引用本文： 林寧, 黃秋霞, 張慧珍, 陳夢奇, 唐力, 盧鋒峰. 膈肌超聲在機械通氣患者撤機中的應用. 中國呼吸與危重監護雜志, 2019, 18(4): 339-343. doi: 10.7507/1671-6205.201808027 復制
機械通氣患者即使通過自主呼吸試驗后撤機，仍有高達 32% 患者最終撤機失敗[1]。機械通氣期間，膈肌功能障礙使得膈肌萎縮，膈肌收縮能力下降，可能是撤機失敗的主要原因[2-3]。呼吸淺快指數（rapid shallow breathing index，RSBI）是目前重癥醫學上應用較多的預測撤機結局的指標[4]，然其受影響的因素較多，準確性受到越來越多的爭論。越來越多的證據表明在撤機前評估膈肌功能的重要性[5-6]。膈肌超聲作為方便有效的檢測膈肌移動度（diaphragmatic displacement，DD）的手段，日漸受到重癥病區醫師的青睞[7]。因此，本研究擬用 DD 替代潮氣量（tidal volume，VT），引入膈肌–呼吸淺快指數（D-RSBI），探討其與傳統 RSBI 預測撤機結局的差異。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
納入 2016 年 2 月至 2017 年 12 月間福建省立醫院診治的接受有創機械通氣的患者，患者的通氣時間均>48 h。納入標準[8]：（1）急性呼吸衰竭的病因得到有效控制或解決；（2）咳嗽反射功能良好；（3）血流動力學穩定，無發熱，臨床醫生評估認為存在撤機可能性；（4）吸氧濃度<0.5 且動脈血氧飽和度>92%；（5）呼氣末正壓≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）；（6）所有患者簽署知情同意書。排除標準[6]：年齡<18 歲，神經肌肉疾病，妊娠，使用肌麻痹藥物。
最終共納入 88 例患者，男 39 例，女 49 例，年齡 30～80 歲。根據患者撤機后能否維持自主呼吸 48 h 以上分為成功組和失敗組。其中，撤機成功 59 例，失敗 29 例。本研究獲得福建省立醫院倫理委員會批準（K2016-01-002）。
1.2 方法
1.2.1 觀察指標
收集患者入院時的年齡、性別、體重、身高等資料，計算體重指數，評估急性生理學與慢性健康評分系統Ⅱ（Acute Physiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）評分，撤機當日測定血壓、空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）、血脂以及膈肌超聲指標。
1.2.2 DD 測定
參考文獻[8]的方法。當合適患者撤去呼吸機并在 1 h T 管試驗開始后的 30 min 內進行膈肌超聲檢查。使用索諾聲便攜式超聲診斷儀（美國 SonoSite 公司）及 Philips IU Elite（荷蘭 Philips 公司）。患者半臥位，凸陣探頭置于右鎖骨中線至腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，探頭指向患者頭側及背側，M 模式下顯示膈肌運動，取樣線指向膈肌頂部并與長軸夾角<30°，DD=吸氣末膈肌幅度–呼氣末膈肌幅度（圖 1）。間隔 2 min 重復測量，共 3 次，取平均值。
圖1
DD 測量示意圖
1.2.3 膈肌厚度測定
參考文獻[8]的方法。應用線陣探頭，常規超聲模式下測量附著于胸廓的膈肌厚度（圖 2），計算膈肌增厚分數（diaphragmatic thickening fraction，DTF），DTF=（吸氣末膈肌厚度–呼氣末膈肌厚度）/呼氣末膈肌厚度。間隔時間為 2 min，重復測量 3 次，取平均值。
圖2
DTF 測量示意圖
左：呼氣末厚度，右：吸氣末厚度
1.2.4 RSBI 測定
采用便攜式肺活量計（美國 CareFusion 公司）測量呼吸頻率（respiratory rate，RR）及 VT，RSBI=RR/VT，D-RSBI=RR/DD。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 19.0 統計軟件。計量資料以均數±標準差（
±s）表示，兩組之間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料采用率表示，兩組之間比較采用 χ2 檢驗。繪制受試者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線，計算 ROC 曲線下面積（area under the ROC curve，AUC）。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 撤機前參數
