重症超声指导机械通气撤机

作者：董睿

一、循环评估：经胸超声心动图

通过经胸超声心动图可以评估右心、左心收缩及舒张功能。对于心血管系统而言，从有创机械通气到自主呼吸的转变非常关键，因为此时胸腔内的压力平衡发生了变化，在吸气时，胸腔内压力下降，导致左心和右心的静脉回流增加，左心后负荷也随之增加。在SBT期间，肾上腺素能的增加也加重了左心后负荷，同时也增加了呼吸做功，呼吸频率加快也增加了氧耗，这些机制可能会改变撤机过程中心脏的收缩或舒张功能。左心功能不全可引起左心充盈压升高以及撤机诱发肺水肿（WIPO）的出现。WIPO是目前公认的引起机械通气撤机失败的常见原因之一，但其发生率目前并没有定论。在一项单中心研究中，SBT试验失败率为45%，WIPO发生在59%的SBT失败病例中，已有心脏病、慢性呼吸衰竭和肥胖是WIPO的独立危险因素。

经胸超声心动图可以帮助我们评估撤机过程中心脏的功能。左室射血分数（LVEF）是常规评估左室收缩功能的指标，男性＜52%、女性＜53%，往往提示左室收缩功能异常。心脏舒张功能需要多次测量，例如通过二尖瓣口舒张期血流频谱（PW）测量二尖瓣前向血流E峰与A峰比值（E/A），通过二尖瓣环组织多普勒（TDI）获取二尖瓣环长轴运动速度频谱，测量收缩期正向s′峰、舒张早期反向e′峰及舒张晚期反向a′峰；目前认为E/e′是评价左室舒张功能的理想指标，＜8为正常，＞14为异常；8～14为可疑舒张功能不全。超声还可以测量右心三尖瓣E/A、右房大小、下腔静脉内径及塌陷率、三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）等指标。

一项研究比较了撤机失败和撤机成功两组患者在SBT前和SBT开始后的超声心动图指标。研究纳入了接受机械通气超过48 h共68例患者，其中20例撤机失败，48例撤机成功。分别在SBT前和SBT开始后10 min进行超声心动图检查。结果显示：无论撤机失败组还是撤机成功组，LVEF变化均不明显。撤机失败组E/e′比值明显增加，撤机成功组E/e′比值无显著变化。该研究得出结论：E/e′比值可以预测撤机失败，这表明舒张功能障碍与撤机失败密切相关。相反，收缩功能障碍与撤机无关。

2021年一项Meta分析纳入了11项研究，收集了进行SBT患者的心脏超声数据和撤机试验结果。最终得出的结论是撤机失败与左室舒张功能参数（E/e′、e′波、E波）相关，与左室充盈压（E/e′比值）增加相关，与LVEF评估的左室收缩功能障碍的关系不清楚。此外，舒张功能障碍等级越高，撤机失败的风险越高。

上述心脏相关指标的cut off值究竟是多少？早期的一项研究给了我们一些提示，该研究纳入39例先前连续两次SBT失败的患者，第三次SBT使用T管在最长1 h内进行，分别在SBT前和SBT中测量肺动脉闭塞压（PAOP）、E/A和E/e′。结果显示：SBT结束时E/A＞0.95预测撤机后PAOP升高的敏感性为88%，特异性为68%；E/e′＞8.5预测撤机后PAOP升高的敏感性为94%，特异性为73%。同时满足E/A＞0.95和E/e′＞8.5的患者，其PAOP至少升高了18 mmHg。此类患者高度怀疑出现了WIPO。E/A＞0.95和E/e′＞8.5预测撤机后PAOP升高的敏感性为82%，特异性为91%。

二、胸部评估：肺部超声

肺部超声是评估危重患者肺通气情况的有用工具，在ICU中，最常用的评分是肺部超声评分（LUS），2012年首次用于指导机械通气患者撤机。LUS评分的12分区法的区域划分：以乳头水平为界，将双侧胸壁分为上、下两区；以腋前线、腋后线为界，将每侧胸壁分为前、侧、后三区。具体评分见表1。

综上，肺部超声是撤机过程中非常有用的评估工具。我们可以通过整体和前侧部的LUS评分识别有撤机失败高风险的患者, 也可以与其他超声技术相结合, 判断肺部疾病是原发还是继发。

三、膈肌评估

膈肌是主要的呼吸肌，在呼吸过程中能够产生主要的力量，但膈肌发生废用性萎缩的速度是其他骨骼肌的8倍。在ICU中，危重疾病/呼吸机引起的膈肌功能障碍较为常见。研究显示，在ICU患者中，膈肌功能障碍发生率为40%～60%；需要有创机械通气（IMV）的危重患者中，膈肌功能障碍患病率≥60%；需要长时间IMV和难以脱机的患者中，膈肌功能障碍患病率达到80%。SBT时膈肌功能障碍的患病率在20%～60%，与拔管失败和死亡风险增加密切相关。

