引用本文： 趙永華, 靳立振, 于巧青, 孟偉, 劉東海, 晁懷宇. 脫機試驗時應用膈肌淺快呼吸指數預測脫機的臨床研究. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(2): 118-122. doi: 10.7507/1671-6205.201911011 復制
何時撤離呼吸機是一項非常具有挑戰性的工作，過早撤機造成呼吸系統和心血管系統負荷過重[1]，而過晚的撤機將會引起許多的并發癥，如呼吸機相關性膈肌萎縮、呼吸機相關性肺炎等[2]。大約 85% 的機械通氣患者能夠順利撤離呼吸機，但是仍有 15% 的患者不能撤離呼吸機或者再次使用呼吸機[3-4]。盡管目前有許多的預測撤機結局的指標比如最大吸氣壓力、分鐘通氣量、呼吸頻率（RR）、快速淺呼吸指數（RSBI）、氣道閉合壓力、氧合指數等，但是大多數指標仍沒有被證實能很準確的預測撤機結局[5]，主要原因是導致使用呼吸機的病因很多，而且導致撤機失敗的原因復雜[6]。而近年來超聲評估膈肌功能來預測撤機這種無創的方法越來越受到重視，本研究擬用超聲測量膈肌移動度（DD）代替潮氣量（VT）[7]，對應用膈肌淺快指數（D-RSBI）是否能預測撤機進行臨床研究。
1 資料和方法
1.1 臨床資料
選取我科 2017 年 4 月至 2019 年 4 月連續機械通氣患者 160 例，符合納入標準的 110 例。本研究獲得廊坊市人民醫院倫理委員會批準（201704103），患者及其家屬知情同意并簽署知情同意書。
納入標準[8]：（1）機械通氣>48 h；（2）呼吸衰竭的病因改善；（3）氧合指標：吸入氧濃度（FiO2）≤0.5，呼吸末正壓（PEEP）≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）時，氧合指數（PaO2/FiO2）≥150 或血氧飽和度（SaO2）>92%；慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者：pH>7.30，動脈血氧分壓（PaO2）≥50 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），FiO2≤0.35；（4）血流動力學穩定，沒有心肌缺血動態變化，臨床上沒有顯著的低血壓，不需要血管活性藥的治療或只需要小劑量的血管活性藥物如多巴胺或多巴酸丁胺<5 μg/（kg · min）；（5）有自主呼吸的能力。排除標準[9]：（1）年齡<18 歲；（2）孕婦；（3）氣胸或縱隔氣腫；（4）胸壁外傷；（5）神經肌肉疾病；（6）存在嚴重的多臟器衰竭或是血流動力學不穩定。
1.2 方法
1.2.1 研究方法
前瞻性觀察研究，收集患者的基本資料。對于符合納入標準的患者進行自主呼吸試驗（SBT）[7]，首先進行 3 分鐘 SBT，采用低水平的壓力支持模式，設置壓力支持為 5 cm H2O，吸氧濃度為脫機前的吸氧濃度一致，如果 3 分鐘 SBT 通過后，進行 30 min 的 SBT，在 SBT 結束時呼吸機監測面板上記錄患者 RR 和 VT，連續記錄 5 次并取平均值，同時用超聲測量患者右側膈肌 DD，計算 RSBI（RSBI=RR/VT）與 D-RSBI（D-RSBI=RR/DD）。
1.2.2 超聲檢測膈肌 DD 的方法
患者半臥位，床頭抬高 45 度，用 5 MHz 凸陣探頭，至于右側腋中線或是腋后線，肝臟作為聲學窗，探頭標記點指向背側，用二維超聲觀察右側膈肌活動最大位置，凍結圖形后用 M 超聲測量并記錄數據，分別測量 5 次后取平均值[10]。
1.2.3 撤機成功及失敗的標準
拔除氣管插管后呼吸平穩超過 48 h，未使用呼吸機輔助通氣，患者生命體征穩定可視為撤機成功[11]。未通過 SBT、拔管后再次出現呼吸困難而使用呼吸機輔助通氣或是拔除氣管插管 48 h 內患者死亡為撤機失敗[12-13]。
1.2.4 觀察指標
比較撤機成功和撤機失敗者的基本資料、SBT 前呼吸機參數、機械通氣時間、重癥監護加強治療（ICU）住院時間、總住院時間和 ICU 死亡率。分析 D-RSBI、RSBI 對撤機的預測價值。
1.3 統計學方法