成功組和失敗組患者的年齡、性別、收縮壓、舒張壓、血脂、FBG 等差異均無統計學意義（P>0.05）。而失敗組患者的體重指數、APACHEⅡ 評分均高于成功組（P<0.05）。結果見表 1。
表1
撤機成功組與失敗組撤機前參數比較（
）
2.2 預測指標參數
成功組撤機前的 DD、DTF 顯著高于失敗組［（13.44±3.23）mm 比（10.28±2.82）mm，（32.43±12.35）%比（27.64±5.77）%，P<0.05］。成功組撤機前的 RSBI、D-RSBI 顯著低于失敗組［（41.04±7.84）次·min–1·mm–1 比（65.65±15.70）次·min–1·mm–1，（1.49±0.47）次·min–1·mm–1 比（2.55±0.87）次·min–1·mm–1，P<0.05］。結果見表 2。
表2
撤機成功組與失敗組各預測參數值之間比較（
）
2.3 各指標預測撤機結局
以 DTF≥27.9% 為標準預測撤機成功，敏感性 98.3%，特異性 62.1%，AUC 0.873。以 D-RSBI≤1.73 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性 76.3%，特異性 93.1%，AUC 0.887。以 RSBI≤50.9 次·min–1·mm–1為標準預測撤機成功，敏感性 91.5%，特異性 86.2%，AUC 0.927。D-RSBI 與 RSBI 的 AUC 之間比較，差異沒有統計學意義（P>0.05）。結果見表 3。
表3
各指標預測撤機結局
3 討論
膈肌承擔人體 70% 的吸氣做功，而膈肌功能障礙可能是機械通氣患者撤機失敗主要原因，因此客觀評價膈肌功能對這部分患者而言至關重要，而超聲測定膈肌厚度具有方便性和有效性[9-11]。研究發現部分健康成人休息時膈肌正常厚度在 1.2～1.8 mm，較一些撤機失敗患者的膈肌厚度薄[12-13]。正因為單純膈肌厚度的測量存在個體差異性，因此 DTF 被認為是更客觀可靠的預測膈肌功能的指標[14-16]。Zambon 等[17]研究確認 DTF 對膈肌功能的評估更為全面和可靠。陸志華等[18]研究發現撤機成功組患者撤機前的 DTF 顯著高于撤機失敗組。本研究中撤機成功組與失敗組的 DTF 之間的差異有統計學意義（P<0.001）。這表明 DTF 指標對于評估機械通氣患者是否撤機成功更為客觀和可靠。
超聲評估 DD 已日漸成熟[19-22]。本研究中撤機成功組的 DD 明顯高于失敗組，這說明膈肌的活動度在患者恢復自主呼吸中可能起重要的作用。研究發現患者在呼吸機撤去的瞬間，機體立刻作出反應，開始以淺快的方式呼吸以防止膈肌疲勞[19]。因此，我們猜測 DD 在預測撤機結局的角色可能類似 VT，故而引入 D-RSBI 這一指標。本研究中撤機成功組撤機前 D-RSBI 顯著低于失敗組（P<0.001）。以 D-RSBI≤1.73 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性為 76.3%，特異性為 93.1%，AUC 為 0.887；若以 RSBI≤50.9 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性為 91.5%，特異性為 86.2%，AUC 達 0.927；雖然 RSBI 的 AUC 略高于 D-RSBI（0.93 比 0.89），但兩者之間的差異并無統計學意義（P>0.05），這表明膈肌超聲指標 D-RSBI 與 RSBI 預測機械通氣患者撤機結果有效性相當。但 RSBI 指標中的 VT 參數受干擾因素較多，如部分顱腦損傷、一些慢性阻塞性肺部疾病以及長期機械通氣，均會導致患者的 VT 產生較大的偏差。 VT 參數存在較多的不客觀的干擾因素，因此 RSBI 指標的準確性受到越來越多的質疑。本研究引入的 D-RSBI 指標采用更為客觀的 DD 參數取代 VT，且超聲檢測 DD 方便、無創，無需患者配合。D-RSBI 指標的診斷效能等同于 RSBI 指標，且 D-RSBI 指標采用的參數更為客觀，因此 D-RSBI 指標可以更多應用于臨床。
目前，應用超聲對撤機患者進行評估仍存在一些不足。其一，導致撤機失敗的原因有很多，單一的超聲參數通常不能說明具體哪一種因素導致撤機失敗。其二，超聲評估目前還不能作為患者是否能成功撤機的決定因素，只是預測撤機成功或失敗風險性的一種評估性指標。其三，超聲本身是一種操作者依賴的技術，對于非超聲專業操作者的重癥科醫師來說，準確操作有些困難。但是，不管怎樣，膈肌超聲檢查有助于重癥醫生更好地評估可能導致撤機失敗的危險因素，從而更為有效地進行臨床干預。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
