超声评估膈肌功能在神经重症患者撤机拔管中的应用价值研究

雍海荣，王奎，凌张宾

(皖南医学院第一附属医院急诊科，安徽 芜湖 241001)

神经重症患者常由于脑出血、脑创伤、脑肿瘤等引发神经中枢出现严重的器质性病变导致中枢性呼吸衰竭。机械通气由于可以维持患者的肺通气和换气功能，同时也可以缓解患者呼吸肌肉疲劳而成为临床上救治此类患者重要的生命支持手段。研究表明机械通气患者撤机拔管占据了整个撤机过程40%～50%的时间[1-2]，而在神经重症患者中撤机拔管失败率更是高达20%～40%[3]。同时研究也表明神经重症患者撤机拔管失败会增加发生呼吸机相关性肺炎(ventilator-associated pneumonia，VAP)的风险，延长机械通气时间和ICU住院时间，增加病死率[4-6]。膈肌作为人体最主要的呼吸肌承担人体70%的呼吸做功[7]。因此，通过评估膈肌功能是否正常对于此类患者的撤机拔管有着重要指导意义。近年，床旁超声由于简单、易操作且无创已成为评估重症患者膈肌功能的主要方法之一。但是，仍较少用于指导神经重症患者的撤机拔管。本研究拟通过测量膈肌活动度、膈肌厚度及膈肌增厚分数，探讨超声评估膈肌功能对预测神经重症患者撤机拔管的可行性，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

1.1.1 研究对象 收集2019年1月—2020年1月入住皖南医学院第一附属医院(弋矶山医院)神经外科ICU行有创机械通气的神经危重患者共44例。

1.1.2 纳入标准 ①所有入住神经外科ICU行气管插管且需要进行有创机械通气的患者；②年龄≥18周岁且<80周岁；③经头颅CT或磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)检查以原发性颅脑疾病为第一诊断且首次发病；④经临床医生判断达到自主呼吸试验(spontaneous breathing trial，SBT)和撤机条件的患者；⑤家属签署机械通气知情同意书；⑥经过本院伦理委员会批准。

1.1.3 排除标准 ①年龄<18周岁或≥80周岁；②双瞳孔散大，光反射消失；③妊娠；④既往存在膈肌麻痹、高位颈髓损伤、截瘫、重症肌无力、神经肌肉类疾病；⑤入院即出现多器官功能衰竭、经诊断为脑死亡患者、行气管切开患者；⑥行有创机械通气的主要原因非原发性颅脑疾病所致；⑦经神经外科医生预测24 h内死亡风险较高者；⑧家属拒绝配合临床治疗。

1.2 研究方法

1.2.1 收集资料

1.2.1.1 基础资料 收集纳入研究患者的性别、年龄、诊断、发病至入院治疗时间(h)、撤机拔管前机械通气治疗时间(h)、撤机拔管前是否存在误吸、是否合并心肺基础疾病。

1.2.1.2 观察指标 ①患者入院时格拉斯哥评分(glasgow coma scale，GCS)、撤机拔管前GCS(分)；②SBT试验结束时的机械通气参数包括呼出潮气量(VTe)、分钟通气量(MV)、浅快呼吸指数(rapid shallow breathing index，RSBI)、0.1 s口腔闭合压(P 0.1)、呼吸功(WOB)、呼气峰流速(peak expiratory flow，PEF)；③撤机拔管前生命体征、动脉血气、血常规及血生化指标；④撤机拔管前患者有无吞咽反射、咳嗽强度(强：吸痰时患者能够自行将痰咳至气管插管处；中：吸痰时有咳嗽反射但是无法将痰液咳至气管插管；弱：患者有轻微或无咳嗽反射)、吸痰频次(低：每次吸痰间隔时间≥2 h；中：间隔为1～2 h；高：间隔<1 h)、撤机拔管后有无舌根后坠；⑤超声评估患者行SBT时的膈肌功能指标包括膈肌活动度(diaphragmatic excursion，DE)、呼吸末膈肌厚度(diaphragmatic thickness at the end of calm exhalation，DTee)、吸气末膈肌厚度(diaphragmatic thickness at the end of deep inhalation，DTei)、膈肌增厚分数(diaphragmatic thickness fraction，DTF)，DTF=(DTei-DTee)/DTee×100%。

