引用本文： 赵永华, 靳立振, 于巧青, 孟伟, 刘东海, 晁怀宇. 脱机试验时应用膈肌浅快呼吸指数预测脱机的临床研究. 中国呼吸与危重监护杂志, 2021, 20(2): 118-122. doi: 10.7507/1671-6205.201911011 复制
何时撤离呼吸机是一项非常具有挑战性的工作，过早撤机造成呼吸系统和心血管系统负荷过重[1]，而过晚的撤机将会引起许多的并发症，如呼吸机相关性膈肌萎缩、呼吸机相关性肺炎等[2]。大约 85% 的机械通气患者能够顺利撤离呼吸机，但是仍有 15% 的患者不能撤离呼吸机或者再次使用呼吸机[3-4]。尽管目前有许多的预测撤机结局的指标比如最大吸气压力、分钟通气量、呼吸频率（RR）、快速浅呼吸指数（RSBI）、气道闭合压力、氧合指数等，但是大多数指标仍没有被证实能很准确的预测撤机结局[5]，主要原因是导致使用呼吸机的病因很多，而且导致撤机失败的原因复杂[6]。而近年来超声评估膈肌功能来预测撤机这种无创的方法越来越受到重视，本研究拟用超声测量膈肌移动度（DD）代替潮气量（VT）[7]，对应用膈肌浅快指数（D-RSBI）是否能预测撤机进行临床研究。
1 资料和方法
1.1 临床资料
选取我科 2017 年 4 月至 2019 年 4 月连续机械通气患者 160 例，符合纳入标准的 110 例。本研究获得廊坊市人民医院伦理委员会批准（201704103），患者及其家属知情同意并签署知情同意书。
纳入标准[8]：（1）机械通气>48 h；（2）呼吸衰竭的病因改善；（3）氧合指标：吸入氧浓度（FiO2）≤0.5，呼吸末正压（PEEP）≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）时，氧合指数（PaO2/FiO2）≥150 或血氧饱和度（SaO2）>92%；慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者：pH>7.30，动脉血氧分压（PaO2）≥50 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），FiO2≤0.35；（4）血流动力学稳定，没有心肌缺血动态变化，临床上没有显著的低血压，不需要血管活性药的治疗或只需要小剂量的血管活性药物如多巴胺或多巴酸丁胺<5 µg/（kg · min）；（5）有自主呼吸的能力。排除标准[9]：（1）年龄<18 岁；（2）孕妇；（3）气胸或纵隔气肿；（4）胸壁外伤；（5）神经肌肉疾病；（6）存在严重的多脏器衰竭或是血流动力学不稳定。
1.2 方法
1.2.1 研究方法
前瞻性观察研究，收集患者的基本资料。对于符合纳入标准的患者进行自主呼吸试验（SBT）[7]，首先进行 3 分钟 SBT，采用低水平的压力支持模式，设置压力支持为 5 cm H2O，吸氧浓度为脱机前的吸氧浓度一致，如果 3 分钟 SBT 通过后，进行 30 min 的 SBT，在 SBT 结束时呼吸机监测面板上记录患者 RR 和 VT，连续记录 5 次并取平均值，同时用超声测量患者右侧膈肌 DD，计算 RSBI（RSBI=RR/VT）与 D-RSBI（D-RSBI=RR/DD）。
1.2.2 超声检测膈肌 DD 的方法
患者半卧位，床头抬高 45 度，用 5 MHz 凸阵探头，至于右侧腋中线或是腋后线，肝脏作为声学窗，探头标记点指向背侧，用二维超声观察右侧膈肌活动最大位置，冻结图形后用 M 超声测量并记录数据，分别测量 5 次后取平均值[10]。
1.2.3 撤机成功及失败的标准
拔除气管插管后呼吸平稳超过 48 h，未使用呼吸机辅助通气，患者生命体征稳定可视为撤机成功[11]。未通过 SBT、拔管后再次出现呼吸困难而使用呼吸机辅助通气或是拔除气管插管 48 h 内患者死亡为撤机失败[12-13]。
1.2.4 观察指标
比较撤机成功和撤机失败者的基本资料、SBT 前呼吸机参数、机械通气时间、重症监护加强治疗（ICU）住院时间、总住院时间和 ICU 死亡率。分析 D-RSBI、RSBI 对撤机的预测价值。
1.3 统计学方法
使用 IBM SPSS Statistics 21 软件进行数据统计，对于连续变量属于正态分布时，以均数±标准差（
