重症超声：脱机过程中一种有用的评估工具

龚仕金 宋佳 张海翔

重症超声：脱机过程中一种有用的评估工具

龚仕金 宋佳 张海翔

机械通气是ICU重要的呼吸支持手段，但是随着机械通气时间的延长，其相关的肺部并发症及膈肌等呼吸肌萎缩的发生率上升，因而，及时的脱机对于机械通气患者非常重要。重症患者中撤机困难非常常见，有研究表明[1]，将脱机失败定义为自主呼吸试验失败或拔管后48h需要重新插管时，2 500例机械通气患者中的脱机失败率达31%。导致脱机失败的原因众多，除原发疾病控制不佳外,常见的原因为不同程度的心肺功能障碍。因此，如何在脱机前发现可能存在脱机失败风险的高危患者以及在脱机过程中及时发现可能导致脱机失败的高危因素显得至关重要。近年来，重症超声技术的快速发展，为我们提供了一种非常有用的床边评估工具。本文就机械通气患者脱机过程中超声评估的潜在价值进行述评。

1 心脏功能评估

脱机诱发的心功能不全被认为是导致脱机失败的重要原因之一[2]。脱机诱发的心功能不全被定义为[3]：伴有临床不耐受自主呼吸试验（spontaneous breathing trial，SBT）的相关体征且在SBT结束时肺动脉嵌压（pulmonary artery occlusion pressure，PAOP）＞18mmHg。有研究报道[4]，SBT相关的PAOP升高发生率可达74%。从机械通气转化为自主呼吸，伴随着静脉血液回流（前负荷）的增加，左心室后负荷增加和交感神经的兴奋，增加左心室的做功，增加心肌氧耗。同时低氧和高二氧化碳血症会迅速增加肺动脉压，导致右心室的扩张，通过心室间的交互作用机制妨碍左室的舒张期充盈，导致左心室顺应性的下降。这些因素最终导致左心室充盈压的迅速升高，甚至导致急性肺水肿的发生[2]。特别是在原有冠状动脉疾病、充血性心衰或慢性阻塞性肺病（COPD）的患者中，这些现象将被放大。

肺动脉导管（pulmonary artery catheter，PAC）测量的PAOP是评估左室充盈压的最佳方法，同时也被认为是诊断脱机诱导的心功能不全的金标准[5]。但是PAC对患者的创伤大、并发症较多，不适合作为脱机患者的常规评估手段。作为一种无创的替代方法，重症心脏超声（critical care echocardiography，CCE）在脱机过程中评估左室功能是十分有用的，它能测量左室的收缩和舒张功能，而舒张功能不全也被认为是导致心源性脱机失败的主要原因之一。左室舒张功能可以通过脉冲多普勒（pulsedwave Doppler，PWD）测量跨二尖瓣流速的早（E）峰和晚（A）峰舒张速度比例（E/A）或早（E）峰与组织多普勒（tissue Doppler imaging，TDI）二尖瓣环舒张早期的峰速率（Ea）比例（E/Ea）来进行评估[6]。Caille 等[7]对117例脱机患者SBT前及30min后进行超声心动图检查发现，心源性因素导致脱机失败占所有脱机失败患者的87%，其左室射血分数（left ventricularejection fraction，LVEF）、E/Ea值更低，他们认为左室顺应性的下降或无症状心肌缺血的发生是出现这些异常的原因。Moschietto等[8]的研究则发现，成功脱机患者与失败患者LVEF无明显差异，但是成功脱机患者的E/Ea值明显低于脱机失败患者，SBT前的E/Ea值预测脱机失败的灵敏度为75%，特异度为95.8%。他们提出左室舒张功能与脱机失败密切相关，测量E/Ea值能预测脱机失败。应用CCE评估可有效识别脱机失败高风险的患者及识别导致脱机失败的原因是否为心源性。特别是存在基础心脏疾病或因急性心衰而行机械通气的患者，床旁超声应成为评估其SBT耐受程度的常规监测手段，包括SBT前、SBT期间、SBT即将失败前以及采取其它治疗措施之前。Lamia等[9]应用CCE评估SBT前及结束时的左室充盈压发现，在SBT结束时升高的E/ A和（或）E/Ea，可以识别那些因为肺水肿的急性发生而脱机失败的患者。

