錢志偉
(邯鄲市第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,河北邯鄲 056000)
機(jī)械通氣是ICU挽救危重癥患者生命的一種有效手段,隨著機(jī)械通氣時(shí)間的延長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致患者引發(fā)ICU獲得性功能障礙(ICU-acquired weak,ICUAW)、呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎、呼吸機(jī)相關(guān)性氣壓傷、血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、睡眠障礙等并發(fā)癥,其死亡率也隨著機(jī)械通氣時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[1]。然而,過(guò)早的脫機(jī)拔管會(huì)增加患者再次插管的風(fēng)險(xiǎn),死亡率也會(huì)明顯升高[2]。為了及時(shí)成功脫機(jī),臨床上多以患者通過(guò)自主呼吸試驗(yàn)(spontane ous breathing test,SBT)作為脫機(jī)的指征[3]。即使采用SBT指導(dǎo)脫機(jī),仍有15%左右的患者脫機(jī)失敗,需再次機(jī)械通氣[4]。脫機(jī)失敗的原因是多方面的,常見(jiàn)的原因有膈肌功能障礙、心肺功能障礙等,及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些原因,并進(jìn)行有針對(duì)性地干預(yù)是提高脫機(jī)成功率的關(guān)鍵[5]。近年來(lái)超聲因具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、便攜、可重復(fù)等優(yōu)勢(shì),又可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脫機(jī)過(guò)程中患者心臟、肺、膈肌等臟器的功能狀態(tài),成為臨床醫(yī)師在脫機(jī)過(guò)程中重要的評(píng)估工具[6]。本文主要就超聲在機(jī)械通氣患者脫機(jī)過(guò)程中的研究進(jìn)展展開綜述。
膈肌是重要的呼吸肌,占所有呼吸肌功能的60%~80%。呼吸衰竭被認(rèn)為是由呼吸負(fù)荷與呼吸肌功能之間不平衡造成的,膈肌功能障礙會(huì)造成呼吸衰竭[7]。機(jī)械通氣為呼吸衰竭患者治療原發(fā)病爭(zhēng)取了時(shí)間,但也會(huì)通過(guò)膈肌蛋白分解增加和蛋白合成減少等機(jī)制導(dǎo)致患者膈肌萎縮和收縮功能障礙[8]。由于機(jī)械通氣時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)引起ICUAW,導(dǎo)致膈肌功能障礙發(fā)生率是肢體肌肉功能障礙發(fā)生率的2倍[9]。膈肌萎縮的發(fā)生與機(jī)械通氣時(shí)間延長(zhǎng)、ICU住院時(shí)間延長(zhǎng)以及并發(fā)癥發(fā)生率的升高有關(guān)[10-11],同時(shí)膈肌功能障礙也會(huì)引起患者脫機(jī)失敗[12]。
膈肌功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)有電生理、壓力、形態(tài)學(xué)等,其中代表性的電生理指標(biāo)如膈肌電活動(dòng),因?qū)y(cè)量技術(shù)要求高、有創(chuàng)傷,臨床應(yīng)用受到限制。壓力指標(biāo)如跨膈壓,因需患者配合、人群變異性大、可重復(fù)性差,也使其應(yīng)用推廣受到限制。此外評(píng)估膈肌形態(tài)學(xué)的方法有MRI、膈肌透視、胸片、肺部CT和超聲,其中因超聲無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)單、無(wú)輻射、易重復(fù)、易操作,在臨床上應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其他檢查手段因有輻射,又需搬動(dòng)患者,限制了其在臨床中的應(yīng)用[13]。
超聲評(píng)估膈肌功能的指標(biāo)目前常用的包括膈肌位移(diaphragmatic displacement,DD)、膈肌淺快呼吸指數(shù)(diaphragmatic rapid shallow breathing index,DRSBI)、膈肌增厚分?jǐn)?shù)(diaphragm thickening fraction,DTF)[14]。DD是膈肌力量、胸內(nèi)壓、腹內(nèi)壓相互作用的結(jié)果。膈肌超聲通過(guò)使用相控陣探頭測(cè)量DD,探頭位于鎖骨中線肋下緣,使用M模式產(chǎn)生的圖像可以顯示膈肌隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng),可精確測(cè)量膈肌在呼吸周期內(nèi)的位移[15]。研究發(fā)現(xiàn),DD是ICU機(jī)械通氣患者脫機(jī)能否成功的預(yù)測(cè)因子[16-17]。Muhammad等[17]在SBT 20 min時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,發(fā)現(xiàn)以DD<1.2 cm作為界值來(lái)預(yù)測(cè)脫機(jī)失敗,敏感度為78.95%,特異度為70.83%。
