超声评估膈肌收缩能力和做功对撤机结局的预测价值

董奕君，柏刚，谭娅，张文君

（1.锦州医科大学十堰市太和医院研究生培养基地，湖北 十堰 442000；2.湖北医药学院附属十堰市太和医院超声医学科，湖北 十堰 442000 ）

机械通气（mechanical ventilation,MV）是重症医学科（intensive care unit,ICU）内重要的呼吸支持手段之一。有研究［1］指出，约有20%的机械通气患者撤机失败，且撤机所需时间超过了总机械通气时间的40%。通常临床上常使用呼吸浅快指数（rapid shallow breathing index,RSBI）来预测患者撤机结局，但RSBI 常出现假阴性，所以其评估价值较为局限。撤机失败的一个主要因素是呼吸肌功能障碍［2］。膈肌是最重要的呼吸肌，吸气时其将贡献总吸气量的75%［3］。超声具有无创、实时、便捷、可重复性高等优点，并随着床旁超声技术的不断应用与发展，超声逐渐成为评估膈肌功能的重要工具。本研究旨在通过超声检查手段测量膈肌相关超声指标评估其对机械通气患者的撤机价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究经医院伦理委员会审核通过，选取十堰市太和医院2021 年7 月至2022 年7 月收入ICU内行机械通气的患者60 例作为研究对象，根据撤机结局分为撤机成功组与撤机失败组。纳入标准：①机械通气时间≥24 h；②导致行机械通气的原发病得到控制，且临床医生认为存在撤机的可能性；③达到可进行自主呼吸试验（spontaneous breathing trial,SBT）的标准；④年龄≥18 周岁。排除标准：①年龄＜18 周岁、妊娠期妇女；②胸腔有大量积液、气体；③有脊髓损伤、膈肌麻痹等病史；④合并严重心、肝、肾等脏器功能衰竭；⑤严重凝血功能障碍。

1.2 研究方法

对符合纳入标准的患者记录撤机前一般临床资料，如：年龄、性别、体重指数（BMI）、急性生理和慢性健康评估Ⅱ评分（acute physiology and chronic health condition Ⅱ score,APACHEⅡ评分）、是否行手术治疗及机械通气时间。

使用美国GE 公司Venue 急重症移动型超声诊断仪，于患者SBT 进行30 min 时行床旁超声检查，取患者仰卧位。①膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction,DTF），将高频线阵探头L12n，频率调节为8.0～12.0 MHz，将探头置于患者第8～11 肋与腋中线的交界区，二维超声声像图可清晰显示膈肌结构；调整为M 型超声模式，观察膈肌厚度随呼吸运动的变化情况，一般情况下膈肌随吸气变厚，测量吸气末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of inspiration,DTei）与呼气末膈肌厚度（diaphragmatic thickness at the end of expiration,DTee）数据，通过公式计算DTF=（DTei-DTee）/DTee×100%，DTF 可以动态呈现膈肌厚度的变化情况，反映膈肌的收缩能力［4］。见图1。②膈肌位移-时间指数（excursion-time index,E-T 指数），将凸阵探头C1-5，频率调节为3.5～5.0 MHz，将探头置于患者右侧肋弓下缘与右侧锁骨中线交界处，以肝脏为声窗，声束方向指向头侧，二维超声声像图可显示高回声的膈肌；切换至M 型超声模式观察膈肌的运动曲线，在一个呼吸周期内，M 型超声声像图中最低点与最高点之间的距离即膈肌位移（diaphragm excursion,DE），其可替代吸气时的吸气压与潮气量，同时记录吸气时间（inspriatory time,Ti），通过公式计算E-T 指数=DE×Ti，E-T 指数可间接反映膈肌做功［5］。见图2。本研究由同一位有经验的超声科医师操作，所有超声观察指标均测量三次，取平均值。

图1 膈肌厚度图：红线为吸气末膈肌厚度，黄线为呼气末膈肌厚度

图2 膈肌位移-时间图：红线为膈肌位移，黄线为吸气时间

1.3 观察指标

①比较两组患者的撤机前一般临床资料中各指标有无统计学差异；②观察并比较两组患者膈肌超声指标：DTF、E-T 指数有无统计学差异。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件对临床资料及膈肌超声数据进行分析，计数资料以百分率（%）表示，采用卡方检验或Fisher 检验进行组间比较；计量资料以均数±标准差（）表示，符合正态分布的计量资料相关性采用t检验进行组间比较；非正态分布的计量资料相关性采用Mann-WhitneyU检验进行组间比较。绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线并分析各指标对患者撤机成功的预测价值，根据最佳截断值，计算敏感性、特异性，并计算曲线下面积（area under the curve,AUC）。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较

两组患者的年龄、性别、BMI、APACHEⅡ评分以及是否行手术治疗比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。两组患者撤机前的机械通气时间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组一般临床资料比较

2.2 两组患者超声指标比较

撤机成功组患者的DTF 及E-T 指数均高于失败组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组患者超声指标比较（）