使用 IBM SPSS Statistics 21 軟件進行數據統計，對于連續變量屬于正態分布時，以均數±標準差（
±s），不屬于正態分布時，采用中位數（M）和四分位數范圍（IQR）表示。對于正態分布且方差齊的連續變量，使用獨立樣本 t 檢驗，不服從正態分布的采用非參數檢驗。應用受試者工作特征（ROC）曲線來研究 D-RSBI、RSBI 對于撤機的預測價值。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般資料
納入 110 例患者，其中成功撤機的患者 73 例（66.4%），撤機失敗的患者 37 例（33.6%），其中撤機失敗的患者中 18 例（27%）患者未完成 SBT，15 例（40.5%）患者 48h 內重新插管呼吸機或者使用無創呼吸機，4 例（10.8%）患者死亡。撤機成功組與撤機失敗組兩組性別、年齡、體重體數（BMI）、急性病理生理與慢性健康評分系統Ⅱ（APACHEⅡ）評分、基礎疾病、機械通氣原因等比較無統計學差異（P >0.05），見表 1。
表1
納入研究的患者一般臨床資料比較［M（IQR）/例（%）/（
）］
2.2 觀察指標的比較
撤機成功與撤機失敗的兩組比較，VT、SBT 前呼吸機參數、總住院時間比較兩組無顯著差異（P>0.05），但撤機成功組 RR、DD、D-RSBI、RSBI、ICU 的死亡率明顯低于撤機失敗組，且差異有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
結局指標的比較［（
）/M（IQR）/例（%）］
2.3 D-RSBI 與 RSBI 相關性分析
在撤機成功與撤機失敗的兩組中，D-RSBI 與 RSBI 有緊密的相關性（R2=0.73，P<0.01）。見圖 1。
圖1
D-RSBI 與 RSBI 相關性分析
2.4 D-RSBI 和 RSBI 對撤機失敗的 ROC 曲線
RSBI 的 ROC 曲線下面積（AUC）為 0.78（95%CI 0.691～0.872），約登指數最大值為 0.46，RSBI 值為 69 次/（L·min），敏感性 55%，特異性 89%。D-RSBI 的 AUC 為 0.91（95%CI 0.85～0.97），約登指數最大值為 0.67，D-RSBI 值為 1.5 次/（min·mm），敏感性 87%，特異性 80%。D-RSBI 的 AUC 大于 RSBI 的 AUC，兩者比較差異有統計學意義（Z=2.75，P<0.01）。見圖 2。
圖2
D-RSBI、RSBI 預測撤機失敗的 ROC 曲線
3 討論
臨床指南[14-15]建議在撤離呼吸機前做 SBT，使用呼吸機輔助的 SBT 會有更高的拔管率，對于高風險的患者，在撤機后還應預防性應用無創呼吸機支持通氣。然而，盡管增加了壓力支持，但撤機的成功率僅為 75.4%[16]，反映了 SBT 不能完全預測拔管成功，有其一定的局限性。臨床醫生面臨的挑戰是如何區分能通過 SBT 而撤機失敗的患者或者是一些高危患者在通過 SBT 實驗撤機后預防使用無創呼吸機受益者。所以，臨床出現了許多撤機的預測指標來幫助臨床醫生抉擇下一步治療。本實驗采用的預測指標是 D-RSBI，結果顯示其 AUC 為 0.91，RSBI 的 AUC 為 0.78，D-RSBI 與 RSBI 的 AUC 有顯著性差異（P<0.01），說明 D-RSBI 優于 RSBI。
RSBI 是臨床上比較常用的撤機指標之一[17]。RSBI<105 次/（L·min）可以預測撤機的成功，敏感性、特異性和陰性預測值分別為 97%、64%、78% 和 95%[18]。但其低特異性和陽性預測值仍然受到了質疑，Tanios 等[19]做了一項隨機對照試驗，一組測量 RSBI 但是不做為是撤機指標，另一組把 RSBI 做為主要撤機指標，閾值為 105 次/（L·min），結果顯示不使用 RSBI 做為撤機指標的這組撤機時間比使用這指標的組短（2.0 d 比 3.0 d，P= 0.04），而兩組拔管失敗的發生率、死亡率及氣管切開術發生率無差異。這試驗說明 RSBI 并不能很好的預測是否能撤機，RSBI 反映的是呼吸肌力量與負荷的平衡，呼吸肌由膈肌及膈肌以外的一些肌肉組成，膈肌是人體重要的呼吸肌，大約 60% 的 VT 是由膈肌產生的，危重患者絕大多數伴發著膈肌功能障礙[19-20]，膈肌功能障礙將延長患者撤離呼吸機時間[21]。