Sherif等[18]將DD與淺快呼吸指數(shù)(rapid shallow breathing index,RSBI)相結(jié)合,利用DD代替RSBI中的潮氣量,得出一個(gè)新的指標(biāo)DRSBI。該研究對(duì)106例機(jī)械通氣超過(guò)48 h的患者,準(zhǔn)備在其首次通過(guò)SBT時(shí)脫機(jī)。在SBT開始1 min后,計(jì)算RSBI和DRSBI。將患者根據(jù)是否需繼續(xù)進(jìn)行SBT分成2組,Ⅰ組取決于RSBI的結(jié)果,Ⅱ組取決于DRSBI的結(jié)果。行SBT 30 min后,重新評(píng)估患者對(duì)SBT的耐受性,并計(jì)算RSBI和DRSBI。結(jié)果表明,在SBT持續(xù)30 min時(shí),將DRSBI<1.6次/(min·mm-1)作為界值來(lái)預(yù)測(cè)脫機(jī)成功率的敏感度為97.3%,特異度為93.9%。與傳統(tǒng)的RSBI相比,以DRSBI來(lái)預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果更準(zhǔn)確,敏感度、特異度與DD相比明顯提高。脫機(jī)時(shí)如果膈肌存在功能障礙,機(jī)體為維持正常的潮氣量,會(huì)增加呼吸中樞驅(qū)動(dòng),同時(shí)動(dòng)員輔助呼吸肌工作,上述代償?shù)慕Y(jié)果會(huì)掩蓋膈肌功能障礙。由于輔助呼吸肌更容易疲勞,那些在脫機(jī)前從輔助呼吸肌獲得同樣的潮氣量的患者,因DD較差,與膈肌功能正常的患者相比,更有可能由于隨后的輔助呼吸肌疲勞導(dǎo)致脫機(jī)失敗。DRSBI能反映呼吸中樞、呼吸肌與呼吸負(fù)荷之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系,與傳統(tǒng)的RSBI相比,其兼顧呼吸肌和呼吸負(fù)荷的因素,所以預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果更精準(zhǔn)[19]。
DTF是用吸氣末膈肌厚度減去呼氣末膈肌厚度,所得的差除以呼氣末膈肌厚度得出的結(jié)果,與肺容積直接相關(guān),也可代表膈肌功能[20]。Soliman等[21]研究了50例大腸癌術(shù)后機(jī)械通氣患者的脫機(jī)過(guò)程,SBT時(shí)間是60 min,數(shù)據(jù)采集第一次是在機(jī)械通氣開始后24 h內(nèi),此后每天采集一次[間隔(24±6)h],直到脫機(jī)前獲得最后一次數(shù)據(jù)。結(jié)果提示,在機(jī)械通氣48 h時(shí)的DTF>24.2%,脫機(jī)成功率明顯升高,敏感度為84.6%,特異度為100%;在機(jī)械通氣72 h時(shí)的DTF>29.5%,脫機(jī)成功率明顯升高,敏感度為95.8%,特異度為100%。而王志力等[22]對(duì)48例機(jī)械通氣脫機(jī)患者在SBT 30 min時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,得出的結(jié)果是DTF<32.1%,脫機(jī)失敗率明顯升高,AUC為0.894,特異度和敏感度分別為80.2%和89.7%。上述2個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都提示DTF可以預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果,但2個(gè)界值相差較大,是否與這些實(shí)驗(yàn)的樣本量小、入組患者的病種不同、數(shù)據(jù)采集的時(shí)間點(diǎn)不同有關(guān),需進(jìn)行大樣本量的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。
心功能不全也是脫機(jī)失敗的常見(jiàn)原因[23]。Konomi等[24]發(fā)現(xiàn)機(jī)械通氣患者脫機(jī)失敗的關(guān)鍵因素是左心室舒張功能障礙。左心室舒張功能障礙的患者,尤其是嚴(yán)重舒張功能障礙的患者,SBT的失敗率比舒張功能正常的患者更高[25]。舒張功能障礙與延長(zhǎng)脫機(jī)時(shí)間有關(guān),患者左心室舒張功能障礙后充盈壓力增加可能是脫機(jī)試驗(yàn)失敗的關(guān)鍵機(jī)制[26-27]。急性呼吸衰竭的患者中,脫機(jī)性肺水腫(weaning-induced pulmonary oedema,WIPO)與左室舒張功能障礙的嚴(yán)重程度相關(guān),與收縮功能無(wú)關(guān)。脫機(jī)過(guò)程對(duì)于機(jī)械通氣患者而言,是一次心臟的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn),正壓通氣狀態(tài)向負(fù)壓通氣狀態(tài)轉(zhuǎn)換,患者呼吸和心血管系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一系列病理、生理的變化,包括胸腔內(nèi)壓顯著下降、呼吸功增加、低氧血癥、高碳酸血癥、腎上腺素能激活等,導(dǎo)致左心室舒張功能障礙,從而引發(fā)WIPO[28]。Bedet等[29]發(fā)現(xiàn)在患者首次SBT失敗中,WIPO比較常見(jiàn),其發(fā)生率在21.2%~59.6%。
