膈肌淺快呼吸指數(shù)在腹部膿毒癥患者機(jī)械通氣撤機(jī)中的預(yù)測(cè)價(jià)值研究

趙永華 靳立振 于巧青 孟偉 劉東海 晁懷宇

1廊坊市人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科065000;2廊坊市人民醫(yī)院放射診斷科065000

延長(zhǎng)呼吸機(jī)的使用時(shí)間,會(huì)造成患者呼吸機(jī)相關(guān)并發(fā)癥的增加以及患者死亡率的上升［1-2］。所以,最大限度地減少呼吸機(jī)使用時(shí)間是ICU 醫(yī)師至關(guān)重要的一項(xiàng)工作。有研究顯示,大約15%的撤去機(jī)械通氣的患者需要在48 h內(nèi)重新插管或者使用呼吸機(jī),因此選擇何時(shí)撤機(jī)尤為重要。目前常用的脫機(jī)指標(biāo)比較多,比如分鐘通氣量［3］、最大吸氣 壓 力［4］、 淺 快 呼 吸 指 數(shù) (rapid shallow breathing index,RSBI)［3］、氣 道 閉 合 壓［5］等,但其準(zhǔn)確性仍缺乏臨床驗(yàn)證。

膿毒癥是ICU 中常見的一種疾病,常常會(huì)伴有呼吸肌無(wú)力,特別是膈肌功能障礙,從而發(fā)生撤機(jī)失敗。目前有很多通過超聲評(píng)估膈肌功能來(lái)預(yù)測(cè)撤機(jī)結(jié)局的研究,一篇納入19 項(xiàng)研究的薈萃分析［6］顯示不同的研究有不同的敏感度及特異度,主要與不同的研究對(duì)象有關(guān),但是目前少有關(guān)于腹腔膿毒癥患者撤機(jī)預(yù)測(cè)的相關(guān)研究。2016年Spadaro等［7］的研究顯示膈肌淺快呼吸指數(shù)(diaphragmatic rapid shallow breathing index,D-RSBI)可能是一項(xiàng)預(yù)測(cè)撤機(jī)的指標(biāo)。本研究主要是對(duì)D-RSBI是否能預(yù)測(cè)腹腔膿毒癥患者撤機(jī)進(jìn)行臨床研究。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象 選取廊坊市人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科2017年4月至2019年1月符合納入標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)機(jī)械通氣患者58例。本研究獲得廊坊市人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(201704103),患者及其家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn) (1)符合腹腔感染引起的膿毒癥的診斷［8-9］; (2)機(jī)械通氣時(shí)間＞48 h,經(jīng)口氣管插管,氣管插管內(nèi)徑7.5～8.5 mm;(3)呼吸衰竭的病因改善; (4)氧合指標(biāo):吸氧濃度≤50%,呼吸末正壓≤8 cm H2O (1 cm H2O=0.098 kPa)時(shí),氧合指數(shù)≥150 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)或血氧飽和度＞92%;(4)血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定,沒有心肌缺血?jiǎng)討B(tài)變化,臨床上沒有顯著的低血壓,不需要血管活性藥物治療或只需要小劑量的血管活性藥物如多巴胺或多巴酸丁胺＜5μg·kg-1·min-1;(5)有自主呼吸、咳嗽咳痰的能力; (6)神志清楚。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn) (1)年齡＜18歲;(2)孕婦;(3)氣胸、縱隔氣腫及胸壁外傷;(4)神經(jīng)肌肉疾病; (5)存在嚴(yán)重的多臟器衰竭或血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定。

