机械通气老年脓毒症患者早期股四头肌厚度变化与延迟撤机的相关性

麦湘湘 李柠肖 何书典 邢柏

海南医学院第二附属医院1超声医学科，2重症监护室（海口 570311）

有创机械通气是重症监护室（intensive care unit，ICU）中广泛应用的一种生命支持技术，适用于伴有肺炎、脓毒症、慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合征、外伤等的患者，其中老年脓毒症患者占有较高的比例［1-3］。然而，撤机过程是该类患者机械通气治疗中至关重要的环节，占总通气时间的很大比例，并可能会出现延迟撤机，而导致并发症和/或病死率增加［4］。据报道，约2/3 的老年脓毒症患者在机械通气治疗期间并发膈肌功能障碍，并成为延迟撤机的重要原因［5］。已有研究基于超声测量呼气末膈肌厚度、膈肌位移等膈肌功能指标在指导机械通气患者撤机中的价值，但结果尚存在争议，可能与超声测量膈肌易受到患者自主呼吸影响、研究对象异质性等因素有关［6-7］。既往研究表明，机械通气老年脓毒症患者通常伴有营养不良和骨骼肌减少，并与膈肌功能障碍和延迟撤机密切相关［8-9］。基于超声的股四头肌厚度（quadriceps muscle thickness，QMT）可以评估肌肉质量，具有非侵入性、可重复性和准确性等优点，并被研究证实与膈肌厚度具有较好的相关性［10-11］。但迄今为止，QMT 是否与机械通气老年脓毒症患者延迟撤机相关尚不清楚，也缺乏相关研究。因此，本研究旨在通过前瞻性队列观察，分析机械通气老年脓毒症患者QMT 变化与延迟撤机的关系，为临床评估这类人群延迟撤机发生风险提供理论依据和预测工具。

1 资料与方法

1.1 一般资料采用前瞻性观察研究方法，选取2021年1月至2022年8月海南医学院第二附属医院ICU 收治的329 例机械通气老年脓毒症患者为研究对象，其中男207 例，女122 例，年龄65～88岁，平均（73.04 ± 6.93）岁。纳入标准：（1）年龄≥65 岁；（2）首次诊断为脓毒症，诊断符合Sepsis-3 定义中脓毒症诊断标准［12］；（3）接受经口或经鼻气管插管并连接有创机械通气治疗＞48 h；（4）病情趋于稳定，并准备进入撤机阶段。排除标准：（1）首次自主呼吸试验（spontaneous breathing trial，SBT）后7 d 内因病情进展而死亡、转院、放弃或不配合治疗的患者；（2）创伤、烧伤、颅内感染和术后患者；（3）伴有昏迷、气道梗阻或狭窄、高位截瘫或神经肌肉疾病、连枷胸等疾病而需要长期机械通气治疗者；（4）非计划拔管或拔管前未接受SBT；（5）既往有气管插管或气管切开史；（6）截肢或肢体严重水肿等影响超声测量的患者；（7）伴有免疫系统疾病、慢性器官衰竭、血液病、恶性肿瘤等疾病终末期患者；（8）资料不完整者。本研究设计符合医学伦理学标准，并经海南医学院第二附属医院伦理委员会审核和批准（编号：LW2021514），所有入选对象及家属均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 一般资料收集采用统一设计的调查表记录入选患者入住ICU 时的一般资料，包括性别、年龄、体质量指数（body mass index，BMI）、基础疾病数目并计算Charlson 合并症指数（charlson comorbidity index，CCI）评分、感染部位、ICU 停留时间及28 d 预后转归情况；并记录首次SBT 时序贯器官衰竭估计（sequential organ failure assessment，SOFA）评分、急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHE Ⅱ）评分、机械通气持续时间、是否应用连续性肾脏替代治疗（continuous renal replacement therapy，CRRT）或血管活性药物、呼吸频率/潮气量比值即浅快呼吸指数（rapid shallow breathing index，RSBI）、氧合指数以及血清白蛋白（albumin，ALB）、前白蛋白（prealbumin，PAB）、C 反应蛋白（Creactive protein，CRP）、降钙素原（procalcitonin，PCT）、脑钠肽（brain natriuretic peptide，BNP）和乳酸（lactate，Lac）水平。

1.2.2 QMT 测量所有纳入患者均于机械通气启动时、首次SBT 时由超声科医生采用彩色多普勒超声诊断仪（飞利浦公司，EPIQ 5 型）和高频探头（L12-3 型，频率7～10 MHz）进行QMT 测量。受检者取仰卧位，双下肢放松伸直并保持髋膝关节无内外旋，以髂前上棘和髌骨上缘连线的中下1/3处为检测部位，皮肤表面涂医用超声传导凝胶，探头垂直轻压在皮肤上，并通过横向调整探头位置使股直肌及股中间肌同时显示于超声图像中，并对齐居中，分别测量股直肌厚度和股中间肌厚度3 次并取其平均值。本研究中，QMT 被定义为股直肌厚度和股中间肌厚度之和［13］，QMT 变化率=100%×（机械通气启动时QMT 值-首次SBT 时QMT值）/机械通气启动时QMT 值。