及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷WIPO依賴于肺動(dòng)脈嵌壓(pulmonary artery occlusion pressure,PAOP),或依賴于反映心血管功能的生化指標(biāo)腦鈉肽和氨基末端B型鈉尿肽前體的濃度、血漿蛋白或血紅蛋白水平,或依賴于測(cè)量升高的左心室充盈壓力[30]。測(cè)量PAOP需要置入右心導(dǎo)管,操作有創(chuàng)且風(fēng)險(xiǎn)高。如果患者出現(xiàn)左室流出道梗阻或嚴(yán)重二尖瓣返流時(shí),會(huì)導(dǎo)致PAOP升高,單純依靠PAOP可能會(huì)做出左心衰的錯(cuò)誤診斷[31]。腦鈉肽的半衰期為22 min,氨基末端B型鈉尿肽前體的半衰期為120 min,這表明腦鈉肽的測(cè)定在脫機(jī)過(guò)程中更有意義[32]。Konomi等[24]發(fā)現(xiàn)SBT完成時(shí),腦鈉肽升高與脫機(jī)失敗風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。在SBT失敗的患者中,其血漿蛋白濃度、血紅蛋白濃度和腦鈉肽升高,可替代PAOP作為診斷WIPO的方法,但這些方法不能直接測(cè)量或反映左心室充盈壓力和WIPO的機(jī)制[30]。與檢測(cè)生化指標(biāo)相比,心臟超聲具有便攜、無(wú)創(chuàng)、易于使用等優(yōu)點(diǎn),可識(shí)別高危人群、監(jiān)測(cè)患者血液流動(dòng)、監(jiān)測(cè)突然增加的左心室充盈壓力、識(shí)別肺水腫的潛在機(jī)制,是檢測(cè)WIPO的理想方法。評(píng)估心臟舒張功能要求操作超聲的醫(yī)師能夠正確地使用脈沖多普勒超聲和組織多普勒超聲。用脈沖多普勒超聲記錄二尖瓣血流的情況,E波代表左心室早期舒張充盈,反映左心房和左心室之間的驅(qū)動(dòng)壓力。在二尖瓣環(huán)外側(cè)用組織多普勒超聲測(cè)量e'速度,校正左室松弛對(duì)e波的影響。因此,E/e'比值被認(rèn)為是測(cè)量左心室充盈壓力的可靠方法,左心室固有松弛或年齡對(duì)其影響很小。e'波的降低和E/e'比值的升高是心室舒張儲(chǔ)備功能受損的標(biāo)志[33-34]。
王慧等[35]發(fā)現(xiàn)在SBT前進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量,E/e'>7.9對(duì)脫機(jī)失敗有預(yù)測(cè)價(jià)值,AUC為0.85,敏感度為91.3%,特異度為80.7%,同時(shí)發(fā)現(xiàn)左室舒張功能不全但收縮功能正常的患者脫機(jī)失敗風(fēng)險(xiǎn)明顯升高。Moschietto等[36]在SBT開始前、SBT開始后10 min對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集,結(jié)果表明,SBT開始前,E/e'>12.6對(duì)脫機(jī)失敗有預(yù)測(cè)價(jià)值,AUC為0.75,敏感度為60%,特異度為95.8%;在SBT開始后10 min,E/e'>14.5,AUC為0.86,敏感度為75%,特異度為95.8%,在SBT開始后10 min,測(cè)量的E/e'預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果的敏感度更高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)脫機(jī)失敗的患者在SBT期間e'無(wú)明顯變化,但在脫機(jī)成功的患者中e'有增加,提示舒張功能受損以及在SBT期間不能增強(qiáng)舒張功能與脫機(jī)失敗有關(guān),該實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)心臟收縮功能與脫機(jī)結(jié)果無(wú)關(guān)。Fathy等[37]發(fā)現(xiàn)胸腔積液對(duì)脫機(jī)造成影響時(shí),高齡會(huì)增加脫機(jī)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。