1.2 方法

1.2.1 研究方法 本研究為前瞻性觀察研究。對(duì)于符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者進(jìn)行自主呼吸試驗(yàn)［10］。首先進(jìn)行3 min自主呼吸試驗(yàn),采用低水平的壓力支持模式,該模式壓力為5 cm H2O,吸氧濃度與脫機(jī)前的吸氧濃度一致。如果3 min自主呼吸試驗(yàn)通過,再進(jìn)行30 min的自主呼吸試驗(yàn)。自主呼吸試驗(yàn)結(jié)束時(shí)在呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)面板上記錄患者的呼吸頻率(respiratory rate,RR)和潮氣量 (tidal volume,VT),連續(xù)記錄5次并取平均值;同時(shí)用超聲測(cè)量患者右側(cè)膈肌移動(dòng)度 (diaphragm displacement,DD),連續(xù)記錄5次并取平均值。計(jì)算RSBI(RSBI=RR/VT)與D-RSBI(D-RSBI=RR/DD)。

1.2.2 超聲檢測(cè)膈肌移動(dòng)度的方法 患者取半臥位,床頭抬高45°,用5 MHz凸陣探頭,置于右側(cè)腋中線或腋后線,以肝臟作為聲學(xué)窗,探頭標(biāo)記點(diǎn)指向背側(cè),用二維超聲觀察右側(cè)膈肌活動(dòng)最大位置,凍結(jié)圖形后用M 超聲測(cè)量并記錄數(shù)據(jù),分別測(cè)量5次后取平均值［11］。

1.2.3 撤機(jī)成功及失敗的標(biāo)準(zhǔn) 患者拔除氣管插管后自主呼吸48 h,未使用有創(chuàng)及無(wú)創(chuàng)呼吸機(jī)輔助呼吸,患者一般生命體征穩(wěn)定可視為撤機(jī)成功?；颊呶赐ㄟ^自主呼吸試驗(yàn)、拔除經(jīng)口氣管導(dǎo)管后出現(xiàn)呼吸困難再次使用有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)呼吸機(jī)輔助通氣或拔除氣管插管48 h內(nèi)患者死亡為撤機(jī)失?。?2-13］。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 21軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。對(duì)于連續(xù)變量屬于正態(tài)分布時(shí),數(shù)據(jù)以x-±s表示,不屬于正態(tài)分布時(shí),采用M(Q1,Q3)表示。對(duì)于正態(tài)分布且方差齊的連續(xù)變量,使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),不服從正態(tài)分布的采用非參數(shù)檢驗(yàn)。應(yīng) 用 受 試 者 工 作 特 征 (receiver operator characteristic,ROC)曲線來(lái)研究D-RSBI、RSBI對(duì)于撤機(jī)的預(yù)測(cè)價(jià)值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料的的比較 納入58例患者,其中成功撤機(jī)的患者40 例 (69.0%),撤機(jī)失敗的患者18例(31.0%)。撤機(jī)失敗的患者中8例患者未完成自主呼吸試驗(yàn),10例患者48 h內(nèi)重新插管呼吸機(jī)或者使用無(wú)創(chuàng)呼吸機(jī)。撤機(jī)成功組與撤機(jī)失敗組性別、年齡、急性生理與慢性健康評(píng)分、腹腔膿毒癥病因、基礎(chǔ)疾病等比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

2.2 觀察指標(biāo)的比較 撤機(jī)成功組與撤機(jī)失敗組比較,VT、自主呼吸試驗(yàn)前呼吸機(jī)參數(shù)、ICU 死亡率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但撤機(jī)成功組DD 較撤機(jī)失敗組增加 (Z=-2.10,P＜0.05),撤機(jī)成功組RR、D-RSBI、RSBI、機(jī)械通氣時(shí)間、ICU住院時(shí)間均低于撤機(jī)失敗組 (P值均＜0.05)。見表2。

2.3 D-RSBI與RSBI相關(guān)性分析 在撤機(jī)成功組與撤機(jī)失敗組中,D-RSBI與RSBI有緊密的相關(guān)性(R2=0.67,P＜0.01)。見圖1。

2.4 D-RSBI和RSBI對(duì)撤機(jī)失敗的ROC 曲線 RSBI的ROC曲線下面積為0.84 (95%CI:0.73～0.94),約登指數(shù)最大值為0.51,RSBI臨界值為69次·min-1·L-1,敏感度為87%,特異度為65%,陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為51.7%,陰性預(yù)測(cè)值為89.7%。D-RSBI 的 ROC 曲 線 下 面 積 為0.95(95%CI:0.90～1.00),約登指數(shù)最大值為0.78,D-RSBI臨界值為1.8 次·min-1·L-1,敏感度為89%,特異度為90%,陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為88.2%,陰性預(yù)測(cè)值為92.7%。2組ROC曲線下面積比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見圖2。

