可能是因為在高壓力通氣支持的患者中，III級肌活動抑制程度和IV級患者肌肉乏力程度相差甚微。本研究也存在一定局限性，未評估患者住院時呼吸肌的功能會對本研究造成一定的影響，而僅通過對病史的了解而判斷。就目前研究結果而言，作者認為呼吸機控制通氣模式及高壓力支持通氣模式膈肌萎縮的重要原因，希望通過進一步研究明確呼吸機通氣模式是否是膈肌萎縮的獨立危險因子。

綜上所述，通過本研究作者發現在機械通氣的危重癥患者中，控制通氣模式及高壓力支持通氣模式下，膈肌萎縮最明顯。在今后的臨床工作中，需根據患者病情選擇適當的機械通氣模式，避免加速患者膈肌的萎縮，為患者成功脫機創造條件。

［1］ Kabitz HJ,Windisch W,Schonhofer B．Understanding ventilatorinduced diaphragmatic dysfunction(VIDD):progress and advances．Pneumologie,2013,67(8):435-441．

［2］ 閻錫新,宋貝貝,丁立君,等．控制性機械通氣對大鼠膈肌功能的影響．中華結核和呼吸雜志,2009,32(2):103-106．

［3］ Demoule A,Jung B,Prodanovic H,et al．Diaphragm dysfunction on admission to the intensive care unit．Prevalence,risk factors,and prognostic impact-a prospective study．Am J Respir Crit Care Med,2013,188(2):213-219．

［4］ Wait JL,Nahormek PA,Yost WT,et al．Diaphragmatic thicknesslung volume relationship in vivo．J Appl Physiol(1985),1989, 67(4): 1560-1568．

［5］ Zambon M,Cabrini L,Beccaria P,et al．Ultrasound in critically ill patients:focus on diaphragm．Intensive Care Med,2013,39(5):986．

［6］ Matamis D,Soilemezi E,Tsagourias M,et al．Sonographic evaluation of the diaphragm in critically ill patients．Technique and clinical applications．Intensive Care Med,2013,39(5):801-810．

［7］ Levine S,Nguyen T,Taylor N,et al．Rapid disuse atrophy of diaphragm fibers in mechanically ventilated humans．N Engl J Med,2008,358(13):1327-1335．

［8］ Mrozek S,Jung B,Petrof B J,et al．Rapid onset of specific diaphragm weakness in a healthy murine model of ventilator-induced diaphragmatic dysfunction．Anesthesiology,2012,117(3):560-567．

［9］ Grosu HB,Lee YI,Lee J,et al．Diaphragm muscle thinning in patients who are mechanically ventilated．Chest,2012,142(6):1455-1460．

Objective To investigate the changes of diaphragmatic function in patients underwent different mechanical ventilation. Methods The thickness of the diaphragm at the same location was examined daily using ultrasound in intubated adult critically ill patients from the fi rst day of mechanical ventilation till discharge to the main ward. Daily atrophy rate（DAR）was calculated as the reduction in percentage from the previous measurement. According to the mechanical ventilation modes，the patients were divided into four grades：Grade I，spontaneous breathing or continuous positive airway pressure；Grade II，low pressure ventilation，support pressure of 5-12cm H2O；Grade III，high pressure support ventilation，support pressure＞12cm H2O；Grade IV，Controlled Mechanical Ventilation（CMV）. In this study，a total of 30 patients were enrolled. A total of 113 consecutive ultrasonography evaluations were performed to compare the differences between different grades of patients in DAR. Results The higher the pressure，the more obvious the diaphragmatic atrophy，patients in Grade II，III，IV，DAR were （-1.1±7.0），（-5.9±9.7），（-7.4±10.8）respectively，while the Grade patients with thickened diaphragm，the DAR was （+2.5±6.3）. Conclusions In clinical work，we should choose the appropriate mechanical ventilation mode to avoid or attenuate the atrophy of diaphragm for patients with mechanical ventilation，so that the conditions of patients will be improved for the successful extubation.

Critical Care Medicine Diaphragm Diaphragmatic dysfunction Respiratory monitoring Ultrasonography

313000浙江省湖州市中心醫院*通信作者