超聲測量膈肌增厚分數聯合膈肌位移在預測機械通氣成功撤機中的價值

伍松柏 戴瑤 何峻 呂愛蓮 黃康 方向 呂建磊

長沙市第一醫院重癥醫學科（長沙410005）

機械通氣是全球使用最廣泛的生命支持技術之一，撤機是機械通氣治療中的關鍵步驟，已有研究顯示約1/3 的機械通氣患者存在撤機困難甚至難以撤機［1］。膈肌功能障礙是機械通氣時間延長、撤機失敗的重要原因，約60%患者在機械通氣期間發生膈肌功能障礙，而對于存在撤機困難需延長機械通氣的患者，膈肌功能障礙發生率高達80%［2-3］。超聲已廣泛應用于機械通氣患者膈肌功能的評估，能夠動態觀察膈肌功能，如測量膈肌位移、呼氣末膈肌厚度，計算膈肌增厚分數等［4］。已有研究顯示超聲測量膈肌功能指標可以用于預測機械通氣患者撤機，但膈肌增厚分數聯合膈肌位移在預測機械通氣撤機中的應用研究較少［5］。本研究重點探討膈肌增厚分數聯合膈肌位移在預測機械通氣撤機中的應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象選取2019年1月至2020年6月長沙市第一醫院重癥醫學科使用有創機械通氣的成人患者，根據入選標準及排除標準共入選114 例，按照首次撤機成功與否分為成功組和失敗組。所有患者依據《機械通氣臨床應用指南（2006）》進行判斷機械通氣指征、呼吸機調控及撤機。使用Richmond 躁動鎮靜評分（Richmond agitation-sedation scale，RASS）進行鎮靜評估并每小時評估1次，鎮靜深度目標設定為RASS 評分-2～-1 分；使用重癥監護室疼痛觀察工具法（CPOT）進行疼痛評估，目標CPOT 評分0～2 分；通過譫妄評估量表（CAM-ICU）判斷譫妄。

入選標準：年齡≥18 歲；經鼻或經口氣管插管機械輔助通氣且機械通氣＞48 h。

排除標準：年齡＜18 歲；孕婦；昏迷患者；神經肌肉疾病、高位截癱、多發肋骨骨折、連枷胸、氣道梗阻、需長期無創呼吸機支持者。

本研究按照醫學倫理學要求設計，通過該院倫理委員會討論并批準，所有診療措施均取得患者及授權家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集所有入選患者記錄性別、年齡等一般料，詢問冠心病（coronary heart disease，CHD）、高血壓病（hypertension，HBP）、糖尿病（diabetes，DM）、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）病史，計算序貫臟器衰竭估計評分（SOFA 評分）及急性生理與慢性健康評分（APACHEⅡ評分），記錄入重癥醫學科是及首次自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）當天的N 末端前體腦鈉肽（NT-ProBNP）、降鈣素原（PCT）、淺快呼吸指數〔RSBI，即呼吸頻率/ 潮氣量（RR/VT）〕等。

1.2.2 呼氣末膈肌厚度、計算膈肌增厚分數及膈肌位移數據的測定方法所有入選患者分別于機械通氣開始2 h 內、首次SBT 時測量右側膈肌位移（diaphragmatic displacement）及呼氣末膈肌厚度（Diaphragmatic thickness at the end of expiration，DTee）并計算膈肌增厚分數（Diaphragm thickening fraction and，DTF）。患者取平臥位，將超聲腹部探頭分別放在右腋中線測量膈肌厚度及膈肌位移。膈肌厚度測量及膈肌增厚分數的計算：用B 型超聲測量呼氣末膈肌厚度，吸氣時膈肌收縮、變短、增厚，通過呼吸時的膈肌厚度計算DTF。DTF=〔吸氣末膈肌厚度（DTei）-呼氣末膈肌厚度（DTee）〕/DTee× 100%。膈肌位移測量：采用二維超聲觀察兩側膈肌位置及運動，選取最佳膈肌顯影切面，待膈肌運動平穩，圖像清晰后，切換至M 超模式，使取樣線盡量與膈肌垂直，進行數據測量，第一次取數據后再皮膚表面做定位標記，取3 次測定的平均值。

1.2.3 撤機方法呼吸機的撤離參照《機械通氣臨床應用指南（2006）》，目前通行的呼吸機撤機步驟是：去除機械通氣的原因后進行撤機篩查試驗，通過篩查試驗后進行3 min T 管自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT），通過后繼續進行30～120 min SBT，如患者能耐受，可以確定撤機，拔除氣管插管；未通過SBT 者應采用不導致呼吸肌疲勞的機械通氣方式，并查找SBT 失敗的原因，原因糾正后每24 h 進行1 次SBT，直至成功。

