膈肌保护在急性呼吸窘迫综合征患者撤机中的可行性研究

秦启红，曹一飞

（南京医科大学附属苏州医院急诊科，江苏 苏州 215001）

急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是严重威胁人类健康的常见危重症，临床表现为呼吸窘迫和顽固性低氧血症[1]。最近南京中大医院领衔的一项国内多中心临床调查研究[2]结果显示，中国大陆ARDS患者的住院病死率高达34%，且重度ARDS的住院病死率高达60%。机械通气是治疗ARDS的重要支持治疗手段，小潮气量和控制平台压为核心的“肺保护性通气”策略已证实能显著改善ARDS患者的临床预后[3]。但不恰当的小潮气量通气策略可导致膈肌自主运动减少或自主呼吸过强，进而发生呼吸机相关膈肌功能障碍（ventilator-induced diaphragm dysfunction, VIDD）[4]。

VIDD已被证实是机械通气时间延长、脱机困难、死亡率增加的主要原因之一，不利于患者预后[5-6]。膈肌保护性通气（diaphragm protective ventilation）是基于膈肌损伤而提出的新的通气策略，通过优化机械通气期间的膈肌负荷、避免膈肌过度去负荷或过负荷，从而减轻膈肌损伤，促进撤机。最近研究[7]发现膈肌增厚分数（diaphragm thickening fraction, DTF）即吸气膈肌厚度的增加/呼气末膈肌厚度维持在40%左右即可避免膈肌损害，从而达到膈肌保护目的。肺保护通气基础上联合膈肌保护性通气能否进一步改善ARDS患者的撤机结局及预后，目前未见相关研究及报道。本研究通过观察膈肌保护通气过程中撤机参数、血气分析及预后等指标变化，评价膈肌保护性通气在ARDS患者撤机中的作用价值，为临床救治提供理论及实践依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2019年07月01日—2021年06月30日入住苏州市立医院重症医学科（ICU）行机械通气超过48 h，且考虑撤机的ARDS患者为研究对象，并收集相关资料。共纳入40 例患者，其中男24例，女16 例；年龄18～78 岁。原发病包括：肺部感染15 例，重症胰腺炎10 例，脓毒症5 例，肺挫伤4 例，颅脑外伤5 例，溺水1 例。根据既往研究结果[7-8]，将DTF在30%～40%定义为膈肌保护，分为观察组（肺保护通气+膈肌保护组）和对照组（肺保护通气组）。两组患者一般资料比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.1.1 纳入标准：(1)患者均符合ARDS柏林标准（2012）；(2)机械通气时间＞48 h；(3)年龄介于18～89 岁，性别不限；(4)获得患者家属的知情同意；(5)通过自主呼吸实验（SBT）前筛查。

1.1.2 排除标准：(1)既往有膈肌麻痹、神经肌肉接头疾病等病史者；(2)纵隔气肿、气胸、胸腔闭式引流者；(3)肿瘤终末期患者或妊娠者；(4)接受体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation,ECMO）治疗的患者；(5)治疗过程中使用肌松剂；(6)严重多脏器功能衰竭及预计病死率高的患者（即累及3 个以上脏器功能衰竭或入ICU后24 h内APACHE Ⅱ评分＞30 分的患者）；(7)非计划拔管（包括意外拔管和自行拔管）者。

1.2 研究方法

1.2.1 患者的基本治疗：入组患者均给予了肺保护性通气策略[小潮气量（4～6 mL/kg），肺复张滴定呼气末正压（PEEP）（PEEP≥5 cmH2O），控制平台压＜30 cmH2O]，并按常规给予充分的气道管理，抗感染、镇痛镇静、营养支持及容量管理等。每日8:00评估患者是否符合撤机条件，符合条件的患者进行30 min SBT实验，通过后予以撤机拔管并随访撤机结局，未通过患者予以原先的呼吸机设置参数继续机械通气并在次日再次评估是否符合撤机条件。