機械通氣患者即使通過自主呼吸試驗后撤機，仍有高達 32% 患者最終撤機失敗[1]。機械通氣期間，膈肌功能障礙使得膈肌萎縮，膈肌收縮能力下降，可能是撤機失敗的主要原因[2-3]。呼吸淺快指數（rapid shallow breathing index，RSBI）是目前重癥醫學上應用較多的預測撤機結局的指標[4]，然其受影響的因素較多，準確性受到越來越多的爭論。越來越多的證據表明在撤機前評估膈肌功能的重要性[5-6]。膈肌超聲作為方便有效的檢測膈肌移動度（diaphragmatic displacement，DD）的手段，日漸受到重癥病區醫師的青睞[7]。因此，本研究擬用 DD 替代潮氣量（tidal volume，VT），引入膈肌–呼吸淺快指數（D-RSBI），探討其與傳統 RSBI 預測撤機結局的差異。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
納入 2016 年 2 月至 2017 年 12 月間福建省立醫院診治的接受有創機械通氣的患者，患者的通氣時間均>48 h。納入標準[8]：（1）急性呼吸衰竭的病因得到有效控制或解決；（2）咳嗽反射功能良好；（3）血流動力學穩定，無發熱，臨床醫生評估認為存在撤機可能性；（4）吸氧濃度<0.5 且動脈血氧飽和度>92%；（5）呼氣末正壓≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）；（6）所有患者簽署知情同意書。排除標準[6]：年齡<18 歲，神經肌肉疾病，妊娠，使用肌麻痹藥物。
最終共納入 88 例患者，男 39 例，女 49 例，年齡 30～80 歲。根據患者撤機后能否維持自主呼吸 48 h 以上分為成功組和失敗組。其中，撤機成功 59 例，失敗 29 例。本研究獲得福建省立醫院倫理委員會批準（K2016-01-002）。
1.2 方法
1.2.1 觀察指標
收集患者入院時的年齡、性別、體重、身高等資料，計算體重指數，評估急性生理學與慢性健康評分系統Ⅱ（Acute Physiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）評分，撤機當日測定血壓、空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）、血脂以及膈肌超聲指標。
1.2.2 DD 測定
參考文獻[8]的方法。當合適患者撤去呼吸機并在 1 h T 管試驗開始后的 30 min 內進行膈肌超聲檢查。使用索諾聲便攜式超聲診斷儀（美國 SonoSite 公司）及 Philips IU Elite（荷蘭 Philips 公司）。患者半臥位，凸陣探頭置于右鎖骨中線至腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，探頭指向患者頭側及背側，M 模式下顯示膈肌運動，取樣線指向膈肌頂部并與長軸夾角<30°，DD=吸氣末膈肌幅度–呼氣末膈肌幅度（圖 1）。間隔 2 min 重復測量，共 3 次，取平均值。
圖1
DD 測量示意圖
1.2.3 膈肌厚度測定
參考文獻[8]的方法。應用線陣探頭，常規超聲模式下測量附著于胸廓的膈肌厚度（圖 2），計算膈肌增厚分數（diaphragmatic thickening fraction，DTF），DTF=（吸氣末膈肌厚度–呼氣末膈肌厚度）/呼氣末膈肌厚度。間隔時間為 2 min，重復測量 3 次，取平均值。
圖2
DTF 測量示意圖
左：呼氣末厚度，右：吸氣末厚度
1.2.4 RSBI 測定
采用便攜式肺活量計（美國 CareFusion 公司）測量呼吸頻率（respiratory rate，RR）及 VT，RSBI=RR/VT，D-RSBI=RR/DD。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 19.0 統計軟件。計量資料以均數±標準差（±s）表示，兩組之間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料采用率表示，兩組之間比較采用 χ2 檢驗。繪制受試者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線，計算 ROC 曲線下面積（area under the ROC curve，AUC）。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 撤機前參數
