膈肌电活动指导机械通气撤机的临床研究

膈肌电活动指导机械通气撤机的临床研究郭伟光刘火根刘玲黄英姿杨毅刘松桥吴爱萍黄东亚吴晓燕邱海波东南大学附属中大医院【摘要】目的评价经食道膈肌电位（Edi）及神经肌肉强度指数（NMS）对机械通气撤机的指导意义。方法以2008年12月至2009年12月入住东南大学附属中大医院ICU的44例行机械通气且准备撤机的患者为研究对象。留置Edi导管，评估患者具备撤机条件后，行自主呼吸实验（SBT）30分钟（CPAP，PEEP5cmH2O），监测SBT0、5及30分钟时膈肌电活动信号、呼吸力学、血流动力学及血气分析等指标。SBT通过后拔除气管插管，如患者在拔管后48小时内需无创通气、气管插管或死亡，则认为撤机失败。结果44例患者中16例撤机失败，撤机成功及失败患者的年龄、机械通气时间、撤机时急性生理与慢性健康评分II无显著差异。（1）撤机成功与失败患者撤机参数的比较：①Edi：SBT30min时，撤机失败患者Edi明显高于撤机成功者（p0.05）。撤机失败患者Edi随SBT时间延长明显增加，但撤机成功与失败患者各时间点间Edi均无统计学差异。②NMS：SBT0、5、30min撤机失败患者NMS的中位数分别为507、521、486μV.bpm，在相应时间点，均明显高于撤机成功患者（334、380、291μV.bpm，P均0.05）。③浅快呼吸指数（f/Vt）：撤机失败患者SBT0、5min时f/Vt较成功患者明显增加（P0.05）。④口腔闭合压（P0.1）及吸气时间比值（Ti/tot）：SBT过程中撤机成功与失败患者P0.1与Ti/tot无统计学差异。（2）撤机参数对撤机失败的预测价值：SBT30min时，Edi和NMS预测撤机失败的AUC分别为0.785和0.778（p0.05），具有较高的预测价值；而f/Vt、P0.1及Ti/tot预测撤机失败的AUC分别为0.673、0.540及0.409（p0.05）。SBT30min时，以Edi16.7μV作为预测撤机失败的临界值，其敏感性为81.8%，特异性为72.0%；以NMS339μV.bpm作为预测撤机失败的临界值，其敏感性为100%，特异性为56.0%。结论Edi及NMS是良好的临床撤机指标，SBT30min时Edi和NMS对于撤机失败具有较高的预测价值。【关键词】机械通气，撤机，经食道膈肌电位，神经肌肉强度指数，呼吸浅快指数，口腔闭合压机械通气是危重患者治疗与抢救的重要手段，当低氧血症及呼吸衰竭纠正后，及时撤机恢复患者自主呼吸功能是机械通气治疗的最终目的。临床上约20～30%的机械通气患者出现困难撤机或延迟撤机现象【1】，膈肌功能障碍及呼吸负荷增加是重要原因之一。经食道膈肌电位（Electricalactivityofthediaphragm，Edi）可能是反映膈肌电位较准确的指标，当呼吸中枢功能完整时，其一定程度上反映呼吸中枢驱动及呼吸负荷。神经肌肉强度指数（Neuro-MuscularStrengthindex,NMS）是单位时间呼吸中枢驱动的强度，也是反映呼吸肌收缩的持久性及耐力的指标。在自主呼吸实验（SpontaneousBreathingTrial，SBT）过程中通过监测Edi及NMS反映患者呼吸负荷及膈肌耐力，提高撤机的预测价值，增加撤机成功率。本研究以SBT患者为研究对象，观察SBT不同时间点Edi、NMS与常规撤机指标（P0.1、f/Vt和Ti/tot）,评价经Edi及NMS对机械通气撤机的指导意义。对象及方法一、对象选择2008年12月至2009年12月入住东南大学附属中大医院44例机械通气准备撤机的患者，男21例，女23例，平均年龄（68.0±17.2）岁。1.入选标准：①18-85岁的患者，性别不限；②机械通气时间≥24小时；③通过SBT前筛查试验；④签署知情同意书。本研究方案经东南大学附属中大医院伦理委员会批准。2.排除标准：①严重呼吸中枢抑制、高位截瘫、神经肌肉病变；②食道梗阻、食道穿孔、严重食道静脉曲张出血、上消化道手术；③胸廓畸形、膈疝；严重心、肝、肾等脏器功能衰竭、血流动力学不稳定；④严重凝血功能障碍的患者；⑤妊娠、肿瘤终末期。二、方法1．Edi导管放置选择Edi导管（瑞典Maquet公司）：导管深度选择：深度采用NEX法测量，即计算患者鼻梁（N），经耳垂（E）至剑突（X）的距离（NEX，单位：cm），从而估计插入深度（Y=NEX*0.9+18）。根据预测深度经鼻放置Edi导管，并与呼吸机Edi模块（瑞典Maquet公司）相连。导管位置确认：Edi监测界面，4道心电图从上到下P波振幅逐渐减小，至第4道波P波消失，蓝色标记信号出现在第2，3道波形，提示导管位置正确。2．基础机械通气患者气管插管接呼吸机（瑞典Maquet公司，Servo-i系列），模式为压力辅助模式（CPAP，PEEP5cmH2O），设置FiO2维持SpO2在90%以上。