膈肌保護在急性呼吸窘迫綜合征患者撤機中的可行性研究

秦啟紅，曹一飛

（南京醫科大學附屬蘇州醫院急診科，江蘇 蘇州 215001）

急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是嚴重威脅人類健康的常見危重癥，臨床表現為呼吸窘迫和頑固性低氧血癥[1]。最近南京中大醫院領銜的一項國內多中心臨床調查研究[2]結果顯示，中國大陸ARDS患者的住院病死率高達34%，且重度ARDS的住院病死率高達60%。機械通氣是治療ARDS的重要支持治療手段，小潮氣量和控制平臺壓為核心的“肺保護性通氣”策略已證實能顯著改善ARDS患者的臨床預后[3]。但不恰當的小潮氣量通氣策略可導致膈肌自主運動減少或自主呼吸過強，進而發生呼吸機相關膈肌功能障礙（ventilator-induced diaphragm dysfunction, VIDD）[4]。

VIDD已被證實是機械通氣時間延長、脫機困難、死亡率增加的主要原因之一，不利于患者預后[5-6]。膈肌保護性通氣（diaphragm protective ventilation）是基于膈肌損傷而提出的新的通氣策略，通過優化機械通氣期間的膈肌負荷、避免膈肌過度去負荷或過負荷，從而減輕膈肌損傷，促進撤機。最近研究[7]發現膈肌增厚分數（diaphragm thickening fraction, DTF）即吸氣膈肌厚度的增加/呼氣末膈肌厚度維持在40%左右即可避免膈肌損害，從而達到膈肌保護目的。肺保護通氣基礎上聯合膈肌保護性通氣能否進一步改善ARDS患者的撤機結局及預后，目前未見相關研究及報道。本研究通過觀察膈肌保護通氣過程中撤機參數、血氣分析及預后等指標變化，評價膈肌保護性通氣在ARDS患者撤機中的作用價值，為臨床救治提供理論及實踐依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2019年07月01日—2021年06月30日入住蘇州市立醫院重癥醫學科（ICU）行機械通氣超過48 h，且考慮撤機的ARDS患者為研究對象，并收集相關資料。共納入40 例患者，其中男24例，女16 例；年齡18～78 歲。原發病包括：肺部感染15 例，重癥胰腺炎10 例，膿毒癥5 例，肺挫傷4 例，顱腦外傷5 例，溺水1 例。根據既往研究結果[7-8]，將DTF在30%～40%定義為膈肌保護，分為觀察組（肺保護通氣+膈肌保護組）和對照組（肺保護通氣組）。兩組患者一般資料比較差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.1.1 納入標準：(1)患者均符合ARDS柏林標準（2012）；(2)機械通氣時間＞48 h；(3)年齡介于18～89 歲，性別不限；(4)獲得患者家屬的知情同意；(5)通過自主呼吸實驗（SBT）前篩查。

1.1.2 排除標準：(1)既往有膈肌麻痹、神經肌肉接頭疾病等病史者；(2)縱隔氣腫、氣胸、胸腔閉式引流者；(3)腫瘤終末期患者或妊娠者；(4)接受體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation,ECMO）治療的患者；(5)治療過程中使用肌松劑；(6)嚴重多臟器功能衰竭及預計病死率高的患者（即累及3 個以上臟器功能衰竭或入ICU后24 h內APACHE Ⅱ評分＞30 分的患者）；(7)非計劃拔管（包括意外拔管和自行拔管）者。

1.2 研究方法

1.2.1 患者的基本治療：入組患者均給予了肺保護性通氣策略[小潮氣量（4～6 mL/kg），肺復張滴定呼氣末正壓（PEEP）（PEEP≥5 cmH2O），控制平臺壓＜30 cmH2O]，并按常規給予充分的氣道管理，抗感染、鎮痛鎮靜、營養支持及容量管理等。每日8:00評估患者是否符合撤機條件，符合條件的患者進行30 min SBT實驗，通過后予以撤機拔管并隨訪撤機結局，未通過患者予以原先的呼吸機設置參數繼續機械通氣并在次日再次評估是否符合撤機條件。

