肺部超声B线评分联合膈肌功能相关参数对重症机械通气患者撤机成功的预测价值

The Predictive Value of Lung Ultrasound B-line Score Combined with Diaphragm Function-Related Parameters for Weaning from Severe Mechanical Ventilation Patients

摘要

目的 研究肺部超声B线评分联合膈肌功能相关参数对重症机械通气患者撤机成功的预测价值。方法 选取2021年4月至2023年8月我院收治的重症机械通气患者115例,针对符合撤机条件患者行肺超声检查计算B线评分,并用T管行自主呼吸实验(spontaneous breathing trial, SBT),SBT 30 min时通过床旁超声获取右侧膈肌移动度、膈肌厚度,计算呼吸浅快指数、膈肌呼吸浅快指数、膈肌厚度变化率。以患者撤机后48 h呼吸状况分为撤机成功组78例和撤机失败组37例,收集患者临床资料。通过多元logistic回归分析影响撤机成功的相关因素,并通过受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic, ROC)评估肺部超声B线评分联合膈肌功能相关参数对撤机的预测价值。结果 撤机失败组肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数大于撤机成功组,右侧膈肌移动度、膈肌厚度变化率小于撤机成功组(P <0.05)。撤机失败组急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ(Acute Physiology and Chronic Health Evaluation, APACHE-Ⅱ)评分、序贯器官衰竭评分(Sequen-tial Organ Failure Assessment, SOFA)、呼吸频率、呼吸浅快指数高于撤机成功组,机械通气时间少于撤机成功组(P <0.05)。经logistic回归结果得出,肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度、膈肌厚度变化率、APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、呼吸频率、呼吸浅快指数是撤机成功重要影响因素(P <0.05)。经ROC曲线分析得出,肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度、膈肌厚度变化率联合预测曲线下面积(area under curve, AUC)为0.931,优于单一预测结果(P <0.05)。结论 肺部超声B线评分联合膈肌功能相关参数对重症机械通气患者撤机成功的预测价值较高。

Abstract

Objective To explore the predictive value of lung ultrasound B-line score combined with diaphragm function-related parameters for weaning from severe mechanical ventilation patients. Methods A total of one hundred and fifteen critically ill mechanically ventilated patients admitted to our hospital from April 2021 to August 2023 were selected. Patients’ readiness for weaning was assessed through lung ultrasonography with a calculated B-line score， and spontaneous breathing trials （SBT） with a T-tube pressure support. The indicators of right diaphragmatic excursion and thickness were determined by bedside ultrasound at 30 min of SBT. The diaphragm rapid shallow breathing index， diaphragmatic excursion， and thickness were recorded. Patients were divided into the success group （n = 78） and the failure group （n = 37） based on their respiratory status 48 hours after weaning. The clinical data were collected， multivariate Logistic regression was used to identify factors affecting the successful weaning in critically ill mechanically ventilated patients， and receiver operating characteristic curve （ROC） was plotted to evaluate the predictive value of lung ultrasound B-line score combined with diaphragm function-related parameters for weaning in critically ill mechanically ventilated patients. Results The failure group reported a larger B-line score and diaphragm rapid shallow breathing index， and a smaller changes in diaphragmatic excursion and thickness compared to the success group （P < 0.05）. The Acute Physiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ（APACHE-Ⅱ）， Sequential Organ Failure Assessment （SOFA） score， respiratory rate， and shallow breathing index were notably higher in the failure group than in the success group， the duration of mechanical ventilation was less than that of the weaning success group （P < 0.05）. Logistic regression analysis denoted that lung ultrasound B-line score， diaphragmatic rapid shallow breathing index， right diaphragmatic excursion， diaphragmatic thickness， APACHE-Ⅱscore， SOFA score， respiratory rate， and rapid shallow breathing index were important factors for successful weaning in critically ill mechanically ventilated patients （P < 0.05）. ROC curve indicated that the area under the curve （AUC） of combined test of lung ultrasound B-line score， diaphragmatic rapid shallow breathing index， right diaphragmatic excursion， and diaphragmatic thickness for weaning in critically ill mechanically ventilated patients was 0.931， which was larger than separate test （P < 0.05）. Conclusion Lung ultrasound B-line score combined with diaphragm function-related parameters has a high predictive value for weaning in critically ill mechanically ventilated patients.

