機械通氣患者早期呼氣末膈肌厚度與預后的相關性研究

江意春，劉振密，鐘樟桂，袁豐華，劉曉君，張華東，劉雪燕

重癥醫學科（ICU）患者中機械通氣（mechanical ventilation，MV）的比例超過40%，其中25%存在撤機困難，導致撤機延遲，并發癥增加［1］。膈肌是主要的吸氣肌，占吸氣動力的60%～80%［2］，其功能障礙是導致MV時間延長的一個重要因素。因此，如何監測、防治膈肌功能障礙已成為目前研究的熱點。GROSU等［3］發現膈肌厚度在MV第1周內以每天6%速度在下降。同樣，SCHEPENS等［4］也證實膈肌萎縮發生在MV的早期，可見膈肌功能障礙在MV的早期就已出現，然后早期膈肌萎縮與患者MV的時間及預后的相關性如何目前尚不清楚。床邊彩超檢查不僅具有無創、簡便、可重復性好等特點，還能反復觀察進行前后對比，尤其適用于重癥MV患者，近年來成為ICU檢測膈肌功能的有效方法，但目前主要集中于對撤機前膈肌功能評估的研究。本研究應用床邊彩超觀察MV患者其呼氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration，DTee）的變化趨勢，探討其與預后的關系，從而為早期監測和保護膈肌的重要性提供臨床依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2016年1月—2017年9月深圳市人民醫院ICU收治的MV患者60例。納入標準：MV時間≥5 d；排除標準：（1）既往有氣管插管或氣管切開行MV的病史；（2）年齡＜18歲；（3）神經-肌肉相關疾病；（4）嚴重營養不良。本研究經深圳市人民醫院倫理委員會批準，并獲得患者或家屬同意。

1.2 治療方法 患者均按照常規進行治療，給予抗感染、抗炎、抑酸、營養支持、臟器功能支持等處理。采用自主呼吸試驗（SBT）評估MV條件，臨床撤機篩查條件為：（1）導致MV的病因好轉或被去除；（2）動脈血氧分壓（PaO2）/吸入氧濃度（FiO2）≥150 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）， 呼 氣 末 正 壓（PEEP）≤ 5 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa），FiO2≤ 40%，pH＞7.25；（3）血流動力學穩定，無心肌血動態變化，臨床上無明顯低血壓；（4）有自主呼吸能力。若滿足臨床撤機篩查條件，拔除氣管插管。

1.3 觀察指標

本研究意義：

膈肌是呼吸最主要的驅動力來源，膈肌功能下降會影響呼吸功能，與機械通氣的延長及撤機密切相關。本研究通過床邊彩超觀察機械通氣患者呼氣末膈肌厚度（DTee）的變化趨勢，證實了DTee隨著機械時間的延長而逐漸下降，從而出現膈肌萎縮，但早期下降速度更為明顯，而膈肌這種早期的萎縮與機械通氣時間及重癥醫學科住院時間密切相關。因此，臨床醫生需重視早期對膈肌功能監測和保護。

1.3.1 一般資料 入院時收集患者性別、年齡、原發疾病、急性生理與慢性健康狀況評分系統Ⅱ（APACHE Ⅱ）；并抽取靜脈血2 ml，以2 500 r/min的離心速度離心10 min，留取血清，采用羅氏生化檢測儀自動檢測超敏C反應蛋白水平；統計患者MV時間及ICU住院時間。1.3.2 測量DTee 超聲測量右側DTee的可重復性較左側高［5］，因此，本研究只測量右側DTee。患者取頭高30 °仰臥位，于右側膈肌與胸壁附著點處（右側腋中線第8～10肋骨附近），采用SonoScape超聲檢查儀測量DTee，6～13 MHz直線探頭，B型超聲模式，探頭垂直胸壁探測膈肌活動。根據呼吸機流速曲線于呼吸末凍結圖像后測量DTee，每次測量3個位點計算平均值，連續進行3個呼吸周期［6］。按照MCCOOL等［7］提出的標準，正常人群的DTee為2.2～2.8 mm，膈肌增厚分數（DTF）為28%～96%，若DTee≤2 mm且DTF＜20%則提示膈肌萎縮伴功能障礙，本研究設定DTee≤2 mm為膈肌萎縮。測量患者MV前、MV后5 d及撤機前的DTee，ΔDTee為患者MV后的DTee與MV前的差值。

1.4 統計學方法 采用SPSS 17.0軟件進行統計學分析。計量資料以（x ±s）表示，采用方差齊性檢驗，組間比較采用t檢驗；DTee、ΔDTee的趨勢分析采用方差分析趨勢檢驗；相關性檢驗采用Pearson相關分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料 60例患者中，男32例，女28例；年齡45～78歲，平均年齡（63.0±10.2）歲；原發疾病：肺部感染22例，腹腔感染10例，慢性阻塞性肺疾病急性發作（AECOPD）10例，胰腺炎8例，血源性感染6例，心力衰竭4例。

2.2 MV患者DTee、ΔDTee的趨勢分析 MV患者的DTee隨MV時間的延長呈下降趨勢（F=108.95，P＜0.001）；其中，第3、4、5天及撤機前的DTee均低于MV前，第4、5天及撤機前的DTee均低于第1天，撤機前的DTee低于第2天，差異均有統計學意義（P＜0.05，見圖1、表1）。MV患者的ΔDTee隨MV時間的延長呈增長趨勢（F=263.10，P＜0.001），其中，第2、3、4、5天及撤機前的ΔDTee均高于MV前、第1天，撤機前的ΔDTee高于第3天，差異均有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