Liang等[38]對(duì)能成功通過(guò)SBT 30 min,但SBT 120 min時(shí)失敗的機(jī)械通氣患者的特征進(jìn)行分析后得出,對(duì)于預(yù)測(cè)脫機(jī)獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)分>2分的患者推薦SBT 120 min,風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)分≤2分的患者推薦SBT 30 min,其中獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素就包含了年齡。預(yù)測(cè)脫機(jī)獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下:(1)在SBT前評(píng)分。存在慢性心肺疾病或年齡≥75歲為1分,動(dòng)脈血二氧化碳分壓pa(CO2)≥48 mmHg(1 mmHg=133.32 Pa)為2分,SBT 30 min成功前曾進(jìn)行SBT 1次及以上為3分。(2)SBT 30 min期間。RSBI≥69或ΔpH≥0.02為1分,pa(CO2)≥50 mmHg為2分,Δpa(O2)/FiO2(吸入氣中的氧氣體積分?jǐn)?shù))≥13為3分。SBT選擇30、60、120 min,將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。王慧等[35]與Moschietto等[36]的研究得出的E/e'界值相差較大,是否與采集數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)不同和入組人群年齡差異因素有關(guān),有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
肺功能障礙也是脫機(jī)失敗的常見(jiàn)原因,表現(xiàn)為呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性下降造成肺泡塌陷,引起肺通氣減少,導(dǎo)致脫機(jī)失敗。在SBT開始初期肺泡塌陷尚未發(fā)生時(shí),肺通氣減少就已經(jīng)開始了[39]。此前臨床上多應(yīng)用胸部X射線片、肺部CT、纖維支氣管鏡評(píng)估患者的氣道及肺功能來(lái)指導(dǎo)脫機(jī),但因上述檢查有輻射、有創(chuàng)、重復(fù)性差限制了其應(yīng)用。肺部超聲評(píng)分(lung ultrasound score,LUS)通過(guò)量化肺通氣減少程度,實(shí)現(xiàn)了由影像向具體數(shù)值的轉(zhuǎn)變,以此來(lái)評(píng)估肺水腫、肺實(shí)變、肺復(fù)張。LUS是將每側(cè)肺依據(jù)胸骨旁線、腋前線、腋后線、脊柱旁線分成3個(gè)區(qū),每個(gè)區(qū)再分成上、下2個(gè)部分,兩側(cè)肺分成12個(gè)區(qū)域[40](如圖1所示),然后分別對(duì)各區(qū)域進(jìn)行肺部超聲掃描,按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分:(1)正常肺通氣。存在肺滑動(dòng)征及A線或不超過(guò)2條B線為0分。(2)中度肺通氣喪失。超過(guò)2條明確的B線為1分。(3)嚴(yán)重肺通氣喪失。多條合并B線為2分。(4)肺實(shí)變。肺呈組織樣回聲存在為3分(如圖2所示)。將12個(gè)區(qū)域評(píng)分相加所得的總分即LUS,總評(píng)分為0~36分[41]。
圖1 LUS十二分區(qū)法[40]
圖2 LUS示例圖[41]
郭宏斌等[42]發(fā)現(xiàn)在診斷肺水腫的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率中,肺部超聲明顯高于胸部X射線檢查,證實(shí)在新生兒肺水腫診斷中,肺部超聲比胸部X射線的應(yīng)用價(jià)值更高。相關(guān)研究已證實(shí)LUS對(duì)機(jī)械通氣患者脫機(jī)結(jié)果有預(yù)測(cè)價(jià)值[43-44]。Soliman等[45]的研究采用SBT 60 min發(fā)現(xiàn),以LUS>15.5分為界值來(lái)預(yù)測(cè)機(jī)械通氣患者脫機(jī)失敗,敏感度為70%,特異度為82.5%,AUC為0.836。Eva等[46]采用SBT 120 min,同時(shí)對(duì)上述的LUS方案進(jìn)行改良、簡(jiǎn)化程序,稱之為改良肺部超聲評(píng)分(modified lung ultrasound score,LUSm)。LUSm是將每側(cè)肺分成前上、前下、外側(cè)和后基底4個(gè)區(qū)域,兩側(cè)肺共分成8個(gè)區(qū)域,總評(píng)分在0~24分。這種方法避免移動(dòng)患者,可防止相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生,簡(jiǎn)化了操作人員的檢查過(guò)程。研究結(jié)果為以LUSm評(píng)分<7分為界值預(yù)測(cè)脫機(jī)成功,敏感度為76%,特異度為73%,AUC為0.80。上述實(shí)驗(yàn)都提示LUS可以預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果,但改良后的特異度較之前降低。王宏陽(yáng)等[40]在LUS十二分區(qū)法的基礎(chǔ)上,進(jìn)行多種簡(jiǎn)化組合并比較,觀察各個(gè)簡(jiǎn)化的LUSm與LUS十二分區(qū)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)LUS八分區(qū)與LUS十二分區(qū)相關(guān)性最好,證實(shí)了上述實(shí)驗(yàn)的差異與LUS方法無(wú)關(guān),而上述2個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異是否與SBT時(shí)間不同有關(guān),有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