2 肺功能评估

肺通气的减少是导致脱机失败甚至拔管后再插管的另一个重要原因。正压机械通气向负压自主呼吸的骤然转变，气道分泌物导致吸气阻力增加，肺顺应性下降以及神经肌肉功能紊乱都可导致肺泡重新塌陷。有研究表明[10]，这种肺通气的减少在SBT初期尚未发生肺泡重新塌陷时就已经发生。肺部超声对评估肺通气减少具有重要价值。它不仅能发现SBT前及SBT过程中肺泡的重新塌陷，而且能量化肺通气减少的程度，指导并评估肺复张的效果。肺部超声评分[11]（lung ultrasound score,LUS）是一种量化肺通气减少程度及比较治疗前后肺通气改善程度有用的评价工具，它实现了由超声影像向具体数值的转变。LUS根据腋前线和腋后线将患者胸壁分为前、侧、后三个分区，三个分区再分别分为上部和下部，这样患者的一侧胸壁被分为6个区域，两侧共12个区域。分别对各区域进行肺部超声扫查并按照以下标准进行评分：正常肺通气（0分）：存在肺滑动以及水平的A线或不超过两条B线；中等肺通气减少（1分）：存在多条均匀或不均匀分隔的B线；严重肺通气减少（2分）：多个肋间隙存在合并的B线或一个肋间隙都被B线占据；肺实变（3分）：肺脏呈组织样回声伴随动态或静态的支气管充气征。依照以上标准，12个区域的总分在0～36分之间。在任何一项可能影响肺通气功能的治疗措施实施前后，动态评估LUS能够精确反映肺通气的变化，从而指导下一步的决策。已经有多项研究证明其临床应用价值。Soummer 等[12]用LUS预测拔管后呼吸困难，他们发现发生拔管后呼吸困难的患者其SBT结束时的LUS明显高于成功脱机患者。SBT后LUS＜13分能预测脱机成功，而LUS＞17分能预测脱机的失败。

3 膈肌功能评估

膈肌是一种重要的呼吸肌，自主呼吸时，膈肌在产生潮气量中起到重要的作用[13]。在ICU内许多因素可导致膈肌的功能障碍，如腹部或心脏手术后膈神经损伤、神经肌肉疾病、机械通气、脓毒症等，从而增加脱机失败风险，延长机械通气时间[14]。脱机失败的主要决定因素之一是膈肌的实际机械负荷与其耐受机械负荷的能力之间不平衡。膈肌功能障碍患者SBT期间，其他呼吸机肌通过增加做功来维持正常潮气量，此时患者的膈肌功能障碍容易被掩盖。然而，由于辅助呼吸肌的能力及耐力均远不及膈肌，辅助呼吸肌疲劳将可能导致在随后的几个小时中发生脱机失败。超声作为一种无创手段评估机械通气患者的膈肌功能越来越受到重视。超声能很好的显示两侧膈肌，测量呼吸过程中膈肌的运动幅度、厚度以及收缩速度。非心脏手术的机械通气患者发生的膈肌功能障碍，大部分是均匀的运动障碍，累及双侧膈肌。临床上常采用右侧膈肌来代替整个膈肌功能的评估。而在心脏手术的患者，膈神经损伤可能导致半边膈肌完全麻痹，而另一侧膈肌不受影响，通常不会导致整个膈肌功能障碍，因此需要分别评估两侧膈肌的功能[15]。临床上一般采用3～5MHz的相控阵探头测量膈肌的运动幅度，探头置于患者肋缘下锁骨中线处或者腋前线，探头方向指向头部，与膈肌运动方向垂直。应用M模式可以测量取样线上的膈肌运动幅度、吸气时间。膈肌运动幅度除以吸气时间即膈肌收缩速度。膈肌厚度则是应用10MHz及以上的探头，在B型或M型模式下测量附着于胸廓的膈肌厚度。在M型模式下可以计算膈肌增厚分数（thickening fraction，TF）=（膈肌吸气末厚度-膈肌呼气末厚度）/膈肌呼气末厚度。TF可以作为评估膈肌压力驱动能力的直接指标[16]。

