膈肌增厚分數聯合淺快呼吸指數指導膿毒癥機械通氣患者撤機時機的價值研究

宋先斌 沈東鋒 朱建剛 沈 鵬 汪 濤 王倩倩 蔚文龍 吳莉菁 戴靚瀟

嘉興市第一醫院（嘉興學院附屬醫院）重癥醫學科，浙江嘉興 314000

機械通氣是重癥加強護理病房（intensive care unit，ICU）內重癥患者必不可少的生命支持技術，但機械通氣患者延遲撤機或撤機失敗可能導致住院時間延長，增加患者死亡風險。因此，準確判斷撤機時機非常重要。目前臨床上用以指導撤機的參數很多，但淺快呼吸指數（rapid shallow breathing index，RSBI）仍然是研究最多、最常見的指標。膈肌是人體最重要的呼吸肌，膈肌增厚分數（diaphragmtic thickening fraction，DTF）與膈肌收縮能力有很強相關性，膈肌力量是決定患者機械通氣撤機時間和ICU病死率的主要原因。雖然RSBI 及DTF 均是指導機械通氣患者撤機時機的良好參數，但特異性不高。本研究主要探討DTF 聯合RSBI 對膿毒癥機械通氣患者撤機的預測效能，為機械通氣患者探討安全的撤機時機，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用前瞻性研究方法，選取2020 年1 月至2022年4 月嘉興市第一醫院（嘉興學院附屬醫院）重癥醫學科收治的103 例患者。所有患者均符合撤機標準，根據撤機結果將其分為撤機成功組（=67）和撤機失敗組（=36）。兩組患者的性別、年齡等一般資料比較，差異均無統計學意義（＞0.05），具有可比性，見表1。撤機成功的定義：①患者拔管后48h內無再次氣管插管；②無需使用無創呼吸機。本研究已通過嘉興市第一醫院（嘉興學院附屬醫院）醫學倫理委員會審批（批件號：LS2019–244）。納入標準：①膿毒癥診斷標準參照《膿毒癥與感染性休克第三版國際共識定義（2016）》；②年齡＞18 歲；③機械通氣時間＞48h；④患者知曉并簽字同意本研究；⑤符合自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）條件。排除標準：①合并肺挫傷、多發肋骨骨折、嚴重的氣胸或胸腔積液、膈疝及胸廓畸形等嚴重外傷；②心、腎、肝等嚴重器官功能衰竭，急性心肌梗死；③存在譫妄或嚴重電解質紊亂；④48h 內使用過肌松劑；⑤存在T水平以上截癱或神經肌肉接頭相關疾病等；⑥癲癇、嚴重呃逆等需要使用深鎮靜或影響膈肌活動藥物；⑦惡性心律失常者；⑧肥胖或腹脹患者，膈肌超聲難以采集圖像；⑨氣管切開。

表1 兩組患者的一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 SBT 實施 ①SBT 符合條件：FiO＜50%，呼吸末正壓（positive end expiratory pressure，PEEP）≤5cmHO，呼吸頻率（respiratory rate，RR）≤30 次/min，PaO/FiO＞200，血流動力學穩定；②SBT 方法：采用壓力支持模式（pressure support ventilation，PSV），參數設置FiO為0.35，壓力為7cmHO，PEEP 為3cmHO，持續30min；③SBT 成功的標準：SBT耐受性良好，RR＜35 次/min、心率＜120 次/min 或心率變異性≤20%，血氧飽和度≥90%、90mmHg＜收縮壓＜180mmHg（1mmHg=0.133kPa）或與基線相比＜20%的變化，且無呼吸功增加或窘迫、嗜睡、焦慮、出汗等跡象。記錄RR、潮氣量（tidal volume，TV），取3 次平均值，計算RSBI（RSBI=RR/TV）。

1.2.2 膈肌超聲檢查 ①膈肌移動度（diaphragmatic displacement，DD）：床頭抬高30°后患者取仰臥位，選超聲凸陣探頭（3～85MHz），置右鎖骨中線與肋緣交界處，可見高回聲膈肌線，應用“M”超模式選取測量線，測量線盡可能與膈肌垂直，DD 為基線與曲線最高點的垂直距離；計算膈肌淺快呼吸指數（diaphragmatic rapid shallow breathing index，D–RSBI），D–RSBI=RR/DD；②DTF：體位同前，選10MHz 線陣探頭置于右腋中線或腋前線第7～8 肋間，可見高回聲的胸膜層和腹膜層、中間無回聲的膈肌層，胸膜層與腹膜層之間的距離為膈肌厚度。測量呼氣末膈肌厚度（DTee）與吸氣末膈肌厚度（DTei）后計算DTF[DTF=（DTei–DTee）/DTee×100%]。膈肌超聲檢查時間為SBT 30min 時，分別由2 位非參與診療活動的具有重癥超聲資質的ICU 醫師測量，在5min 內測量3 次，取平均值。膈肌超聲檢查方法參見文獻[7-9]。