1.2.2 撤机拔管方法 根据2007年欧洲呼吸学会共识首先进行自主呼吸试验前评估，需达到其标准[8]。

1.2.3 撤机拔管分组定义 成功撤机拔管组定义为SBT试验通过后完成撤机拔除气管插管，并且48 h内无需再次使用呼吸机。撤机拔管失败组定义为SBT试验失败或48 h内需要再次使用有创或无创呼吸机、再次气管插管或气管切开、短期内病情恶化或死亡。

1.2.4 膈肌超声方法 将患者采取仰卧位床头抬高30°～45°，于SBT结束时采用迈瑞(型号：UMT-500)B超机进行右侧膈肌功能测量。按照如下方法进行测量[7，9-11]：①膈肌活动度：用3.5 MHz超声探头置于患者锁骨中线或腋前线与肋弓下缘交界处，以肝脏作为透声窗，探头指向头侧及背侧，使声束到达并垂直于膈肌中后1/3部位，在理想的二维图像基础上应用M超显示膈肌运动，M超取样线指向膈肌顶部并与长轴夹角<30°以获得最大的膈肌活动度。分别测量吸气末及呼气末膈肌距基线的距离。DE(cm)=吸气末膈肌距基线的距离-呼气末膈肌距基线的距离，测量3次取平均值；②使用频率为10 MHz的线阵探头，置于腋前线或腋中线第8～10肋间隙，垂直于胸壁显示肋膈角处的膈肌结构，在理想的二维图像基础上应用B型或M型模式测量肋膈角下0.5～2 cm处DT。分别测量DTei和DTee，并计算DTF。DTF=(DTei-DTee)/DTee×100%。膈肌超声检查均由具有经过重症超声资质培训的人员完成。

2 结果

2.1 一般基础资料比较 本研究共纳入44例患者，其中撤机成功组33例，撤机失败组11例。两组患者在性别、年龄、诊断、发病至入院时间、撤机拔管前机械通气时间、心功能指标、血生化电解质指标、入院时是否存在误吸、是否存在心肺基础疾病等一般基础资料方面均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 一般基础资料比较

2.2 两组患者SBT结束时观察指标对比 撤机拔管成功组患者在SBT结束拔管前的GCS评分显著高于失败组，差异有统计学意义(P<0.05)；撤机失败组患者在SBT结束时SBP、DBP均显著高于撤机成功组，差异有统计学意义(P<0.05)；撤机成功组患者在撤机拔管前存在吞咽反射的占比均显著高于撤机失败组，差异有统计学意义(P<0.05)。但是，失败组患者在撤机拔管之后出现舌根后坠的占比显著高于成功组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者在SBT结束时的机械通气参数、动脉血气、呼吸频率(RR)、咳嗽强度、吸痰频次、是否出现肺部感染方面均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组患者SBT结束撤机拔管前及拔管后观察指标

2.3 两组患者SBT结束时膈肌功能指标 撤机成功组在SBT结束时的DE、DTei、DTee、DTF均显著高于撤机失败组，差异有统计学意义(P<0.01)。见表3。

表3 两组患者SBT结束时膈肌功能指标对比

2.4 膈肌功能指标对预测成功撤机拔管的ROC曲线分析 ROC曲线显示M超声测量膈肌DE、DTee、DTei、DTF预测撤机拔管成功的AUC均≥0.8且具有良好的敏感性和特异性，均可预测撤机拔管成功(P<0.05)。见表4、图1。

