床旁超声评估有创机械通气患者脱机的研究现状及进展

侯国英

重症监护病房（intensive care unit，ICU）中的患者因各种原因导致呼吸衰竭时，需要使用呼吸机等设备行机械通气。机械通气能够支持或完全替代呼吸肌的功能，从而改善因呼吸衰竭引起的低氧血症等，使患者获得更充足的治疗时间。有创机械通气（invasive mechanical ventilation，IMV）是ICU 患者高级生命支持的重要手段之一，目前已被广泛应用于临床治疗当中[1]。然而，长时间的IMV 也会提高肺损伤、呼吸相关性肺炎、膈肌功能不全等并发症的发生风险[2-3]，故而应当尽早祛除患者的原发病因，评估脱机指征并尝试脱机。目前的研究已经证实，IMV 患者脱机困难和脱机失败均与患者的预后之间存在密切联系，可能延长患者的住院时间，增加并发症的发病率，甚至导致患者死亡[4]。即使是通过自主呼吸试验（spontaneous breathing test，SBT）评估后可以顺利脱机的IMV 患者，其中依然存在较高的脱机失败的风险（约32%）[5]。基于上述情况，准确评估呼吸机是否能够撤离及何时撤离成了医学界重点研究的内容之一。IMV 的预测指标多种多样，但大部分均为有创，且操作较为复杂。床旁超声是近年来在临床上应用率较高检查手段之一，具有无创、可重复、操作简单、评估效果好等优点，且更为经济和安全。床旁超声被广泛应用于操作定位、血流动力学评估、腹部、盆腔等多个方面，近年来也被用于对IMV 患者脱机进行预测和评估。本文就床旁超声评估IMV 患者脱机进行综述，旨在为该技术在临床上相关领域中的应用提供理论依据。

1 呼吸机脱机

脱机是指拔出气管插管的过程，同时还包括机械通气的参数水平逐渐降低，患者慢慢重获呼吸，从而脱离呼吸机支持的过程。除普通氧疗外，若脱机过程在48 h 内无须使用无创机械通气或重新气管插管的，即为脱机成功[6]。临床上大多数患者在短期内即能脱机成功，但仍有部分患者脱机失败。脱机失败的评判标准为：患者因临床耐受不良而导致SBT 评估中断，或患者拔管后48 h 内无法维持自主呼吸，仍需要行有创或无创机械通气，或脱机后患者在48 h 内死亡[7]。统计资料显示，临床上有20%～30%的患者发生脱机困难或呼吸机依赖，且部分患者在短期内需要再插管[8]。因此，脱机时机的选择对患者的预后至关重要。

通常情况下，导致患者机械通气的原发病呈好转趋势，且影响脱机的主要病理生理变化得到纠正时即可考虑脱机。脱机和拔管均需要对患者的生命体征进行评估，同时结合血气分析等常规指标之后再行判断，需要满足以下条件：（1）氧合指数（PaO2/FiO2）≥150 mmHg，呼气终末正压（PEEP）≤10 cmH2O，吸入氧体积分数（FiO2）≤0.4；（2）意识基本保持清醒，有力咳嗽，撤机后能够自主呼吸；（3）血流动力学稳定，无心脏缺血表现，心率≤120 次/min，停用镇静类药物和血管升压药；（4）血红蛋白≥80 g/L[9]。但上述判断方法对医师的要求较高，通常需要医师具备丰富的临床经验。此外，上述方法没有固定的评估标准。可重复性较差，也无法对患者的呼吸肌功能进行评价。因此，仍需要更为行之有效、可重复性好且操作简便的评价方法对机械通气患者脱机进行评估。