±s），不属于正态分布时，采用中位数（M）和四分位数范围（IQR）表示。对于正态分布且方差齐的连续变量，使用独立样本 t 检验，不服从正态分布的采用非参数检验。应用受试者工作特征（ROC）曲线来研究 D-RSBI、RSBI 对于撤机的预测价值。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般资料
纳入 110 例患者，其中成功撤机的患者 73 例（66.4%），撤机失败的患者 37 例（33.6%），其中撤机失败的患者中 18 例（27%）患者未完成 SBT，15 例（40.5%）患者 48h 内重新插管呼吸机或者使用无创呼吸机，4 例（10.8%）患者死亡。撤机成功组与撤机失败组两组性别、年龄、体重体数（BMI）、急性病理生理与慢性健康评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）评分、基础疾病、机械通气原因等比较无统计学差异（P >0.05），见表 1。
表1
纳入研究的患者一般临床资料比较［M（IQR）/例（%）/（
）］
2.2 观察指标的比较
撤机成功与撤机失败的两组比较，VT、SBT 前呼吸机参数、总住院时间比较两组无显著差异（P>0.05），但撤机成功组 RR、DD、D-RSBI、RSBI、ICU 的死亡率明显低于撤机失败组，且差异有统计学意义（P<0.05）。见表 2。
表2
结局指标的比较［（
）/M（IQR）/例（%）］
2.3 D-RSBI 与 RSBI 相关性分析
在撤机成功与撤机失败的两组中，D-RSBI 与 RSBI 有紧密的相关性（R2=0.73，P<0.01）。见图 1。
图1
D-RSBI 与 RSBI 相关性分析
2.4 D-RSBI 和 RSBI 对撤机失败的 ROC 曲线
RSBI 的 ROC 曲线下面积（AUC）为 0.78（95%CI 0.691～0.872），约登指数最大值为 0.46，RSBI 值为 69 次/（L·min），敏感性 55%，特异性 89%。D-RSBI 的 AUC 为 0.91（95%CI 0.85～0.97），约登指数最大值为 0.67，D-RSBI 值为 1.5 次/（min·mm），敏感性 87%，特异性 80%。D-RSBI 的 AUC 大于 RSBI 的 AUC，两者比较差异有统计学意义（Z=2.75，P<0.01）。见图 2。
图2
D-RSBI、RSBI 预测撤机失败的 ROC 曲线
3 讨论
临床指南[14-15]建议在撤离呼吸机前做 SBT，使用呼吸机辅助的 SBT 会有更高的拔管率，对于高风险的患者，在撤机后还应预防性应用无创呼吸机支持通气。然而，尽管增加了压力支持，但撤机的成功率仅为 75.4%[16]，反映了 SBT 不能完全预测拔管成功，有其一定的局限性。临床医生面临的挑战是如何区分能通过 SBT 而撤机失败的患者或者是一些高危患者在通过 SBT 实验撤机后预防使用无创呼吸机受益者。所以，临床出现了许多撤机的预测指标来帮助临床医生抉择下一步治疗。本实验采用的预测指标是 D-RSBI，结果显示其 AUC 为 0.91，RSBI 的 AUC 为 0.78，D-RSBI 与 RSBI 的 AUC 有显著性差异（P<0.01），说明 D-RSBI 优于 RSBI。
RSBI 是临床上比较常用的撤机指标之一[17]。RSBI<105 次/（L·min）可以预测撤机的成功，敏感性、特异性和阴性预测值分别为 97%、64%、78% 和 95%[18]。但其低特异性和阳性预测值仍然受到了质疑，Tanios 等[19]做了一项随机对照试验，一组测量 RSBI 但是不做为是撤机指标，另一组把 RSBI 做为主要撤机指标，阈值为 105 次/（L·min），结果显示不使用 RSBI 做为撤机指标的这组撤机时间比使用这指标的组短（2.0 d 比 3.0 d，P= 0.04），而两组拔管失败的发生率、死亡率及气管切开术发生率无差异。这试验说明 RSBI 并不能很好的预测是否能撤机，RSBI 反映的是呼吸肌力量与负荷的平衡，呼吸肌由膈肌及膈肌以外的一些肌肉组成，膈肌是人体重要的呼吸肌，大约 60% 的 VT 是由膈肌产生的，危重患者绝大多数伴发着膈肌功能障碍[19-20]，膈肌功能障碍将延长患者撤离呼吸机时间[21]。