重癥心臟超聲在評估機械通氣撤機失敗中的研究現(xiàn)狀

陳文秀 穆心葦

·綜述·

重癥心臟超聲在評估機械通氣撤機失敗中的研究現(xiàn)狀

陳文秀 穆心葦

機械通氣是重癥患者重要的呼吸支持手段，機械通氣時間延長或縮短均會對患者造成不利影響。因此，準(zhǔn)確地評估及判定撤機時間是重癥患者治療過程中的重點及難點。撤機過程可引起心血管及呼吸系統(tǒng)的一系列病理生理變化：如胸內(nèi)壓顯著下降、呼吸功增加、腎上腺素能激活、低氧血癥、高碳酸血癥等，它們被認為是撤機所致心原性肺水腫的主要機制。最新的一系列研究提示，患者的心功能可能是影響撤機成敗的關(guān)鍵因素之一。重癥心臟超聲近年來在許多疾病中均得到了廣泛的研究與應(yīng)用。最新研究提示，重癥心臟超聲能夠幫助預(yù)測撤機失敗，并且診斷是否為心原性原因引起。因此，重癥心臟超聲可能能夠為指導(dǎo)成功撤機提供新思路。

機械通氣； 通氣機撤除法； 重癥心臟超聲

機械通氣是危重癥患者常用的一種生命支持手段，各種原因所致的呼吸衰竭均需使用機械通氣，以維持氣道通暢、改善通氣和氧合、降低呼吸肌做功，從而維持生命，為治療原發(fā)疾病創(chuàng)造條件。隨著呼吸機使用時間的延長，其并發(fā)癥如呼吸道感染、氣壓性損傷等發(fā)生率會明顯增加，因此當(dāng)患者原發(fā)病去除或氣道情況、心肺功能改善后應(yīng)及早撤機拔管。機械通氣撤機和最小化機械通氣時程一直是臨床治療上的一個研究熱點。自主呼吸試驗(spontaneous breathing trail，SBT)是臨床上撤機前的常規(guī)檢查，用于評估有創(chuàng)機械通氣患者能否成功撤機拔管。最新的一系列研究提示，患者從正壓機械通氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾骱粑鼱顟B(tài)時，胸內(nèi)壓(intrathoracic pressure，ITP )發(fā)生改變，會對心肺功能產(chǎn)生不良影響，患者能否撤機成功一定程度上取決于患者撤機前的心功能水平，因此，對于患者撤機前心功能的評估尤為重要[1]。B型利鈉肽(brain natriuretic peptide，BNP)和 N末端B型利鈉肽原(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-proBNP)作為心臟標(biāo)志物，在機械通氣撤機方面的指導(dǎo)作用得到了廣泛的關(guān)注，相關(guān)研究表明BNP可以預(yù)測機械通氣患者的撤機結(jié)果，有助于提高拔管成功率[1]；NT-proBNP有助于鑒別診斷撤機失敗的原因是否為心原性因素[2]。影響撤機成敗的因素是多方面的，撤機介導(dǎo)的心功能不全是撤機失敗的最常見原因；此外，膈肌功能障礙、肺通氣丟失和胸腔積液等因素也是導(dǎo)致撤機失敗的常見原因。因此，及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)這些因素并進行積極干預(yù)是提高撤機成功率的關(guān)鍵[3]。近年來，隨著超聲技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為重癥醫(yī)師評估心肺衰竭的重要床旁工具。重癥超聲可以評估撤機過程中患者心臟、肺、膈肌、胸膜等臟器的基礎(chǔ)狀態(tài)及變化情況，在機械通氣撤機過程中的應(yīng)用得到越來越多臨床醫(yī)師的關(guān)注。本文主要就重癥心臟超聲在評估重癥患者機械通氣撤機失敗的心原性因素方面做一綜述。

1 機械通氣撤機時機的把握

重癥患者因肺部感染、膿毒癥、急性心力衰竭等各種因素所致的呼吸衰竭，均需使用機械通氣來進行呼吸支持。機械通氣很大程度上降低了重癥患者的病死率。然而，機械通氣時間的延長往往會導(dǎo)致呼吸機相關(guān)并發(fā)癥(如呼吸機相關(guān)性肺炎、呼吸機相關(guān)性膈肌功能不全、血流動力學(xué)不穩(wěn)定、呼吸機相關(guān)性氣壓傷、睡眠障礙等)的發(fā)生率明顯增加，甚至導(dǎo)致呼吸困難和呼吸停止[4]。長時間機械通氣還可能會導(dǎo)致呼吸機依賴，長時間氣管內(nèi)插管可能會導(dǎo)致氣道黏膜損傷、水腫，甚至肉芽腫形成。而撤機過早，又可能會因患者氧供不足、氣道保護功能尚未恢復(fù)導(dǎo)致撤機失敗，增加患者的再插管率或病死率。因此，撤機過早或過晚均可能導(dǎo)致患者撤機失敗，進而延長患者的機械通氣時間及重癥監(jiān)護室(intensive care unit，ICU) 停留時間，增加患者的醫(yī)療負擔(dān)、病殘率及死亡率。由此可見，準(zhǔn)確地把握撤機時機在機械通氣過程中顯得至關(guān)重要。當(dāng)引起患者急性呼吸衰竭的病因解除、患者自主呼吸功能恢復(fù)后，臨床醫(yī)師應(yīng)盡快評估撤機安全性并撤機拔管，撤機時機的把握對于臨床醫(yī)師而言是一大挑戰(zhàn)。