表2 两组患者超声指标比较（）

2.3 膈肌超声对预测患者撤机成功的ROC 曲线分析

ROC 曲线分析结果显示患者撤机成功DTF 的最佳界值为32.5%，其敏感性71.4%，特异性83.3%，约登指数0.547，AUC 0.824；E-T 指数的最佳界值为0.99 cm·s，其敏感性76.2%，特异性77.8%，约登指数0.54，AUC 0.807。见图3。

图3 SBT 进行30 min 时的DTF 和E-T 指数的ROC 曲线

3 讨论

ICU 内约有36% 的患者需进行机械通气治疗［6］。机械通气的撤机过程十分重要，预测机械通气的撤机结局一直是一个重要的临床问题。不必要的过早和延迟撤机均可影响患者的预后，过早停止机械通气会给呼吸和心血管系统带来额外的压力，而不必要的延迟撤机则会导致一系列并发症如呼吸机相关型肺损伤［7］、呼吸机相关膈肌功能障碍［8］、下肢深静脉血栓等，不恰当的撤机时机将导致发病率和死亡率增高。因此，把握适宜的撤机时机，可以改善患者预后。

呼吸浅快指数（rapid shallow breathing index,RSBI）为呼吸频率与潮气量的比值，临床上既往常用其预测撤机结局，它可综合反映呼吸肌力量与呼吸系统负荷之间的关系。但RSBI 准确性受诸多影响因素干扰，因此受到很大争议。有研究［9］表明，RSBI＜105 次/（min·L）预测撤机成功的敏感性虽有90%，但其特异性仅为18.7%。有研究［10］分析造成RSBI 准确性低的原因，主要是由于呼吸肌不仅是由膈肌组成，还包括膈肌以外的肌肉群，当膈肌发生萎缩及功能障碍时，其他辅助呼吸肌群将会代偿做功，在一定时间维持正常范围内的呼吸频率与潮气量，此时的膈肌功能障碍将会被掩盖，最终导致RSBI 出现假阴性，所以RSBI 的评估价值较为局限。

膈肌在自主呼吸中发挥着“呼吸泵”的作用，膈肌功能的监测对机械通气患者选择适宜的撤机时机尤为重要。膈肌功能测定的金标准为跨膈压（Pdi），它是胸腔压力与腹腔压力的压力差值，是反映呼吸肌尤其是膈肌功能的较为直接的指标［11］。但由于Pdi 是有创检查，花费时间较长，不易于ICU 内患者进行床边的多次监测，重复性较差。临床上评估膈肌功能的方法还有最大吸气负压、最大呼气压以及影像学检查如X 线、CT、磁共振成像等［12-14］，但这些检查因有创、患者难于配合以及有辐射暴露危险等而存在一定的局限性。膈肌超声不仅无创且可重复性高，近年来，国内外均有研究证实膈肌超声对机械通气患者的撤机结局有预测作用［5,15］。

二维超声声像图可观察膈肌厚度情况，但有研究指出，膈肌厚度并不能准确反映膈肌的功能［16-17］，可能是由于炎症或其他因素导致膈肌水肿增厚，从而影响其准确性。相比较，DTF 受影响程度小，这是由于其评估的是膈肌厚度的动态变化情况，是吸气末与呼气末膈肌厚度的差值比较，除去了影响膈肌厚度的因素，因此DTF 的准确性更高，临床上的应用价值更大。膈肌超声不仅可直接观察到膈肌的结构形态还可观察膈肌的移动方向。正常情况下，在二维及M 型超声模式下均可观察膈肌的运动情况，吸气时膈肌向探头移动，呼气时膈肌背离探头移动。当膈肌麻痹致使膈肌产生矛盾运动时，可见膈肌于吸气时背离探头移动，而呼气时向探头方向移动。一般情况下，一侧膈肌功能可代表整体膈肌功能［18］，故本次研究所有研究对象均选取右侧膈肌进行床旁超声检查。本次研究通过超声监测SBT 进行30 min时的DTF 和E-T 指数间接评估膈肌的收缩性和做功情况，当DTF 选取32.5%为最佳界值时，其敏感性为71.4%，特异性为83.3%，约登指数为0.547，AUC 为0.824；当E-T 指数的最佳界值为0.99 cm·s，其敏感性为76.2%，特异性为77.8%，约登指数为0.54，AUC 为0.807。撤机失败组的DTF 及E-T 指数显著低于成功组，这表明DTF 与E-T 指数这两个超声指标对机械通气患者撤机结局有较准确的预测性，具有较高的临床应用价值。

本次研究的局限性：一是所有床边超声检查均由一名超声医生完成，受操作熟练性影响。二是撤机失败除了有膈肌功能障碍的因素，还有一些非膈肌功能障碍的因素，如：上气道狭窄、气道阻力、气道分泌物［19］等，故影响一定的准确性。此外本研究属单中心研究，样本量相对较小，今后还需扩大样本量，进一步加以证实。

综上，针对ICU 内机械通气患者行床旁膈肌超声检查，超声评估膈肌的收缩能力和做功可预测撤机结局。床旁超声具有无创、实时、便捷、可重复性高等特点，非常适合ICU 患者特征，可作为ICU 内患者监测和评估膈肌功能的工具而广泛应用。