1.2.2 SBT：采用低水平壓力支持通氣（PSV）進行SBT。壓力支持（PS）水平設置在5 cmH2O，PEEP設置在5 cmH2O，吸入氧濃度（FiO2）設置在0.35，持續1 h。

1.2.3 撤機結果評價：SBT通過后，撤機拔管，隨訪48 h。(1)撤機失敗標準：①SBT失??；②撤機拔管后48 h內需要再插管或無創通氣；③撤機拔管后48 h內死亡。(2)撤機成功標準（滿足下述3個條件）：①成功通過SBT，且撤機、拔除氣管插管；②拔除氣管插管后48 h內無需再插管及呼吸機輔助通氣；③拔除氣管插管后48 h內存活。

1.2.4 資料收集：(1)預后指標：機械通氣時間、ICU住院時間、住院病死率、撤機成功率等；(2)動脈血氣分析：記錄pH值、氧分壓（PaO2）、二氧化碳分壓（PaCO2）、氧合指數（PaO2/FiO2）；(3)撤機時參數指標：SBT 30 min時床旁膈肌超聲檢查獲得DTF、膈肌位移（DE）；同時應用呼吸機監測患者自主呼吸頻率（RR）、潮氣量（VT）、吸氣時間，根據公式計算淺快呼吸指數（RSBI）（RSBI＝RR/VT）和膈肌收縮速度。

1.2.5 超聲檢查：患者取仰臥位，超聲檢查，清晰顯示膈肌二維圖像后測量以下參數：①DE：將探頭置于患者右側肋緣下鎖骨中線上，探頭朝向患者頭部，超聲束指向膈肌中后部，即膈肌運動幅度最大的位置。先在二維模式下尋找最佳位置，然后固定探頭，進行M型超聲測量膈肌運動幅度，獲得DE值，測量3 次，取平均值。②DTF：將探頭置于雙側鎖骨中線與肋弓下緣交界處，顯示膈肌腳結構，采集并儲存呼吸過程中的膈肌厚度變化，測量吸氣末及平靜呼氣末的膈肌厚度。DTF＝(吸氣末膈肌厚度-呼氣末膈肌厚度)/呼氣末膈肌厚度×100%。

1.2.6 觀察指標：(1)兩組預后指標比較，包括撤機成功率、機械通氣時間、ICU病死率、ICU住院時間等；(2)兩組患者SBT 30 min時撤機參數比較；(3)兩組撤機成功患者首次撤機時、脫機24 h后、48 h后、72 h后血氣分析指標變化。

1.3 統計學方法 采用SPSS 25.0統計軟件進行統計學分析。計量資料以均數±標準差（±s）表示，計數資料以構成比（%）表示，計量資料兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料兩組間比較采用χ2檢驗。均以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者臨床預后指標比較 結果表明：觀察組的機械通氣時間、ICU住院時間、ICU病死率、撤機成功率指標明顯優于對照組，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05）。（表1）

表1 兩組臨床預后資料比較

2.2 兩組患者SBT 30 min時撤機參數比較 觀察組RR、RSBI及膈肌收縮速度均低于對照組，觀察組DE高于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.001）。（表2）

表3 兩組撤機成功患者血氣分析指標變化比較（±s）

表3 兩組撤機成功患者血氣分析指標變化比較（±s）

指標 時間 觀察組（n＝16） 對照組（n＝24） t P pH 首次撤機時 7.32±0.05 7.34±0.07 0.614 0.542 24 h后 7.38±0.02 7.35±0.02 2.445 0.016 48 h后 7.40±0.04 7.36±0.05 2.874 0.005 72 h后 7.42±0.02 7.38±0.05 2.107 0.039 PaO2（mmHg） 首次撤機時 88.55±7.60 88.22±8.11 0.326 0.746 24 h后 83.13±7.13 75.38±8.04 4.440 ＜0.001 48 h后 88.01±6.96 79.62±7.34 4.594 ＜0.001 72 h后 90.80±7.58 84.25±8.04 3.571 ＜0.001 PaCO2（mmHg） 首次撤機時 43.96±5.53 44.44±5.88 0.358 0.724 24 h后 35.90±4.65 33.18±5.05 2.451 0.018 48 h后 37.64±3.83 35.56±4.13 2.256 0.025 72 h后 39.55±3.11 37.24±3.36 3.076 0.003 PaO2/FiO2（mmHg） 首次撤機時 139.25±16.23 142.55±17.80 0.837 0.404 24 h后 195.33±18.90 162.30±19.45 7.453 ＜0.001 48 h后 210.31±20.16 173.18±21.33 7.741 ＜0.001 72 h后 241.61±22.30 190.24±23.66 9.670 ＜0.001