2 床旁超声预测脱机指标

2.1 膈肌功能 膈肌在呼吸运动中发挥着关键作用，是最主要的呼吸肌。对重症患者实施机械通气可保障其生命安全，维持相关指标处于正常状态。然而长期使用机械通气会引起膈肌活动性能力下降或增厚率过低，导致膈肌功能障碍，使机械通气时间延长，造成脱机困难[10]。因此，膈肌功能是决定患者能否脱机的关键因素之一。多种因素均可能引起膈肌功能障碍，如神经肌肉疾病、心脏外科手术或上腹部手术、慢性嗜酒、机械通气导致的非肌肉相关疾病营养不良、膈肌废用性萎缩、危重病、低灌注等[11]。除此之外，因机械通气引发的感染和ICU 获得性衰弱等也可能影响膈肌的正常生理功能[12]。由于膈肌功能受到上述多种因素的影响，膈肌功能障碍是撤机失败的重要原因之一，因此对膈肌功能进行检测能够为撤机的预判提供参考指标。

床旁超声是近年来在临床上广泛应用的重症监护设备之一，具有准确性高、无创、高效、床旁、可重复操作和可重现性等优点。相较于经膈压力测量和膈肌电磁刺激等膈肌测量方法，超声图像更具直观性，能够把获取的图像转化为量化指标，可直接显示膈肌位置并进行动态检测，从而评估拔管成功率、量化呼吸肌力量、评估机械通气患者膈肌萎缩程度等[13]。在实际应用中，如何将获取的超声图像转化为精确的预测数据是床旁超声使用的关键。运用床旁超声能够对膈肌功能的多个相关指标进行监测，如膈肌的厚度（diaphragm thickness，DT）、增厚率（diaphragm thickening fraction，DTF）、活动度（diaphragmatic displacement，DD）、膈肌-呼吸浅快指数（diaphragmatic-rapid shallow breathing index，D-RSBI）等，其中目前对撤机成功率进行评估的最佳指标为DD 和DTF[14-15]。在内科ICU中，使用床旁膈肌超声检测符合脱机拔管标准的患者，最佳的检测时机为：（1）拔管后24 h 内；（2）机械通气治疗为A/C 模式且人机协调；（3）SBT＞30 min[16]。

2.1.1 膈肌活动度 DD 是指膈肌吸气末和呼吸末之间的位移。可有效监测膈肌功能，辅助临床准确判断撤机时机。有报道显示，健康成年人右侧DD平均值为（6.6±1.3）cm，左侧为（7.3±1.0）cm，而当DD＜10 mm时，脱机失败的风险明显增加[17-18]。随着机械通气时间的延长，脱机的困难性也随之上升。有研究对重度慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmoriary disease，COPD）困难脱机组和成功脱机组患者的DD 进行比较，发现在SBT 1 h时前者的DD 明显小于后者，该项检测具有较高的敏感度和特异度[19]。有学者对DD 与撤机敏感度之间的关系进研究，研究对象为41 例IMV 时间超过48 h 且不存在膈肌功能障碍的患者，发现当DD 为1.08 cm时，患者成功撤机的敏感度和特异度均较高，分别为80.77%和80.00%，提示DD 在反应脱机是否成功方面具有较好的预测价值[20]。

2.1.2 DT 和DTF DT 为膈肌在胸廓对合带处胸膜与腹膜之间的距离。临床研究显示，与健康人群相比，撤机失败患者的DT 明显增厚[21]，ICU 中膈肌厚度＞1.55 mm 的患者，插管率和死亡率均高于膈肌厚度＜1.55 mm 的患者[22]。DTF 为膈肌在呼吸过程中膈肌厚度的变化程度，计算公式为：（吸气末DT-呼吸末DT）/呼气末DT×100%。一项纳入11 项研究，涉及436 例患者的膈肌和肺部超声预测脱机结果的荟萃分析表明，DTF 预测脱机成功的综合敏感度为0.85，综合特异度为0.74，尽管研究之间存在高度异质性等局限性，但DTF 在预测脱机结果方面显示出了良好的应用前景[23]。还有学者前瞻性地对DTF 判断机械通气撤机的敏感度和特异性进行研究，对64 例肺源性脓毒症患者进行研究后发现，当可变负压触发值为2时，预测简单脱机的截断值为25.5，ROC AUC 为0.90，此时DTF 的敏感度最高（97%），特异度为81%[24]。另有研究比较了潮气量+呼吸频率组合法和超声法预测机械通气患者脱机成功的敏感度和特异度，发现当超声监测机械通气患者SBT 期间膈肌功能的DTF 为30%时，脱机成功的敏感度和特异度最高，且预测脱机结果的准确性明显高于潮气量+呼吸频率组合法[25]。还有学者对重症患者进行研究，发现当以DTF 为36%作为截断值时，敏感度和特异度均较高，撤机的成功率也较高[26]。上述研究表明，采用床旁超声对机械通气患者的DT 和DTF 进行检测，对于评估是否成功撤机具有重要意义。