2 機械通氣撤機失敗的原因

機械通氣撤機成敗受很多因素影響，有時候并非單一因素，而是多因素同時作用。Heunks和van der Hoeven[5]將引起撤機失敗的原因按“ABCDE”歸納為：呼吸道及肺功能障礙(airway and lung dysfunction)、腦功能障礙(brain dysfunction)、心功能障礙(cardiac dysfunction)、膈肌功能障礙(diaphragm dysfunction)、內(nèi)分泌和代謝功能障礙(endocrine dysfunction)。

近幾年來大量研究表明，心臟功能障礙是撤機失敗中最常見的原因之一，尤其是左心室舒張功能障礙，被認為是撤機失敗的關(guān)鍵因素[6]。機械通氣患者在撤機過程中由正壓通氣狀態(tài)轉(zhuǎn)為負壓通氣狀態(tài)時，心血管系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)會發(fā)生一系列病理生理變化：ITP顯著下降、呼吸功增加、腎上腺素能激活、低氧血癥、高碳酸血癥等，它們被認為是撤機所致心原性肺水腫的主要機制[7]。ITP的下降會導(dǎo)致系統(tǒng)靜脈回流增加，繼而增加右心室前負荷、中心血容量和左心室前負荷，它還能增加左心室后負荷。撤機過程中，患者呼吸肌做功增加，呼吸肌耗氧量也隨之增加，這會導(dǎo)致其他重要臟器氧供的減少、心臟做功和心肌耗氧量的增加[8]。從機械通氣轉(zhuǎn)為自主呼吸狀態(tài)時，患者精神緊張可能會使腎上腺素能激活，從而導(dǎo)致靜脈血流重新分配，增加靜脈回流和右心室前負荷，增加中心血容量及左心室前負荷，此外，腎上腺素能激活，患者系統(tǒng)動脈壓及心率增加，使得心肌耗氧量增加[9]。而這些機制均會對心臟功能造成一定影響：首先，系統(tǒng)靜脈回流增加會導(dǎo)致左心室前負荷增加；其次，因為系統(tǒng)動脈壓的增加及ITP的下降，左心室后負荷增加；低氧血癥、高碳酸血癥以及高流量通氣，會導(dǎo)致肺血管收縮，肺循環(huán)阻力增加，使右心室后負荷增加，右心室擴張，通過雙心室交互機制，最終導(dǎo)致左心室順應(yīng)性下降；最后，由于心肌耗氧量的增加，導(dǎo)致心肌缺血，心肌收縮功能下降。左心室前、后負荷的增加及左心室順應(yīng)性的降低會導(dǎo)致左心室充盈壓升高。目前很多學(xué)者用心臟彩超去評估左心室舒張功能障礙在撤機介導(dǎo)的心力衰竭中的重要性，Moschietto等[10]的研究表明，在SBT前存在左心室舒張功能障礙的患者，無論其左心室收縮功能是否正常，都存在著更高的撤機失敗風(fēng)險。