圖1 膈肌淺快呼吸指數(shù)與淺快呼吸指數(shù)相關(guān)性分析

3 討論

腹腔膿毒癥是醫(yī)院內(nèi)常見的一種疾病,在普通外科和ICU 中尤其常見。30 多年前,Hussain等［14］首次在有自主呼吸的犬身上證實(shí)內(nèi)毒素休克會(huì)導(dǎo)致膈肌功能障礙,從而延長(zhǎng)呼吸機(jī)使用時(shí)間,造成撤離呼吸機(jī)困難,之后相關(guān)研究也逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)。Shostak和Gotloib［15］的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在腹腔膿毒癥大鼠中,伊文思藍(lán)在膈肌中含量較正常大鼠顯著增加,說明腹腔膿毒癥時(shí)膈肌功能可能受損。同樣Miyakawa等［16］的實(shí)驗(yàn)采用的是盲腸結(jié)扎穿孔的腹腔膿毒癥動(dòng)物模型,腹腔膿毒癥大鼠的膈肌強(qiáng)直收縮力明顯低于假手術(shù)組,同樣,在腹腔膿毒癥大鼠的膈肌疲勞指數(shù)T50的時(shí)間是 (123±11)s,而假手術(shù)組T50 時(shí)間為 (231±23)s,腹腔膿毒癥大鼠明顯存在膈肌疲勞。所以,無(wú)論是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還是臨床觀察［17］都發(fā)現(xiàn)膿毒癥會(huì)對(duì)膈肌產(chǎn)生不利的影響。

表1 2組患者一般臨床資料比較

表2 2組觀察指標(biāo)的比較

圖2 膈肌淺快呼吸指數(shù)、淺快呼吸指數(shù)預(yù)測(cè)撤機(jī)失敗的受試者工作特征曲線

膈肌是人體重要的呼吸肌之一,其產(chǎn)生大約60%的VT,膈肌功能障礙會(huì)出現(xiàn)撤機(jī)困難［18］,同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間使用呼吸機(jī)也會(huì)造成患者膈肌功能障礙［19］。而在ICU 中常見的膈肌功能障礙的主要原因是膿毒癥［20］。膿毒癥相關(guān)的膈肌功能障礙機(jī)制復(fù)雜,主要有以下幾個(gè)方面:(1)雖有研究顯示膿毒癥能增加膈肌的總血流量［14］,但是膈肌的微循環(huán)會(huì)出現(xiàn)障礙,造成膈肌血流灌注減少,特別是在膿毒癥休克時(shí)更明顯。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)在接種大腸桿菌內(nèi)毒素大鼠模型中發(fā)現(xiàn)膈肌毛細(xì)血管數(shù)量較正常大鼠明顯減少［21］,由此造成供應(yīng)膈肌營(yíng)養(yǎng)底物減少,同時(shí)膈肌肌肉細(xì)胞利用代謝底物的能力也受到損害。(2)膿毒癥對(duì)膈肌線粒體功能產(chǎn)生不利影響,造成膈肌線粒體功能障礙,在膿毒癥大鼠模型中發(fā)現(xiàn)膈肌線粒體中的呼吸鏈?zhǔn)艿綋p害,膿毒血癥發(fā)生12 h后線粒體中的呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ和Ⅲ的活性明顯下降,在48 h后所有復(fù)合物的活性都有所下降,并伴有膈肌收縮力的下降［22-25］。(3)一氧化氮(nitric oxide,NO)是一種二級(jí)信使分子,參與許多生物學(xué)過程,包括血管擴(kuò)張、神經(jīng)傳遞和支氣管擴(kuò)張,NO 是在一組稱為一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase,NOS)的作用下產(chǎn)生的,這些酶負(fù)責(zé)在有氧的情況下將精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸和NO。到目前為止,已經(jīng)鑒定出3種NOS亞型(Ⅰ～Ⅲ),它們都在呼吸肌中表達(dá),特別是在膈肌中,許多試驗(yàn)證明在膿毒癥時(shí),膈肌中NO 過度表達(dá)會(huì)造成膈肌收縮能力下降［26-27］,同時(shí)也觀察到無(wú)論應(yīng)用NOS活性抑制劑還是NOSⅡ誘導(dǎo)抑制劑均能顯著改善膿毒癥大鼠的膈肌收縮功能［28］。 (4)與膈肌中促炎因子增加有關(guān),比如IL-1 可以降低肌肉蛋白質(zhì)的合成［29］;IL-6上調(diào)組織蛋白酶增加肌肉蛋白水解［30］;腫瘤壞死因子α降低肌肉表現(xiàn),激活蛋白質(zhì)降解途徑,并破壞成肌調(diào)節(jié)因子MyoD和myogenin m RNA［31-34］;有研究顯示提高血清IL-10水平可以顯著抑制膈肌中促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,并顯著改善感染動(dòng)物的膈肌收縮力［35］。

