不同時間膈肌增厚分數(shù)對急性加重慢阻肺患者NIV結(jié)局的預(yù)測價值

胡原勛

無創(chuàng)通氣(noninvasive ventilation，NIV)治療已經(jīng)作為急性加重的慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)患者重要的治療手段之一，對NIV有反應(yīng)的患者在NIV開始后的1～4小時內(nèi)，可以有效改善患者的氣體交換，糾正患者的酸堿度或呼吸頻率，降低氣管插管率，并提高存活率。但是臨床上仍有較高的失敗率，因此，臨床上建議在NIV啟動后2小時內(nèi)評估NIV的預(yù)后[1]。既往研究已經(jīng)對慢阻肺患者的膈肌功能進行了大量評估，結(jié)果證明膈肌超聲在預(yù)測慢阻肺患者中的膈肌偏移和增厚率方面的作用[2-3]，但仍不清楚在多個時間點評估膈肌偏移和增厚率是否在評估NIV治療效果上有一定的研究價值。因此，本研究擬通過評估入院時，治療1小時和2小時，3個時間點膈肌超聲對慢阻肺急性加重患者NIV失敗的預(yù)測價值。

資料與方法

一、 一般資料

前瞻性研究2019年3月至2020年3月期間我院收治的給予NIV治療的57例慢阻肺急性加重患者，根據(jù)NIV是否有效分為成功組和失敗組。成功組的平均年齡為(62.13±3.25)歲,男性23例。失敗組平均年齡為(63.30±3.52)歲，男性15例。兩組在性別，年齡上無統(tǒng)計學差異，兩組之間具有可比性。所有患者家屬均簽署知情同意書并通過醫(yī)院倫理委員會審查。

患者臨床癥狀明顯減輕，心率(HR)、呼吸頻率(RR)、血壓及呼吸恢復(fù)正常，平臥位肺部基本無啰音為NIV治療有效，當患者出現(xiàn)以下情況認為NIV治療失敗，給予機械通氣治療：①難以糾正的低氧血癥，即血氧飽和度(SpO2)<90%；②患者意識喪失，或呼吸心跳驟停；③HR>140或變化率>20%，④收縮壓(SBP)>200 mmHg/<80 mmHg，或者出現(xiàn)血流動力學不穩(wěn)定；⑤患者有明顯呼吸急促、呼吸疲勞癥狀，呼吸頻率增快>原有的20%。

慢阻肺的診斷符合2017年《慢性阻塞性肺疾病全球倡議》標準，以存在持續(xù)的不可逆氣流受限作為診斷的金標準，即吸入支氣管舒張劑后15分鐘，F(xiàn)EV1/FVC<70%。慢阻肺急性加重是指呼吸系統(tǒng)的急性惡化，出現(xiàn)兩種主要癥狀(呼吸困難、膿痰和痰量)的增加或者一種主要癥狀和一種次要癥狀(喘息、喉嚨痛、咳嗽和鼻塞/流涕)的增加[4]。NIV患者的納入和排除標準均符合2018版的無創(chuàng)正壓通氣急診臨床實踐專家共識[5]。

1 納入標準 ① 結(jié)合臨床表現(xiàn)及病史明確診斷為慢阻肺急性加重[4]。②均符合NIV適應(yīng)證：存在呼吸性酸中毒，動脈血酸堿度(PH)≤7.35，或二氧化碳分壓(PaCO2)>45 mmHg)，存在嚴重的呼吸困難；無機械通氣禁忌癥[5]；③ 有完整的臨床隨訪資料；④ 同意簽署知情同意書。

2 排除標準 ① 伴隨有其他嚴重危及生命的疾病，如腦血管疾病、肺惡性腫瘤、氣道堵塞等；② 伴隨有嚴重氣胸、肺不張、肺炎、間質(zhì)性肺病或近期擬行手術(shù)治療的患者；③ 精神狀態(tài)改變或易發(fā)生誤吸，不能配合治療的患者；④入院前已接受過慢阻肺系統(tǒng)治療；⑤ 對呼吸肌面罩不耐受或需緊急氣管插管患者。