成功組和失敗組患者的年齡、性別、收縮壓、舒張壓、血脂、FBG 等差異均無統計學意義（P>0.05）。而失敗組患者的體重指數、APACHEⅡ 評分均高于成功組（P<0.05）。結果見表 1。
表1
撤機成功組與失敗組撤機前參數比較（）
2.2 預測指標參數
成功組撤機前的 DD、DTF 顯著高于失敗組［（13.44±3.23）mm 比（10.28±2.82）mm，（32.43±12.35）%比（27.64±5.77）%，P<0.05］。成功組撤機前的 RSBI、D-RSBI 顯著低于失敗組［（41.04±7.84）次·min–1·mm–1 比（65.65±15.70）次·min–1·mm–1，（1.49±0.47）次·min–1·mm–1 比（2.55±0.87）次·min–1·mm–1，P<0.05］。結果見表 2。
表2
撤機成功組與失敗組各預測參數值之間比較（）
2.3 各指標預測撤機結局
以 DTF≥27.9% 為標準預測撤機成功，敏感性 98.3%，特異性 62.1%，AUC 0.873。以 D-RSBI≤1.73 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性 76.3%，特異性 93.1%，AUC 0.887。以 RSBI≤50.9 次·min–1·mm–1為標準預測撤機成功，敏感性 91.5%，特異性 86.2%，AUC 0.927。D-RSBI 與 RSBI 的 AUC 之間比較，差異沒有統計學意義（P>0.05）。結果見表 3。
表3
各指標預測撤機結局
3 討論
膈肌承擔人體 70% 的吸氣做功，而膈肌功能障礙可能是機械通氣患者撤機失敗主要原因，因此客觀評價膈肌功能對這部分患者而言至關重要，而超聲測定膈肌厚度具有方便性和有效性[9-11]。研究發現部分健康成人休息時膈肌正常厚度在 1.2～1.8 mm，較一些撤機失敗患者的膈肌厚度薄[12-13]。正因為單純膈肌厚度的測量存在個體差異性，因此 DTF 被認為是更客觀可靠的預測膈肌功能的指標[14-16]。Zambon 等[17]研究確認 DTF 對膈肌功能的評估更為全面和可靠。陸志華等[18]研究發現撤機成功組患者撤機前的 DTF 顯著高于撤機失敗組。本研究中撤機成功組與失敗組的 DTF 之間的差異有統計學意義（P<0.001）。這表明 DTF 指標對于評估機械通氣患者是否撤機成功更為客觀和可靠。
超聲評估 DD 已日漸成熟[19-22]。本研究中撤機成功組的 DD 明顯高于失敗組，這說明膈肌的活動度在患者恢復自主呼吸中可能起重要的作用。研究發現患者在呼吸機撤去的瞬間，機體立刻作出反應，開始以淺快的方式呼吸以防止膈肌疲勞[19]。因此，我們猜測 DD 在預測撤機結局的角色可能類似 VT，故而引入 D-RSBI 這一指標。本研究中撤機成功組撤機前 D-RSBI 顯著低于失敗組（P<0.001）。以 D-RSBI≤1.73 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性為 76.3%，特異性為 93.1%，AUC 為 0.887；若以 RSBI≤50.9 次·min–1·mm–1 為標準預測撤機成功，敏感性為 91.5%，特異性為 86.2%，AUC 達 0.927；雖然 RSBI 的 AUC 略高于 D-RSBI（0.93 比 0.89），但兩者之間的差異并無統計學意義（P>0.05），這表明膈肌超聲指標 D-RSBI 與 RSBI 預測機械通氣患者撤機結果有效性相當。但 RSBI 指標中的 VT 參數受干擾因素較多，如部分顱腦損傷、一些慢性阻塞性肺部疾病以及長期機械通氣，均會導致患者的 VT 產生較大的偏差。 VT 參數存在較多的不客觀的干擾因素，因此 RSBI 指標的準確性受到越來越多的質疑。本研究引入的 D-RSBI 指標采用更為客觀的 DD 參數取代 VT，且超聲檢測 DD 方便、無創，無需患者配合。D-RSBI 指標的診斷效能等同于 RSBI 指標，且 D-RSBI 指標采用的參數更為客觀，因此 D-RSBI 指標可以更多應用于臨床。
目前，應用超聲對撤機患者進行評估仍存在一些不足。其一，導致撤機失敗的原因有很多，單一的超聲參數通常不能說明具體哪一種因素導致撤機失敗。其二，超聲評估目前還不能作為患者是否能成功撤機的決定因素，只是預測撤機成功或失敗風險性的一種評估性指標。其三，超聲本身是一種操作者依賴的技術，對于非超聲專業操作者的重癥科醫師來說，準確操作有些困難。但是，不管怎樣，膈肌超聲檢查有助于重癥醫生更好地評估可能導致撤機失敗的危險因素，從而更為有效地進行臨床干預。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
