心肺超聲對老年膿毒癥患者機械通氣撤機結(jié)果的預測價值

姜明明，章雪佳，陳志鑫，孫波，張?zhí)烨?，胡雪忠，孫勤，許俞露，方強*

膿毒癥影響全身臟器功能，尤其是心肺功能，肺是膿毒癥最早發(fā)生衰竭的器官之一［1］，約半數(shù)患者會出現(xiàn)心功能受損［2］。老年人是膿毒癥的高危人群，病死率隨著年齡的增加而增多［3］。接受機械通氣的老年膿毒癥患者往往存在器官功能不全，能否在機械通氣后成功撤機是影響其預后的獨立危險因素［2-3］。

機械通氣作為改善全身氧供和氧合、臟器支持的一種手段在危重癥患者治療中發(fā)揮著重要作用。但機械通氣會增加并發(fā)癥和醫(yī)療費用［4］。能不能撤機、何時撤機是每個臨床醫(yī)師面臨的問題。既往關(guān)于撤機預測的研究更多關(guān)注的是呼吸力學指標，如最大吸氣壓（MIP）、淺快呼吸指數(shù)（RSBI）等［5］。近年來，隨著超聲在重癥監(jiān)護病房（ICU）的普遍開展，臨床開始關(guān)注撤機前心、肺、膈肌功能的評估［6］。而老年膿毒癥患者是一類特殊群體，心肺臟器功能往往同時受累［7］，撤機面臨更大困難。本研究將心肺超聲應用到老年膿毒癥患者撤機決策中，并就心肺超聲對老年膿毒癥患者撤機結(jié)果的預測價值進行分析。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 采用病例對照研究方法，分析2013年1月—2018年10月溫州醫(yī)科大學附屬慈溪醫(yī)院ICU收治的60例持續(xù)機械通氣后撤機的老年膿毒癥患者的臨床資料。

1.1.1 納入標準 （1）年齡＞70歲；（2）機械通氣時間＞48 h；（3）符合2012年國際膿毒癥治療指南關(guān)于膿毒癥的診斷標準［8］。

1.1.2 排除標準 （1）氣管切開；（2）姑息性氣管插管；（3）顱腦創(chuàng)傷或腦血管意外；（4）重度神經(jīng)肌肉疾??；（5）無法獲得心肺超聲窗位（皮下氣腫、氣胸、過多的敷料遮掩、開胸術(shù)后）。

1.2 分組 入組患者在準備接受120 min自主呼吸試驗（SBT）前行心肺聯(lián)合超聲檢查，完成后患者在SBT結(jié)束后抽取靜脈血3 ml行B型尿鈉肽（BNP）檢查（采用美國Biosite公司Traiage BNP儀器，使用熒光免疫測定法）。根據(jù)撤機結(jié)果將患者分為撤機成功組和撤機失敗組，撤機成功定義為撤機拔管后維持自主呼吸48 h以上，撤機失敗定義為撤機拔管后48 h內(nèi)需要再次行氣管插管。

1.3 觀察指標與評估方法

1.3.1 臨床指標 記錄患者基本資料，包括性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、序貫器官衰竭評分（SOFA）、急性生理學與慢性健康狀況評分系統(tǒng)Ⅱ（APACHEⅡ）評分、SBT前心率（HR）、平均動脈壓（MAP）。記錄患者的基礎(chǔ)疾病及膿毒癥感染部位。記錄常見預測撤機指標，包括呼吸頻率（RR）、MIP、吸氣0.1 s口腔閉合壓（P0.1）、SBT后B型尿鈉肽（BNP）。計算RSBI。

1.3.2 心臟超聲指標 SBT前以胸骨旁左心室長軸為切面，采用M型超聲測量并記錄左室舒張末期室間隔厚度（IVSTD）、左心室后壁厚度（LVPWTD）、左心室舒張末期內(nèi)徑（LVDd）、左心室收縮末期內(nèi)徑（LVDs）；心尖四腔心切面下通過左房室瓣血流脈沖多普勒頻譜方法測量舒張早期左房室瓣血流速度（E）、舒張晚期左房室瓣血流速度（A）；切換為組織多普勒模式，取樣容積置于左心室側(cè)壁左房室瓣環(huán)處，測量舒張早期左房室瓣環(huán)運動速度（E'），計算E/A、E/E'；取心尖四腔心切面，以二維超聲心內(nèi)膜勾畫法測量收縮期左心房面積（LAA，見圖1）；并計算左心室射血分數(shù)（LVEF）。