3 剔除標準 患者死亡、自動出院、中途退出則停止研究。

二、 方法

收集入組患者的一般資料包括性別、年齡、病史，體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)，合并癥，血氧飽和度(Oxygen saturation，SpO2)，心率(Heart rate，HR)，呼吸頻率(breath rate，RR)，收縮壓(Systolic blood pressure，SBP)，血氣分析結(jié)果。

所有患者均給予基礎(chǔ)治療，包括靜脈滴注甲基強的松龍，住院期間根據(jù)臨床癥狀和體征、痰培養(yǎng)試驗以及炎癥標志物結(jié)果調(diào)整抗生素的使用，同時給予化痰平喘，維持內(nèi)環(huán)境等治療。患者入院時(T0)，治療1小時(T1)，治療2小時(T2)抽取股動脈的動脈血，立即進行血氣分析檢測，記錄二氧化碳分壓(PaCO2)，氧分壓(PO2)，酸堿度(PH)。

均采用無創(chuàng)呼吸機(瑞思邁stellar150)進行NIV治療，均為口鼻面罩通氣，通氣模式為自主觸法/時間切換(S/T)模式，氧濃度(FiO2):30%～50%,吸氣壓為10～25 cmH2O，呼氣壓為4～8 cmH2O，吸呼比為1 ∶(1.5～2.0)，呼吸頻率為16～30次/ min。壓力上升時間0.05～0.1 s，隨時調(diào)整參數(shù)使目標達到SPO2>90 %，治療過程中實時關(guān)注患者的排痰能力，定時進行痰液引流。

超聲評估方法：由熟練掌握超聲操作的醫(yī)生在上級醫(yī)師監(jiān)督下操作，分別在T0，T1，T2三個時間段進行膈肌活動度(Diaphragmatic excursion，DE)以及膈肌增厚分數(shù)( diaphragmatic thickening fraction，DTF)的評估。

DE：患者取仰臥位，床頭抬高20～40℃，將寬頻線陣探頭，置于右側(cè)腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，探頭指向頭側(cè)及背側(cè)，以M型超聲顯示膈肌活動度并進行測量，反復(fù)3次取平均值。DE (mm) =吸氣末膈肌距基線的距離-呼氣末膈肌距基線的距離[6]。

DTF：床頭抬高20～40°，將超聲探頭放置在在右腋中線第8～10肋間隙進行連續(xù)觀察，囑患者深呼吸10～15次，采集并儲存呼吸過程中的右側(cè)膈肌厚度的變化，在凍結(jié)的圖像中測量吸氣末及呼氣末時的膈肌厚度。測量5個呼吸周期后計算平均DTF。DTF(%)=(吸氣末膈肌厚度-呼氣末膈肌厚度)/ 呼氣末膈肌厚度×100%[7](見圖1)。

圖1 超聲下膈肌活動度測量(橫膈膜偏移和吸氣及呼氣厚度分別用紅色和白色的箭頭表示)

三、統(tǒng)計學方法

所有數(shù)據(jù)用SPSS23.0統(tǒng)計學軟件包完成，用均數(shù)±標準差表示計量資料，用例數(shù)(%)描述計數(shù)資料，運用獨立樣本t檢驗計量資料的組間比較進行，運用卡方檢驗對計數(shù)資料的組間差別進行比較，使用重復(fù)測量數(shù)據(jù)方差分析不同時間PH值，PaCO2，DTF變化情況。通過單變量分析中具有顯著統(tǒng)計學差異的參數(shù)，被納入到多變量logistical回歸分析中。并描繪各項指標的受試者工作 特 征 曲 線 ( receiver operating characteristic curve，ROC)，比較獨立預(yù)測參數(shù)的敏感度及特異度。使用對數(shù)秩檢驗，評估各獨立參數(shù)曲線下面積(Area under the curve，AUC)之間的差異。AUC在0.75～1.0之間表明具有良好的預(yù)測價值，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

一、 一般臨床資料

成功組34例，失敗組23例，兩組在收縮壓，平均動脈壓，心率，血氧飽和度，氧分壓，呼吸頻率等參數(shù)上無統(tǒng)計學差異，但是血氣分析中失敗組的PaCO2顯著高于成功組(t=3.275，P<0.05)，動脈血PH值顯著低于成功組(t=5.596，P<0.001)。在超聲參數(shù)指標中，治療失敗組的DTF，DE均顯著低于治療成功組(t=3.128，4.267均P<0.05)(見表1)。