在進行 SBT 時，如果存在膈肌功能障礙，短時間內撤離呼吸機對呼吸影響不大，主要是其他呼吸肌通過增加做功產生一部分代償作用，比如肋間內肌和肋間外肌，此時的 RR 和 VT 無明顯變化，RSBI 在正常范圍，但是膈肌以外的呼吸肌更容易疲勞，無法長時間保證患者呼吸，會再次使用呼吸機輔助通氣，此時可能出現假陽性拔管。Danaga 等[22]證實經典的 RSBI 臨界值無法識別大多數需要再次插管的患者，將 RSBI>76.5 次/（L·min）定義為可重新插管，這確保了敏感性的大幅提高，從而可以識別出 50% 以上需要再次插管的患者。本試驗采用的是床旁超聲測量膈肌 DD 來代替 VT，計算 D-RSBI，這樣更客觀地反映膈肌的運動情況，克服傳統指標的缺陷，而且此方法及時且無創，便于臨床操作。
本研究的 RSBI 臨界值為 69 次/（L·min），與 dos Reis 等[23]結果類似，但是與 Yang 等[18]的研究結果有很大的不同。分析差異的原因主要是與不同的研究方法和研究對象有關。El Khatib 等[24]研究了拔除氣管插管前各種呼吸支持下的 RSBI，比較壓力支持通氣（PSV）、持續氣道正壓（CPAP）和 T 管的 RSBI 值，在 PSV 和 CPAP 模式下所有納入患者的 RSBI 均<105 次/（L·min），但在 T 管試驗期間，這一情況發生了變化，因為 36 例患者中有 13 例的 RSBI 大于 105 次/（L·min），這結果在其他研究中得到了證實[25]。另有研究顯示 PSV 中 75 次/（L·min）和 T 管中 100 次/（L·min）的 RSBI 閾值可更準確地預測成功的撤機[26-27]。
目前，本實驗仍存在一定的缺陷，首先，雖然目前超聲在 ICU 中被廣泛使用，但是仍會受操作者經驗及患者影響，比如重度肥胖及極度消瘦的患者，可能會影響超聲的結果。其次，本研究采用的是右側膈肌超聲聲窗，有些患者可能會存單側膈肌功能障礙，影響結果。最后，本研究為單中心研究，且樣本量偏小，需要下一步應進行多中心大樣本的研究。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
何時撤離呼吸機是一項非常具有挑戰性的工作，過早撤機造成呼吸系統和心血管系統負荷過重[1]，而過晚的撤機將會引起許多的并發癥，如呼吸機相關性膈肌萎縮、呼吸機相關性肺炎等[2]。大約 85% 的機械通氣患者能夠順利撤離呼吸機，但是仍有 15% 的患者不能撤離呼吸機或者再次使用呼吸機[3-4]。盡管目前有許多的預測撤機結局的指標比如最大吸氣壓力、分鐘通氣量、呼吸頻率（RR）、快速淺呼吸指數（RSBI）、氣道閉合壓力、氧合指數等，但是大多數指標仍沒有被證實能很準確的預測撤機結局[5]，主要原因是導致使用呼吸機的病因很多，而且導致撤機失敗的原因復雜[6]。而近年來超聲評估膈肌功能來預測撤機這種無創的方法越來越受到重視，本研究擬用超聲測量膈肌移動度（DD）代替潮氣量（VT）[7]，對應用膈肌淺快指數（D-RSBI）是否能預測撤機進行臨床研究。
1 資料和方法
1.1 臨床資料
選取我科 2017 年 4 月至 2019 年 4 月連續機械通氣患者 160 例，符合納入標準的 110 例。本研究獲得廊坊市人民醫院倫理委員會批準（201704103），患者及其家屬知情同意并簽署知情同意書。
納入標準[8]：（1）機械通氣>48 h；（2）呼吸衰竭的病因改善；（3）氧合指標：吸入氧濃度（FiO2）≤0.5，呼吸末正壓（PEEP）≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）時，氧合指數（PaO2/FiO2）≥150 或血氧飽和度（SaO2）>92%；慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者：pH>7.30，動脈血氧分壓（PaO2）≥50 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），FiO2≤0.35；（4）血流動力學穩定，沒有心肌缺血動態變化，臨床上沒有顯著的低血壓，不需要血管活性藥的治療或只需要小劑量的血管活性藥物如多巴胺或多巴酸丁胺<5 μg/（kg · min）；（5）有自主呼吸的能力。排除標準[9]：（1）年齡<18 歲；（2）孕婦；（3）氣胸或縱隔氣腫；（4）胸壁外傷；（5）神經肌肉疾病；（6）存在嚴重的多臟器衰竭或是血流動力學不穩定。