2.1.3 D-RSBI 大部分研究者认为，RSBI 是预测撤机结果的良好指标之一，但对于长期机械通气患者而言，RSBI 的预测价值相对较低。有学者将DD 替代潮气量（tidal volume，VT），由此建立了D-RSBI 检测法，计算公式为：呼吸频率（respiration rate，RR）/DD。该研究发现，将D-RSBI≤1.73 次/（min·mm）为标准对撤机成功进行预测时，敏感度和特异度分别为76.3%和93.1%；将RSBI≤50.9 次/（min·mm）为标准预测撤机成功时，敏感度和特异度分别为91.5% 和86.2%[27]。另有学者也认为，D-RSBI 检测中使用的参数更能客观反映患者的实际情况，因此更适用于临床上述准确预测脱机结果，从而指导机械通气患者的脱机时机。

有学者研究发现，RSBI 预测撤机成功的特异度高于M 型超声左侧和右侧DD，但敏感度则低于后者；而当将RSBI、M 型超声左侧和右侧DD 联合应用时，预测撤机成功的准确性高于单独使用任何一种方法，敏感度和特异度均较高[28]。该研究表明，将RSBI、M 型超声左侧和右侧DD 联合应用能够更为全面地对患者的膈肌功能进行评估，从而提高预测撤机成功的准确性。

2.2 肺部超声评分（lung ultrasound score，LUS）LUS是在临床上广泛应用的监测方法，能够对患者的病情进行评估。对于机械通气患者，LUS 可通过评分结果量化肺部通气情况，从而对是否脱机成功进行预测。其中，LUS 的评分越高，则患者脱机的失败风险也随之上升，当LUS＞17 分时拔管失败的风险增加，而LUS＜13 分时则表明脱机的成功率更大[29]。有学者对76 例ICU 中接受机械通气的腹腔感染患者进行研究，发现SBT 失败组SBT 前后LUS 评分显著高于SBT 成功组；ROC 曲线分析显示，SBT 前LUS 评分预测SBT 失败的ROC 曲线下面积（area under curve，AUC）为0.82；拔管失败组拔管前后的LUS 评分显著高于拔管成功组，提示LUS 评分可有效预测机械通气患者的SBT 结局、拔管后再插管的风险[30]。另有学者对老年脓毒症患者机械通气撤机进行研究，发现撤机成功组患者的LUS 分值明显低于撤机失败组，当截断值为15.5 分时，对老年脓毒症患者机械通气撤机成功的预测价值较高[31]。另有学者以80 例患有不同肺部疾病的机械通气新生儿作为对象，对肺部超声检查在预测机械通气新生儿脱机成功率方面的价值进行研究，发现把脱机失败的新生儿拔管前后的LUS 分值显著高于脱机成功的新生儿；拔管前LUS 在截断值为4 分时预测新生儿脱机成功的敏感度为83%，特异度为88%，而拔管后LUS 的敏感度为89%，特异度为90%，可在为6 分的临界点预测新生儿脱机成功，该研究提示LUS 是一种快速、无创、重复且可靠的工具，可用于预测通气新生儿脱机成功与否[32]。上述研究均表明，LUS 有望成为判断ICU 患者脱机是否成功的重要指标。

2.3 容量反应性评估 下腔静脉（inferior vena cava，IVC）是人体中最大的静脉干，其血管壁相对较薄，顺应性也较好。基于上述特点，IVC 内径及其随呼吸运动的变异率能够作为评估重症患者容量反应性的指标。下腔静脉变异度（inferior vena cava variability，ΔIVC）能够较好地反映患者液体容量性，而使用床旁超声能够准确地对该指标进行监测。有研究表明，床旁超声能够检测休克患者的进行性失血，同时还可用于指导体液复苏[33]。