1.3.3 肺部超聲指標 肺部超聲評分（LUS）是一種量化肺通氣減少程度的評價工具，兩側(cè)共12個區(qū)域，最低0分，最高36分，腋前線和腋后線將患者一側(cè)胸壁分為前、側(cè)、后3個分區(qū)，每個分區(qū)又分為上部和下部，故一側(cè)胸壁被分6個區(qū)域，SBT前對各個區(qū)域進行肺部超聲檢查并按照以下標準進行評分：存在肺滑動，存在A線和/或B線（不超過2條）為0分；存在多條、分隔的B 線為1分；存在多條、融合的B線為2分；肺呈組織樣回聲伴隨動態(tài)或靜態(tài)支氣管充氣征為3分（見圖2）。

1.3.4 評估方法 比較撤機成功組與撤機失敗組患者各項指標的差異，分析兩組患者心肺超聲指標的差異，并采用受試者工作特征（ROC）曲線評估心肺超聲對患者撤機結(jié)果的預測價值。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 23.0軟件處理數(shù)據(jù)。采用Kolmogorov-Smirnov法對計量資料進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的計量資料以（x±s）表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。計數(shù)資料以相對數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。繪制ROC曲線，評價各臨床指標和超聲指標對老年膿毒癥患者機械通氣撤機結(jié)果的預測價值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

本研究價值及局限性：

本研究采用病例對照研究方法，對老年膿毒癥患者自主呼吸試驗（SBT）前行心肺超聲檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)撤機成功組患者心臟超聲指標舒張早期左房室瓣血流速度（E）/舒張早期左房室瓣環(huán)運動速度（E'）、收縮期左心房面積（LAA）、肺部超聲評分（LUS）低于撤機失敗組。進一步研究發(fā)現(xiàn)，E/E'、LUS、LAA對撤機結(jié)果有預測價值，受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）分別為0.835、0.751、0.680；當臨界值 E/E'為 8.22、LUS為 15.50分、LAA為22.85 cm2時，靈敏度分別為0.760、0.720、0.560，特異度分別為0.857、0.724、0.829。提示心肺超聲對老年膿毒癥患者撤機結(jié)果存在預測價值，具有良好的臨床應用價值。但由于撤機受多因素影響，超聲對操作者依賴性強，同時本研究為單中心研究，還需要更多研究來進一步證實。

2 結(jié)果

2.1 基本資料比較 最終60例患者均納入分析，撤機成功組35例，撤機失敗組25例。兩組患者性別、年齡、BMI、SOFA、APACHEⅡ評分、HR、MAP比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，見表1）。

圖1 超聲心動圖圖像Figure 1 Echocardiogram image

2.2 基礎(chǔ)疾病與膿毒癥感染部位比較 撤機失敗組基礎(chǔ)疾病中的冠心病發(fā)生率高于撤機成功組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；兩組膿毒癥感染部位比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，見表2）。

2.3 常見預測撤機指標比較 兩組RR、MIP、P0.1、BNP比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；撤機失敗組RSBI高于撤機成功組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，見表3）。

2.4 心臟和肺部超聲指標比較 兩組間心臟超聲指標E、A、E/A、IVSTD、LVPWTD、LVDd、LVDs、LVEF比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；撤機成功組心臟超聲指標E'高于撤機失敗組，E/E'、LAA低于撤機失敗組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；撤機成功組肺部超聲指標LUS低于撤機失敗組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，見表4）。

2.5 心肺超聲指標對老年膿毒癥患者機械通氣撤機結(jié)果的預測價值 心肺超聲指標E/E'、LAA、LUS預測老年膿毒癥患者機械通氣撤機結(jié)果的AUC分別為0.835、0.680、0.751。E/E'為8.22時預測撤機成功的靈敏度為0.760、特異度為0.857，LUS為15.50分時預測撤機成功的靈敏度為0.720、特異度為0.724，LAA為22.85 cm2時預測撤機成功的靈敏度為0.560、特異度為0.829（見圖3、表5）。

