超声心排血量监测联合被动抬腿试验在老年机械通气患者中撤机成功的预测价值

熊蜀佩 郑春 张永,3

机械通气是维持呼吸衰竭患者呼吸功能的重要手段。当引起机械通气诱因已去除，确定撤机的时机是需解决的难题。过早撤机可能导致再次插管，延长机械通气时间则增加呼吸机相关肺炎风险，增加病死率[1-2]。老年人由于心血管退行性变及生理功能下降，是心脏储备能力降低的好发人群，撤机后心功能变化复杂，容易发生撤机失败。无创超声心排血量监测(ultrasonic cardiac output monitoring ,USCOM)因具有无创、便捷、操作简单等优点而广泛应用于ICU、麻醉科等科室[3]。既往研究提示USCOM 联合被动抬腿试验(passive leg raising test,PLR)，测量血流动力学参数与有创监测值相关性好，可预测容量反应性，评估心脏储备能力[4-5]。本研究主要探讨超声心排血量监测联合被动抬腿试验在老年机械通气患者中撤机结局的预测价值。

资料与方法

一、对象

选取2020年4月-2021年3月内江市第一人民医院重症医学科的老年机械通气患者。纳入标准：(1)患者年龄≥65岁； (2)有创呼吸机通气时间大于48小时；(3)患者符合撤机流程标准[6]，包括① 导致机械通气的原发疾病已经好转；② 无营养状不良；③ 代谢状态稳定: 体温<38℃；血糖(6～10 mmol/L); ④ 内环境稳定，电解质基本正常；⑤ 肺功能评估：氧合指数PaO2/FiO2≥150，呼气末正压(PEEP)≤5～8 cm,具有自主呼吸的能力、气道通畅性良好,具有自主咳嗽能力;⑥ 血流动力学稳定：HR <140 次/分，90 mmHg10分。

排除标准：(1)临终衰竭状态；(2)存在被动抬腿试验禁忌，如下肢骨折、胸腔高压(张力性气胸)、腹腔高压、腹主动脉瘤、头部外伤及颅内高压、未缓解的严重心功能不全、急性肺水肿、ARDS；(3)高位截瘫/全瘫；(4)气管切开患者；(5)拟进行有创-无创序贯治疗患者；(6)USCOM无法获得清楚的图像。

所有患者或家属均签知情同意书，本研究通过内江市第一人民医院伦理委员会许可。

二、方法

本研究为前瞻性自身对照研究。按标准撤机流程，在自主呼吸试验(spontaneous breathing trial，SBT)前行被动抬腿试验(PLR)，并用USCOM监测患者血流动力学变化情况，具体步骤如下：患者取半卧位45°，超声探头置于胸骨上窝或置于胸骨左缘2～5肋间，采集主动脉/肺动脉血流频谱，以获取心率(HR)、每搏输出量(SV)、心排量(CO)、心脏指数(CI)等血流动力学参数。放平床头, 患者改为仰卧位，同时调节床尾将下肢抬高45°，1min内再次使用USCOM记录上述参数。测量时，调整超声探头角度尽量使探头方向与血流方向一致以取得最强回声信号，多次测量取平均值。上述操作均由同一人员进行操作，研究者对撤机后结局，管床医生对USCOM测量指标彼此不知情。

三、观察指标

根据撤机结局将患者分为撤机成功组和撤机失败组。未通过SBT 试验或48小时内需再次使用机械通气(包括无创)，或高流量氧疗或死亡，列为失败组，反之计入撤机成功组。并记录患者一般临床资料包括年龄、性别、BMI、既往有无呼吸系统疾病、循环系统疾病病史、入住ICU原因，首次撤机前机械通气时间(h)、SBT前血气分析，被动抬腿试验前后USCOM记录的SV、CO、CI、HR，并计算CI变化率即ΔCI=(CIPLR后-CIPLR前)/CIPLR前，同理计算ΔCO、ΔSV及患者撤机后临床转归。