表2 兩組患者SBT 30min時撤機參數比較（±s）

表2 兩組患者SBT 30min時撤機參數比較（±s）

組別 n RR（次/min） DE（mm） RSBI（次·min-1·L-1） 膈肌收縮速度（cm/s）觀察組 16 19.50±3.14 1.77±0.70 44.72±4.55 1.62±0.29對照組 24 22.04±2.86 1.33±0.50 63.26±6.21 1.92±0.48 t 5.036 7.258 6.141 7.257 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 兩組撤機成功患者血氣分析指標變化比較 首次撤機時，兩組患者pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2對比，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性；撤機24、48、72 h時，觀察組患者的pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2均明顯高于對照組（P均＜0.05）。（表3）

3 討論

ARDS是ICU常見危重癥，病死率高達40%，肺保護通氣仍是ARDS機械通氣治療的基石，但機械通氣過程中膈肌過度去負荷和膈肌負荷過重[9]均會導致膈肌損傷。呼吸機相關膈肌功能障礙是導致重癥患者難以撤離呼吸機的重要原因之一，可引起機械通氣時間延長，增加呼吸機相關性肺炎等并發癥，最終導致患者住院時間延長、住院費用增加及病死率增加。有研究[7]顯示出院時存在膈肌功能障礙的患者，其遠期病死率及再入院率顯著高于非膈肌功能障礙的患者。因此進一步優化機械通氣策略，對降低ARDS病死率、促進撤機具有重要的臨床意義。膈肌保護通氣是一種新的通氣策略，可減輕膈肌損傷，促進撤機。目前膈肌功能障礙尚缺乏有效的藥物治療，膈肌保護通氣可能成為避免VIDD的有效治療手段。

膈肌床旁超聲檢查已被證明是評估ICU膈肌功能的重要工具[10]。持續動態監測膈肌功能有助于早期診斷出膈肌功能障礙，可提高撤機成功率，尤其對撤機困難和長時間機械通氣患者。床旁超聲監測DTF對預測撤機有一定的指導價值，同時也為ARDS患者的膈肌保護提供了一個潛在的可量化目標。有研究[7]發現，在通氣的前3 d內平均DTF值為15%～30%的患者（與健康人群相似）膈肌厚度穩定且通氣時間最短。Ferrari等[11]研究發現機械通氣患者DTF＞36%可預測撤機成功，敏感性為82%，特異性為88%。本研究在肺保護通氣基礎上，根據既往研究結果將DTF在30%～40%定義為膈肌保護。結果顯示觀察組的撤機成功率更高，機械通氣時間、ICU住院時間、ICU病死率均低于對照組。說明膈肌功能對機械通氣患者的撤機及生存等臨床結局有重要的影響，膈肌保護通氣作為一種潛在的補充治療策略，在機械通氣時維持了膈肌恰當的自主收縮活動，減輕了膈肌損傷。

在脫機時發生膈肌功能障礙，會顯著延長機械通氣時間和ICU住院時間，同時增加困難脫機或延遲脫機。有研究[12]發現第一次行SBT患者，膈肌功能障礙的發生率約29%，延遲脫機患者增高到36%[13]。本研究發現SBT 30 min時觀察組RR、RSBI及膈肌收縮速度均低于對照組，觀察組DE高于對照組。說明膈肌功能障礙患者在SBT早期即出現淺而快的呼吸，導致呼吸負荷的增加，膈肌保護通氣策略通過優化機械通氣期間的膈肌負荷，避免機械通氣導致的膈肌損傷從而促進撤機。

膈肌無力和膈肌損傷在機械通氣后2～3 d內就已發生，并隨著機械通氣時間延長而加重[14]。本研究撤機后24、48、72 h觀察組患者的pH值、PaO2、PaCO2、PaO2/FiO2均明顯高于對照組，說明肺保護聯合膈肌保護通氣策略兼顧了肺和膈肌，在潛在的呼吸努力不足和過度努力之間取得平衡。既允許自主呼吸下pH、PaCO2和PaO2對患者呼吸努力的影響，保證了足夠的氣體交換和減少膈肌損傷，又盡量減少整體動態肺應激來保護肺，優于單純的肺保護通氣。

綜上所述，膈肌保護通氣是新的通氣策略，ARDS患者機械通氣時肺保護通氣基礎上聯合膈肌保護通氣可減輕膈肌損傷，促進撤機并改善患者預后，優于單純的肺保護通氣。