1.2.3 撤机方法所有患者均依据《机械通气临床应用指南（2006）》进行机械通气治疗［14］，并每天上午对患者撤机准备情况进行筛查。当患者满足以下条件时，则进行3 min T 管SBT，通过后继续进行120 min SBT：（1）机械通气原因解决；（2）咳嗽反射良好；（3）动脉血氧饱和度＞90%或氧合指数≥150 mmHg，且吸入氧浓度≤0.4，呼气末正压≤8 cmH2O；（4）呼吸频率≤35 次/min，潮气量≥5 mL/kg，无明显呼吸性酸中毒；（5）心率＜120 次/min、收缩压90～160 mmHg（不使用或低剂量血管活性药物）；（6）体温＜38 ℃。在SBT 过程中密切监测患者的生命体征、脉搏血氧饱和度及动脉血气分析，若患者出现以下情况之一，则判定SBT 失败：（1）动脉pH 值＜7.30，且动脉二氧化碳分压较SBT 前升高≥10 mmHg；（2）呼吸频率＞35 次/min，呼吸或较SBT 前升高≥50%；（3）脉搏血氧饱和度＜90%或动脉氧分压≤60 mmHg，且吸入氧浓度＞0.4；（4）收缩压＞180 mmHg或＜90 mmHg 或较SBT 前变化≥20%；（5）出现三凹征或胸腹矛盾呼吸运动；（6）出现神志改变或大汗。SBT 失败患者恢复机械通气，并分析和解决SBT 失败的可逆原因，每24 h 进行1 次SBT，直至成功。

1.2.4 延迟撤机判定标准与分组本研究根据BÉDUNEAU 等［15］在2017年提出的撤机结果WIND分类，将延迟撤机定义为至少尝试3 次以上SBT，或距离首次SBT 至少7 d 才能撤机，并将患者分为延迟撤机组和非延迟撤机组。

1.3 统计学方法采用SPSS 26.0 统计软件对数据进行统计学分析。计量资料根据是否符合正态分布分别以均数± 标准差和中位数及四分位数［M（P25，P75）］表示，组间比较分别采用独立样本t检验和Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数及百分比［例（%）］表示，组间比较采用χ2检验。采用多因素logistic 回归模型分析确定机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的独立危险因素。采用受试者工作特征（ROC）曲线评价首次SBT 时QMT、QMT 变化率对机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的预测价值，计算ROC 曲线下面积（AUC）、95%可信区间（95%CI）、敏感度和特异度，采用MedCalc15.0 统计软件中Z 检验比较不同指标AUC 的差异。采用决策曲线分析首次SBT 时QMT、QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的临床实用性。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者一般临床资料比较329 例机械通气老年脓毒症患者中93 例患者发生延迟撤机，发生率为28.27%，归为延迟撤机组；236 例患者未发生延迟撤机，归为非延迟撤机组。延迟撤机组患者年龄≥75 岁比例、CCI 评分≥3 分比例、APACHEⅡ评分、SOFA 评分、ICU 停留时间、28 d病死率以及血清Lac 水平高于或长于非延迟撤机组，而BMI 低于非延迟撤机组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；两组患者在性别、感染部位、血管活性药物、CRRT、机械通气持续时间、RSBI、氧合指数以及血清ALB、PAB、PCT、CRP、BNP 等方面比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者一般临床资料比较Tab.1 Comparison of general clinical datas between the two groups

2.2 两组患者不同时间点QMT 及QMT 变化率比较两组患者机械通气启动时QMT 比较差异无统计学意义（P＞0.05）。与机械通气启动时QMT比较，两组患者首次SBT 时QMT 均有不同程度的下降，差异均有统计学意义（P＜0.05）。与非延迟撤机组比较，延迟撤机组首次SBT 时QMT 明显下降，QMT 变化率明显升高，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组患者不同时间点QMT 及QMT 变化率比较Tab.2 Comparison of QMT at different time points and change rate of QMT between the two groupsx ± s