1.3 觀察指標

比較兩組患者撤機前24h 內液體出入量平衡狀況、急性生理學和慢性健康狀況評價Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）評分、撤機前機械通氣時間、動脈血氣（pH 值、PaO/FiO、PaCO）、平均動脈壓等參數；比較兩組患者的 RR、VT、RSBI、DD、D–RSBI、DTF 等指標。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 兩組患者的撤機前各參數比較

兩組患者的撤機前APACHEⅡ評分、機械通氣時間、撤機前24h 內液體出入量平衡狀況等指標比較，差異均無統計學意義（＞0.05），見表2。

表2 兩組患者的撤機前各參數比較

2.2 兩組患者的撤機前RR、VT 及膈肌超聲指標比較

兩組患者的撤機前RR、VT 比較，差異均無統計學意義（＞0.05）；撤機成功組患者的RR、RSBI、D–RSBI 明顯低于撤機失敗組，差異具有統計學意義（＜0.05）；撤機成功組患者的DTF 明顯高于撤機失敗組，差異具有統計學意義（＜0.05），見表3。

表3 兩組患者的撤機前RR、VT 及膈肌超聲指標比較

2.3 撤機失敗的危險因素分析

上述單因素分析顯示，RR、RSBI、D–RSBI、DTF 均是撤機失敗的相關因素（＜0.05），DD 及VT 與撤機失敗無相關性（＞0.05）；多因素Logistic回歸分析表明，高RSBI、低DTF 均是撤機失敗的獨立危險因素（＜0.05），見表4。

表4 膿毒癥患者機械通氣撤機失敗危險因素的多因素Logistic 回歸分析

2.4 RSBI、DTF 及聯合指標對撤機結果的預測價值

繪制RSBI、DTF、RSBI 聯合DTF 指標預測撤機結果的ROC 曲線，結果顯示RSBI、DTF 及聯合指標均能預測患者的撤機結局；當RSBI≤55.56 次/min·L 時，預測撤機成功的敏感度和特異性分別為80.56%和65.67%，AUC 為0.762；DTF＞21.20%時，預測撤機成功的敏感度和特異性分別為72.22%和80.60%，AUC 為0.779；聯合指標預測撤機成功的敏感度和特異性分別為86.11%和8.58%，AUC 為0.891，見表5、圖1。

圖1 DTF、RSBI 及聯合指標預測膿毒癥患者機械通氣撤機結果的ROC 曲線

表5 DTF、RSBI 及聯合指標對成功撤機的預測效能

2.5 DTF、RSBI 及聯合指標ROC 的AUC 比較

3 個指標ROC 的AUC 比較，DTF 與RSBI 間差異無統計學意義（＞0.05）；但聯合指標與RSBI、DTF 間差異有統計學意義（＜0.05）。見表6。

表6 DTF、RSBI、聯合指標ROC 的AUC 比較

3 討論

25%的重癥患者存在撤機困難，20%～30%的患者存在首次撤機失敗，呼吸機撤機評估不當勢必加重患者病情。Heunks 等將影響撤機的因素歸結為ABCDE：A 為氣道與肺功能障礙；B 為腦功能障礙；C 為心功能障礙；D 為膈肌功能障礙，被認為是導致呼吸機撤機失敗的主要原因；E 為內分泌代謝功能障礙。Baptistella 等總結目前有56 個參數可用于預測撤機，RSBI 仍是最受關注的指標，但RSBI 存在一些不足。一項前瞻性研究顯示，若以Cut–off 值為105 次/min·L 來預測，RSBI 成功預測的特異性僅為43.6%，但將Cut–off 值下調至76.5 次/min·L 時，成功預測的敏感度（66%）和特異性（74%）明顯升高，成功撤機率可提高至50%。膈肌是最主要的呼吸肌，是影響機械通氣患者能否順利撤機的主要因素。當各種因素導致膈肌收縮力減弱時，機體輔助呼吸肌通過增加做功而產生代償作用，以彌補膈肌功能障礙導致VT 的下降，短期內可使RR及VT保持在正常范圍內，RSBI值可無明顯變化。但輔助呼吸肌耐力不如膈肌，短時間內可能因收縮乏力而導致撤機失敗。因此，當膈肌收縮功能下降時，單獨使用RSBI 來預測成功撤機的準確性降低。

