心外科术后长期机械通气失败的原因分析

贺黉裕， 刘雯珺， 居旻杰， 刘以梅， 顾准咏， 罗 哲

复旦大学附属中山医院重症医学科，上海 200032

长期机械通气(prolonged mechanical ventilation, PMV)是指自主呼吸试验(spontaneous breathing trial, SBT)失败3次以上或者至少需要7 d才能通过SBT试验。PMV可造成各种并发症，如呼吸机相关性肺炎、膈肌萎缩等，从而使死亡率明显增高[1]。提高PMV的脱机率可降低死亡率，提高患者生活质量，同时能减少医疗费用[2]。导致PMV的原因是多方面的，包括呼吸功能、心脏功能、膈肌功能、神经功能及内分泌功能异常[3]。心外科术后患者PMV率为2.6%～22.7%[4]。本研究以心外科术后、机械通气超过7 d仍不能脱机的气管切开患者为研究对象，寻找脱机失败的原因，并探讨相应的干预方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2015年1月至2017年7月复旦大学附属中山医院重症医学科收入心脏外科术后PMV患者40例。纳入标准：年龄≥18岁，机械通气时间超过7 d仍未脱离呼吸机，已行气管切开的患者。排除标准：年龄小于18岁，孕妇，非心脏外科术后，在7 d内拔除气管插管或脱离呼吸机，昏迷，心外科未手术，血流动力学不稳定患者。患者、家属或监护人签署知情同意书。本研究经医院伦理委员会审核批准。

1.2 相关检查及处理 患者入ICU后，所有患者每日行床旁胸X线片了解肺部情况。根据患者临床症状，部分患者行肺部CT检查及气管镜检查。所有患者每日行床旁心超、肺超、膈肌超声检查。心超评估患者左心及右心功能、心腔大小、瓣膜反流情况。根据急诊床旁肺超(the basic lung ultrasound in emergency, BLUE)策略通过肺部超声(lung ultrasonography score, LUS)评分评估肺部渗出程度。用膈肌超声评估膈肌功能。

根据检查结果进行针对性处理，包括以下方面：对于存在心功能不全的患者，以积极利尿强心，降低前后负荷治疗为主[5]；对于存在肺不张、肺实变的患者予肺复张，痰液引流；对于肺部炎症患者予抗感染治疗；存在20 mm以上胸腔积液予胸腔穿刺引流[6]；对于存在膈肌功能不全的患者予康复锻炼并每日评估膈肌功能。

1.3 脱机策略 所有患者每日进行脱机锻炼，具体的脱机策略如下：逐步降低机械通气的压力支持，延长SBT的时间[7-8]。在此过程中评估患者是否存在呼吸窘迫或疲劳。当患者呼气末正压通气(positive end expiratory pressure, PEEP)≤8 cm H2O, 吸入氧浓度(fraction of inspiration O2，FiO2)小于或等于0.5, 动脉血氧分压(PaO2)/FiO2>150 mmHg, 血氧饱和度(pulse oxygen saturation,SpO2)≥90%时, 同时患者血流动力学平稳，可考虑行SBT试验[1]。

SBT试验采用持续气道正压通气(continuous positive airway pressure, CPAP)模式，呼吸机压力支持(pressure support ventilation, PSV) 7～10 cm H2O，持续30 min。若无不耐受表现脱机或持续脱机48 h以上，则视为脱机成功。脱机失败表现为脱机过程中出现呼吸困难、SpO2下降、高碳酸血症、心率大于140次/min、收缩压大于180 mmHg等[1]。

1.4 观察指标 记录每例患者的性别、年龄、手术类型、急性生理功能和慢性健康状况评分系统Ⅱ(APACHE Ⅱ)评分、Euroscore评分、合并症、肾功能不全、氨基末端脑钠肽前体(N-Terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-proBNP)、pH值、动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide in arterial blood, PaCO2)、动脉血氧分压(partial pressure of oxygen in arterial blood, PaO2)、PaO2/FiO2, 入组前机械通气时间和住院时间。终点事件为脱机。

2 结 果

2.1 患者一般特征 结果(表1)显示：入ICU前患者平均机械通气时间为(24.9±18.5)d，平均住院时间为(27.4±22.3)d。40例患者中，24例(60%)脱机成功，16例(40%)脱机失败。在患者的基本资料中，年龄分布及手术类型(瓣膜手术vs大动脉手术)在脱机成功和脱机失败组间差异有统计学学意义(P<0.05)。

表1 40例心外科术后患者一般特征

*以中位数表示. APACHE Ⅱ: 急性生理功能和慢性健康状况评分系统Ⅱ；NT-proBNP: 氨基末端脑钠肽前体

2.2 床旁超声等检查结果 40例PMV患者中，8例患者存在单纯心功能不全，20例存在单纯呼吸功能不全，2例患者存在单纯膈肌功能不全，5例患者同时存在心肺功能不全，2例存在心脏和膈肌功能不全，3例存在肺脏和膈肌功能不全。心功能不全除了相应的临床表现和实验异常外，床旁心超还提示以下超声表现，包括左室射血分数(LVEF)≤35%、中重度瓣膜反流、三尖瓣环位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)≤10 mm或心房巨大。呼吸功能不全除了呼吸系统症状外，胸部X线片或CT提示肺部渗出，床旁肺超表现为LUS评分>17分和(或)胸腔积液≥20 mm。膈肌功能不全表现为脱离呼吸机后，患者存在呼吸窘迫的症状和体征，同时膈肌超声提示单侧或双侧膈肌活动度≤10 mm。

