心脏、肺和膈肌超声联合预测重症机械通气患者撤机的价值

赵浩天 王华伟 龙 玲 赵鹤龄 刘元琳 李 丽

机械通气是呼吸困难患者的有效救治手段。然而，撤机失败在机械通气患者中发生率较高［1］，可导致再次气管插管、机械通气时间延长、呼吸道损伤等多种并发症［2］。撤机失败有多种原因，膈肌是主要的吸气肌肉，承载70%~80%的吸气做功，然而长期机械通气、蛋白质负平衡等协同作用下膈肌可发生萎缩［3］，称为呼吸机相关性膈肌功能障碍，导致撤机后患者不能维持足够肺通气量；另一重要原因为心功能障碍。撤机是由机械通气转为自主呼吸的过程，由于胸腔内压力发生变化引起体循环回心血量增加，在心功能障碍基础上诱发液体过负荷，产生撤机相关性肺水肿（weaning-induced pulmonary oedema，WIPO）［1］，导致呼吸困难。既往超声评估撤机的研究［2-3］多集中于单一膈肌功能或心功能。本研究旨在探讨自主呼吸试验（spontaneous breathing trial，SBT）开始和 15 min 时心脏、肺和膈肌超声各参数联合应用在撤机中的预测效能。

资料与方法

一、研究对象

选取2019年7月至2021年5月于我院重症医学科接受机械通气治疗>48 h的患者112例，年龄31~97岁。根据撤机后48 h呼吸状况［4］将其分为撤机成功组64例和撤机失败组48例，撤机成功组中，男40 例，女24 例，平均（60.2±15.8）岁；撤机失败组中，男33 例，女15 例，平均（65.7±15.1）岁。排除标准：①年龄<18岁；②存在中枢神经系统相关性膈肌功能障碍或膈神经损伤；③曾接受肺叶手术、胸廓畸形或肋骨骨折等。本研究经我院医学伦理委员会批准（2019 第130 号），患者或家属均知情同意。

二、仪器与方法

1.仪器：使用Philips CX 50 彩色多普勒超声诊断仪，相控阵或凸阵探头，频率1.0~5.0 MHz。

2.左心功能检测：于SBT 开始时（0 min）在心尖四腔心切面应用Simpson 法测量左室射血分数（LVEF）、左室短轴缩短率（LVFS）、二尖瓣舒张早期血流峰值速度（E）、二尖瓣环室间隔和左室侧壁舒张期组织运动峰值速度平均值（e’），并计算E/e’。

3.肺超声水肿评分（A-LUES）检测：分别于SBT 0 min、15 min 时对患者胸部进行扫查。将单侧胸前区细分为3个区域：胸骨中线与锁骨中线之间，乳头水平上方为1 区、下方为2 区；锁骨中线与腋中线之间为3区，双侧合计6个区，根据各区征象进行评分［5］：0分，扫查切面内均为A线；1分，1~2条B线；2分，≥3条离散型 B 线；3 分，B 线融合且占视野范围<1/2；4 分，B 线融合且占视野范围≥1/2 甚至全部视野；5 分，肺实变合并无或少量胸腔积液；6 分，肺实变合并中或大量胸腔积液。计算 SBT 0 min 与 15 min 时 A-LUES（A-LUES0min和A-LUES15min）及二者差值（ΔA-LUES）。

4.膈肌功能检测：于SBT 15 min 时将相控阵探头置于患者右侧锁骨中线于腋前线之间肋缘下，取横切位，取样线与膈顶垂直，在M模式下观察膈肌运动并测量吸气末至呼气末位置，测量其垂直距离即膈肌移动度（DE），斜率为膈肌收缩速度（DCV）。

以上各超声参数均重复测量3次取平均值。

三、统计学处理

应用SPSS 21.0统计软件，符合正态分布的计量资料以表示，组间比较采用t检验；非正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，组间比较采用非参数检验。计数资料以例数或百分比表示，采用χ2检验。各超声参数两两联合或三者联合采用二元Logistic 回归预测概率法。绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析各超声参数单独及联合应用在撤机中的预测价值。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、两组一般资料比较

两组年龄、性别、急性生理与慢性健康评分（APACHEⅡ评分）、心率、血压、二氧化碳分压、氧合指数、乳酸水平比较差异均无统计学意义；撤机失败组机械通气时间、呼吸频率均较撤机成功组高，差异均有统计学意义（均P<0.05）。见表1。

表1 两组一般资料比较

二、两组各超声参数比较

撤机失败组LVEF、DE、e’均低于撤机成功组，E/e’、A-LUES15min、ΔA-LUES 均高于撤机成功组，差异均有统计学意义（均P<0.05）；两组 DCV、A-LUES0min、LVFS、E 比较差异均无统计学意义。见图1~3和表2。