此外，氣道阻力升高，呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性下降以及氣體交換受損會增加呼吸功，最后導(dǎo)致撤機失敗。Vassilakopoulos等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在不同群體中，SBT失敗者其氣道阻力明顯高于SBT成功者。臨床上目前多用胸部X線片、纖維支氣管鏡來評估患者的氣道及肺部功能以指導(dǎo)撤機。腦功能障礙主要指的是譫妄、抑郁、焦慮、睡眠剝奪等狀態(tài)。Jeon等[12]是迄今為止首個用意識模糊評估法(confusion assessment method，CAM)-ICU量表來評估譫妄與撤機結(jié)果之間關(guān)系的，他們的研究發(fā)現(xiàn)譫妄與撤機困難獨立相關(guān)，且可導(dǎo)致機械通氣時間延長，而且，譫妄患者拔管失敗率和再插管風(fēng)險明顯升高。臨床上現(xiàn)在可通過神經(jīng)系統(tǒng)查體、頭顱CT、頭顱磁共振、腦電圖、CAM-ICU量表等來評估患者腦功能情況以指導(dǎo)撤機。目前，“重癥監(jiān)護室獲得性衰弱”(intensive care unit-acquired weak，ICUAW)這個概念得到了廣泛關(guān)注，重癥患者可能因為膿毒癥、多臟器功能衰竭、高血糖、長期制動等因素，導(dǎo)致神經(jīng)、肌肉病變[13]。 Dres等[14]研究發(fā)現(xiàn)，ICUAW患者的肢體肌肉和膈肌功能障礙與ICU停留時間及不良結(jié)果有關(guān)，且膈肌功能障礙發(fā)生率為肢體肌肉功能障礙發(fā)生率的兩倍，直接對撤機造成不良影響。機械通氣介導(dǎo)的膈肌功能障礙(ventilator-induced diaphragmatic dysfunction，VIDD)是通過自噬等機制導(dǎo)致膈肌萎縮和收縮功能障礙，有研究表明僅僅18～24 h的機械通氣便可導(dǎo)致膈肌功能障礙，VIDD與撤機失敗息息相關(guān)[15-16]。超聲能夠直接觀測到左、右半膈肌及它們隨著呼吸周期運動的情況。膈肌在吸氣過程中的移動度(excursion，E)和膈肌在吸氣時候的增厚分數(shù)(thickening fraction，TF)這兩個超聲參數(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床來評估膈肌功能[3，17]，長程機械通氣患者膈肌功能的評價對撤機有很好的指導(dǎo)意義。內(nèi)分泌和代謝功能障礙也是機械通氣撤機失敗的一個因素，腎上腺皮質(zhì)功能不全、營養(yǎng)不良、電解質(zhì)紊亂等均可增加撤機失敗率[5]，臨床上常規(guī)檢測激素、血脂、蛋白、電解質(zhì)等生化指標(biāo)以輔助了解患者整體情況，進一步指導(dǎo)撤機。

3 重癥心臟超聲評估機械通氣撤機

床旁超聲已經(jīng)成為重癥醫(yī)師評估心肺功能的有效工具，其在臨床上的應(yīng)用越來越廣泛，重癥超聲評估機械通氣撤機過程便是一項創(chuàng)新性的應(yīng)用。重癥超聲可以評估撤機過程中患者心臟、肺、膈肌、胸膜的基礎(chǔ)狀態(tài)及變化情況，重癥醫(yī)師可以用重癥心臟超聲評估患者機械通氣撤機失敗的心原性原因，進而指導(dǎo)撤機。

心功能障礙被認為是撤機失敗的常見原因，更有學(xué)者認為其是撤機失敗的主要原因[18]。但是，心臟原因?qū)е鲁窓C失敗的發(fā)生率仍不十分明確。由于心臟負荷增加與呼吸負荷增加兩者之間有很強的相互作用，故很難評估心原性因素所致撤機失敗的發(fā)生率。Cabello等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在76例SBT失敗患者中，心臟相關(guān)撤機失敗占42%。撤機過程中，ITP下降，抑制左心室功能，同時增加靜脈回流和左心室缺血，進而導(dǎo)致左心室舒張功能障礙，導(dǎo)致心原性肺水腫，最終導(dǎo)致呼吸衰竭。重癥心臟超聲可以測量左心室舒張功能和收縮功能，故可以用于評估撤機過程中的左心室功能狀況。左心室舒張功能障礙及收縮功能障礙均與撤機失敗相關(guān)，但左心室舒張功能被認為占主導(dǎo)地位[20]。

評估舒張功能要求重癥醫(yī)師有豐富的經(jīng)驗，能夠正確地使用脈沖多普勒(pulsed wave Doppler，PWD)和組織多普勒影像技術(shù)(tissue Doppler imaging，TDI)[21]。用PWD記錄二尖瓣血流情況，E波代表心室舒張早期，A波代表心室舒張晚期，其波動特征根據(jù)心室舒張功能和充盈壓決定，而二尖瓣環(huán)的TDI可以分別評估左心室舒張功能(e′波代表舒張早期)和左心室充盈壓(E/e′)。對于患有二尖瓣疾病(二尖瓣反流、二尖瓣狹窄、二尖瓣鈣化、人工二尖瓣等)和限制性心包炎的患者，尚未證實可以應(yīng)用E/e′來評估左心室充盈壓[22]。而對于心房顫動患者，我們?nèi)匀豢梢杂肊/e′來評估左心室充盈壓[22]。