已经有多项研究证明超声测量的膈肌运动幅度及TF在脱机患者中具有重要价值。Jiang等[17]在SBT期间，通过测量肝和脾的位移来评估膈肌的运动，他们发现在55例拔除气管插管的患者中，72h内需再次插管的患者比不需要再次插管的患者，肝和脾的移动度更低。以1.1cm为阈值，其预测成功拔管的灵敏度和特异度分别为84%和83%，优于传统的脱机参数如浅快呼吸指数、最大吸气压力。他们指出自主潮气量是所有呼吸肌肉共同做功的结果，不能体现膈肌在里面发挥独特的作用。而膈肌的运动幅度则是膈肌力量、胸内压及腹内压共同作用的结果。自主潮气量正常而膈肌运动异常的患者脱机失败率高于两者都正常的患者。Spadaro等[18]最近的研究利用超声测量的膈肌位移（diaphragmatic displacement,DD）代替浅快呼吸指数（rapid shallow breathing index,RSBI）中潮气量，得到一个新的参数膈肌浅快呼吸指数（diaphragmatic-RSBI, D-RSBI）。他们对51例接受机械通气超过48h的患者SBT开始后30min进行双侧膈肌的超声扫描发现，DRSBI比传统 RSBI预测脱机结果更加准确，以DRSBI＞1.3次/（min·mm）为界值，诊断脱机失败的灵敏度为94.1%、特异度为64.7%。Ferrari等[19]应用膈肌超声TF评估46例脱机患者发现，脱机成功患者SBT期间TF明显高于脱机失败患者，TF＞36%预测患者脱机成功的灵敏度为0.82，特异度为0.88。DiNino等[20]对63例脱机患者SBT或PST期间进行超声膈肌评估发现，TF≥30%预测拔管成功的ROC曲线下面积为0.79，灵敏度和特异度分别为88%和71%。这些研究结果都提示膈肌超声在识别脱机失败的高危患者可能是有用的。但是受制于研究的病例数量，其在临床中的地位仍需更多的研究。

当然，应用超声对脱机患者进行评估仍存在一些不足。首先，导致脱机失败的原因多种多样，包括呼吸肌的机械负荷过高、膈肌功能受损、脱机诱发的心功能不全和保持气道开放与清除分泌物的能力下降等因素，甚至上述几种因素同时参与，单一的超声参数通常不能识别哪一因素导致脱机失败。此时，包括心、肺、膈肌的全面超声评估，联合多个参数可能会提供更多信息，从而指导我们的临床干预。其次，作为一种诊断手段，超声评估不能作为患者是否能成功脱机的决定因素，而是识别撤机失败高风险患者及导致其脱机失败的可能因素，从而指导干预措施，提高下次成功脱机的可能性。再次，超声本身是一种操作者依赖的技术，特别是对心功能的定量评估需要借助高级的测量功能，这对操作者的水平提出了更高的要求，拥有熟练操作能力的重症医护人员是实施这类操作的保证。

4 总结

综上所述，综合应用心肺及膈肌超声有助于ICU医生更好的识别可能导致脱机失败的危险因素，分析脱机失败的原因，指导正确的临床干预。临床医生特别是ICU医生有必要掌握这种有用的评估手段。全面的超声评估是否能改善脱机成功率，以及如何与其它临床指标相结合有待进一步的临床研究。

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2017-01-01）

（本文编辑：严玮雯）

国家卫生计生委科学研究基金-浙江省医药卫生重大科技计划项目（WKJ-ZJ-1601）；浙江省医药卫生科研基金项目（2017KY182）

310013 杭州，浙江医院重症医学科（龚仕金、宋佳）；浙江中医药大学第二临床医学院（张海翔）

龚仕金，E-mail：gsj801@126.com