超聲評(píng)估膈肌收縮能力和做功對(duì)撤機(jī)結(jié)局的預(yù)測(cè)價(jià)值

董奕君，柏剛，譚婭，張文君

（1.錦州醫(yī)科大學(xué)十堰市太和醫(yī)院研究生培養(yǎng)基地，湖北 十堰 442000；2.湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬十堰市太和醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，湖北 十堰 442000 ）

機(jī)械通氣（mechanical ventilation,MV）是重癥醫(yī)學(xué)科（intensive care unit,ICU）內(nèi)重要的呼吸支持手段之一。有研究［1］指出，約有20%的機(jī)械通氣患者撤機(jī)失敗，且撤機(jī)所需時(shí)間超過了總機(jī)械通氣時(shí)間的40%。通常臨床上常使用呼吸淺快指數(shù)（rapid shallow breathing index,RSBI）來預(yù)測(cè)患者撤機(jī)結(jié)局，但RSBI 常出現(xiàn)假陰性，所以其評(píng)估價(jià)值較為局限。撤機(jī)失敗的一個(gè)主要因素是呼吸肌功能障礙［2］。膈肌是最重要的呼吸肌，吸氣時(shí)其將貢獻(xiàn)總吸氣量的75%［3］。超聲具有無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、便捷、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，并隨著床旁超聲技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，超聲逐漸成為評(píng)估膈肌功能的重要工具。本研究旨在通過超聲檢查手段測(cè)量膈肌相關(guān)超聲指標(biāo)評(píng)估其對(duì)機(jī)械通氣患者的撤機(jī)價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核通過，選取十堰市太和醫(yī)院2021 年7 月至2022 年7 月收入ICU內(nèi)行機(jī)械通氣的患者60 例作為研究對(duì)象，根據(jù)撤機(jī)結(jié)局分為撤機(jī)成功組與撤機(jī)失敗組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①機(jī)械通氣時(shí)間≥24 h；②導(dǎo)致行機(jī)械通氣的原發(fā)病得到控制，且臨床醫(yī)生認(rèn)為存在撤機(jī)的可能性；③達(dá)到可進(jìn)行自主呼吸試驗(yàn)（spontaneous breathing trial,SBT）的標(biāo)準(zhǔn)；④年齡≥18 周歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＜18 周歲、妊娠期婦女；②胸腔有大量積液、氣體；③有脊髓損傷、膈肌麻痹等病史；④合并嚴(yán)重心、肝、腎等臟器功能衰竭；⑤嚴(yán)重凝血功能障礙。

1.2 研究方法

對(duì)符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者記錄撤機(jī)前一般臨床資料，如：年齡、性別、體重指數(shù)（BMI）、急性生理和慢性健康評(píng)估Ⅱ評(píng)分（acute physiology and chronic health condition Ⅱ score,APACHEⅡ評(píng)分）、是否行手術(shù)治療及機(jī)械通氣時(shí)間。

使用美國(guó)GE 公司Venue 急重癥移動(dòng)型超聲診斷儀，于患者SBT 進(jìn)行30 min 時(shí)行床旁超聲檢查，取患者仰臥位。①膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction,DTF），將高頻線陣探頭L12n，頻率調(diào)節(jié)為8.0～12.0 MHz，將探頭置于患者第8～11 肋與腋中線的交界區(qū)，二維超聲聲像圖可清晰顯示膈肌結(jié)構(gòu)；調(diào)整為M 型超聲模式，觀察膈肌厚度隨呼吸運(yùn)動(dòng)的變化情況，一般情況下膈肌隨吸氣變厚，測(cè)量吸氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of inspiration,DTei）與呼氣末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration,DTee）數(shù)據(jù)，通過公式計(jì)算DTF=（DTei-DTee）/DTee×100%，DTF 可以動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)膈肌厚度的變化情況，反映膈肌的收縮能力［4］。見圖1。②膈肌位移-時(shí)間指數(shù)（excursion-time index,E-T 指數(shù)），將凸陣探頭C1-5，頻率調(diào)節(jié)為3.5～5.0 MHz，將探頭置于患者右側(cè)肋弓下緣與右側(cè)鎖骨中線交界處，以肝臟為聲窗，聲束方向指向頭側(cè)，二維超聲聲像圖可顯示高回聲的膈肌；切換至M 型超聲模式觀察膈肌的運(yùn)動(dòng)曲線，在一個(gè)呼吸周期內(nèi)，M 型超聲聲像圖中最低點(diǎn)與最高點(diǎn)之間的距離即膈肌位移（diaphragm excursion,DE），其可替代吸氣時(shí)的吸氣壓與潮氣量，同時(shí)記錄吸氣時(shí)間（inspriatory time,Ti），通過公式計(jì)算E-T 指數(shù)=DE×Ti，E-T 指數(shù)可間接反映膈肌做功［5］。見圖2。本研究由同一位有經(jīng)驗(yàn)的超聲科醫(yī)師操作，所有超聲觀察指標(biāo)均測(cè)量三次，取平均值。