关键词

肺部超声B线评分 / 膈肌超声 / 重症 / 机械通气 / 撤机

Key words

Lung ultrasound B-line score / Diaphragm ultrasound / Critically ill / Mechanical ventilation / Weaning

机械通气是对于重症肺炎、呼吸衰竭、休克、创伤等重症患者无法维持正常呼吸功能时进行辅助或替代自主呼吸的治疗方法，能够减轻患者的呼吸肌疲劳并维持正常血氧饱和度和二氧化碳分压^[1]。当患者疾病得到改善时应及早脱离机械通气，但大约20%至30%的严重病例可能出现对机械通气的依赖性，导致撤机过程不成功，甚至进一步导致呼吸衰竭，加重肺部病变，甚至危及患者生命。传统撤机评估标准主要采用自主呼吸实验（spontaneous breathing trial, SBT），缺乏心肺功能相关指标^[2]。重症患者肺部通气及膈肌功能情况是撤机成功的关键影响因素。床旁肺部超声可通过非侵入方式快速、方便地评估患者的肺部情况，包括肺部水肿、肺部充气情况、胸腔积液等，在撤机过程中可以动态、针对性地评估肺部情况及膈肌功能^[3]。临床研究表明，肺部超声B线评分预测机械通气患者撤机成功与否具有重要意义，因超声测量膈肌参数能有效评估重症监护病房中依赖呼吸机患者的撤机结果^[4]。以上研究均表明肺部超声B线评分与膈肌超声检测能较好地用于撤机时机评估，但两者单独预测时其敏感度和特异度均不高^[5]。因此，为更全面地评估患者的撤机情况，提高撤机准确性和安全性，本研究将两者联合应用于评估重症机械通气患者撤机时机，为指导临床撤机决策提供新的参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2021年4月至2023年8月郑州大学附属郑州中心医院连续收治的重症机械通气患者115例为研究对象。纳入标准：①因病情需要进行气管插管；②撤机前48 h未使用肌松剂；③18岁以上；④符合撤机标准^[6]行SBT；⑤机械通气时间 > 48 h；⑥临床资料无缺失。排除标准：①存在肺部肿瘤；②存在中枢神经系统相关性膈肌功能障碍；③存在膈神经损伤；④既往行肺叶手术、气管切开术；⑤存在胸廓畸形、肋骨骨折；⑥引起血流动力学不稳定的心律失常；⑦合并严重重症监护室获得性神经病变；⑧先前SBT失败。本研究经郑州大学附属郑州中心医院医学伦理委员会审核批准（批号：ZXYYY20210203）。

1.2 分组方法

根据患者撤机是否成功分为撤机成功组和撤机失败组，其中撤机成功标准为撤机后48 h内可自主呼吸且不需要使用机械通气辅助呼吸；撤机失败标准为撤机后48 h内无法自主呼吸，需要再次进行机械通气或撤机后48 h内死亡^[7]。

1.3 资料收集

采集患者基本信息、原发疾病情况、临床检查结果等数据。基本信息涵盖年龄、性别、身高、体重；原发疾病分类包括非感染性疾病、心力衰竭、脓毒性休克和其他；血液检查项目包括空腹血糖、射血分数、收缩压和舒张压、氧合指数、心率、呼吸频率、平均动脉压、呼吸急促指数、血氧饱和度、二氧化碳分压和乳酸；评分指标包括急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（Acute Physiology and Chronic Health Evaluation，APACHE-Ⅱ）评分和序贯器官衰竭评分（Sequential Organ Failure Assessment，SOFA）。

1.4 超声检查

1.4.1 肺部超声检查

患者取仰卧位，并参照《中国重症超声专家共识》^[8]，使用超声仪（Series S-ICUTM）和M-Turbo凸阵探头（频率2 ~ 5 MHz）进行检查。分别在患者双侧胸壁上下蓝点、后外侧壁肺泡点/胸膜综合征点和后背检查B线数量。各点以切面下最多B线数目计分，每条B线1分，碎片征（即肺部实变）计5分。总分为两者之和。具体表现：1 ~ 2条B线为细线状垂直回声，散在肺部；3 ~ 4条B线回声更密集，覆盖区域扩大；5条及以上B线则极为密集，可能遍布整个肺部区域。