ICU 中80%的膿毒癥需要呼吸通氣支持,膿毒癥誘導(dǎo)的膈肌功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加,膿毒癥誘導(dǎo)的膈肌功能障礙會(huì)延長(zhǎng)呼吸機(jī)使用時(shí)間、增加死亡率及增加醫(yī)療費(fèi)用［36-38］。如何更早地撤機(jī)是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn),現(xiàn)在脫機(jī)指標(biāo)比較多,RSBI是臨床應(yīng)用方便的指標(biāo),但是也會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性［39］。目前超聲評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并用DD 來(lái)代替VT,可以彌補(bǔ)RSBI的缺陷。本試驗(yàn)的研究結(jié)果顯示撤機(jī)成功組D-RSBI低于撤機(jī)失敗組。預(yù)測(cè)臨界值為1.8次·min-1·L-1,當(dāng)D-RSBI＞1.8次·min-1·L-1,預(yù)測(cè)患者撤機(jī)失敗的敏感度為89%,特異度為90%,陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為88.2%,陰性預(yù)測(cè)值為92.7%。預(yù)測(cè)撤機(jī)失敗時(shí),D-RSBI的ROC曲線下面積為0.95,RSBI的ROC 曲線下面積為0.84,D-RSBI與RSBI的ROC 曲線下面積有顯著差異,提示D-RSBI有良好的預(yù)測(cè)撤機(jī)失敗的能力。

本研究的RSBI臨界值為69次·min-1·L-1,與先 前 的 研 究 結(jié) 果［40］類 似,但 是 與Yang 和Tobin［3］的研究結(jié)果(RSBI為105次·min-1·L-1)有很大的不同,這可能是由于所研究人群的差異以及自主呼吸試驗(yàn)時(shí)是使用T 管還是使用呼吸機(jī)的低水平壓力支持通氣模式所造成的。先前的研究［41］證實(shí)在自主呼吸試驗(yàn)時(shí)使用呼吸機(jī)的低水平壓力支持通氣模式或持續(xù)正壓通氣模式期間,RSBI臨界值比使用T 管時(shí)下降大約49%

綜上所述,D-RSBI比RSBI在預(yù)測(cè)撤機(jī)結(jié)果方面更準(zhǔn)確。但是本試驗(yàn)仍存在一定的局限性,首先需要大樣本研究,以驗(yàn)證D-RSBI對(duì)脫機(jī)結(jié)果的臨床預(yù)測(cè)的診斷準(zhǔn)確性。其次,雖然超聲在ICU中被廣泛使用,但是仍會(huì)受操作者及患者影響,比如重度肥胖和極度消瘦的患者可能會(huì)影響超聲的結(jié)果。最后,本研究為單中心研究,下一步應(yīng)進(jìn)行多中心的臨床研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突