圖1 MV患者的DTee變化情況Figure 1 DTee in mechanical ventilated patients before and during mechanical ventilation and immediately before weaning from mechanical ventilation

2.3 膈肌萎縮組和膈肌厚度正常組一般資料、MV時間和ICU住院時間比較 根據第3天的DTee將患者分為膈肌萎縮組（21例）和膈肌厚度正常組（39例）。兩組性別、年齡、APACHE Ⅱ比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；膈肌萎縮組的超敏C反應蛋白水平、MV時間、ICU住院時間均高于膈肌厚度正常組，差異均有統計學意義（P＜0.05，見表2）。

2.4 ΔDTee與MV時間的相關性 第1～3天的ΔDTee與MV時間呈正相關（r=0.266，P=0.04）。

3 討論

膈肌是主要的呼吸肌，在自主呼吸時發揮著關鍵作用，膈肌無力是脫機失敗、MV時間延長的重要因素。MV是ICU搶救呼吸衰竭患者的重要手段，但MV本身會導致膈肌的細胞結構改變和肌力減弱，與撤機困難相關，亦被稱為呼吸機誘導的膈肌功能障礙（ventilator induced diaphragm dysfunction，VIDD）［8］。HUANG 等［9］發現持續2～6 h心胸手術的患者膈肌會出現VIDD早期的基因改變。HERMANS等［10］觀察了7例長期接受MV且脫機失敗的患者膈肌力量改變的自然病程，發現膈肌壓力產生的能力在MV通氣后的5～7 d迅速下降，然后下降速率減緩。LEVINE等［11］研究發現腦死亡行器官捐獻的MV患者，18～69 h MV后膈肌肌纖維普遍萎縮，快肌和慢肌纖維橫截面積分別降低57%和53%。GROSU等［3］采用超聲觀察了MV對膈肌厚度的影響，發現膈肌厚度以每天6%的速度下降，且以第1周最為明顯。陸志華等［12］發現長期MV（大于21 d）患者的DTee明顯低于短期MV（小于7 d）的患者。因此，膈肌功能障礙在MV患者早期就已出現，且隨著病程的延長逐漸加重。

本研究共納入60例MV患者，采用床邊彩超觀察其DTee隨MV時間的變化，發現DTee在MV的早期，特別是前3 d下降速度最為明顯，與SCHEPENS等［4］研究結果一致，也進一步證實了膈肌功能障礙在MV早期就已出現。導致膈肌功能障礙出現較早的可能原因如下：（1）除了呼吸機使用時間的因素之外，還包括通氣模式、炎性反應、糖皮質激素、營養不良等也可能有參與作用，而且這些因素均存在于疾病的早期；（2）在MV時，膈肌纖維萎縮速度是肢體萎縮的8倍［13］，膈肌這種特性也加劇了其早期的萎縮。

表1 MV患者不同時間點的DTee和ΔDTee（x±s，mm，n=60）Table 1 DTee and ΔDTee in mechanical ventilated patients before and during mechanical ventilation and immediately before weaning from mechanical ventilation

表2 膈肌厚度正常組和膈肌萎縮組一般資料、MV時間和ICU住院時間比較Table 2 Comparison of baseline characteristics，MV duration and length of stay in ICU between diaphragm atrophy group and normal diaphragm thickness group

由于目前尚未對膈肌早期萎縮和晚期萎縮的時間進行定義，本研究以MV時間3 d為界限（ΔDTee前3 d增加速度明顯，而第4天的ΔDTee與第3天相比無統計意義，提示后期速度減緩），若DTee≤2 mm認為早期膈肌萎縮。進一步分析發現早期膈肌萎縮患者的MV時間及ICU住院時間均長于早期膈肌厚度正常患者，且預后較差。同樣，DEMOULE等［14］研究發現膈肌功能障礙在剛入ICU的患者中非常普遍，且與膿毒癥和疾病的嚴重性、預后密切相關，意味著另一種形式的器官功能障礙。因此，早期監測和保護膈肌功能尤為重要。

本研究存在一定的局限性：（1）膈肌的絕對厚度受人體體型影響較大，瘦小體型者的膈肌絕對厚度也相對較小；（2）在膈肌功能障礙發生早期，其收縮力指標已經有下降時，膈肌厚度不一定變薄，因此，膈肌厚度并不是反應最佳的敏感指標；（3）本研究納入的患者類型相對較少，而影響膈肌功能的因素較多，可進一步擴大樣本，進行分層分析。

綜上所述，膈肌萎縮在MV早期就已出現，且其嚴重程度與預后密切相關。因此，臨床醫師治療MV時，不能僅關注于疾病本身的治療，更要對膈肌功能障礙有系統性的認識，加強膈肌功能的評估與調整，避免膈肌功能早期惡化，導致患者撤機失敗和MV時間延長。

作者貢獻：江意春進行文章的構思與設計，撰寫論文；張華東進行研究的實施與可行性分析；劉振密、劉曉君、張華東進行數據收集；鐘樟桂進行數據整理；袁豐華進行統計學處理；劉曉君進行結果的分析與解釋；劉雪燕進行論文的修訂，對文章整體負責，監督管理；袁豐華負責文章的質量控制及審校。

本文無利益沖突。