1.2.4 撤機成功/失敗的標準（1）撤機成功的標準：撤機拔管，并且48 h 內不需要機械通氣支持。（2）撤機失敗的標準：SBT 失敗，48 h 內再插管和（或）需要恢復通氣支持，或者拔管48 h 內死亡。

1.3 統計學方法數據分析采用SPSS 22.0 統計軟件，服從或近似正態分布的計量資料以均數±標準差表示，比較采用成組t檢驗，計數資料以例（%）表示，比較采用χ2檢驗，采用多因素logistic 回歸分析影響撤機成功的因素，并建立ROC 曲線分析超聲測量膈肌功能參數預測撤機結局的準確性。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組入科時一般臨床資料比較撤機成功組與撤機失敗組比較，合并COPD 病史比例及入科時APACHEⅡ評分低，差異具有統計學意義（P＜0.05），在性別、年齡、冠心病史、高血壓病史、糖尿病史、入科時氧合指數、休克、PCT、NT-ProBNP、SOFA 評分之間比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組間一般臨床資料比較Tab.1 Comparison of general clinical data between the two groups

2.2 兩組首次SBT 時臨床資料比較撤機成功組與撤機失敗組比較，首次SBT 前譫妄發生率低、機械通氣時間短及NT-ProBNP 低，SBT 時呼吸淺快指數低，差異具有統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 兩組間首次SBT 時的臨床資料比較Tab.2 Comparison of clinical data during the first SBT between the two groups ±s

表2 兩組間首次SBT 時的臨床資料比較Tab.2 Comparison of clinical data during the first SBT between the two groups ±s

組別成功組失敗組t/χ2值P 值例數87 27譫妄［例（%）］7（8.0）10（37.0）13.649＜0.001機械通氣時間（d）5.55±0.67 6.24±0.53 4.943＜0.001 RSBI［次/（min·L）］87.79±13.79 99.52±7.91 5.526＜0.001 NT-ProBNP（ng/L）3 205.91±1 505.35 4 286.30±1 779.85 3.117 0.002

2.3 兩組膈肌功能比較撤機成功組與撤機失敗組比較，初始呼吸末膈肌厚度（DTee）差異無統計學意義（P＞0.05），但撤機成功組在初始膈肌增厚分數、首次SBT 時膈肌位移、呼氣末膈肌厚度及膈肌增厚分數較失敗組高（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組間膈肌功能比較Tab.3 Comparison of diaphragm function between the two groups ±s

表3 兩組間膈肌功能比較Tab.3 Comparison of diaphragm function between the two groups ±s

組別成功組失敗組t 值P 值例數87 27膈肌位移（mm）SBT 時20.29±2.57 15.15±1.85-11.399＜0.001 DTee（mm）入科時20.26±3.32 19.30±1.90-1.899 0.061 SBT 時19.86±2.41 15.89±2.10-7.709＜0.001 DTF（%）入科時36.51±2.78 32.74±2.49-6.297＜0.001 SBT 時33.28±2.33 28.48±3.23-7.162＜0.001

2.4 機械通氣撤機影響因素logistic 回歸分析以機械通氣撤機（撤機成功=0，撤機失敗=1）為因變量，以COPD 病史（無=0，有=1）、譫妄（無=0，有=1）、APACHEⅡ評分、首次SBT 前機械通氣時間、首次SBT 時NT-ProBNP、首次SBT 時RSBI、入科時DTF、SBT 時膈肌位移、SBT 時DTee 及DTF 為協變量進行logistic 回歸分析（設a入=0.05，a出=0.1），結果顯示SBT 時膈肌位移及DTF 是撤機失敗的獨立危險因素，見表4。

表4 機械通氣撤機的影響因素logistic 回歸分析Tab.4 Logistic regression analysis on Influencing Factors of weaning from mechanical ventilation

2.5 膈肌功能指標預測患者撤機成功的ROC 曲線分析M 超聲測量右側膈肌位移及膈肌增厚分數預測機械通氣撤機成功的AUC 值均＞0.8，高于RSBI 的AUC 值，膈肌位移及膈肌增厚分數的預測敏感性相似，低于RSBI 的敏感性，膈肌位移及膈肌增厚率特異性高于RSBI 的特異性，其中膈肌增厚率特異性最高。膈肌增厚分數聯合膈肌位移預測AUC 值可明顯上升，預測準確性更高，見表5、圖1。

圖1 單獨撤機參數及膈肌增厚分數聯合膈肌位移預測患者撤機成功的ROC 曲線分析Fig.1 ROC curve analysis of the parameters of weaning parameters and the diaphragm thickening fraction combined with diaphragm displacement to predict the patient′s successful weaning

表5 撤機參數預測機械通氣患者撤機成功的ROC 曲線分析Tab.5 Analysis of ROC curve for predicting the weaning success in patients with respiratory failure