圖2 肺部超聲特點及其評分Figure 2 Characteristics and scores of pulmonary ultrasound

表2 撤機成功組和撤機失敗組基礎(chǔ)疾病和膿毒癥感染部位比較〔n（%）〕Table 2 Comparison of underlying diseases and infection sites of patients between the two groups

表3 撤機成功組和撤機失敗組常見預測撤機指標比較Table 3 Comparison of the common predictors of successful weaning between the two groups

表1 撤機成功組和撤機失敗組基本資料比較Table 1 Comparison of basic data of patients between the two groups

表4 撤機成功組和撤機失敗組心臟和肺超聲指標比較（x±s）Table 4 Comparison of cardiopulmonary ultrasonography parameters between the two groups

3 討論

機械通氣是危重患者重要的呼吸支持措施，也是一種臟器支持手段，但機械通氣本身存在弊端。研究顯示，隨著機械通氣時間延長，相關(guān)的肺部并發(fā)癥發(fā)生率上升，如呼吸機相關(guān)性肺炎等，這就延長了患者ICU住院時間，增加了住院費用［9］。近年來持續(xù)受到關(guān)注的呼吸機相關(guān)膈肌功能障礙（VIDD）就與機械通氣時間直接相關(guān)，動物研究結(jié)果顯示，膈肌最大強直收縮性張力、單收縮性張力隨機械通氣時間的延長而逐漸下降［10］。臨床研究也顯示，機械通氣18～24 h便可導致膈肌功能障礙［11］。因而，及時撤機就顯得非常重要。但重癥患者由于疾病危重、臟器功能不全，合并各種并發(fā)癥等情況，撤機往往存在很大困難。文獻報道，將撤機失敗定義為SBT失敗或拔管后48 h需要重新插管，撤機失敗率可高達 31%［12］。

老年膿毒癥患者的撤機問題更加突出。膿毒癥患者體內(nèi)各種炎性因子和炎性遞質(zhì)的大量活化和釋放，引起體內(nèi)促炎因子和抗炎因子的平衡失調(diào)，損傷肺組織［1］；組織低灌注、微循環(huán)障礙引起包括心臟在內(nèi)的多器官局部缺血，細胞受損，出現(xiàn)心肌抑制后可導致心臟收縮、舒張功能障礙［2］。研究顯示，出現(xiàn)左心室舒張功能障礙的膿毒癥患者死亡風險顯著增加，預后不良［13］。此外，高齡就是膿毒癥的高危因素，老年膿毒癥患者病死率隨著年齡的增加而增長［3］。而撤機本身對心肺功能又存在影響，所以對于老年膿毒癥患者在撤機之前更加需要關(guān)注心肺功能。

圖3 心肺超聲指標E/E'、LAA、LUS預測撤機結(jié)果的ROC曲線Figure 3 ROC curve of cardiopulmonary ultrasound parameters（E/E'，LAA，LUS）in predicting weaning results

撤機時患者胸膜腔內(nèi)壓開始下降，回心血量增加，心室跨壁壓增加，因此心臟前、后負荷均增加。體內(nèi)交感興奮和兒茶酚胺的大量分泌，增加了心肌氧耗。通氣下降可出現(xiàn)低氧和高二氧化碳血癥的改變，加重了肺動脈痙攣，增加了右心后負荷。嚴重時出現(xiàn)左心室舒張功能不全［14-15］，誘發(fā)急性心力衰竭、血流動力學紊亂等情況，導致心源性撤機失?。?6-17］。而老年膿毒癥患者對心功能變化更加敏感與脆弱［18］。既往檢測左心室舒張功能的“金指標”為心導管檢查，肺動脈導管（PAC）測量的肺動脈嵌壓（PAOP）可以有效評估左心室充盈壓［14］。但作為一種有創(chuàng)性操作，其臨床應用仍受到限制，而經(jīng)胸壁超聲心動圖是目前臨床最常用的無創(chuàng)檢測心功能的方法。有研究顯示，E'受心臟前負荷影響小，可直觀地反映左心室的舒張功能［19］。本研究也顯示撤機成功組E'較撤機失敗組高。組織多普勒指標E/ E'與PAOP相關(guān)性好，E/E'可近似代表左心室充盈壓［20］。VESELKA［21］研究顯示，隨著左心室舒張功能不全的加重，E/E'動態(tài)上升，E/E'是評價左心室舒張功能不全的敏感指標。NAGUEH等［22］研究也顯示，撤機失敗與左心室充盈壓高有關(guān)，E/E'高可預測撤機失敗。本研究結(jié)果也顯示，撤機失敗組E/E'較撤機成功組高，這也與CAILLE等［15］研究結(jié)果一致，其研究顯示撤機前心臟超聲指標E/E'高于7.8的患者，撤機失敗的風險明顯增加。也有相關(guān)研究顯示撤機前E/E'處于7～14 時撤機失敗風險大［23］，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)E/E'＜8.22時預測撤機成功率最好，因此對于老年膿毒癥患者，E/E'可作為預測撤機成功的指標。

