超聲心排血量監測聯合被動抬腿試驗在老年機械通氣患者中撤機成功的預測價值

熊蜀佩 鄭春 張永,3

機械通氣是維持呼吸衰竭患者呼吸功能的重要手段。當引起機械通氣誘因已去除，確定撤機的時機是需解決的難題。過早撤機可能導致再次插管，延長機械通氣時間則增加呼吸機相關肺炎風險，增加病死率[1-2]。老年人由于心血管退行性變及生理功能下降，是心臟儲備能力降低的好發人群，撤機后心功能變化復雜，容易發生撤機失敗。無創超聲心排血量監測(ultrasonic cardiac output monitoring ,USCOM)因具有無創、便捷、操作簡單等優點而廣泛應用于ICU、麻醉科等科室[3]。既往研究提示USCOM 聯合被動抬腿試驗(passive leg raising test,PLR)，測量血流動力學參數與有創監測值相關性好，可預測容量反應性，評估心臟儲備能力[4-5]。本研究主要探討超聲心排血量監測聯合被動抬腿試驗在老年機械通氣患者中撤機結局的預測價值。

資料與方法

一、對象

選取2020年4月-2021年3月內江市第一人民醫院重癥醫學科的老年機械通氣患者。納入標準：(1)患者年齡≥65歲； (2)有創呼吸機通氣時間大于48小時；(3)患者符合撤機流程標準[6]，包括① 導致機械通氣的原發疾病已經好轉；② 無營養狀不良；③ 代謝狀態穩定: 體溫<38℃；血糖(6～10 mmol/L); ④ 內環境穩定，電解質基本正常；⑤ 肺功能評估：氧合指數PaO2/FiO2≥150，呼氣末正壓(PEEP)≤5～8 cm,具有自主呼吸的能力、氣道通暢性良好,具有自主咳嗽能力;⑥ 血流動力學穩定：HR <140 次/分，90 mmHg10分。

排除標準：(1)臨終衰竭狀態；(2)存在被動抬腿試驗禁忌，如下肢骨折、胸腔高壓(張力性氣胸)、腹腔高壓、腹主動脈瘤、頭部外傷及顱內高壓、未緩解的嚴重心功能不全、急性肺水腫、ARDS；(3)高位截癱/全癱；(4)氣管切開患者；(5)擬進行有創-無創序貫治療患者；(6)USCOM無法獲得清楚的圖像。

所有患者或家屬均簽知情同意書，本研究通過內江市第一人民醫院倫理委員會許可。

二、方法

本研究為前瞻性自身對照研究。按標準撤機流程，在自主呼吸試驗(spontaneous breathing trial，SBT)前行被動抬腿試驗(PLR)，并用USCOM監測患者血流動力學變化情況，具體步驟如下：患者取半臥位45°，超聲探頭置于胸骨上窩或置于胸骨左緣2～5肋間，采集主動脈/肺動脈血流頻譜，以獲取心率(HR)、每搏輸出量(SV)、心排量(CO)、心臟指數(CI)等血流動力學參數。放平床頭, 患者改為仰臥位，同時調節床尾將下肢抬高45°，1min內再次使用USCOM記錄上述參數。測量時，調整超聲探頭角度盡量使探頭方向與血流方向一致以取得最強回聲信號，多次測量取平均值。上述操作均由同一人員進行操作，研究者對撤機后結局，管床醫生對USCOM測量指標彼此不知情。

三、觀察指標

根據撤機結局將患者分為撤機成功組和撤機失敗組。未通過SBT 試驗或48小時內需再次使用機械通氣(包括無創)，或高流量氧療或死亡，列為失敗組，反之計入撤機成功組。并記錄患者一般臨床資料包括年齡、性別、BMI、既往有無呼吸系統疾病、循環系統疾病病史、入住ICU原因，首次撤機前機械通氣時間(h)、SBT前血氣分析，被動抬腿試驗前后USCOM記錄的SV、CO、CI、HR，并計算CI變化率即ΔCI=(CIPLR后-CIPLR前)/CIPLR前，同理計算ΔCO、ΔSV及患者撤機后臨床轉歸。