2.3 延迟脱机的原因 对影响脱机的原因进行单因素分析(表2)，发现手术类型、年龄、是否存在心功能不全及是否存在呼吸功能不全是影响脱机的因素(P<0.05)。多因素分析(表3)提示，心功能不全导致脱机失败率较高(P=0.036)，术前呼吸功能不全使脱机失败率较低(P=0.003)，膈肌功能不全不影响脱机结局。

表2 影响脱机结局的单因素分析

APACHE Ⅱ:急性生理与慢性健康状况评分系统Ⅱ；OR：风险比；CI:可信区间；Euroscore:欧洲心血管手术危险因素评分; NT-proBNP: 氨基末端脑钠肽前体；PaO2/FiO2：动脉血氧分压与吸入氧浓度比值

表3 影响脱机结局的多因素分析

2.4 脱机成功及失败的病因分析 24例脱机成功的患者中，存在呼吸功能不全患者22例(91.7%)，其中单纯呼吸功能不全患者16例(66.7 %)，同时存在心肺功能不全的患者3例(12.5%)，呼吸合并膈肌功能不全的患者3例(12.5%)；另外，有2例患者(8.3%)仅存在膈肌功能不全，无心肺功能异常。16例脱机失败的患者中，存在心功能不全患者12例(75%)，(包括心肺功能不全、心膈功能不全、单纯心功能不全)；单纯呼吸功能不全患者4例(25%)。

进一步分析16例脱机失败患者脱机失败的病因，结果(表4)发现：5例患者存在右心室TAPSE≤10 mm(其中1例合并双侧膈肌功能不全，另1例合并重症肺炎)；4例患者的LVEF<35%；2例患者存在巨大左心房(直径分别为78 mm和102 mm)；1例患者存在中重度的二尖瓣反流合并双侧膈肌功能不全；4例患者为重症肺炎，胸部CT和肺超提示弥漫性肺部病变，呼吸功能未改善，脱机失败。

表4 脱机失败的病因分析

“+”表示异常，“-”表示正常. TAPSE:三尖瓣环位移；LVEF:左心室射血分数

3 讨 论

本研究发现心功能不全是心外科术后PMV患者脱机失败的主要原因。存在心功能不全的PMV患者脱机失败率近80%；单纯呼吸功能不全的PMV患者脱机失败率为25%；单纯膈肌功能不全的PMV患者全部成功脱机。心外科术后PMV患者脱机失败的主要原因是存在心功能不全，这与既往研究[2]结果一致。

本研究发现以下4个因素可导致存在心源性因素的PMV患者脱机失败。(1) LVEF≤35%：在脱机过程中，由于胸腔内压下降，心脏前负荷、后负荷均增加，如果患者存在左心功能不全，脱机可加重原有症状，出现肺水肿。同时脱机增加呼吸和心脏做功，肾上腺素能兴奋进一步加重心脏氧耗。当LVEF<35%时，患者左心室顺应性明显变差，无法耐受脱机所引起的心脏做功增加，因而脱机失败率较高[9]。(2)中重度二尖瓣反流[10]：脱机过程中出现前后负荷增大，可加重原有瓣膜反流，导致脱机失败的比例增加。(3)低TAPSE[11]：TAPSE值反映右心室收缩功能，其数值低说明右心室功能障碍。脱机过程中的缺氧可导致肺动脉痉挛，右心室后负荷增加，加重右心衰，右心室明显扩大，室间隔左偏，影响左心室充盈，左心室充盈压上升，导致脱机失败[5]。(4)巨大心房：左心房增大与左心室顺应性下降正相关，是脱机失败的高危因素[12]。本研究有2例患者存在巨大左心房，1例患者左心房直径78 mm，另1例患者左心房直径102 mm。过大的左心房占据左侧胸腔，压迫左侧肺脏，同时限制左侧膈肌活动，尽管该2例患者LVEF均在正常范围，但最终均脱机失败。

本研究也提示，存在肺源性因素的PMV患者脱机成功率高，这是因为肺部因素可以通过有效的方法被纠正。如SBT前通过利尿、肺复张、纤维支气管镜吸痰、胸腔积液穿刺引流及选用合适的抗生素等降低肺LUS评分[13-14]，增加脱机成功的机会[15]。

心外科手术过程中可能损伤膈神经，从而出现一侧膈神经麻痹[16]，因此可能导致脱机失败。本研究7例膈肌异常的PMV患者，除2例因合并心功能不全脱机失败外，另外5例患者均成功脱机。因此，本研究认为膈肌功能不全可使机械通气时间延长，但通过反复的脱机锻炼和康复训练，使膈肌功能部分恢复，进而可以脱离呼吸机。

综上所述，心功能不全是导致心外科术后PMV患者脱机失败的主要原因，而因呼吸功能不全和膈肌功能不全导致的延迟脱机患者最终脱机成功率高。