1.2 方法
1.2.1 研究方法
前瞻性觀察研究，收集患者的基本資料。對于符合納入標準的患者進行自主呼吸試驗（SBT）[7]，首先進行 3 分鐘 SBT，采用低水平的壓力支持模式，設置壓力支持為 5 cm H2O，吸氧濃度為脫機前的吸氧濃度一致，如果 3 分鐘 SBT 通過后，進行 30 min 的 SBT，在 SBT 結束時呼吸機監測面板上記錄患者 RR 和 VT，連續記錄 5 次并取平均值，同時用超聲測量患者右側膈肌 DD，計算 RSBI（RSBI=RR/VT）與 D-RSBI（D-RSBI=RR/DD）。
1.2.2 超聲檢測膈肌 DD 的方法
患者半臥位，床頭抬高 45 度，用 5 MHz 凸陣探頭，至于右側腋中線或是腋后線，肝臟作為聲學窗，探頭標記點指向背側，用二維超聲觀察右側膈肌活動最大位置，凍結圖形后用 M 超聲測量并記錄數據，分別測量 5 次后取平均值[10]。
1.2.3 撤機成功及失敗的標準
拔除氣管插管后呼吸平穩超過 48 h，未使用呼吸機輔助通氣，患者生命體征穩定可視為撤機成功[11]。未通過 SBT、拔管后再次出現呼吸困難而使用呼吸機輔助通氣或是拔除氣管插管 48 h 內患者死亡為撤機失敗[12-13]。
1.2.4 觀察指標
比較撤機成功和撤機失敗者的基本資料、SBT 前呼吸機參數、機械通氣時間、重癥監護加強治療（ICU）住院時間、總住院時間和 ICU 死亡率。分析 D-RSBI、RSBI 對撤機的預測價值。
1.3 統計學方法
使用 IBM SPSS Statistics 21 軟件進行數據統計，對于連續變量屬于正態分布時，以均數±標準差（±s），不屬于正態分布時，采用中位數（M）和四分位數范圍（IQR）表示。對于正態分布且方差齊的連續變量，使用獨立樣本 t 檢驗，不服從正態分布的采用非參數檢驗。應用受試者工作特征（ROC）曲線來研究 D-RSBI、RSBI 對于撤機的預測價值。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般資料
納入 110 例患者，其中成功撤機的患者 73 例（66.4%），撤機失敗的患者 37 例（33.6%），其中撤機失敗的患者中 18 例（27%）患者未完成 SBT，15 例（40.5%）患者 48h 內重新插管呼吸機或者使用無創呼吸機，4 例（10.8%）患者死亡。撤機成功組與撤機失敗組兩組性別、年齡、體重體數（BMI）、急性病理生理與慢性健康評分系統Ⅱ（APACHEⅡ）評分、基礎疾病、機械通氣原因等比較無統計學差異（P >0.05），見表 1。
表1
納入研究的患者一般臨床資料比較［M（IQR）/例（%）/（）］
2.2 觀察指標的比較
撤機成功與撤機失敗的兩組比較，VT、SBT 前呼吸機參數、總住院時間比較兩組無顯著差異（P>0.05），但撤機成功組 RR、DD、D-RSBI、RSBI、ICU 的死亡率明顯低于撤機失敗組，且差異有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
結局指標的比較［（）/M（IQR）/例（%）］
2.3 D-RSBI 與 RSBI 相關性分析
在撤機成功與撤機失敗的兩組中，D-RSBI 與 RSBI 有緊密的相關性（R2=0.73，P<0.01）。見圖 1。
圖1
D-RSBI 與 RSBI 相關性分析
2.4 D-RSBI 和 RSBI 對撤機失敗的 ROC 曲線
RSBI 的 ROC 曲線下面積（AUC）為 0.78（95%CI 0.691～0.872），約登指數最大值為 0.46，RSBI 值為 69 次/（L·min），敏感性 55%，特異性 89%。D-RSBI 的 AUC 為 0.91（95%CI 0.85～0.97），約登指數最大值為 0.67，D-RSBI 值為 1.5 次/（min·mm），敏感性 87%，特異性 80%。D-RSBI 的 AUC 大于 RSBI 的 AUC，兩者比較差異有統計學意義（Z=2.75，P<0.01）。見圖 2。