四、儀器

使用儀器為澳大利亞生產USCOM系統，GEM Premier動脈血氣分析儀。

五、統計學方法

采用IBM SPSS25.0軟件進行統計學分析,正態分布計量資料用表示，兩組比較用兩獨立樣本t檢驗，配對設計采用配對t檢驗；偏態分布資料使用中位數(四分位數)M(P25，P75)表示，兩組比較使用非參數檢驗(秩和檢驗)；計數資料用構成比及率表示，采用χ2檢驗；診斷試驗采用受試者工作特征(ROC)曲線并計算曲線下面積AUC；P<0.05為有統計學意義。

結 果

一、撤機結果及臨床轉歸

2020年4月-2021年3月共納入45例老年患者，其中撤機成功組30例，失敗組15例，撤機成功組全部好轉轉科繼續治療，撤機失敗組有4例再次機械通氣后成功拔管，2例死亡，9例自動出院。

二、兩組患者一般臨床資料比較

兩組患者入住ICU原因為AECOPD(n=7)、重癥肺炎(n=8)、哮喘(n=7)、心源性疾病(n=5)、術后監測(n=14)、其他(腎衰竭、腦血管疾病、中毒等)(n=4)。兩組患者性別、BMI、既往是否有呼吸系統疾病、撤機前血氣分析pH、PaO2、PaCO2、氧合指數無差異(P>0.05),兩組患者年齡、既往是否有循環系統疾病、ICU入住時間、機械通氣時間有差異(P<0.05)(見表1)。

表1 兩組患者一般臨床資料比較

三、兩組患者PLR前后血流動力學指標變化

PLR后，撤機成功組測得HR、SV、CO、CI較PLR前均有升高，差異有統計學意義(P<0.05)，撤機失敗組僅測得CO、CI較PLR前有升高，差異有統計學意義(P<0.05)(見表2)。撤機成功組和撤機失敗組PLR前后心輸出量(CO)變化(見圖1，圖2)。

表2 兩組患者PLR前后血流動力學指標變化

圖1 撤機成功組PLR前后CO變化

圖2 撤機失敗組PLR前后CO變化

四、兩組ΔSV、ΔCO、ΔCI比較

撤機失敗組ΔCO、ΔCI均小于撤機成功組，差異有統計學意義，兩組ΔSV無統計學差異P=0.087(見表3)。

表3 兩組ΔSV、ΔCO、ΔCI比較[M(P25,P75)]

五、ΔSV、ΔCO、ΔCI預測撤機成功價值

以ΔSV預測患者撤機成功，AUC=0.658(95%CI0.476～0.839；以ΔCI預測患者撤機成功，AUC=0.821(95%CI0.675～0.967)；以ΔCO預測患者撤機成功，AUC=0.822(95%CI0.676～0.969)；ΔCO以6.93%為截斷值，診斷敏感度為0.833，特異性為0.8；ΔCI以8.9%為截斷值，診斷敏感度為0.767,特異性為0.867(見圖3)。

圖3 ΔSV、ΔCO、ΔCI預測撤機成功率ROC曲線

討 論

機械通氣是對呼吸衰竭患者的關鍵性治療之一，撤機的時機影響患者預后。傳統預測機械通氣的撤機結局主要靠自主呼吸試驗(SBT試驗)，但約10%～20%患者能順利通過SBT試驗，仍出現撤機失敗情況[2]。導致撤機失敗原因眾多，包括新發呼吸衰竭、心力衰竭[7]、氣道分泌物積聚或上呼吸道阻塞[8]。其中心血管因素占重要部分[9]。在撤機拔管前準確的評估患者心功能，選擇敏感度及特異性較高的預測指標，早期識別該類患者，才能優化撤機流程。

超聲心輸出量監測是可在床旁實現的無創血流動力學監測方法。其原理是采用連續多普勒超聲技術測量SV、CO等血流動力學參數。被動抬腿試驗是通過重力作用，使下肢及腸系膜靜脈血液回流入中央循環，從而模擬回心血量增多正常生理過程，在不增加額外液體情況下能夠有效識別患者對于容量的反應性。