雖然有研究顯示E/A可以有效預測撤機結(jié)果［24］，但本研究結(jié)果顯示撤機成功組與撤機失敗組患者E/A無統(tǒng)計學差異，可能與E/A受心率、心臟負荷等影響，易產(chǎn)生假性正?；统；纫蛩赜嘘P(guān)［25］。而LVEF僅代表心臟收縮功能，不反映舒張功能，MOSCHIETTO等［26］研究發(fā)現(xiàn)，心源性撤機失敗組與成功組LVEF無差異，本研究結(jié)果也未顯示LVEF能預測撤機成功，兩組患者LVEF無統(tǒng)計學差異。

以往的研究對心臟超聲指標LAA關(guān)注不多，而事實上LAA反映左心室舒張功能不全的嚴重程度，與左心房壓有關(guān)［27］。本研究顯示，撤機成功組與撤機失敗組LAA存在統(tǒng)計學差異，LAA＜22.85 cm2時預測撤機成功的靈敏度為0.560、特異度為0.829，這與老年膿毒癥患者由于老年、膿毒癥對心臟影響等因素導致左心室舒張功能不全有關(guān)。因此對于老年膿毒癥這一類人群，LAA可作為預測撤機結(jié)果的指標。但LAA受很多因素影響，最常見的就是慢性心房顫動患者LAA本身就大，還跟左心房室瓣病變等其他原因有關(guān)。此外，由于左心房結(jié)構(gòu)不規(guī)則，當左心房壓上升左心房擴大時，在某一平面上測得的左心房面積不一定是增大的，左心房容積目前被認為可比較準確反映左心房大小，如采用磁共振或CT檢測的左心房容積［28］，但由于方法繁瑣、耗時，未能在實際臨床中普遍應用。本研究測量LAA是取心尖四腔心切面，以二維超聲心內(nèi)膜勾畫法測量收縮期左心房面積，與真實的左心房大小存在差異，但由于操作簡單，獲取方面，臨床實用性強。

表5 心肺超聲指標E/E'、LAA、LUS對撤機成功預測效能Table 5 Predictive efficacy of cardiopulmonary ultrasound parameters（E/E'，LAA，LUS）in weaning results

本研究結(jié)果顯示，老年膿毒癥患者基礎(chǔ)疾病存在冠心病者撤機失敗率高，這可能與患者老齡、基礎(chǔ)心臟收縮舒張功能差、膿毒癥導致的炎性因子及炎性遞質(zhì)對心肺臟器影響等因素有關(guān)。國外學者研究也顯示老年患者存在冠心病基礎(chǔ)疾病撤機失敗率高，左心室舒張不全被認為是其中的主要原因［29］，因此，對于既往存在冠心病病史的老年膿毒癥患者，撤機前通過常規(guī)心臟超聲檢查評估左心室舒張功能具有重要的臨床意義。