1.2.2 SBT：采用低水平压力支持通气（PSV）进行SBT。压力支持（PS）水平设置在5 cmH2O，PEEP设置在5 cmH2O，吸入氧浓度（FiO2）设置在0.35，持续1 h。

1.2.3 撤机结果评价：SBT通过后，撤机拔管，随访48 h。(1)撤机失败标准：①SBT失败；②撤机拔管后48 h内需要再插管或无创通气；③撤机拔管后48 h内死亡。(2)撤机成功标准（满足下述3个条件）：①成功通过SBT，且撤机、拔除气管插管；②拔除气管插管后48 h内无需再插管及呼吸机辅助通气；③拔除气管插管后48 h内存活。

1.2.4 资料收集：(1)预后指标：机械通气时间、ICU住院时间、住院病死率、撤机成功率等；(2)动脉血气分析：记录pH值、氧分压（PaO2）、二氧化碳分压（PaCO2）、氧合指数（PaO2/FiO2）；(3)撤机时参数指标：SBT 30 min时床旁膈肌超声检查获得DTF、膈肌位移（DE）；同时应用呼吸机监测患者自主呼吸频率（RR）、潮气量（VT）、吸气时间，根据公式计算浅快呼吸指数（RSBI）（RSBI＝RR/VT）和膈肌收缩速度。

1.2.5 超声检查：患者取仰卧位，超声检查，清晰显示膈肌二维图像后测量以下参数：①DE：将探头置于患者右侧肋缘下锁骨中线上，探头朝向患者头部，超声束指向膈肌中后部，即膈肌运动幅度最大的位置。先在二维模式下寻找最佳位置，然后固定探头，进行M型超声测量膈肌运动幅度，获得DE值，测量3 次，取平均值。②DTF：将探头置于双侧锁骨中线与肋弓下缘交界处，显示膈肌脚结构，采集并储存呼吸过程中的膈肌厚度变化，测量吸气末及平静呼气末的膈肌厚度。DTF＝(吸气末膈肌厚度-呼气末膈肌厚度)/呼气末膈肌厚度×100%。

1.2.6 观察指标：(1)两组预后指标比较，包括撤机成功率、机械通气时间、ICU病死率、ICU住院时间等；(2)两组患者SBT 30 min时撤机参数比较；(3)两组撤机成功患者首次撤机时、脱机24 h后、48 h后、72 h后血气分析指标变化。

1.3 统计学方法 采用SPSS 25.0统计软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，计数资料以构成比（%）表示，计量资料两组间比较采用独立样本t检验，计数资料两组间比较采用χ2检验。均以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者临床预后指标比较 结果表明：观察组的机械通气时间、ICU住院时间、ICU病死率、撤机成功率指标明显优于对照组，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。（表1）

表1 两组临床预后资料比较

2.2 两组患者SBT 30 min时撤机参数比较 观察组RR、RSBI及膈肌收缩速度均低于对照组，观察组DE高于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.001）。（表2）

表3 两组撤机成功患者血气分析指标变化比较（±s）

表3 两组撤机成功患者血气分析指标变化比较（±s）

指标 时间 观察组（n＝16） 对照组（n＝24） t P pH 首次撤机时 7.32±0.05 7.34±0.07 0.614 0.542 24 h后 7.38±0.02 7.35±0.02 2.445 0.016 48 h后 7.40±0.04 7.36±0.05 2.874 0.005 72 h后 7.42±0.02 7.38±0.05 2.107 0.039 PaO2（mmHg） 首次撤机时 88.55±7.60 88.22±8.11 0.326 0.746 24 h后 83.13±7.13 75.38±8.04 4.440 ＜0.001 48 h后 88.01±6.96 79.62±7.34 4.594 ＜0.001 72 h后 90.80±7.58 84.25±8.04 3.571 ＜0.001 PaCO2（mmHg） 首次撤机时 43.96±5.53 44.44±5.88 0.358 0.724 24 h后 35.90±4.65 33.18±5.05 2.451 0.018 48 h后 37.64±3.83 35.56±4.13 2.256 0.025 72 h后 39.55±3.11 37.24±3.36 3.076 0.003 PaO2/FiO2（mmHg） 首次撤机时 139.25±16.23 142.55±17.80 0.837 0.404 24 h后 195.33±18.90 162.30±19.45 7.453 ＜0.001 48 h后 210.31±20.16 173.18±21.33 7.741 ＜0.001 72 h后 241.61±22.30 190.24±23.66 9.670 ＜0.001