對于機械通氣患者，心肺交互作用的概念早已提出[10]。機械通氣利用外源性的正壓將氧氣送入氣道，增加了胸腔內壓力。隨著撤機拔管，胸腔的正壓轉為正常負壓，對胸腔內大血管產生負壓抽吸作用，導致回心血量的增多，前負荷增大。同時隨著患者自主呼吸運動增加，心臟負荷增加。根據心室收縮功能不同，Frank-Starling 曲線可呈現不同的形狀，被動抬腿試驗模擬補液可能導致每搏輸出量和心輸出量顯著增加或可忽略不計，呈有反應性或無反應性[11]。若患者既往存在基礎的心血管疾病(如高血壓、冠心病、心肌梗死等)，心臟前負荷增加時更有可能出現液體超負荷導致急性心功能不全、呼吸困難，需要再次插管。

本研究顯示，在老年機械通氣患者中，撤機失敗組患者具有年齡更大、既往心臟疾病發生率高的特點，提示年齡和既往心臟疾病是撤機失敗的高危因素，撤機失敗率可高達33.3%，這與Thille等[12]研究結果類似。被動抬腿試驗前后患者血流動力學參數變化提示:撤機失敗組的HR、SV在PLR前后變化不大；撤機成功組則有明顯的HR、SV、CO增加。撤機失敗組ΔCO、ΔCI均小于撤機成功組,但兩組ΔSV無統計學差異(P=0.087)。兩組患者每搏出量變化率(ΔSV)無差異的原因，可能在于老年患者基礎SV較低，在抬腿試驗時捕捉到的一次心搏量變化更小，且本研究觀察到部分患者存在房顫等心律失常導致SV降低，SV變化率敏感性較差。而兩組ΔCO、ΔCI有明顯差異，CO/CI增加可能來源于心率增快的代償作用，Monnet等[13]通過薈萃分析了21項關于PLR和補液研究，發現PLR 誘導的心輸出量(CO)增加 10%±2% 能可靠的預測容量反應性，敏感性為 85%，特異性為 91%。所以本研究選用CO、CI變化率作為預測撤機結局指標。并得出ΔCO>6.93%、ΔCI>8.9%可作為撤機成功結局的有效預測因子，與劉英芹等[14]研究的ΔCI>11.4%的診斷截斷值相比偏低。差異來源可能為本研究納入患者均為老年人，高齡及基礎心輸出量低下，對模擬補液反應差，心輸出增加較少。

同時，本研究不僅有撤機結局的預測能力，且能指導患者后續治療。包括根據USCOM結果加強心功能、外周循環的血流動力學監測；對于PLR后CO及CI增幅較少患者減少液體入量及輸液速度；針對撤機失敗高風險患者撤機后進行有創-無創呼吸機序貫治療[1, 15]或高流量吸氧[16]預防呼吸衰竭，能夠減少再插管率、呼吸機相關肺炎發生率，改善患者預后，降低ICU入住時間。

本研究不足之處在于，第一是研究樣本量較小，統計效能較低，需要更大樣本的研究進一步證實研究結果。第二是USCOM自身應用的限制，如肥胖、嚴重肺氣腫、房顫、嚴重心功能不全等均可能影響USCOM采集的圖像質量，使采集數據與真實數據有所偏差。第三，本研究在撤機前行PLR模擬補液，可進一步在撤機自主呼吸試驗(SBT試驗)期間再次測量其CO等血流動力學參數，探究心功能在整個撤機過程中動態變化，了解心功能儲備在撤機中扮演角色。第四，本研究是觀察性研究，通過USOCM聯合PLR測量血流動力學指標，下一步可進一步行干預措施，了解能否降低撤機失敗率。

綜上所述，進行被動抬腿試驗前后CO、CI變化率越高，撤機成功可能性越大，ΔCO>6.93%，ΔCI>8.9%是老年患者撤機成功的預測指標。USCOM聯合被動抬腿試驗，簡單易行、無創，能有效預測撤機成功結局，早期識別撤機困難患者，優化撤機流程。