3 討論

影響機械通氣撤機成功率的因素很多，患者的基礎疾病與病情嚴重程度可能是影響撤機的重要因素。GHAURI 等［6］研究發現COPD 是需要長時間機械通氣的重要獨立危險因素。COPD 患者存在不同程度的呼氣流量受限，常繼發高碳酸血癥，呼氣流量受限是導致撤機失敗的原因之一，而高碳酸血癥是撤機失敗的預測指標［7-8］。APACHEⅡ評分是臨床上常用的病情嚴重程度評價系統，有研究表明APACHEⅡ評分可以用于預測機械通氣患者的早期撤機，但也有研究認為APACHEⅡ評分不能預測長時間機械通氣患者的成功撤機［9-10］。本研究也顯示在機械通氣首次撤機失敗的患者中，合并COPD 的比例及APACHEⅡ評分較高，但進一步進行logistic 回歸分析發現合并COPD 病史及APACHEⅡ評分并不是首次撤機失敗的獨立危險因素。

在以往的研究中，譫妄與機械通氣患者撤機困難顯著相關，而機械通氣時間延長與撤機失敗是互為因果的關系［11］。有研究顯示機械通氣撤機后左右心室前負荷增加、左心室舒張末充盈壓升高導致心源性肺水腫是撤機失敗的重要因素，多項研究顯示NT-ProBNP 與撤機失敗的相關，但NT-ProBNP 是否能夠有效預測撤機成功仍存在爭議［12］。本研究結果與既往研究相似，在撤機失敗組中，譫妄的發生率高、機械通氣時間長、NT-ProBNP，但這些都不能作為撤機失敗的獨立危險因素。

大多數研究均認為是呼吸淺快指數是預測撤機失敗的有效指標，是決定機械通氣患者是否撤機及拔管的重要工具［13］。本研究撤機失敗組呼吸淺快指數高，此與既往研究結果一致，但是logistic回歸分析顯示高呼吸淺快指數并不能作為撤機失敗的獨立危險因素，與既往部分研究不同，可能與本研究受試對象年齡大、合并癥多、危重程度高、引入logistic 回歸方程的因變量相關，亦可能與樣本量偏少相關［14］。關于是否可以單獨使用淺快呼吸指數作為撤機失敗的預測指標近年來一些學者提出了不同的意見，FIGUEROA-CASAS 等［15］認為在SBT 期間評估淺快呼吸指數對撤機成功并不一定帶來獲益，因此需要考慮尋求其他的預測參數。

膈肌是主動吸氣的主要呼吸肌，膈肌功能障礙在危重患者中非常普遍，其發生可能與高吸氣努力、神經肌肉病變、代謝紊亂、氧輸送減少和藥物相關，危重癥相關的膈肌功能障礙一直與不良預后相關，包括ICU 死亡率增加、撤機困難及機械通氣持續時間延長［16］。關于機械通氣撤機與膈肌功能的關系是近年來研究的熱點問題，超聲廣泛應用于膈肌功能的評估，膈肌厚度、膈肌活動度及膈肌增厚分數作為撤機成功的預測指標已被多數臨床研究驗證［17-18］。超聲膈肌功能各指標在預測成功撤機中的優劣一直存在爭議，一項關于膈肌超聲預測呼吸機撤機的薈萃分析顯示膈肌活動度的預測價值優于膈肌增厚分數，而另一項薈萃分析則認為膈肌增厚分數優于膈肌活動度［19-20］。本研究發現SBT 時膈肌位移及膈肌增厚分數是撤機失敗的獨立危險因素，膈肌位移及膈肌增厚分數均能有效預測成功撤機，優于淺快呼吸指數。膈肌增厚分數與膈肌位移的預測敏感性相似，但特異性明顯高于膈肌位移，提示膈肌增厚率具有更小的誤診率。膈肌增厚分數主要反映患者膈肌收縮能力，而膈肌活動度主要與吸氣量相關，容易受到吸氣努力的影響，而持續的高吸氣努力容易導致呼吸肌疲勞，同樣是導致撤機失敗的因素之一，這可能是膈肌位移對比膈肌增厚分數預測誤診率高的原因之一［21］。最近的一項薈萃分析結果顯示膈肌增厚分數與膈肌位移對成功撤機的預測敏感性均高于其特異性［22］。本研究與既往研究結果相似，但進一步分析發現膈肌增厚分數聯合膈肌位移可以顯著改善預測的敏感性及特異性，優于單個參數，在臨床上具有更好的應用價值。

綜上所述，機械通氣患者SBT 時膈肌增厚分數及膈肌位移是撤機失敗的獨立危險因素，膈肌增厚分數及膈肌位移均為預測成功撤機的有效指標，兩者聯合應用優于單個參數。本研究為小樣本、單中心的回顧性觀察研究，具有一定的局限性，對影響機械通氣撤機的其他因素尚未進行全面、充分的分析，受限于樣本量，未能針對基礎疾病、病情嚴重程度進行亞組、分層分析，有待大樣本前瞻性臨床研究進一步驗證。