图1 两组患者膈肌超声图像

图2 两组患者心脏超声图像

图3 两组患者肺超声图像

表2 两组各超声参数比较

三、ROC曲线分析

ROC曲线分析显示，当LVEF、E/e’、DE和ΔA-LUES的截断值分别为51.50%、6.48 cm/s、10.36、10.35 mm、1.50 分时，预测撤机失败的敏感性分别为93.75%、62.50%、85.94% 和 77.08%，特异性分别为 27.08%、75.00%、56.25%和67.19%，AUC 分别为0.613、0.652、0.786 和 0.793；ΔA-LUES 联 合 DE、DE 联 合 E/e’、ΔA-LUES 联合 E/e’，以及 DE、ΔA-LUES 和 E/e’三者联合预测撤机失败的曲线下面积（AUC）分别为0.909、0.852、0.793 和 0.914；其中三者联合的 AUC 最大。见表3和图4。

图4 各超声参数单独及联合应用预测重症机械通气患者撤机失败的ROC曲线图

表3 各超声参数单独及联合应用预测重症机械通气患者撤机失败的效能

讨 论

机械通气患者发生撤机失败是急危重症病房内常见问题。导致撤机失败的原因包括心、肺、膈肌功能。撤机通过解除胸腔内压的限制，促进体循环静脉回流，若心功能较差则无法耐受过多的回心血量，继而产生WIPO 导致撤机失败［6］。肺超声征象的变化可用于直观评估肺水肿的产生，对WIPO 有良好的评估价值［7］，其中胸前区肺超声征象由A 线转变为B 线、B 线数量增多等特征性变化可作为血管外肺水增加的影像学依据［8］。本研究将胸前区划分为6 个区域进行研究发现，两组A-LUES0min比较差异无统计学意义；撤机失败组A-LUES15min和ΔA-LUES 均明显高于撤机成功组（均P<0.05），表明撤机失败组在SBT 15 min 时可经肺超声发现B 线增多，而撤机成功组肺超声征象变化不明显，提示撤机后血管外肺水增多是撤机失败的原因之一。本研究发现当ΔA-LUES 为1.50 分时，预测撤机失败的AUC为0.793。既往研究［7，9］同样选取胸前区位置进行超声检查，因胸前区B 线与肺水肿的产生高度相关。Bouhemad 等［7］对 18 例高龄撤机失败患者研究发现，胸前区肺超声参数预测撤机失败的AUC 为 0.81。Ferre 等［9］研究发现，撤机后患者胸前区B 线数量较撤机前增加≥6 条，预测WIPO 发生的AUC为0.91。上述研究均表明肺超声可用于评估WIPO 导致的撤机失败。本研究较以往研究［7，9］报道诊断效能低，分析原因：既往研究对撤机失败的病例选择集中在WIPO 因素，而本研究纳入病例还包括心功能和膈肌因素，因此单一肺超声参数的诊断效能较低。

撤机失败的另一重要影响因素为心功能。本研究结果显示，撤机失败组LVEF 低于撤机成功组，E/e’高于撤机成功组，差异均有统计学意义（均P<0.05）。当LVEF、E/e’的截断值分别为51.50%、10.36，预测撤机失败的AUC 分别为0.613、0.652。表明撤机失败患者左心功能较撤机成功患者差。E/e’代表左室充盈压，既往研究［6］证实E/e’与心源性撤机失败相关，预测价值高于LVEF。本研究也发现LVEF 预测撤机失败的敏感性、特异性及AUC 均最低，故后期各参数联合将其排除。本研究结果发现，E/e’和ΔA-LUES 联合预测撤机失败的敏感性为83.33%，特异性为64.06%，AUC 为0.793，预测价值为中等，考虑撤机失败的原因不仅与心、肺功能有关，还与膈肌功能因素相关［10-12］。本研究撤机失败组DE明显低于撤机成功组（P<0.05），当其截断值为10.35 mm 时预测撤机失败的AUC 为0.786，也证实了该结论。DE 联合ΔA-LUES、DE 联合E/e’，以及DE、ΔA-LUES、E/e’三者联合应用的AUC分别为0.909、0.852、0.914，均高于单独DE 指标；且三者联合应用的诊断的AUC 更大。表明联合心脏、肺及膈肌超声参数预测撤机失败价值更高。

本研究的局限性：①仅对右侧膈肌进行超声检查，未排除双侧膈肌功能是否平衡；②未监测腹内压，不除外腹内高压、肥胖等因素对膈肌收缩产生影响；③未对右心功能进行监测，未排除肺源性心肌病对撤机成败的潜在影响。

综上所述，心脏、肺和膈肌超声联合应用对重症机械通气患者撤机有较高的预测价值。