表1 入院時患者一般臨床資料

二、 NIV治療失敗的危險因素logistic 回歸分析

多因素分析結(jié)果顯示入院時的PH值(OR:2.185，95%Cl:1.173～3.196，P=0.021)，PaCO2(OR:2.113，95%Cl:1.074～3.152，P=0.003)和DTF(OR:3.225， 95%Cl: 2.202～4.248，P<0.001)均是預(yù)測NIV治療失敗的危險因素(見表2)。

表2 慢阻肺急性加重患者NIV治療失敗的Logistical回歸分析

三、 不同時間各臨床指標變化情況

組間比較顯示，在T1時， 成功組的PH值，DTF均顯著高于失敗組(t=4.988，10.191，均P<0.001)， 在T2時， 成功組的PH值，DTF均顯著高于失敗組(t=5.036，8.476均P<0.001)，并且在T1和T2時成功組的PaCO2均顯著低于失敗組(t=4.881，5.778，均P<0.001)。

組內(nèi)比較顯示， 在成功組從T0到T1，從T1到T2，PaCO2均有明顯下降(F=10.945，P<0.001)，而PH值， DTF，均有所升高(F=34.579，12.645，P<0.001)。失敗組在T2時的PaCO2低于T0時(t=2.765，P=0.008)，但從T0到T1, T1到T2的PaCO2均無顯著變化(P>0.05)。從T0到T2的PH值，DTF均有所升高(F=82.529，19.935，P<0.001)(見表3)。

表3 不同時間各指標變化情況

四、 不同超聲指標對NIV治療失敗的預(yù)測價值

T0時DTF(AUC: 0.891，95% CI:0.809～0.974，P<0.001)比T0時的PH(AUC: 0.873，95%CI: 0.781～0.965，P<0.001)和PaCO2(AUC:0.735，95%CI: 0.606～0.865，P<0.001)在預(yù)測NIV結(jié)局上表現(xiàn)出更高的準確性。T1時DTF(AUC: 0.985，95% CI:0.781～0.965，P<0.001)比T1時的PH(AUC:0.809，95%CI:0.699～0.919，P<0.001)和PaCO2(AUC:0.824，95%CI:0.717～0.930，P<0.001)以及T0時的DTF(AUC: 0.891，95%CI:0.809～0.974，P<0.001)，更準確地預(yù)測NIV結(jié)局。在T2時，與PH和PaCO2相比，DTF(AUC:0.949，95%CI:0.893～0.995，P<0.001)顯示出較高的敏感性和特異性(88%和87%)。其中T1時DTF的AUC最高，敏感度和特異度分別為97%和83%(見表4，圖2)。

圖2 預(yù)測慢阻肺急性加重患者NIV結(jié)局的ROC曲線結(jié)果A：入院時PH，PaCO2，DTF; B：治療1小時的PH，PaCO2，DTF;C：治療2小時的PH，PaCO2，DTF

表4 預(yù)測慢阻肺急性加重患者NIV結(jié)局的ROC曲線結(jié)果

討 論

膈肌超聲因具有安全性、可行性、可重復(fù)性等優(yōu)勢，被廣泛用于膈肌功能評估[8-10]，其中DE和DTF已經(jīng)被證實可用于評估NIV的預(yù)后[2-3，8-10]。但是有關(guān)不同時間DE和DTF對NIV治療效果的研究較少。因此，本研究擬評估不同時間的膈肌超聲指標在慢阻肺急性加重患者NIV失敗的預(yù)測價值。

本研究結(jié)果單因素分析結(jié)果顯示失敗組的高碳酸血癥，酸中毒的比例均顯著高于治療成功組。并且DE，E-T指數(shù)，DTF均明顯低于治療成功組。并且本研究還顯示隨著治療時間的的不同，PH，PaCO2，DE，E-T指數(shù)，DTF均有不同程度的改善。由于NIV通過給予恒定的容量或壓力，增加肺的分鐘通氣量，防止肺泡塌陷，減少肺內(nèi)分流，改善通氣/血流比值，進而促進氣體交換，因此隨著治療時間變化， PH，PaCO2以及膈肌指標DE，DTF均處于動態(tài)變化的過程[1，11]。既往多項研究也已經(jīng)證實在伴隨慢阻肺急性加重患者中DE和DTF均有顯著降低[12-13]。其中Rocha等人的研究認為慢阻肺患者的膈肌活動與氣道阻塞、肺過度膨脹、通氣能力和呼吸困難密切有關(guān)[12]。并且Bobbia X等的研究顯示當入院時DE高于23 cmm時，不需要給予NIV治療[13]。

