膈肌移动度预测重症肺炎患者有创机械通气需求及死亡风险的临床价值

尹 莉 葛辉玉 王斯宇 李元子 郭树彬 张 谱 郭瑞君

重症肺炎是肺组织（细支气管、肺泡、间质）炎症发展到一定阶段病情恶化加重形成的严重疾病［1］，可引起多器官功能障碍，病死率高达35%～50%［2］，因此早期识别具有不良结局风险的重症肺炎患者十分必要。膈肌是主要的呼吸肌［3］，膈肌功能障碍可出现在危重症疾病早期，且其与撤机失败及住院时间延长有关［4］。以往诊断膈肌功能障碍较困难，近年来随着超声技术在重症医学领域的不断发展，超声检查已被证实在评估膈肌功能、指导撤机及预测术后并发症等方面均有重要价值［5-7］。本研究旨在探讨膈肌超声评估重症肺炎患者入院首次膈肌移动度（diaphragm excursion，DE）对有创机械通气（invasive mechanical ventilation，IMV）需求及死亡风险的预测价值。

资料与方法

一、研究对象

选取2021 年9 月至2022 年8 月我院急诊医学科收治的重症肺炎患者53例，男32例，女21例，年龄28～89 岁，平均（73.1±13.7）岁；心率（94±18）次/min，体温36.5（36.4，37.8）℃，呼吸频率33（25，39）次/min，平均动脉压（88±18）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）；合并糖尿病、高血压、心血管疾病分别有17、29、30 例；急性生理学与慢性健康状况评分（APACHE Ⅱ）为16（13，22）分。纳入标准：①年龄均≥18 周岁；②入院12 h 内均行膈肌超声检查；③均符合美国胸科协会和美国传染病学会制订的重症肺炎判定标准［8］中的1 项主要指标或≥3项次要指标。其中主要指标为：①需要IMV；②感染性休克需要血管收缩剂治疗。次要指标为：①呼吸频率≥30次/min；②氧合指数≤250 mm Hg；③多肺叶浸润；④意识障碍或定向障碍；⑤氮质血症（尿素氮≥20 mg/dl）；⑥白细胞计数减少（＜4.0×109/L）；⑦血小板计数减少（＜10.0×109/L）；⑧低体温（＜36℃）；⑨低血压，需要强力的液体复苏。排除标准：①检查前已接受机械通气；②膈肌麻痹、神经肌肉系统疾病；③胸廓畸形、慢性阻塞性肺疾病；④腹腔胀气明显、腹膜炎、腹腔占位。本研究经我院医学伦理委员会批准（伦审号：2021-科-704），为回顾性研究免除知情同意。

二、仪器与方法

1.超声检查：使用Philips EPIQ 7C 彩色多普勒超声诊断仪，凸阵探头，频率1.0～5.0 MHz。患者均于入院12 h 内完成膈肌超声检查，取平卧位，将探头置于右侧锁骨中线与腋前线之间，肋下斜切，朝向头侧，获取右侧膈顶切面；然后切换为M 型模式，取样线垂直于膈肌，观察3 个平静呼吸周期内膈肌运动情况，测量周期内最低点（呼气末）至最高点（吸气末）的垂直距离即为DE。见图1。由于肝脏提供了一个良好的透声窗，因此本研究于右侧膈肌进行超声检查［9］。以上操作均由同一经验丰富的超声医师完成，所有参数均重复测量3次取平均值。

图1 DE测量体位图及超声图

2.分组：根据住院期间是否行IMV 分为机械通气组（MV 组）16 例和无机械通气组（NMV 组）37 例；根据入院30 d内临床结局分为死亡组25例和存活组28例。比较MV组与NMV组、死亡组与存活组DE的差异。

3.一般资料获取：收集患者性别、年龄、体温、心率、呼吸频率、平均动脉压、病史（糖尿病、高血压、心血管疾病）、APACHEⅡ等。

三、统计学处理

应用SPSS 26.0统计软件，计量资料均行正态性检验和方差齐性检验，符合正态分布的计量资料以表示，采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，采用非参数检验Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数或率表示，采用χ2检验或Fisher 确切概率法。绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析DE 预测重症肺炎患者IMV 需求及死亡风险的临床价值。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

一、MV组与NMV组一般资料和DE比较

MV 组与NMV 组APACHE Ⅱ比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其余一般资料比较差异均无统计学意义。MV 组DE 低于NMV 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 MV组与NMV组一般资料和DE比较

二、死亡组与存活组一般临床资料和DE比较

两组一般资料比较差异均无统计学意义；死亡组DE低于存活组，差异有统计学意义（P＜0.001）。见表2。

表2 死亡组与存活组一般资料和DE比较

三、ROC曲线分析

1.DE 预测重症肺炎患者IMV 需求的截断值为1.28 cm，灵敏度为68.8%，特异度为67.7%，曲线下面积（AUC）为0.694（95%可信区间：0.547～0.841），约登指数为0.363。见图2。

图2 DE预测重症肺炎患者IMV需求的ROC曲线图

2.DE 预测重症肺炎患者死亡风险的截断值为1.21 cm，灵敏度为68.0%，特异度为82.1%，AUC 为0.816（95% 可信区间：0.702～0.931），约登指数为0.501。见图3。