圖1 膈肌厚度圖：紅線為吸氣末膈肌厚度，黃線為呼氣末膈肌厚度

圖2 膈肌位移-時(shí)間圖：紅線為膈肌位移，黃線為吸氣時(shí)間

1.3 觀察指標(biāo)

①比較兩組患者的撤機(jī)前一般臨床資料中各指標(biāo)有無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；②觀察并比較兩組患者膈肌超聲指標(biāo)：DTF、E-T 指數(shù)有無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)臨床資料及膈肌超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料以百分率（%）表示，采用卡方檢驗(yàn)或Fisher 檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較；計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料相關(guān)性采用t檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較；非正態(tài)分布的計(jì)量資料相關(guān)性采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較。繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲線并分析各指標(biāo)對(duì)患者撤機(jī)成功的預(yù)測(cè)價(jià)值，根據(jù)最佳截?cái)嘀担?jì)算敏感性、特異性，并計(jì)算曲線下面積（area under the curve,AUC）。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較

兩組患者的年齡、性別、BMI、APACHEⅡ評(píng)分以及是否行手術(shù)治療比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組患者撤機(jī)前的機(jī)械通氣時(shí)間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組一般臨床資料比較

2.2 兩組患者超聲指標(biāo)比較

撤機(jī)成功組患者的DTF 及E-T 指數(shù)均高于失敗組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者超聲指標(biāo)比較（）

表2 兩組患者超聲指標(biāo)比較（）

2.3 膈肌超聲對(duì)預(yù)測(cè)患者撤機(jī)成功的ROC 曲線分析

ROC 曲線分析結(jié)果顯示患者撤機(jī)成功DTF 的最佳界值為32.5%，其敏感性71.4%，特異性83.3%，約登指數(shù)0.547，AUC 0.824；E-T 指數(shù)的最佳界值為0.99 cm·s，其敏感性76.2%，特異性77.8%，約登指數(shù)0.54，AUC 0.807。見圖3。

圖3 SBT 進(jìn)行30 min 時(shí)的DTF 和E-T 指數(shù)的ROC 曲線

3 討論

ICU 內(nèi)約有36% 的患者需進(jìn)行機(jī)械通氣治療［6］。機(jī)械通氣的撤機(jī)過程十分重要，預(yù)測(cè)機(jī)械通氣的撤機(jī)結(jié)局一直是一個(gè)重要的臨床問題。不必要的過早和延遲撤機(jī)均可影響患者的預(yù)后，過早停止機(jī)械通氣會(huì)給呼吸和心血管系統(tǒng)帶來額外的壓力，而不必要的延遲撤機(jī)則會(huì)導(dǎo)致一系列并發(fā)癥如呼吸機(jī)相關(guān)型肺損傷［7］、呼吸機(jī)相關(guān)膈肌功能障礙［8］、下肢深靜脈血栓等，不恰當(dāng)?shù)某窓C(jī)時(shí)機(jī)將導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率增高。因此，把握適宜的撤機(jī)時(shí)機(jī)，可以改善患者預(yù)后。

呼吸淺快指數(shù)（rapid shallow breathing index,RSBI）為呼吸頻率與潮氣量的比值，臨床上既往常用其預(yù)測(cè)撤機(jī)結(jié)局，它可綜合反映呼吸肌力量與呼吸系統(tǒng)負(fù)荷之間的關(guān)系。但RSBI 準(zhǔn)確性受諸多影響因素干擾，因此受到很大爭(zhēng)議。有研究［9］表明，RSBI＜105 次/（min·L）預(yù)測(cè)撤機(jī)成功的敏感性雖有90%，但其特異性僅為18.7%。有研究［10］分析造成RSBI 準(zhǔn)確性低的原因，主要是由于呼吸肌不僅是由膈肌組成，還包括膈肌以外的肌肉群，當(dāng)膈肌發(fā)生萎縮及功能障礙時(shí)，其他輔助呼吸肌群將會(huì)代償做功，在一定時(shí)間維持正常范圍內(nèi)的呼吸頻率與潮氣量，此時(shí)的膈肌功能障礙將會(huì)被掩蓋，最終導(dǎo)致RSBI 出現(xiàn)假陰性，所以RSBI 的評(píng)估價(jià)值較為局限。