随着ΔIVC 检测在临床上的应用，除了被用于容量反应性的评估之外，研究人员还发现可将其用于预测机械通气脱机的结果。有学者采用床旁超声对心功能不全患者的ΔIVC 进行监测，以期明确ΔIVC 在心功能不全患者困难脱机中的预测价值，该研究利用SBT 将99 例患者分为成功脱机组和困难脱机组，发现前者的ΔIVC 显著高于后者，该方法的诊断特异性也较高，提示床旁超声监测ΔIVC对预测心功能不全患者困难脱机具有一定的指导价值[34]。还有学者为探讨床旁超声监测ΔIVC 对机械通气患者SBT 前脱机的预测价值，结果发现脱机成功组的ΔIVC 显著高于脱机失败组，床旁超声预测SBT 前脱机结果为0.76，以ΔIVC=50%作为有容量反应性的截断值，预测脱机成功的敏感性为81.8%，特异性为79.2%，该研究表明床旁超声对机械通气患者SBT 前ΔIVC 进行评估可预测脱机结局，指导临床输液管理[35]。

除此之外，ΔIVC 还可被用于指导临床体液管理。有学者认为，在脱机前对体液进行适当控制能够显著缩短机械通气的时间，从而提高脱机成功率，特别在脱机前24 h 内进行体液管理效果更好[36]。有研究发现，在SBT 后无机械通气下利用超声监测呼吸衰竭患者下腔静脉直径及变异率，评估患者的容量状态，脱机成功率明显高于常规SBT组，提示利用超声评估下腔静脉后进行容量调整可以明显提高呼吸衰竭患者脱机成功率[37]。

2.4 心脏超声 心功能不全是脱机失败的最常见因素。心脏超声能够对左心室舒张功和收缩功能进行监测，因此可用于评估脱机过程中的左心室功能状况。有学者通过系统回顾和荟萃分析探讨了心脏超声参数与撤机失败之间的关联，发现撤机失败与较高的二尖瓣血流速度与舒张早期二尖瓣环运动速度比值（E/e’）显著相关，而与左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）和E/A比无关，提示撤机失败与左室舒张功能恶化及左室充盈压升高有关，但利用LVEF 评估撤机失败与左室收缩功能障碍之间的关系尚未明确，仍需要更多的研究来阐明该问题及右心室功能在其中的作用[38]。危重患者在呼吸撤机期间可能会出现不同程度的暂时性心肌功能障碍，这可能对撤机结局产生影响，因此有学者采用心脏超声评估在撤机期间心肌是否存在暂时性舒张功能障碍。该研究研究共纳入181 例机械通气撤机的心源性休克患者，发现不能耐受T 管试验的患者E/e’比值、恶化的应变（strain，S）和应变率比值（strain rate，SR）均显著增加；在撤机失败的患者中，E/e’比值、S 和SR 值均明显增加，该研究表明心脏超声可能有助于检测可能对撤机产生重大影响的无症状舒张和收缩功能障碍或严重的功能性二尖瓣关闭不全（mitral regurgitation，MR）[39]。

但目前尚未有研究能够证实心脏超声能够用于指导脱机，从而缩短脱机时间和改善患者预后。但心脏超声可用于分析脱机失败是否与心源性因素相关，从而有助于抑制拟定治疗方案。心脏超声在临床脱机过程中的指导价值尚未有定论，仍需要通过大量临床相关研究加以证实。

床旁超声是一种无创且具有实时性的检测方法，能够反映患者的疾病情况，同时还可将其应用于脱机治疗前后的疗效监测，评估有创通气患者困难脱机。但文中所述的任何单一超声预测指标均存在局限性，因此仅凭单一检测方法无法对患者的病情进行全面评估，在临床实际应用中仍需结合多个指标，多项超声参数进行综合评估，从而通过动态监测评价患者的实际情况，从而指导撤机时机，提高脱机成功率。