本研究多因素分析結(jié)果顯示高碳酸血癥，酸中毒和DTF是慢阻肺急性加重患者NIV治療失敗的預(yù)測因素。這與既往研究相似， 高碳酸血癥和酸中毒的嚴重程度已經(jīng)被證實與慢阻肺急性加重早期NIV治療失敗有關(guān)[14-15]。英國胸科協(xié)會/重癥監(jiān)護協(xié)會也指出，對于大多數(shù)慢阻肺急性加重患者，當PH<7. 35，且PaCO2>48.75 mmHg(6.5kpa)時應(yīng)早期予 NIV 治療[16]。DTF已經(jīng)被證實是評估膈肌功能障礙的金標準膈神經(jīng)刺激的可靠替代方法[17]。本研究中失敗組的DTF顯著低于成功組，表明失敗組的膈肌收縮功能下降。此外，本研究也表明相對于DE，DTF是反映膈肌主動收縮功能的一個良好指標[18]，研究證實由于DE與吸氣容積有關(guān)，通過增加患者的呼吸作用而產(chǎn)生壓力，所以DE只有在沒有通氣支持的情況下才有意義[7]。此外，膈肌運動不僅僅是膈肌收縮舒張的結(jié)果，DE可能受到體位的影響，當患者仰臥或坐立時更為明顯，并且當腹部或胸部壓力改變時(腹水、肺不張等)，患者膈肌移動明顯下降，而與膈肌本身的收縮功能無關(guān)因此準確性較低[7，19]。

本研究還顯示隨著治療時間的延長， 反復(fù)膈肌超聲測量可以有效評估NIV治療的預(yù)后，在T1和T2時，相比PH和PaCO2變化，使用膈肌超聲通過DTF來預(yù)測NIV治療結(jié)局更為準確。并且在NIV治療1小時，DTF對NIV治療結(jié)局的預(yù)測的準確性最高。這與既往研究相似Marchioni等的研究也證明當慢阻肺急性加重患者入院時發(fā)生膈肌功能障礙(DTF<20%)，可以早期預(yù)測NIV治療失敗，其準確性高于基線PH值和PaCO2的變化[20]。本研究中T1時DTF最優(yōu)截止值為23.5%，與既往研究非常接近，Antenora等的研究表明，當DTF< 20%時與慢阻肺急性加重患者的NIV治療失敗密切相關(guān)[17]。由于慢阻肺急性加重患者的氣流阻力增加，呼氣不充分導(dǎo)致動態(tài)過度充氣以及膈肌和呼吸輔助肌收縮能力減弱，進一步加重了呼吸肌負荷和呼吸功能儲備的失衡，而給予NIV可以通過壓力支持通氣的方式克服通氣阻力和氣道阻力，減少患者吸氣做功，緩解呼吸肌的疲勞，改善膈肌功能[21-22]。綜上所述，給予NIV治療可有效改善膈肌功能，而膈肌功能可以早期預(yù)測NIV治療的結(jié)局。

本研究局限性在于，第一，本研究為一項單中心研究，樣本量較小，仍需多中心大樣本量研究證實本研究結(jié)論。第二，本研究中膈肌評估是在自主呼吸期間進行的，未能進行肺容量的評估。而肺容量的測量可能有助于我們更好地理解慢阻肺患者發(fā)生膈肌功能障礙的整體機制，因此還需進一步的高質(zhì)量前瞻性研究?？傊?，我們認為高碳酸血癥，酸中毒和DTF降低，可以較好地預(yù)測慢阻肺急性加重患者NIV治療失敗。膈肌超聲指標尤其是DTF，不同于PH和PaCO2，是早期和準確的NIV預(yù)后預(yù)測指標。