膈肌在自主呼吸中發(fā)揮著“呼吸泵”的作用，膈肌功能的監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)械通氣患者選擇適宜的撤機(jī)時(shí)機(jī)尤為重要。膈肌功能測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)為跨膈壓（Pdi），它是胸腔壓力與腹腔壓力的壓力差值，是反映呼吸肌尤其是膈肌功能的較為直接的指標(biāo)［11］。但由于Pdi 是有創(chuàng)檢查，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，不易于ICU 內(nèi)患者進(jìn)行床邊的多次監(jiān)測(cè)，重復(fù)性較差。臨床上評(píng)估膈肌功能的方法還有最大吸氣負(fù)壓、最大呼氣壓以及影像學(xué)檢查如X 線、CT、磁共振成像等［12-14］，但這些檢查因有創(chuàng)、患者難于配合以及有輻射暴露危險(xiǎn)等而存在一定的局限性。膈肌超聲不僅無創(chuàng)且可重復(fù)性高，近年來，國(guó)內(nèi)外均有研究證實(shí)膈肌超聲對(duì)機(jī)械通氣患者的撤機(jī)結(jié)局有預(yù)測(cè)作用［5,15］。

二維超聲聲像圖可觀察膈肌厚度情況，但有研究指出，膈肌厚度并不能準(zhǔn)確反映膈肌的功能［16-17］，可能是由于炎癥或其他因素導(dǎo)致膈肌水腫增厚，從而影響其準(zhǔn)確性。相比較，DTF 受影響程度小，這是由于其評(píng)估的是膈肌厚度的動(dòng)態(tài)變化情況，是吸氣末與呼氣末膈肌厚度的差值比較，除去了影響膈肌厚度的因素，因此DTF 的準(zhǔn)確性更高，臨床上的應(yīng)用價(jià)值更大。膈肌超聲不僅可直接觀察到膈肌的結(jié)構(gòu)形態(tài)還可觀察膈肌的移動(dòng)方向。正常情況下，在二維及M 型超聲模式下均可觀察膈肌的運(yùn)動(dòng)情況，吸氣時(shí)膈肌向探頭移動(dòng)，呼氣時(shí)膈肌背離探頭移動(dòng)。當(dāng)膈肌麻痹致使膈肌產(chǎn)生矛盾運(yùn)動(dòng)時(shí)，可見膈肌于吸氣時(shí)背離探頭移動(dòng)，而呼氣時(shí)向探頭方向移動(dòng)。一般情況下，一側(cè)膈肌功能可代表整體膈肌功能［18］，故本次研究所有研究對(duì)象均選取右側(cè)膈肌進(jìn)行床旁超聲檢查。本次研究通過超聲監(jiān)測(cè)SBT 進(jìn)行30 min時(shí)的DTF 和E-T 指數(shù)間接評(píng)估膈肌的收縮性和做功情況，當(dāng)DTF 選取32.5%為最佳界值時(shí)，其敏感性為71.4%，特異性為83.3%，約登指數(shù)為0.547，AUC 為0.824；當(dāng)E-T 指數(shù)的最佳界值為0.99 cm·s，其敏感性為76.2%，特異性為77.8%，約登指數(shù)為0.54，AUC 為0.807。撤機(jī)失敗組的DTF 及E-T 指數(shù)顯著低于成功組，這表明DTF 與E-T 指數(shù)這兩個(gè)超聲指標(biāo)對(duì)機(jī)械通氣患者撤機(jī)結(jié)局有較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)性，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本次研究的局限性：一是所有床邊超聲檢查均由一名超聲醫(yī)生完成，受操作熟練性影響。二是撤機(jī)失敗除了有膈肌功能障礙的因素，還有一些非膈肌功能障礙的因素，如：上氣道狹窄、氣道阻力、氣道分泌物［19］等，故影響一定的準(zhǔn)確性。此外本研究屬單中心研究，樣本量相對(duì)較小，今后還需擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步加以證實(shí)。

綜上，針對(duì)ICU 內(nèi)機(jī)械通氣患者行床旁膈肌超聲檢查，超聲評(píng)估膈肌的收縮能力和做功可預(yù)測(cè)撤機(jī)結(jié)局。床旁超聲具有無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、便捷、可重復(fù)性高等特點(diǎn)，非常適合ICU 患者特征，可作為ICU 內(nèi)患者監(jiān)測(cè)和評(píng)估膈肌功能的工具而廣泛應(yīng)用。