1.4.2 膈肌超声检查

患者取半坐位，使用超声仪（Series S-ICUTM）和M-Turbo凸阵探头对其右侧膈肌行超声评估。首先采用3.5 MHz探头，自右侧锁骨中线开始依次行肋间探查，直至肋弓下缘交界，超声探头倾斜背部及头侧，于B超模式下查看肝脏、膈顶，设置M型超声模式，待膈肌运动清楚可见后获取取样线和长轴所成的夹角（30°内），方向为膈肌顶部，此时可测定膈肌移动度，计算膈肌呼吸浅快指数。均由2名拥有重症超声培训资格的医师完成，重复3次测量呼吸周期，取平均值。平行10 MHz高频探头于肋间隙，扫查腋中线与肋弓间9 ~ 10肋间。见双平行高回声线间低弱回声为膈肌，监测呼吸中其厚度变化。清晰后，测吸气末与呼气末膈肌厚度。测量3个呼吸周期，取平均值，膈肌厚度变化率 =（吸气末膈肌厚度 - 呼气末膈肌厚度/呼气末膈肌厚度）× 100 %^[9]。

1.5 SBT实施步骤

符合撤机标准^[6]患者行SBT，其中呼吸机[柯惠医疗器材制造（上海）有限公司，e360]设置为压力支持通风模式，呼吸参数设置：吸气压力、呼气末正压、吸入氧浓度分别为8 cm H₂O（1 cm H₂O = 0.098 kPa）、5 cm H₂O、40%，期间观察患者意识、呼吸、氧合指数、血氧饱和度、二氧化碳分压、乳酸等情况，如能持续30 min则通过试验。

1.6 质量控制

由经过统一培训合格的工作人员，采用相同型号仪器设备进行检查；其中床旁肺部超声和膈肌超声由2名5年以上超声检查经验的超声科高级职称医生负责。本次研究采用盲法，即超声科医生和患者对本研究目的和内容均不知情。

1.7 统计学分析

研究数据资料均采用SPSS 24.0软件进行统计学分析。计量数据用均数 ± 标准差（ \overline{x} \pm s）表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料采用率或构成比（%）表示，组间比较采用χ ²检验；采用多元logistic回归分析重症机械通气患者撤机成功的影响因素；通过受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic，ROC）评价肺部超声B线评分与膈肌超声单独及联合应用在撤机中的预测价值，对比采用delong检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床资料比较

本研究共纳入研究对象115例，其中撤机成功组78例，撤机失败组37例。撤机失败组机械通气时间、APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、呼吸频率、呼吸浅快指数均高于撤机成功组，机械通气时间少于撤机成功组（P < 0.05）；在年龄、性别等其他方面比较，差异无统计学意义（P > 0.05），见表1。

2.2 两组肺部超声B线评分和膈肌超声参数比较

两组间肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度和膈肌厚度变化率比较，差异均有统计学意义（P < 0.05），见表2、图1。

2.3 影响撤机成功与否的多因素分析

将是否撤机成功（是 = 1，否 = 2）作为因变量，单因素分析中差异具有统计学意义的因子作为自变量，进行logistic回归分析。结果显示，肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度、膈肌厚度变化率、APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、呼吸频率、呼吸浅快指数是撤机成功重要影响因素（P < 0.05），见表3。

2.4 肺部超声B线评分及膈肌超声单一与联合参数的预测价值

绘制ROC曲线分析肺部超声B线评分及膈肌超声单一与联合参数的预测价值，结果显示，肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度和膈肌厚度变化率四项单独及联合预测的AUC依次是0.721、0.716、0.822、0.587、0.931，优于单一预测（Z = 5.115、4.901、4.172、7.110，P < 0.05），见表4、图2。

3 讨论

B线是指肺部超声图像中的一种特征，其数量和分布可以反映肺部水肿和病变程度，相对于传统临床评估指标它具有更直观、客观特点，能够更准确地反映患者的肺部情况^[10-13]。本研究结果显示，撤机失败组肺部超声B线评分大于撤机成功组，且是撤机成功的重要影响因素，跟顾彩虹等^[14]的研究结果一致。撤机失败的患者往往伴有更严重的肺部水肿和病变，会在撤机过程中影响患者的肺部功能，从而导致患者无法成功进行自主呼吸^[15]。高肺部超声B线评分通常代表肺部水肿和病变较重，导致患者的肺部功能无法支持独立呼吸，从而影响撤机的成功率^[16]。通过肺部超声B线评分，医生可以更准确地评估患者的肺部功能是否能支持独立呼吸，从而更准确地施行撤机决定。