图3 DE预测重症肺炎患者死亡风险的ROC曲线图

讨论

重症肺炎作为严重的感染性疾病在重症监护室十分常见，患者预后较差，尽早识别高危患者有助于治疗方案的选择。以往关于CAP 或重症肺炎严重程度的评价大多利用复杂的评分系统来量化，由于需要收集的指标较多且获取方法依赖实验室检查，因此不适用于急诊入院早期的快速评估。超声检查可在床旁实时成像、无电离辐射、具有较好的可重复性［10］，能够方便、快速地为临床医师提供定量数据。Elshazly等［11］研究发现DE与APACHE Ⅱ具有良好的相关性（r=-0.384，P=0.002），表明随着患者病情加重，DE 降低，因此可以根据DE 动态评估患者病情。基于此，本研究探讨了重症肺炎患者入院首次床旁膈肌超声所测DE预测IMV需求及死亡风险的临床价值。

Gürün Kaya 等［12］评估了39 例重症肺炎患者入院24 h 内DE，发现DE 与呼吸频率呈负相关，且死亡组DE 低于存活组，需要IMV 组DE 低于不需要IMV 组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），本研究结果与其一致，表明患者入院早期进行膈肌超声检查能够为临床提供有价值的诊断信息。Adolf 等［13］观察了42 例重症新型冠状病毒肺炎患者入院早期各项指标，发现与呼吸频率、氧饱和度和CT评分相比，DE能更好地预测患者呼吸支持的需求和预后，并发现DE 降低是患者死亡风险的独立危险因素。本研究中结果显示，MV 组DE 低于NMV 组，死亡组DE 低于存活组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。ROC 曲线分析显示DE 预测重症肺炎患者IMV 需求的截断值为1.28 cm，灵敏度为68.8%，特异度为67.7%，AUC 为0.694（95%可信区间：0.547～0.841）；预测重症肺炎患者死亡风险的截断值为1.21 cm，灵敏度为68.0%，特异度为82.1%，AUC 为0.816（95%可信区间：0.702～0.931）。提示DE 对重症肺炎患者IMV 需求及死亡风险均有一定的早期预测价值，有助于临床医师尽早发现有恶化风险的患者并及时采取相应的治疗措施。分析其机制，在呼吸周期中，吸气时膈肌收缩，向足侧移动，产生胸内负压并将空气吸入肺部；呼气时膈肌舒张，向头侧移动，以排出肺内气体。DE为呼吸周期中膈肌的位移，反映了膈肌收缩的幅度，DE越低提示膈肌收缩力越差，即膈肌功能障碍越严重；DE的降低导致肺通气不足，加重了重症肺炎患者呼吸衰竭程度，严重时可引起多器官功能障碍。

重症肺炎引起的膈肌功能障碍可能与炎症反应及各种因素共同作用有关［4］。感染引起促炎因子大量释放，增加了毛细血管通透性，加重微循环障碍，损伤膈肌细胞，影响肌肉收缩功能，马金兰等［14］研究发现脓毒症及感染性休克患者DE 与超敏C 反蛋白和白细胞介素-6 均呈负相关（r=-0.436、-0.338，P=0.001、0.009），表明炎症反应强度与膈肌功能障碍程度相关；另一方面，促炎因子激活蛋白水解途径，引起收缩蛋白减少，导致膈肌无力［15］。此外，缺氧相关氧自由基及组织代谢物引起氧化应激反应增强，进一步加重炎症反应［16］。而呼吸负荷增加、循环代谢物（如乳酸）堆积、肺炎相关肺不张及邻近部位感染直接侵犯等均可影响膈肌收缩。Chu等［6］研究了50例社区获得性肺炎（community-acquired pneumonia，CAP）患者，发现DE并不能很好地预测CAP 患者呼吸衰竭的发展。本研究结果与其不一致，分析原因可能为两项研究纳入样本的标准不完全相同。前者纳入的是肺炎严重程度（pneumonia severe index，PSI）评分≥Ⅳ级的CAP 患者，其中有部分患者不属于重症肺炎范畴，其临床表现相对较轻，此时辅助呼吸肌的协同作用补偿无力的膈肌使其尚能维持原有的收缩幅度；而本研究纳入的是已经进展为重症的肺炎患者，辅助呼吸肌受炎症影响自身收缩力减低，并随着膈肌无力程度的增加，已经无法完全代偿膈肌的功能障碍，导致DE 降低，因此DE对肺炎不同严重程度及不同阶段预后的预测价值尚待进一步研究。

本研究还发现DE 对死亡的预测具有较高的特异度，与既往研究［17］结果一致。提示DE 可以作为患者首诊的分诊工具，以便对病情较重的患者适当分流，早期识别疾病风险较高的患者并及时采取干预措施。但需要注意的是，膈肌超声具有较高的操作者依赖性，检查时需做好质量控制，如患者体位的选择和标准切面的获取；另外，DE 受镇静剂、机械通气、腹部或胸部压力（如腹水、肺不张）的影响［18］，临床应用中需考虑以上因素。

本研究的局限性：①为回顾性、单中心研究，样本量小，有待增大样本量等进行进一步的研究验证；②纳入样本具有高度选择性，对于其他疾病DE 是否适用需进一步研究；③仅观察了右侧膈肌，左侧膈肌是否遵循同样的规律尚待研究；④因本研究的目的是使用相对简单的方法快速评估，使临床医师能够较快掌握患者病情，故未检测其他膈肌指标，如膈肌厚度和增厚分数；⑤未分析DE 与其他检查结果，如肺功能或实验室指标间的关系，有待今后进一步研究探讨。

综上所述，应用膈肌超声测量重症肺炎患者入院首次DE对预测IMV需求及死亡风险均有一定的临床价值。