在进行 SBT 时，如果存在膈肌功能障碍，短时间内撤离呼吸机对呼吸影响不大，主要是其他呼吸肌通过增加做功产生一部分代偿作用，比如肋间内肌和肋间外肌，此时的 RR 和 VT 无明显变化，RSBI 在正常范围，但是膈肌以外的呼吸肌更容易疲劳，无法长时间保证患者呼吸，会再次使用呼吸机辅助通气，此时可能出现假阳性拔管。Danaga 等[22]证实经典的 RSBI 临界值无法识别大多数需要再次插管的患者，将 RSBI>76.5 次/（L·min）定义为可重新插管，这确保了敏感性的大幅提高，从而可以识别出 50% 以上需要再次插管的患者。本试验采用的是床旁超声测量膈肌 DD 来代替 VT，计算 D-RSBI，这样更客观地反映膈肌的运动情况，克服传统指标的缺陷，而且此方法及时且无创，便于临床操作。
本研究的 RSBI 临界值为 69 次/（L·min），与 dos Reis 等[23]结果类似，但是与 Yang 等[18]的研究结果有很大的不同。分析差异的原因主要是与不同的研究方法和研究对象有关。El Khatib 等[24]研究了拔除气管插管前各种呼吸支持下的 RSBI，比较压力支持通气（PSV）、持续气道正压（CPAP）和 T 管的 RSBI 值，在 PSV 和 CPAP 模式下所有纳入患者的 RSBI 均<105 次/（L·min），但在 T 管试验期间，这一情况发生了变化，因为 36 例患者中有 13 例的 RSBI 大于 105 次/（L·min），这结果在其他研究中得到了证实[25]。另有研究显示 PSV 中 75 次/（L·min）和 T 管中 100 次/（L·min）的 RSBI 阈值可更准确地预测成功的撤机[26-27]。
目前，本实验仍存在一定的缺陷，首先，虽然目前超声在 ICU 中被广泛使用，但是仍会受操作者经验及患者影响，比如重度肥胖及极度消瘦的患者，可能会影响超声的结果。其次，本研究采用的是右侧膈肌超声声窗，有些患者可能会存单侧膈肌功能障碍，影响结果。最后，本研究为单中心研究，且样本量偏小，需要下一步应进行多中心大样本的研究。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
何时撤离呼吸机是一项非常具有挑战性的工作，过早撤机造成呼吸系统和心血管系统负荷过重[1]，而过晚的撤机将会引起许多的并发症，如呼吸机相关性膈肌萎缩、呼吸机相关性肺炎等[2]。大约 85% 的机械通气患者能够顺利撤离呼吸机，但是仍有 15% 的患者不能撤离呼吸机或者再次使用呼吸机[3-4]。尽管目前有许多的预测撤机结局的指标比如最大吸气压力、分钟通气量、呼吸频率（RR）、快速浅呼吸指数（RSBI）、气道闭合压力、氧合指数等，但是大多数指标仍没有被证实能很准确的预测撤机结局[5]，主要原因是导致使用呼吸机的病因很多，而且导致撤机失败的原因复杂[6]。而近年来超声评估膈肌功能来预测撤机这种无创的方法越来越受到重视，本研究拟用超声测量膈肌移动度（DD）代替潮气量（VT）[7]，对应用膈肌浅快指数（D-RSBI）是否能预测撤机进行临床研究。
1 资料和方法
1.1 临床资料
选取我科 2017 年 4 月至 2019 年 4 月连续机械通气患者 160 例，符合纳入标准的 110 例。本研究获得廊坊市人民医院伦理委员会批准（201704103），患者及其家属知情同意并签署知情同意书。
纳入标准[8]：（1）机械通气>48 h；（2）呼吸衰竭的病因改善；（3）氧合指标：吸入氧浓度（FiO2）≤0.5，呼吸末正压（PEEP）≤8 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）时，氧合指数（PaO2/FiO2）≥150 或血氧饱和度（SaO2）>92%；慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者：pH>7.30，动脉血氧分压（PaO2）≥50 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），FiO2≤0.35；（4）血流动力学稳定，没有心肌缺血动态变化，临床上没有显著的低血压，不需要血管活性药的治疗或只需要小剂量的血管活性药物如多巴胺或多巴酸丁胺<5 µg/（kg · min）；（5）有自主呼吸的能力。排除标准[9]：（1）年龄<18 岁；（2）孕妇；（3）气胸或纵隔气肿；（4）胸壁外伤；（5）神经肌肉疾病；（6）存在严重的多脏器衰竭或是血流动力学不稳定。