2.3 机械通气老年脓毒症患者延迟撤机影响因素的logistics 回归分析以机械通气老年脓毒症患者是否发生延迟撤机为因变量（赋值：否=0，是=1），以表1、2 中单因素分析具有统计学意义（P＜0.1）的变量为自变量，包括是否年龄≥75 岁（赋值：否=0，是=1）、BMI（实际值输入）、是否CCI 评分≥3分（赋值：否=0，是=1）、APACHEⅡ评分（实际值输入）、SOFA 评分（实际值输入）、血清Lac（实际值输入）、首次SBT 时QMT（实际值输入）及QMT 变化率（实际值输入），进行多因素logistic 回归分析，结果显示，年龄≥75 岁（OR=2.521，95%CI：1.270～5.001，P=0.008）、CCI 评分≥3 分（OR=2.139，95%CI：1.062～4.311，P=0.033）、首次SBT 时QMT 值降低（OR=0.383，95%CI：0.280～0.524，P＜0.001）、QMT 变化率增高（OR=1.355，95%CI：1.254～1.465，P＜0.001）均是机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的独立危险因素。见表3。

表3 机械通气老年脓毒症患者延迟撤机影响因素的logistics 回归分析Tab.3 Logistic regression analysis of influencing factors of prolonged weaning in elderly patients undergoing mechanical ventilation

2.4 QMT 参数预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的效能分析ROC 曲线分析结果显示，首次SBT 时QMT、QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的ROC 曲线下面积（AUC）分别为0.758（95%CI：0.708～0.803）、0.887（95%CI：0.848～0.919），当Cut-off 值分别为16.83 mm、6.04%时，首次SBT 时QMT、QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的敏感度分别为81.71%、89.25%，特异度分别为66.95%、83.47%，约登指数为0.487、0.727。QMT 变化率的预测效能明显大于首次SBT 时QMT 的预测效能（Z= 3.507，P＜0.001）。见图1。

图1 QMT 参数预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的ROC 曲线Fig.1 ROC curve of QMT parameters for predicting prolonged weaning in elderly patients undergoing mechanical ventilation

2.5 QMT 参数预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的决策曲线以高风险阈值为横坐标，净获益率为纵坐标，绘制首次SBT 时QMT、QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机风险的决策曲线，结果显示，当高风险阈值为0.00～0.55时，首次SBT 时QMT 净获益率大于0；当高风险阈值为0.00～0.70 时，QMT 变化率净获益率大于0；此时首次SBT 时QMT、QMT 变化率均有临床实用性，并且随着高风险阈值取值越小，净受益率越大。当高风险阈值为0.10～0.70 时，QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机风险的净获益率优于首次SBT 时QMT。见图2。

图2 决策曲线分析QMT 参数对机械通气老年脓毒症患者延迟撤机的预测性能Fig.2 Predictive performance of QMT parameters in prolonged weaning in elderly patients undergoing mechanical ventilation by decision curve analysis

3 讨论

脓毒症被定义为由于机体对感染的免疫反应失调，导致危及生命的器官功能障碍［12］。随着年龄增长，老年人免疫功能逐渐下降，导致罹患脓毒症的风险明显增高，并且更容易由于呼吸循环衰竭而接受机械通气治疗［1］。当这类患者病情开始稳定和机械通气的原因逆转时，应尽快撤离呼吸机，以避免延迟撤机所造成的相关并发症，如呼吸机相关性肺炎、过度镇静、ICU 停留时间延长等，并因此增加医疗成本和病死率［1］。尽管如此，约1/3 的机械通气老年脓毒症患者由于各种原因发生延迟撤机，给患者及其家属带来沉重的心理和经济负担［8］。LAGO 等［16］研究发现，机械通气危重患者延迟撤机发生率为25.99%（85/327），这与本研究中老年脓毒症人群中的结果基本一致。因此，延迟撤机在ICU 中仍然具有较高的发生率，早期识别延迟撤机发生的高危患者并制定个体化防治策略对降低这类患者延迟撤机发生率和改善预后至关重要。鉴于机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机原因的复杂性和多因素性，也缺乏早期预警评估工具，本研究旨在探索基于超声测量的QMT 参数对机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的预测价值，以期为临床延迟撤机的防治提供参考。

既往研究显示，高龄、慢性合并症数量、营养不良、肌肉力量下降、呼吸和心脏功能障碍、心理问题等是危重患者发生延迟撤机的独立预测因子［17-18］。其中，骨骼肌萎缩和肌肉力量下降导致的骨骼肌功能障碍在延迟撤机和呼吸机依赖中发挥着重要作用［19］。随着技术的进步，已有研究指出可以利用超声检查无创地评估骨骼肌功能，从而帮助临床准确分析患者的肌肉力量情况，有利于撤机时机的选择［20-21］。伍松柏等［20］研究发现，SBT时基于超声测量的膈肌位移、膈肌增厚分数等参数是机械通气患者撤机失败的独立危险因素和有效的预测指标。另一项研究也显示，超声测量膈肌移动度及其与RSBI 的联合在预测机械通气患者成功撤机方面具有较高的临床价值［21］。但一项荟萃分析发现，基于超声测量的反映膈肌功能的相关参数可能由于受到患者自主呼吸活动、对检测人员技术水平要求较高等因素的影响，导致其在预测机械通气患者成功撤机与否方面的敏感性较低［6］。因此，基于超声评估膈肌功能以应用于指导撤机并不一定带来获益，需要更多的证据支持或考虑寻求其他的预测参数。既往研究［10-11］表明，基于超声测量的QMT 是诊断骨骼肌减少症的工具之一，也是反映肌肉力量的良好指标，并与膈肌厚度和营养状态有较好的相关性，故推测QMT可能与延迟撤机与否相关联。