撤機后患者由正壓通氣轉(zhuǎn)為自主呼吸，出現(xiàn)肺泡通氣減少、肺順應性下降、肺泡重新塌陷等一系列病理生理變化，這是導致撤機失敗的一個重要原因。有研究表明，這種減少在SBT初期尚未發(fā)生肺泡重新塌陷時就已經(jīng)發(fā)生［30］，也有研究表明，血管外肺水（EVLW）可以預測撤機結(jié)果［31］，EVLW與肺部超聲上的B線數(shù)目相關(guān)性好［32］。但既往肺部超聲對病情的評估多以定性為主，而LUS可以量化肺部通氣變化，對肺部各個分區(qū)的超聲結(jié)果根據(jù)評分加以量化，0～3分代表肺部通氣正常、通氣減少、肺部滲出、肺部實變、肺不張一系列動態(tài)過程，因此具有無創(chuàng)、快速、床邊、可視化等優(yōu)點，從而更加直觀和方便地指導臨床撤機［33］。本研究結(jié)果顯示，對于老年膿毒癥患者，肺部通氣減少的患者撤機失敗率高，撤機成功組與撤機失敗組LUS間存在統(tǒng)計學差異，LUS＜15.50分時預測撤機成功的靈敏度為0.720、特異度為0.724，AUC為0.751。這可能與撤機失敗組患者肺部通氣減少，肺泡趨于塌陷等因素有關(guān)，而老年、膿毒癥對肺臟的打擊又加重了這一過程，這也與國外SOUMMER等［34］的研究結(jié)果一致，其用LUS預測撤機后呼吸困難，撤機后出現(xiàn)呼吸困難的患者LUS明顯高于成功撤機患者（SBT后LUS＜13分能預測撤機成功，LUS＞17分能預測撤機失敗）。

本研究結(jié)果顯示，撤機成功組與撤機失敗組RSBI存在統(tǒng)計學差異，與經(jīng)典的以RSBI 105次·min-1·L-1作為撤機閾值不同［35］，在老年膿毒癥患者撤機上，撤機成功組患者RSBI為（78.8±3.1）次·min-1·L-1，撤機失敗組為（96.2±11.0）次·min-1·L-1，這可能跟研究人群老年、心肺儲備差、膿毒癥對全身臟器影響等因素有關(guān)，HAJI等［29］臨床結(jié)果顯示RSBI＞48次·min-1·L-1撤機失敗率高，＜33.5次·min-1·L-1撤機成功率高。

盡管有文獻報道，P0.1、MIP可以預測撤機結(jié)果［36］，但本研究未得到陽性結(jié)果，可能與研究人群老年、神經(jīng)功能障礙、營養(yǎng)低下、肌力下降、膈肌功能受影響等因素有關(guān)。臨床研究顯示BNP可以反映心室張力改變，是預測撤機成功的良好指標之一［37］，但本研究中兩組BNP間無統(tǒng)計學差異，考慮跟年齡、內(nèi)分泌基礎(chǔ)、感染嚴重程度、高血壓等基礎(chǔ)病情有關(guān)系。

撤機是個臨床綜合過程，除了心肺因素，還與患者意識水平、膈肌功能、內(nèi)分泌等因素有關(guān)，這也可以解釋在本研究中，有些老年膿毒癥患者盡管撤機前心肺功能相對穩(wěn)定，但仍有一定比例的失敗率。同時心肺超聲也存在不足，比如對操作者依賴性強，肺部超聲僅是表面影像技術(shù)，只能發(fā)現(xiàn)淺表病變，不能很好地發(fā)現(xiàn)被良好通氣肺組織包圍的深部病變組織。另外，LUS選擇區(qū)域臨床上尚未完全統(tǒng)一，如28分區(qū)，也有8分區(qū)，甚至2分區(qū)［38］。最后，由于本研究只是單中心、小樣本的臨床研究，待今后多中心、大樣本的研究進一步評價心肺超聲對撤機結(jié)果的預測價值。

總之，老年膿毒癥患者存在心肺等臟器功能不全，臨床上撤機困難，死亡率高，但心肺超聲對撤機結(jié)果有良好的預測價值，值得臨床推廣。

作者貢獻：姜明明進行文章的構(gòu)思與設(shè)計，文章的可行性分析；章雪佳、張?zhí)烨溥M行文獻/資料收集、整理；姜明明、胡雪忠撰寫論文；孫波負責收集數(shù)據(jù)及統(tǒng)計學處理；陳志鑫、孫勤參與數(shù)據(jù)收集；許俞露、方強負責文章的質(zhì)量控制及審校，對文章整體負責。

本文無利益沖突。