1.2 方法
1.2.1 研究方法
前瞻性观察研究，收集患者的基本资料。对于符合纳入标准的患者进行自主呼吸试验（SBT）[7]，首先进行 3 分钟 SBT，采用低水平的压力支持模式，设置压力支持为 5 cm H2O，吸氧浓度为脱机前的吸氧浓度一致，如果 3 分钟 SBT 通过后，进行 30 min 的 SBT，在 SBT 结束时呼吸机监测面板上记录患者 RR 和 VT，连续记录 5 次并取平均值，同时用超声测量患者右侧膈肌 DD，计算 RSBI（RSBI=RR/VT）与 D-RSBI（D-RSBI=RR/DD）。
1.2.2 超声检测膈肌 DD 的方法
患者半卧位，床头抬高 45 度，用 5 MHz 凸阵探头，至于右侧腋中线或是腋后线，肝脏作为声学窗，探头标记点指向背侧，用二维超声观察右侧膈肌活动最大位置，冻结图形后用 M 超声测量并记录数据，分别测量 5 次后取平均值[10]。
1.2.3 撤机成功及失败的标准
拔除气管插管后呼吸平稳超过 48 h，未使用呼吸机辅助通气，患者生命体征稳定可视为撤机成功[11]。未通过 SBT、拔管后再次出现呼吸困难而使用呼吸机辅助通气或是拔除气管插管 48 h 内患者死亡为撤机失败[12-13]。
1.2.4 观察指标
比较撤机成功和撤机失败者的基本资料、SBT 前呼吸机参数、机械通气时间、重症监护加强治疗（ICU）住院时间、总住院时间和 ICU 死亡率。分析 D-RSBI、RSBI 对撤机的预测价值。
1.3 统计学方法
使用 IBM SPSS Statistics 21 软件进行数据统计，对于连续变量属于正态分布时，以均数±标准差（±s），不属于正态分布时，采用中位数（M）和四分位数范围（IQR）表示。对于正态分布且方差齐的连续变量，使用独立样本 t 检验，不服从正态分布的采用非参数检验。应用受试者工作特征（ROC）曲线来研究 D-RSBI、RSBI 对于撤机的预测价值。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般资料
纳入 110 例患者，其中成功撤机的患者 73 例（66.4%），撤机失败的患者 37 例（33.6%），其中撤机失败的患者中 18 例（27%）患者未完成 SBT，15 例（40.5%）患者 48h 内重新插管呼吸机或者使用无创呼吸机，4 例（10.8%）患者死亡。撤机成功组与撤机失败组两组性别、年龄、体重体数（BMI）、急性病理生理与慢性健康评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）评分、基础疾病、机械通气原因等比较无统计学差异（P >0.05），见表 1。
表1
纳入研究的患者一般临床资料比较［M（IQR）/例（%）/（）］
2.2 观察指标的比较
撤机成功与撤机失败的两组比较，VT、SBT 前呼吸机参数、总住院时间比较两组无显著差异（P>0.05），但撤机成功组 RR、DD、D-RSBI、RSBI、ICU 的死亡率明显低于撤机失败组，且差异有统计学意义（P<0.05）。见表 2。
表2
结局指标的比较［（）/M（IQR）/例（%）］
2.3 D-RSBI 与 RSBI 相关性分析
在撤机成功与撤机失败的两组中，D-RSBI 与 RSBI 有紧密的相关性（R2=0.73，P<0.01）。见图 1。
图1
D-RSBI 与 RSBI 相关性分析
2.4 D-RSBI 和 RSBI 对撤机失败的 ROC 曲线
RSBI 的 ROC 曲线下面积（AUC）为 0.78（95%CI 0.691～0.872），约登指数最大值为 0.46，RSBI 值为 69 次/（L·min），敏感性 55%，特异性 89%。D-RSBI 的 AUC 为 0.91（95%CI 0.85～0.97），约登指数最大值为 0.67，D-RSBI 值为 1.5 次/（min·mm），敏感性 87%，特异性 80%。D-RSBI 的 AUC 大于 RSBI 的 AUC，两者比较差异有统计学意义（Z=2.75，P<0.01）。见图 2。