研究表明，重癥患者入住ICU 的24h 內，60%的患者出現膈肌功能障礙，膿毒癥是ICU 患者膈肌功能障礙的主要原因。動物實驗顯示，膿毒癥時大鼠的膈肌組織出現水腫、壞死及明顯溶解，膈肌收縮能力下降，提示膿毒癥可直接影響大鼠膈肌的組織結構和生物力學。Le–Dinh 等發現，膿毒癥自主呼吸大鼠和非膿毒癥大鼠機械通氣后，膈肌收縮力明顯下降，膈肌組織及血漿促炎因子均顯著升高，提示膿毒癥與機械通氣可導致膈肌功能障礙；進一步研究發現，膿毒癥大鼠機械通氣12h 后，膈肌收縮力顯著下降，膈肌組織及血漿中促炎因子濃度明顯升高，據此認為長時間機械通氣可加重膿毒癥誘導大鼠的膈肌功能障礙。呼吸機相關性膈肌功能障礙發生機制主要為過高的通氣支持導致膈肌產生失用性萎縮。膿毒癥相關性膈肌功能障礙產生機制：①膿毒癥時炎癥介質釋放后出現收縮蛋白功能障礙；②由于低血壓導致膈肌組織低灌注、營養不良等，造成蛋白合成減少；③促炎因子白細胞介素–6（interleukin–6，IL–6）上調組織蛋白酶，增加肌肉蛋白水解。

膈神經刺激誘發跨膈壓的測定是膈肌功能評估的金標準，由于操作的有創性、復雜性，難以在ICU中常規開展。超聲檢查具有無創、安全、簡便、可重復性等優勢，目前已成為重癥患者臟器功能評估的可視化工具。DD 和DTF 是目前超聲評估膈肌功能狀態的主要形式，當DD＜10mm 或DTF＜20%時，可診斷膈肌功能障礙。由于正壓通氣對膈肌活動的影響，對呼吸機輔助通氣患者，DTF 是診斷膈肌功能障礙的唯一可靠指標。國外研究顯示，DTF可作為撤機的有效預測因子，其成功預測的敏感度為70%（95%：0.57～0.80），特異性為0.84（95%：0.73～0.91），該研究還顯示綜合病房內DTF 預測撤機成功的Cut–off 值為30%，但對可能普遍存在膈肌功能障礙的膿毒癥或膿毒癥休克患者，DTF 預測Cut–off 值為20%。

本研究結果顯示，撤機成功組與撤機失敗組患者的DD 比較，差異無統計學意義（＞0.05）。可能因為機械通氣患者的膈肌活動度與膈肌自身收縮、呼吸機正壓通氣及呼氣末正壓等影響有關，同時與功能殘氣量、胸腹腔壓力、自身吸氣深淺相關，提示DD 預測撤機的準確性低。撤機失敗組患者的RR 及D–RSBI 顯著高于撤機成功組，但Logistic 回歸分析結果顯示，RR 及D–RSBI 不是影響撤機結局的相關因素。本研究中撤機成功組患者的RSBI 顯著低于撤機失敗組，而撤機成功組患者的DTF 明顯高于撤機失敗組，Logistic 回歸分析結果顯示，RSBI 及DTF 明顯影響撤機結局。DTF 與RSBI 的ROC 的AUC 分別為0.779、0.762，提示DTF 與RSBI 均有指導成功撤機的良好預測價值，當RSBI≤55.56 次/min·L、DTF＞21.20%時對預測成功撤機的準確性最高，與文獻報道一致。本研究中，RSBI 預測成功撤機的特異性偏低（65.67%），DTF 預測成功撤機的敏感度偏低（72.22%），與文獻報道一致。以DTF＞21.20%聯合RSBI≤55.56 次/min·L 預測效能最大，ROC 的AUC 為0.891（95%：0.814～0.944），聯合指標預測成功撤機的敏感度86.11%，特異性83.58%，說明聯合預測成功撤機的準確性顯著提高。

綜上所述，當DTF＞21.20%且RSBI≤55.56次/min·L時，對膿毒癥患者機械通氣時成功撤機的預測具有更高的準確性。