膈肌运动对患者的有效呼吸至关重要，而膈肌超声可以帮助医生评估患者的膈肌收缩和放松情况，从而帮助医生评估患者是否具备独立呼吸的条件^[17-18]。过去临床常用呼吸频率、脉搏血氧饱和度来评估呼吸功能，其受到的干扰因素较多，无法全面反映呼吸功能。而膈肌超声检查通过膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度和膈肌厚度变化率来反映患者呼吸功能情况，且该检查具有操作简单，易重复进行的特点，可通过多次检查动态了解膈肌的功能状态，以监测其呼吸功能的恢复情况或病情变化，为呼吸功能的评估和监测提供了新的手段和依据，对重症患者的治疗具有重要的临床意义^[19]。本研究结果显示，膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度和膈肌厚度变化率均是影响撤机成功的重要因素，与GOK等^[20]的研究报道相符。膈肌呼吸浅快指数是指患者每分钟的呼吸频率除以每分钟的潮气量^[21]，其值越高则说明患者呼吸功效越差，会影响患者的撤机成功率。右侧膈肌移动度反映呼吸肌的功能状态，其运动度受限或异常，同样可能会影响撤机成功率^[22]。本研究评估右侧膈肌移动度是因右侧膈肌不易受肺气和肠气的影响，更易获得其运动图像。膈肌厚度变化率反映了膈肌的收缩和舒张能力^[23]，若膈肌厚度变化率较小，则表明膈肌功能受损，从而会影响患者呼吸功能，甚至影响撤机。

本研究经多因素分析得出，APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、呼吸频率、呼吸浅快指数是撤机成功重要影响因素。其中APACHE-Ⅱ评分和SOFA评分用于评估患者的病情严重程度和多器官功能状态，评分越高说明患者病情的严重程度和多器官功能的损害程度越大，则很可能预示着撤机的困难和风险^[24]。呼吸频率的高低间接反映患者呼吸系统受影响程度，可能在一定程度上影响患者撤机成功。呼吸浅快指数反映患者呼吸功效，是撤机评估中常用的指标之一，其值越高表明患者的呼吸功效越差，会影响患者的撤机成功^[25]。在撤机评估中，医生需要综合考虑这些因素，以判断患者是否适合撤机，或者是否需要延长机械通气时间。

本研究进一步将可能影响重症机械通气患者撤机成功的因素进行了预测效能分析，经ROC曲线分析得出，肺部超声B线评分、膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度、膈肌厚度变化率联合预测AUC为0.931，阳性预测值为95.8，阴性预测值为86.7，均优于单一预测指标。表明肺部超声B线评分联合膈肌超声对重症机械通气患者撤机的预测价值较好。其优势在于，肺部超声B线评分联合膈肌超声检测可以综合评估患者的肺部状态和呼吸肌功能，为撤机决策提供更全面的信息。同时，这两种超声检查均可在床边进行，有助于及时监测患者呼吸功能情况，及时行撤机决策。另外，肺部超声B线评分和膈肌超声检测均为非侵入性检查，相比于其他检查方法更加安全和舒适，患者易于接受，具有临床推广应用价值。

本研究不足之处在于未进行外部验证，且纳入病例较少，后续将扩大病例数量并展开外部验证。

4 结论

肺部超声B线评分联合膈肌呼吸浅快指数、右侧膈肌移动度和膈肌厚度变化率，对预测重症机械通气患者撤机成功的临床价值较高。

参考文献

[1] CRONIN JN, CAMPOROTA L, FORMENTI F. Mechanical ventilation in COVID-19: a physiological perspective[J]. Exp Physiol, 2022, 107(7): 683-693.

[2] 梁力, 包章平, 王浩. 自主呼吸试验前后ROX指数对呼吸衰竭患者撤机失败的预测及阈值效应分析[J]. 中国急救医学, 2023, 43(4): 273-278.

[3] LI S, CHEN Z, YAN W. Application of bedside ultrasound in predicting the outcome of weaning from mechanical ventilation in elderly patients[J]. BMC Pulm Med, 2021, 21(1): 217.

[4] 郑清江, 石松菁, 邱陆阵, 肺部超声B线评分联合膈肌移动度在预测撤机成功率的价值研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2019, 28(4): 532-536.

[5] 姬文华, 翁惠英, 钟莉, 膈肌移动度联合超声B线评分评估ICU机械通气患者撤机成功率的应用研究[J]. 现代实用医学, 2021, 33(9): 1205-1207.

[6] 刘大为, 邱海波, 于凯江, ICU 主治医师手册[M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 2016.