表4 超声评估膈肌功能指标预测成功撤机拔管的价值

图1 超声膈肌功能指标对预测成功撤机拔管的ROC曲线分析

2.5 两组患者临床结果分析 两组患者在ICU住院时间、总住院时间及总住院费用上均无统计学意义(P>0.05)。见表5。

表5 两组患者临床结果分析

3 讨论

神经重症机械通气患者往往由于大脑、脑桥及延髓等出现幕上及幕下病变而引起的中枢性呼吸衰竭。多会出现严重的意识障碍、吞咽障碍、咳嗽减弱、膈神经传导障碍等，因此，影响此类患者撤机拔管成功的因素较多。本研究将可能影响患者撤机拔管的因素均进行了分析，发现撤机成功组患者的GCS评分(12分)明显高于撤机失败组(7分)。这与LEN-GUTIÉRREZ M A等[12]一项关于神经外科患者撤机拔管因素的分析研究中发现的GCS≥8分作为此类患者能否撤机拔管成功的临界点基本一致。此外，在NAVALESI P[13]的研究中也发现GCS≥8分同时拥有良好的咳嗽能力是此类患者拔管成功的重要因素。所以，对于此类患者撤机拔管前应重视其意识障碍的状况。研究还发现撤机成功组较失败组患者在拔管前有着更好的吞咽动作反应，而在撤机拔管后失败组患者会更多的出现舌根后坠。这与以往的研究[3，5，14]基本一致，这说明对于神经危重患者在撤机拔管前应充分考虑患者气道的廓清保护能力，并且做好相应拔管失败后再插管的准备。另外，膈肌作为人体最大的呼吸肌，其功能是否正常也是决定着该类患者能否撤机拔管成功的关键因素之一。诸多研究[15-17]已经表明患者出现呼吸机相关性膈肌功能障碍(ventilator-induced diaphragm dysfunction，VIDD)是患者撤机拔管失败的主要原因之一。一项动物研究发现机械通气6～12 h即可出现VIDD并且随着机械通气时间的延长而加重[18]，另一项关于脑死亡患者尸体解剖的研究中也发现在接受机械通气18～69 h即可出现膈肌萎缩[19]。本研究也显示失败组患者在撤机拔管前机械通气时间为51 h，而成功组为21 h。失败组患者倾向于更长的机械通气时间，但是两组之间无显著差异，这可能主要由于样本量不大导致。另外，研究还发现失败组患者在SBT结束时的SBP及DBP更高，这可能主要是因为膈肌承担了主要的呼吸力量，而失败组患者膈肌功能较成功组更差，代偿能力下降使患者出现呼吸肌疲劳，机体做功增加所致。

近年，超声由于便携、快速、安全已成为临床医生评估膈肌功能的重要工具，为撤机拔管时机的预测提供了重要依据[20]。PALKAR A等[21]研究发现DE可反应膈肌收缩功能的指标之一，可用于指导临床的撤机或拔管。本研究中发现撤机成功组DE平均为(1.30±0.38)，明显高于失败组的(0.99±0.14)，且当DE≥1.17 cm预测撤机成功敏感性69.70%，特异性为90.90%，AUC曲线下面积为0.809。这与刘晋豫等[22]研究中发现当DE≥1.18 cm，预测撤机成功敏感性为62.3%，特异性为79.4%的结果几乎一致。在FARGHALY S等[23]的研究中也发现当DE≥1.05 cm预测撤成功撤机拔管的敏感性和特异性分别为87.5%和71.5%，这说明当DE<1.0 cm时要警惕撤机失败的可能性，并将DE作为此类患者预测能否撤机拔管成功的重要参照指标之一。此外，本研究中的DTei、DTee、DTF是反映膈肌厚度及其变化的指标。其中，DTee及DTei预测撤机成功的敏感性分为93.90%和97.00%，特异性均为63.60%。这与既往研究[23-25]表明超声评估膈肌厚度对预测成功撤机拔管具有良好指导价值基本一致。但是，LEROLLE N等[26]研究认为膈肌厚度受个体差异、膈肌炎症、水肿的影响导致预测价值不如DTF。在FERRARI G等[27]研究中发现随着机械通气时间的延长，膈肌厚度平均每天萎缩6%并且DTF>36%预测成功撤机的敏感性为82.0%，特异性为88.0%，FARGHALY S等[23]研究发现DTF>34.2%预测成功撤机拔管的敏感性为90%，特异性为64.3%，DININO E等[25]研究也发现以DTF>30%为临界点，预测成功拔管的敏感性和特异性分别为88%和71%。肖爱兵等[28]的研究也显示以 DTF>30.8%为阈值时，其预测拔管成功的敏感度为89.5%，特异度为85.7%。本研究中以DTF≥30.5%为阈值，预测成功撤机拔管的敏感性为60.6%，特异性为90.9%，与FERRARI G等[27]、DININO E等[25]、肖爱兵等[28]的研究结果基本相似。其次，本研究没有发现两组患者在ICU住院时间、总住院时间、总住院费用方面存在显著差异，这可能与样本量较小有关，可在今后的研究中进一步扩大样本量。另外，本研究存在几点局限性，首先样本量较小可能会对最终的观察结果造成一定的偏倚；其次仅观察了右侧膈肌功能，没有对左侧膈肌功能进行观察，这可能使本研究结果的指导价值有所局限；最后没有对单因素有意义的指标再进行多因素分析，这主要是因为样本量较小且混杂因素较多所致，可在今后的研究中进一步扩大样本含量进行多因素分析。

综上所述，影响神经危重患者成功撤机拔管的因素较为复杂，通过联合超声评估其膈肌功能对指导撤机时机的选择有重要的临床应用价值，可在今后神经危重患者的撤机过程中推广和应用。