撤機失敗由多種因素引起，心功能障礙只是眾多原因之一，所以單用重癥心臟超聲來預(yù)測撤機失敗不夠準(zhǔn)確，而且尚未有一個確切的數(shù)據(jù)來幫助確定患者是否能夠拔管。但是，在SBT前用重癥心臟超聲能夠識別撤機失敗高危人群。重癥心臟超聲通過E/A增加，E波減速時間(deceleration time of E wave，DTE)減少，E/e′增加來評估左心室舒張功能和左心室充盈壓的改變[23]。Caille等[24]研究表明，在117例患者中，SBT失敗者為23例，其中因心原性原因撤機失敗者20例，撤機失敗者在SBT前測得的左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)更低，DTE更短，E/e′更高。Moschietto等[10]的研究包括68例患者，在SBT前和SBT期間，撤機失敗組測得的E/e′值高于撤機成功組，而兩組之間的LVEF差異無統(tǒng)計學(xué)意義。左心室舒張功能障礙可以用多普勒超聲心動圖(Doppler echocardiography，DE)來評估分級，一般分為3級。通常，我們把患者劃分為3類，第1類是心室舒張功能正常者；第2類是心室舒張功能輕度障礙者，即Ⅰ級舒張功能障礙；第3類是心室舒張功能中重度障礙者，即Ⅱ～Ⅲ級舒張功能障礙。Papanikolaou等[6]研究報道，撤機失敗在心室舒張功能正常、輕度障礙和重度障礙的患者中的發(fā)生率分別為35%、57%和80%。由此可見，在機械通氣撤機過程中，重癥心臟超聲不僅可以預(yù)測撤機失敗，還可以幫助診斷撤機失敗是否由心原性原因引起。然而，Gerbaud等[25]研究報道，在心力衰竭人群中，撤機失敗組和撤機成功組的超聲心動圖數(shù)據(jù)和NT-proBNP值無明顯差異。因此，重癥心臟超聲在心力衰竭人群中的應(yīng)用可能有限。

總而言之，心原性撤機失敗與左心室收縮功能和左心室舒張功能障礙相關(guān)。重癥心臟超聲可以用于診斷和預(yù)測心原性撤機失敗，這類失敗可能并發(fā)心原性肺水腫。然而，迄今為止，尚無臨床隨機試驗表明應(yīng)用重癥心臟超聲指導(dǎo)撤機，對于縮短撤機時間和改善患者生存預(yù)后是否有好處。因此，重癥心臟超聲在臨床撤機過程中的指導(dǎo)價值仍需進一步研究證實。

4 小結(jié)

在機械通氣撤機過程中應(yīng)用重癥心臟超聲可以幫助臨床醫(yī)師進行綜合分析，識別撤機失敗的心原性原因，并采取相關(guān)臨床治療措施。但尚未有研究證實應(yīng)用重癥心臟超聲可以改善患者的臨床結(jié)局，而且其測量準(zhǔn)確性很大程度上依賴于重癥醫(yī)師的超聲水平。重癥心臟超聲是否能夠改善患者的撤機結(jié)局，以及如何與其他臨床指標(biāo)相結(jié)合還需要進一步研究。隨著重癥心臟超聲的快速發(fā)展及不斷改進，重癥心臟超聲在機械通氣撤機的診斷及治療中必將占據(jù)重要地位。

利益沖突：無

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(本文編輯：譚瀟)

Criticalcareechocardiographyintheevaluationofweaningfailurefrommechanicalventilation

ChenWenxiu，MuXinwei

DepartmentofCriticalCareMedicine，NanjingFirstHospitalAffiliatedtoNanjingMedicalUniversity，Nanjing210006，China

Correspondingauthor：MuXinwei，Email：18951670877@163.com

Mechanical ventilation is one of the important life support therapies. Mechanical ventilation may be harmful to critically ill patients when it is prolonged or shortened from the appropriate period. Thus，it is important and difficult to assess and judge the time of weaning in the clinical course of treatment. Weaning progress can cause a series of pathophysiological changes in cardiovascular and respiratory systems，such as decreased intrathoracic pressure，increased respiratory function，adrenergic activation，hypoxemia，hypercapnia，etc.，all of which are considered as the main mechanisms for cardiogenic pulmonary edema. Recent studies indicate that cardiac function may be one of the key factors that affecting the weaning outcomes. Critical care echocardiography have been widely studied and applied in many diseases. Latest studies found that critical care echocardiography could be used in predicting weaning failure and diagnosing whether it is cardiogenic. Therefore，Critical care echocardiography may be able to provide new ideas for guiding successful weaning.

Mechanical ventilation； Ventilator weaning； Critical care echocardiography

穆心葦，電子信箱：18951670877@163.com

10.3969/j.issn.1007-5410.2017.04.015

2017-03-29)

210006 南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 南京市第一醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科