[7] 伍松柏, 戴瑶, 何峻, 超声测量膈肌增厚分数联合膈肌位移在预测机械通气成功撤机中的价值[J]. 实用医学杂志, 2021, 37(12): 1592-1597.

[8] 王小亭, 刘大为, 于凯江, 中国重症超声专家共识[J]. 中华内科杂志, 2016, 55(11): 900-912.

[9] 程滔, 邢琴, 杨明施, 超声评估膈肌功能对机械通气患者撤机的指导价值[J]. 中华急诊医学杂志, 2020, 29(6): 850-854.

[10] TRUDZINSKI FC, NEETZ B, BORNITZ F, et al. Risk factors for prolonged mechanical ventilation and weaning failure: a systematic review[J]. Respiration, 2022, 101(10): 959-969.

[11] PARADA-GEREDA HM, TIBADUIZA AL, RICO-MENDOZA A, et al. Effectiveness of diaphragmatic ultrasound as a predictor of successful weaning from mechanical ventilation: a systematic review and meta-analysis[J]. Crit Care, 2023, 27(1): 174.

[12] 张磊, 陈国忠, 王华英, 膈肺超声联合评估对急性呼吸衰竭机械通气患者撤机结局的预测价值[J]. 中华危重病急救医学, 2022, 34(9): 941-946.

[13] 何罗宜, 刘品晶, 古立新. 肺部超声B线数目及PCT等级与肺部感染危重症患者氧合状态的相关性[J]. 西部医学, 2021, 33(4): 601-604, 610.

[14] 顾彩虹, 任华建, 管增淦, 肺部超声评分与累积液体平衡相关性及二者对腹腔感染患者拔管结局的预测价值[J]. 中华急诊医学杂志, 2023, 32(2): 247-252.

[15] 刘晓, 潘敏, 陈芳, 基于B线的肺部超声评分定量评估肺部疾病研究进展[J]. 中国医学影像技术, 2022, 38(2): 308-311.

[16] SINGH A, MANDAL B, NEGI S, et al. Ultrasonic prediction of weaning failure in children undergoing cardiac surgery: a prospective observational study[J]. Ann Card Anaesth, 2023, 26(3): 281-287.

[17] 戴本军, 卫红, 黄鑫, 膈肌超声与血清炎性反应标志物联合应用对急性呼吸窘迫综合征机械通气患者撤机结局的预测价值[J]. 中华实验外科杂志, 2023, 40(11): 2369-2373.

[18] DRES M, DEMOULE A. Monitoring diaphragm function in the ICU[J]. Curr Opin Crit Care, 2020, 26(1): 18-25.

[19] 杨琳, 段颖, 邓小东, 膈肌超声参数对ICU呼吸机依赖患者撤机结局及生存状况的评估价值[J]. 南昌大学学报(医学版), 2023, 63(4): 38-42, 64.

[20] GOK F, MERCAN A, KILICASLAN A, et al. Diaphragm and lung ultrasonography during weaning from mechanical ventilation in critically ill patients[J]. Cureus, 2021, 13(5): e15057.

[21] 孙晨靓, 向淑麟, 陆舒, 膈肌超声联合浅快呼吸指数对指导机械通气患者撤机的价值研究[J]. 中国医学装备, 2020, 17(10): 66-70.

[22] 黄园琴, 杨佳, 左文霞, 膈肌超声预测心脏术后急性呼吸窘迫综合征患者撤机的临床研究[J]. 重庆医学, 2022, 51(14): 2401-2404, 2409.

[23] 刘晋豫, 王强, 汪晓蜜, 膈肌超声评分预测机械通气撤机的价值探讨[J]. 临床超声医学杂志, 2020, 22(1): 38-41.

[24] BEIGMOHAMMADI MT, AMOOZADEH L, REZAEI MOTLAGH F, et al. Mortality predictive value of APACHE II and SOFA scores in COVID-19 patients in the intensive care unit[J]. Can Respir J, 2022, 2022: 5129314.

[25] 张帅, 张虹霞, 林蕊艳. NT-proBNP联合浅快呼吸指数对AECOPD伴呼吸衰竭机械通气患者撤机效果的预测价值[J]. 新疆医科大学学报, 2023, 46(7): 920-925.

基金资助

河南省高等学校重点科研项目(19A320077)

郑州市医疗卫生领域科技创新指导计划项目(2024YLZDJH256)