表2 两组患者SBT 30min时撤机参数比较（±s）

表2 两组患者SBT 30min时撤机参数比较（±s）

组别 n RR（次/min） DE（mm） RSBI（次·min-1·L-1） 膈肌收缩速度（cm/s）观察组 16 19.50±3.14 1.77±0.70 44.72±4.55 1.62±0.29对照组 24 22.04±2.86 1.33±0.50 63.26±6.21 1.92±0.48 t 5.036 7.258 6.141 7.257 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 两组撤机成功患者血气分析指标变化比较 首次撤机时，两组患者pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2对比，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性；撤机24、48、72 h时，观察组患者的pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2均明显高于对照组（P均＜0.05）。（表3）

3 讨论

ARDS是ICU常见危重症，病死率高达40%，肺保护通气仍是ARDS机械通气治疗的基石，但机械通气过程中膈肌过度去负荷和膈肌负荷过重[9]均会导致膈肌损伤。呼吸机相关膈肌功能障碍是导致重症患者难以撤离呼吸机的重要原因之一，可引起机械通气时间延长，增加呼吸机相关性肺炎等并发症，最终导致患者住院时间延长、住院费用增加及病死率增加。有研究[7]显示出院时存在膈肌功能障碍的患者，其远期病死率及再入院率显著高于非膈肌功能障碍的患者。因此进一步优化机械通气策略，对降低ARDS病死率、促进撤机具有重要的临床意义。膈肌保护通气是一种新的通气策略，可减轻膈肌损伤，促进撤机。目前膈肌功能障碍尚缺乏有效的药物治疗，膈肌保护通气可能成为避免VIDD的有效治疗手段。

膈肌床旁超声检查已被证明是评估ICU膈肌功能的重要工具[10]。持续动态监测膈肌功能有助于早期诊断出膈肌功能障碍，可提高撤机成功率，尤其对撤机困难和长时间机械通气患者。床旁超声监测DTF对预测撤机有一定的指导价值，同时也为ARDS患者的膈肌保护提供了一个潜在的可量化目标。有研究[7]发现，在通气的前3 d内平均DTF值为15%～30%的患者（与健康人群相似）膈肌厚度稳定且通气时间最短。Ferrari等[11]研究发现机械通气患者DTF＞36%可预测撤机成功，敏感性为82%，特异性为88%。本研究在肺保护通气基础上，根据既往研究结果将DTF在30%～40%定义为膈肌保护。结果显示观察组的撤机成功率更高，机械通气时间、ICU住院时间、ICU病死率均低于对照组。说明膈肌功能对机械通气患者的撤机及生存等临床结局有重要的影响，膈肌保护通气作为一种潜在的补充治疗策略，在机械通气时维持了膈肌恰当的自主收缩活动，减轻了膈肌损伤。

在脱机时发生膈肌功能障碍，会显著延长机械通气时间和ICU住院时间，同时增加困难脱机或延迟脱机。有研究[12]发现第一次行SBT患者，膈肌功能障碍的发生率约29%，延迟脱机患者增高到36%[13]。本研究发现SBT 30 min时观察组RR、RSBI及膈肌收缩速度均低于对照组，观察组DE高于对照组。说明膈肌功能障碍患者在SBT早期即出现浅而快的呼吸，导致呼吸负荷的增加，膈肌保护通气策略通过优化机械通气期间的膈肌负荷，避免机械通气导致的膈肌损伤从而促进撤机。

膈肌无力和膈肌损伤在机械通气后2～3 d内就已发生，并随着机械通气时间延长而加重[14]。本研究撤机后24、48、72 h观察组患者的pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2均明显高于对照组，说明肺保护联合膈肌保护通气策略兼顾了肺和膈肌，在潜在的呼吸努力不足和过度努力之间取得平衡。既允许自主呼吸下pH、PaCO2和PaO2对患者呼吸努力的影响，保证了足够的气体交换和减少膈肌损伤，又尽量减少整体动态肺应激来保护肺，优于单纯的肺保护通气。

综上所述，膈肌保护通气是新的通气策略，ARDS患者机械通气时肺保护通气基础上联合膈肌保护通气可减轻膈肌损伤，促进撤机并改善患者预后，优于单纯的肺保护通气。