圖2
D-RSBI、RSBI 預測撤機失敗的 ROC 曲線
3 討論
臨床指南[14-15]建議在撤離呼吸機前做 SBT，使用呼吸機輔助的 SBT 會有更高的拔管率，對于高風險的患者，在撤機后還應預防性應用無創呼吸機支持通氣。然而，盡管增加了壓力支持，但撤機的成功率僅為 75.4%[16]，反映了 SBT 不能完全預測拔管成功，有其一定的局限性。臨床醫生面臨的挑戰是如何區分能通過 SBT 而撤機失敗的患者或者是一些高危患者在通過 SBT 實驗撤機后預防使用無創呼吸機受益者。所以，臨床出現了許多撤機的預測指標來幫助臨床醫生抉擇下一步治療。本實驗采用的預測指標是 D-RSBI，結果顯示其 AUC 為 0.91，RSBI 的 AUC 為 0.78，D-RSBI 與 RSBI 的 AUC 有顯著性差異（P<0.01），說明 D-RSBI 優于 RSBI。
RSBI 是臨床上比較常用的撤機指標之一[17]。RSBI<105 次/（L·min）可以預測撤機的成功，敏感性、特異性和陰性預測值分別為 97%、64%、78% 和 95%[18]。但其低特異性和陽性預測值仍然受到了質疑，Tanios 等[19]做了一項隨機對照試驗，一組測量 RSBI 但是不做為是撤機指標，另一組把 RSBI 做為主要撤機指標，閾值為 105 次/（L·min），結果顯示不使用 RSBI 做為撤機指標的這組撤機時間比使用這指標的組短（2.0 d 比 3.0 d，P= 0.04），而兩組拔管失敗的發生率、死亡率及氣管切開術發生率無差異。這試驗說明 RSBI 并不能很好的預測是否能撤機，RSBI 反映的是呼吸肌力量與負荷的平衡，呼吸肌由膈肌及膈肌以外的一些肌肉組成，膈肌是人體重要的呼吸肌，大約 60% 的 VT 是由膈肌產生的，危重患者絕大多數伴發著膈肌功能障礙[19-20]，膈肌功能障礙將延長患者撤離呼吸機時間[21]。在進行 SBT 時，如果存在膈肌功能障礙，短時間內撤離呼吸機對呼吸影響不大，主要是其他呼吸肌通過增加做功產生一部分代償作用，比如肋間內肌和肋間外肌，此時的 RR 和 VT 無明顯變化，RSBI 在正常范圍，但是膈肌以外的呼吸肌更容易疲勞，無法長時間保證患者呼吸，會再次使用呼吸機輔助通氣，此時可能出現假陽性拔管。Danaga 等[22]證實經典的 RSBI 臨界值無法識別大多數需要再次插管的患者，將 RSBI>76.5 次/（L·min）定義為可重新插管，這確保了敏感性的大幅提高，從而可以識別出 50% 以上需要再次插管的患者。本試驗采用的是床旁超聲測量膈肌 DD 來代替 VT，計算 D-RSBI，這樣更客觀地反映膈肌的運動情況，克服傳統指標的缺陷，而且此方法及時且無創，便于臨床操作。
本研究的 RSBI 臨界值為 69 次/（L·min），與 dos Reis 等[23]結果類似，但是與 Yang 等[18]的研究結果有很大的不同。分析差異的原因主要是與不同的研究方法和研究對象有關。El Khatib 等[24]研究了拔除氣管插管前各種呼吸支持下的 RSBI，比較壓力支持通氣（PSV）、持續氣道正壓（CPAP）和 T 管的 RSBI 值，在 PSV 和 CPAP 模式下所有納入患者的 RSBI 均<105 次/（L·min），但在 T 管試驗期間，這一情況發生了變化，因為 36 例患者中有 13 例的 RSBI 大于 105 次/（L·min），這結果在其他研究中得到了證實[25]。另有研究顯示 PSV 中 75 次/（L·min）和 T 管中 100 次/（L·min）的 RSBI 閾值可更準確地預測成功的撤機[26-27]。
目前，本實驗仍存在一定的缺陷，首先，雖然目前超聲在 ICU 中被廣泛使用，但是仍會受操作者經驗及患者影響，比如重度肥胖及極度消瘦的患者，可能會影響超聲的結果。其次，本研究采用的是右側膈肌超聲聲窗，有些患者可能會存單側膈肌功能障礙，影響結果。最后，本研究為單中心研究，且樣本量偏小，需要下一步應進行多中心大樣本的研究。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