图2
D-RSBI、RSBI 预测撤机失败的 ROC 曲线
3 讨论
临床指南[14-15]建议在撤离呼吸机前做 SBT，使用呼吸机辅助的 SBT 会有更高的拔管率，对于高风险的患者，在撤机后还应预防性应用无创呼吸机支持通气。然而，尽管增加了压力支持，但撤机的成功率仅为 75.4%[16]，反映了 SBT 不能完全预测拔管成功，有其一定的局限性。临床医生面临的挑战是如何区分能通过 SBT 而撤机失败的患者或者是一些高危患者在通过 SBT 实验撤机后预防使用无创呼吸机受益者。所以，临床出现了许多撤机的预测指标来帮助临床医生抉择下一步治疗。本实验采用的预测指标是 D-RSBI，结果显示其 AUC 为 0.91，RSBI 的 AUC 为 0.78，D-RSBI 与 RSBI 的 AUC 有显著性差异（P<0.01），说明 D-RSBI 优于 RSBI。
RSBI 是临床上比较常用的撤机指标之一[17]。RSBI<105 次/（L·min）可以预测撤机的成功，敏感性、特异性和阴性预测值分别为 97%、64%、78% 和 95%[18]。但其低特异性和阳性预测值仍然受到了质疑，Tanios 等[19]做了一项随机对照试验，一组测量 RSBI 但是不做为是撤机指标，另一组把 RSBI 做为主要撤机指标，阈值为 105 次/（L·min），结果显示不使用 RSBI 做为撤机指标的这组撤机时间比使用这指标的组短（2.0 d 比 3.0 d，P= 0.04），而两组拔管失败的发生率、死亡率及气管切开术发生率无差异。这试验说明 RSBI 并不能很好的预测是否能撤机，RSBI 反映的是呼吸肌力量与负荷的平衡，呼吸肌由膈肌及膈肌以外的一些肌肉组成，膈肌是人体重要的呼吸肌，大约 60% 的 VT 是由膈肌产生的，危重患者绝大多数伴发着膈肌功能障碍[19-20]，膈肌功能障碍将延长患者撤离呼吸机时间[21]。在进行 SBT 时，如果存在膈肌功能障碍，短时间内撤离呼吸机对呼吸影响不大，主要是其他呼吸肌通过增加做功产生一部分代偿作用，比如肋间内肌和肋间外肌，此时的 RR 和 VT 无明显变化，RSBI 在正常范围，但是膈肌以外的呼吸肌更容易疲劳，无法长时间保证患者呼吸，会再次使用呼吸机辅助通气，此时可能出现假阳性拔管。Danaga 等[22]证实经典的 RSBI 临界值无法识别大多数需要再次插管的患者，将 RSBI>76.5 次/（L·min）定义为可重新插管，这确保了敏感性的大幅提高，从而可以识别出 50% 以上需要再次插管的患者。本试验采用的是床旁超声测量膈肌 DD 来代替 VT，计算 D-RSBI，这样更客观地反映膈肌的运动情况，克服传统指标的缺陷，而且此方法及时且无创，便于临床操作。
本研究的 RSBI 临界值为 69 次/（L·min），与 dos Reis 等[23]结果类似，但是与 Yang 等[18]的研究结果有很大的不同。分析差异的原因主要是与不同的研究方法和研究对象有关。El Khatib 等[24]研究了拔除气管插管前各种呼吸支持下的 RSBI，比较压力支持通气（PSV）、持续气道正压（CPAP）和 T 管的 RSBI 值，在 PSV 和 CPAP 模式下所有纳入患者的 RSBI 均<105 次/（L·min），但在 T 管试验期间，这一情况发生了变化，因为 36 例患者中有 13 例的 RSBI 大于 105 次/（L·min），这结果在其他研究中得到了证实[25]。另有研究显示 PSV 中 75 次/（L·min）和 T 管中 100 次/（L·min）的 RSBI 阈值可更准确地预测成功的撤机[26-27]。
目前，本实验仍存在一定的缺陷，首先，虽然目前超声在 ICU 中被广泛使用，但是仍会受操作者经验及患者影响，比如重度肥胖及极度消瘦的患者，可能会影响超声的结果。其次，本研究采用的是右侧膈肌超声声窗，有些患者可能会存单侧膈肌功能障碍，影响结果。最后，本研究为单中心研究，且样本量偏小，需要下一步应进行多中心大样本的研究。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