四、仪器

使用仪器为澳大利亚生产USCOM系统，GEM Premier动脉血气分析仪。

五、统计学方法

采用IBM SPSS25.0软件进行统计学分析,正态分布计量资料用表示，两组比较用两独立样本t检验，配对设计采用配对t检验；偏态分布资料使用中位数(四分位数)M(P25，P75)表示，两组比较使用非参数检验(秩和检验)；计数资料用构成比及率表示，采用χ2检验；诊断试验采用受试者工作特征(ROC)曲线并计算曲线下面积AUC；P<0.05为有统计学意义。

结 果

一、撤机结果及临床转归

2020年4月-2021年3月共纳入45例老年患者，其中撤机成功组30例，失败组15例，撤机成功组全部好转转科继续治疗，撤机失败组有4例再次机械通气后成功拔管，2例死亡，9例自动出院。

二、两组患者一般临床资料比较

两组患者入住ICU原因为AECOPD(n=7)、重症肺炎(n=8)、哮喘(n=7)、心源性疾病(n=5)、术后监测(n=14)、其他(肾衰竭、脑血管疾病、中毒等)(n=4)。两组患者性别、BMI、既往是否有呼吸系统疾病、撤机前血气分析pH、PaO2、PaCO2、氧合指数无差异(P>0.05),两组患者年龄、既往是否有循环系统疾病、ICU入住时间、机械通气时间有差异(P<0.05)(见表1)。

表1 两组患者一般临床资料比较

三、两组患者PLR前后血流动力学指标变化

PLR后，撤机成功组测得HR、SV、CO、CI较PLR前均有升高，差异有统计学意义(P<0.05)，撤机失败组仅测得CO、CI较PLR前有升高，差异有统计学意义(P<0.05)(见表2)。撤机成功组和撤机失败组PLR前后心输出量(CO)变化(见图1，图2)。

表2 两组患者PLR前后血流动力学指标变化

图1 撤机成功组PLR前后CO变化

图2 撤机失败组PLR前后CO变化

四、两组ΔSV、ΔCO、ΔCI比较

撤机失败组ΔCO、ΔCI均小于撤机成功组，差异有统计学意义，两组ΔSV无统计学差异P=0.087(见表3)。

表3 两组ΔSV、ΔCO、ΔCI比较[M(P25,P75)]

五、ΔSV、ΔCO、ΔCI预测撤机成功价值

以ΔSV预测患者撤机成功，AUC=0.658(95%CI0.476～0.839；以ΔCI预测患者撤机成功，AUC=0.821(95%CI0.675～0.967)；以ΔCO预测患者撤机成功，AUC=0.822(95%CI0.676～0.969)；ΔCO以6.93%为截断值，诊断敏感度为0.833，特异性为0.8；ΔCI以8.9%为截断值，诊断敏感度为0.767,特异性为0.867(见图3)。

图3 ΔSV、ΔCO、ΔCI预测撤机成功率ROC曲线

讨 论

机械通气是对呼吸衰竭患者的关键性治疗之一，撤机的时机影响患者预后。传统预测机械通气的撤机结局主要靠自主呼吸试验(SBT试验)，但约10%～20%患者能顺利通过SBT试验，仍出现撤机失败情况[2]。导致撤机失败原因众多，包括新发呼吸衰竭、心力衰竭[7]、气道分泌物积聚或上呼吸道阻塞[8]。其中心血管因素占重要部分[9]。在撤机拔管前准确的评估患者心功能，选择敏感度及特异性较高的预测指标，早期识别该类患者，才能优化撤机流程。

超声心输出量监测是可在床旁实现的无创血流动力学监测方法。其原理是采用连续多普勒超声技术测量SV、CO等血流动力学参数。被动抬腿试验是通过重力作用，使下肢及肠系膜静脉血液回流入中央循环，从而模拟回心血量增多正常生理过程，在不增加额外液体情况下能够有效识别患者对于容量的反应性。