本研究结果显示，机械通气老年脓毒症患者首次SBT 时QMT 较机械通气启动时QMT 出现不同程度的下降，尤其是发生延迟撤机的患者，提示骨骼肌萎缩在机械通气老年脓毒症患者中非常普遍，QMT 变薄可能与这类患者发生延迟撤机有关。PAOLO 等［22］研究发现，机械通气患者在ICU入院后3 d 内QMT 开始发生变化，其1 周内的下降程度与ICU 获得性肌无力的发生密切相关。此外，LEE 等［23］研究也显示，重症患者在ICU 入院后1 周内，QMT 每减少1%，60 d 病死率就会增加5%。这些研究表明，QMT 所反映的骨骼肌肌肉质量在重症患者的临床结局中发挥着重要作用，与本研究结果类似。本研究进一步多因素logistic 回归分析结果也发现，经校正其他可能影响因素后，首次SBT 时QMT 值降低、QMT 变化率增高均是机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的独立危险因素，这提示影响撤机成功与否的关键在于患者的骨骼肌功能，也说明QMT 能较好地反映机械通气老年脓毒症患者的骨骼肌萎缩情况，肌肉损失越大，延迟撤机发生的风险越大。随着年龄的增长，老年人包括消化功能在内的身体机能逐渐减退、肌肉质量逐渐下降以及合并多种慢性疾病，导致容易发生营养不良，造成免疫功能低下，从而增加脓毒症易感性和感染失控，并促进骨骼肌损失［24］。此外，机械通气脓毒症患者需要大量的营养和能量贮备以维持炎症反应所造成的能量消耗，QMT 下降越明显，说明肌肉质量消耗越大，越容易发生“营养不良-免疫功能低下-感染”的恶性循环，从而增加延迟撤机风险［24-25］。由此可见，超声测量的QMT 可能是机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的重要预测因子。

为了分析超声测量的QMT 参数预测机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机的准确性，本研究对首次SBT 时QMT、QMT 变化率绘制了ROC 曲线。结果显示QMT 变化率的AUC 明显大于首次SBT 时QMT，提示QMT 变化率确实是预测机械通气老年脓毒症患者发生延迟撤机较为理想的参数，其预测的AUC 均超过0.80，同时具有较高的敏感度和特异度。决策曲线分析结果也显示，当高风险阈值为0.10～0.70 时，QMT 变化率预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机风险的净获益率优于首次SBT 时QMT。李若祎等［26］研究发现，当重症患者入住ICU 后第3 天时，QMT 减少超过6.0%，可以早期预测该类患者发生ICU 获得性肌无力的风险，这与本研究结果类似。由此可见，骨骼肌超声能够监测机械通气老年脓毒症患者随着时间推移的肌肉结构和形态的变化情况，一个时间段的QMT 变化幅度比一个时间点的值对早期识别延迟撤机发生风险具有更高的临床价值，并且具有无创、可靠性和床旁可操作等优点，有助于为临床撤机提供参考。因此，医护人员在临床工作中应重视QMT 监测，重点关注机械通气后QMT 明显下降的患者，尽早发现骨骼肌功能障碍，及时给予强化营养支持和物理康复治疗，缓解肌肉质量消耗和肌无力发生，从而减少延迟撤机的发生和改善患者预后。

综上所述，首次SBT 时QMT 降低及QMT 变化率升高是机械通气老年脓毒症患者延迟撤机发生风险的独立危险因素，首次SBT 时QMT 及QMT 变化率均可作为预测机械通气老年脓毒症患者延迟撤机风险的有效指标，并且QMT 变化率的预测效能和净获益率均高于首次SBT 时QMT。但本研究仅为单中心研究，纳入的样本量有限，并排除了部分不符合纳入标准的病例，可能会存在选择偏倚，从而限制了指标的预测范围。因此，本研究结果尚需下一步开展多中心、扩大样本量的前瞻性研究以验证其可靠性。

【Author contributions】MAI Xiangxiang performed the experiments and wrote the article. LI Ningxiao and HE Shudian performed the experiments. HE Shudian and XING Bo revised the article.XING Bo designed the study and reviewed the article. All authors read and aplproved the final manuscript as sub-mitted.