虽然经膈肌压力测量是诊断膈肌功能障碍的金标准，但超声可对膈肌及其在呼吸周期中的变化进行无创、动态观察。而且近年来膈肌超声频繁用于机械通气患者膈肌功能的评估，目前有两个常用指标，分别是膈肌位移（DE）和膈肌增厚分数（DTF）。膈肌位移的超声测量使用的是低频探头，将其置于锁骨中线与肋缘交界处，测量在吸气末和呼气末膈肌位置变化的距离即得到DE。膈肌厚度的测量使用的是高频探头，将其置于腋前线9~10肋间隙。DTF计算公式为：DTF=（吸气末膈肌厚度—呼气末膈肌厚度）/呼气末膈肌厚度。这两项指标的cut off值目前尚无定论。

正常情况下的膈肌活动度

正常情况下的膈肌厚度

2017年发表的一项系统回顾研究纳入20项研究共875例患者，得出结论：膈肌超声可以作为一种有用和准确的工具来检测危重患者的膈肌功能障碍。在IM和SBT的撤机过程中，膈肌位移和膈肌增厚分数都被用来预测拔管结局，最佳位移为10~14 mm，增厚指数为30~36%。2023年的一项Meta分析纳入19项研究共1204例患者，结果显示：DTF>29%，DE>1 cm的患者有很高的成功撤机概率。

2024年发表了一项迄今为止最大的系统综述和荟萃分析，纳入了88项研究共6296例患者。结果显示：DE和DTF预测撤机成功率的准确性显著高于PImax（P=0.04和P<0.01)；DTF预测撤机成功率的准确率明显高于DE（P<0.01）。本文结论中并未提及DTF的cut off值，但在文章描述中提到，纳入该研究的大多数的DTF阈值在25%～33%之间。

近年来的一些研究也提出了一些新的指标，其中一个是膈肌浅快指数（D-RSBI），这项指标衍生于呼吸浅快指数（RSBI），但RSBI没有评价膈肌功能，所以计算公式中的分母用DE代替VT，D-RSBI的计算公式为：D-RSBI=RR/DE。研究发现：与其他参数（如RSBI、单独的膈肌位移和最大吸气压力）相比，D-RSBI在预测撤机结果方面具有更好的性能。另外一个新的指标为呼吸频率与膈肌增厚分数（RR/DTF）比值，如前所述，在预测撤机成功率方面，DTF优于DE，所以分母中用DTF代替了DE。研究也发现：在预测撤机成功率方面，RR/DTF优于RSBI（RR/VT）、D-RSBI（RR/DE）和DTF。其左右两侧膈肌测量计算得出的cut off值分别为0.75和0.81。在临床中，大多数医生会测量右侧膈肌功能以评价整个膈肌功能，为什么要区分左右呢？国内一项研究纳入了2017年3-12月行有创机械通气超过48 h的40例成人ARDS患者。连续5 d应用超声测量患者左、右两侧前、中、后部DE和DTF，结果显示测得的DE和DTF之间存在显著差异，而且左侧明显高于右侧，尤其对于机械通气患者，左侧变化会更为明显。该研究带给我们的启示是：对于有创机械通气患者，要同时进行左、右两侧膈肌的评估，以便更好地判断整体的膈肌功能。

综上，膈肌功能与撤机结局有关，一些指标可以反映膈肌功能。根据目前的研究结果，RR/DTF比值在预测撤机成功率的准确性方面是目前最优的一项指标。

四、总结

机械通气撤机会对全身各个系统和器官产生影响，我们需要一种系统的方法进行评估，以进一步改善患者预后。超声可以评估心脏、肺部和膈肌的功能。撤机的系统化超声评估流程有助于我们识别撤机失败高风险患者，也有助于我们了解撤机失败的一些潜在发生机制。图2所示为临床和超声数据指导的撤机综合流程，首先，对于所有患者，在撤机拔管之前都要进行SBT，并按照国际指南的推荐意见进行临床监测。对于临床准备完善的患者，要进行肺部超声检查，进行整体和前侧壁的LUS评分，来筛查撤机失败高风险患者。如果临床或超声判断患者存在撤机失败高风险，则需要进行心脏和膈肌的联合超声检查，以确定其撤机失败的潜在发生机制。在这一评估过程中，需要进行的超声检查包括肺部超声（LUS评分）、心脏超声（心脏功能，尤其是舒张功能评估）和膈肌超声（膈肌功能评估，主要包括DE、DTF等膈肌测量指标）。

图2  临床和超声数据指导撤机的综合流程