对于机械通气患者，心肺交互作用的概念早已提出[10]。机械通气利用外源性的正压将氧气送入气道，增加了胸腔内压力。随着撤机拔管，胸腔的正压转为正常负压，对胸腔内大血管产生负压抽吸作用，导致回心血量的增多，前负荷增大。同时随着患者自主呼吸运动增加，心脏负荷增加。根据心室收缩功能不同，Frank-Starling 曲线可呈现不同的形状，被动抬腿试验模拟补液可能导致每搏输出量和心输出量显著增加或可忽略不计，呈有反应性或无反应性[11]。若患者既往存在基础的心血管疾病(如高血压、冠心病、心肌梗死等)，心脏前负荷增加时更有可能出现液体超负荷导致急性心功能不全、呼吸困难，需要再次插管。

本研究显示，在老年机械通气患者中，撤机失败组患者具有年龄更大、既往心脏疾病发生率高的特点，提示年龄和既往心脏疾病是撤机失败的高危因素，撤机失败率可高达33.3%，这与Thille等[12]研究结果类似。被动抬腿试验前后患者血流动力学参数变化提示:撤机失败组的HR、SV在PLR前后变化不大；撤机成功组则有明显的HR、SV、CO增加。撤机失败组ΔCO、ΔCI均小于撤机成功组,但两组ΔSV无统计学差异(P=0.087)。两组患者每搏出量变化率(ΔSV)无差异的原因，可能在于老年患者基础SV较低，在抬腿试验时捕捉到的一次心搏量变化更小，且本研究观察到部分患者存在房颤等心律失常导致SV降低，SV变化率敏感性较差。而两组ΔCO、ΔCI有明显差异，CO/CI增加可能来源于心率增快的代偿作用，Monnet等[13]通过荟萃分析了21项关于PLR和补液研究，发现PLR 诱导的心输出量(CO)增加 10%±2% 能可靠的预测容量反应性，敏感性为 85%，特异性为 91%。所以本研究选用CO、CI变化率作为预测撤机结局指标。并得出ΔCO>6.93%、ΔCI>8.9%可作为撤机成功结局的有效预测因子，与刘英芹等[14]研究的ΔCI>11.4%的诊断截断值相比偏低。差异来源可能为本研究纳入患者均为老年人，高龄及基础心输出量低下，对模拟补液反应差，心输出增加较少。

同时，本研究不仅有撤机结局的预测能力，且能指导患者后续治疗。包括根据USCOM结果加强心功能、外周循环的血流动力学监测；对于PLR后CO及CI增幅较少患者减少液体入量及输液速度；针对撤机失败高风险患者撤机后进行有创-无创呼吸机序贯治疗[1, 15]或高流量吸氧[16]预防呼吸衰竭，能够减少再插管率、呼吸机相关肺炎发生率，改善患者预后，降低ICU入住时间。

本研究不足之处在于，第一是研究样本量较小，统计效能较低，需要更大样本的研究进一步证实研究结果。第二是USCOM自身应用的限制，如肥胖、严重肺气肿、房颤、严重心功能不全等均可能影响USCOM采集的图像质量，使采集数据与真实数据有所偏差。第三，本研究在撤机前行PLR模拟补液，可进一步在撤机自主呼吸试验(SBT试验)期间再次测量其CO等血流动力学参数，探究心功能在整个撤机过程中动态变化，了解心功能储备在撤机中扮演角色。第四，本研究是观察性研究，通过USOCM联合PLR测量血流动力学指标，下一步可进一步行干预措施，了解能否降低撤机失败率。

综上所述，进行被动抬腿试验前后CO、CI变化率越高，撤机成功可能性越大，ΔCO>6.93%，ΔCI>8.9%是老年患者撤机成功的预测指标。USCOM联合被动抬腿试验，简单易行、无创，能有效预测撤机成功结局，早期识别撤机困难患者，优化撤机流程。