脫機(jī)失敗受多種因素影響,有時(shí)是其中某單一因素影響,有時(shí)是多種因素同時(shí)作用。肺部超聲使臨床醫(yī)生能及時(shí)全面地評(píng)估肺通氣情況,可通過(guò)量化的方法評(píng)估肺通氣缺失的嚴(yán)重程度,從而在脫機(jī)過(guò)程中發(fā)揮作用。肺部超聲對(duì)于單純的肺部疾病評(píng)估作用大,但因其不能對(duì)膈肌功能、心功能進(jìn)行評(píng)估,在患者的病情評(píng)估方面存在缺陷。Stefanone等[47]通過(guò)將LUS與超聲心動(dòng)圖監(jiān)測(cè)的心臟射血分?jǐn)?shù)相結(jié)合,可提高對(duì)肺動(dòng)脈楔壓的預(yù)測(cè),在預(yù)測(cè)肺通氣情況的同時(shí),也可明確血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。鄭清江等[48]將LUS與DD聯(lián)合起來(lái)對(duì)機(jī)械通氣患者脫機(jī)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,以LUS與DD為自變量、脫機(jī)成功與否為因變量,得出聯(lián)合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值,發(fā)現(xiàn)聯(lián)合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值>0.18時(shí),敏感度為100%,特異度為95.6%,對(duì)預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果具有更高的價(jià)值。Luo等[49]對(duì)SBT成功后脫機(jī)的患者用超聲測(cè)量E/e'、DD,結(jié)果發(fā)現(xiàn)E/e'可預(yù)測(cè)患者脫機(jī)后48 h內(nèi)的再次插管,而DD可更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)拔管后一周內(nèi)的再次插管。姜明明等[50]通過(guò)胸部超聲對(duì)膿毒癥患者機(jī)械通氣脫機(jī)結(jié)果的預(yù)測(cè)價(jià)值進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者脫機(jī)前肺及膈肌功能相對(duì)穩(wěn)定,但仍有一些患者脫機(jī)失敗,提示脫機(jī)成功與否涉及多方面因素,除肺、膈肌外,還與患者的心臟功能有關(guān)。這也提示在預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果方面,單一臟器超聲檢測(cè)或2個(gè)臟器超聲聯(lián)合檢測(cè)對(duì)預(yù)測(cè)脫機(jī)結(jié)果有指導(dǎo)意義,但因ICU患者病情復(fù)雜,往往是多系統(tǒng)受累,如果將LUS、E/e'、DD三者聯(lián)合檢測(cè)多臟器系統(tǒng),能對(duì)患者病情進(jìn)行全面評(píng)估,對(duì)脫機(jī)結(jié)果的預(yù)測(cè)價(jià)值會(huì)更高,同時(shí)可減少患者的機(jī)械通氣時(shí)間、ICU住院時(shí)間和住院費(fèi)用。
超聲具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、便攜、可重復(fù)等優(yōu)勢(shì),可在床旁實(shí)時(shí)檢測(cè)脫機(jī)過(guò)程中患者心臟、肺、膈肌等臟器的功能狀態(tài),從而指導(dǎo)機(jī)械通氣患者的脫機(jī)。ICU內(nèi)的機(jī)械通氣患者病情危重復(fù)雜,往往是多臟器受累,單臟器的檢測(cè)不夠全面。未來(lái)心、肺、膈肌多臟器聯(lián)合進(jìn)行超聲檢測(cè)將成為趨勢(shì),其對(duì)機(jī)械通氣患者病情的評(píng)估更全面,可識(shí)別脫機(jī)失敗的高危人群,分析導(dǎo)致脫機(jī)失敗的潛在原因,并采取有針對(duì)性的臨床治療措施,從而提高脫機(jī)成功率,節(jié)約醫(yī)療資源。隨著床旁超聲在ICU的廣泛應(yīng)用,多臟器聯(lián)合超聲在機(jī)械通氣患者脫機(jī)的過(guò)程中必將占據(jù)越來(lái)越重要的地位。