3．实验观察SBT过程采用CPAP模式（PEEP5cmH2O），持续时间为30分钟。实验终止指征：①原发病加重或反复；②呼吸频率≥35次/分或≤8次/分；③SPO290%或PaO250-60mmHg(FiO250%)；④血压出现不稳定：血管活性药物如多巴胺或多巴酚丁胺每分钟＞5～10ug/kg；⑤其它：焦虑、烦躁、大汗、紫绀等。撤机成功标准：①成功通过SBT，撤机拔管；②随访48小时内无需再插管；③无需辅助通气支持。撤机失败标准：①SBT失败；②拔管48小时内需辅助通气支持；③拔管48小时内患者死亡。4．指标监测SBT过程中通过呼吸机与计算机相连接，使用Servortracker软件（瑞典Maquet公司）连续记录膈肌电信号及呼吸力学指标。⑴膈肌电信号监测：Edi监测：实时记录0、5、30min时Edi峰值的变化，取连续10次呼吸周期求平均值。RR监测：实时记录10次呼吸周期所需时间，计算相应的呼吸频率。NMS计算：NMS为SBT0、5、30min相应Edi与RR的乘积，即NMS=Edi*RR。⑵呼吸力学监测：实时记录SBT0、5、30min时口腔闭合压（p0.1）、呼吸浅快指数（f/Vt）及吸气时间比（Ti/tot）。P0.1监测：通过Analysis分析软件将计算机监测的数据转换成呼吸波形，以气道闭合开始吸气为起点(Ps)，测量此时的气道压，将光标移至距起点100ms(P100)处，测量此时的气道压，计算两者压力差，即P0.1=Ps-P100。f/Vt监测：记录监测点的潮气量（10次呼吸周期的平均值），计算相应呼吸频率与潮气量的比值。⑶血流动力学监测：床边多功能检测仪（荷兰Philips公司）监测SBT0、5、30min平均动脉压（MAP）及心率（HR）。⑷血气分析结果：多功能血气分析仪（美国Nova公司，NovaM）检测撤机前（SBT0min）、SBT5、30min的血酸碱度（Pha）、二氧化碳分压（PaCO2）、氧分压（PaO2）、氧合指数（PaO2/FiO2）及乳酸（Lac）。5．统计学分析正态分布数据采用均数±标准差（x±s）表示，非正态分布数据采用中位数，P25及P75百分位数表示。统计学处理采用SPSS16.0软件，均数比较先进行方差齐性检验，方差齐时采用重复测量方差分析，组间方差不齐时采用秩和检验，组间资料采用两两比较q检验，利用受试者工作特征曲线(ROC)评价各指标的预测价值,以p0.05表示差异具有统计学意义。结果一、患者一般资料2008年12月至2009年12月于东南大学附属中大医院ICU的机械通气患者共318例，因死亡、上消化道出血/手术、通气时间24小时等因素排除274例，入选患者44例(图1)。44例患者中撤机失败16例（36.4%），成功者28例（63.6%）。撤机失败患者包括：SBT失败5例，48小时内无创通气5例，再插管3例及死亡3例。撤机成功与失败患者的年龄、撤机时APACHEII评分、机械通气时间、撤机前ICU入住时间、氧合指数、心率及平均动脉压等方面均无显著差异，撤机失败患者血二氧化碳分压较成功患者偏高（P0.05）。（表1）二、撤机成功与失败患者撤机参数的比较1.经食道膈肌电位SBT30min时，撤机失败患者Edi为25.2±10.9μV，明显高于撤机成功者（15.7±8.64μV，P0.005），SBT0、5min时撤机成功及失败患者间无显著差异。撤机失败患者Edi随SBT时间延长逐渐增加，但无统计学差异（P0.05）（表2）2.肌肉强度指数SBT过程中撤机失败患者NMS明显高于成功患者。撤机失败患者SBT0、5、30min时NMS的中位数分别为507、521、486μV.bpm，与成功患者相比明显增高（334、380、291μV.bpm，P均0.05）。撤机成功或失败患者各时间NMS均无明显变化（表2，图3）。3.浅快呼吸指数SBT过程中撤机成功患者较失败患者f/Vt有下降趋势，且在SBT0、5min具有显著差异(76.7±39.3bpm.L-1Vs124±72bpm.L-1,P0.05；64.8±27.3bpm.L-1Vs106.9±62.0bpm.L-1,P0.05)（表2）。撤机成功或失败患者各时间点f/Vt均无显著差异。4.口腔闭合压SBT过程中，撤机成功患者P0.1较失败患者P0.1有增加趋势，但无显著差别（1.46±0.719cmH2OVs2.38±2.07cmH2O，2.11±1.16cmH2OVs2.53±1.52cmH2O，2.17±1.22cmH2OVs2.45±1.35cmH2O）(表2)，且撤机成功或失败患者各时间点差异均无统计学意义。5.吸气时间比值SBT过程中撤机成功患者及失败患者Ti/tot均无明显变化，各时间点差异无统计学意义（表2）。三、撤机参数对撤机失败的预测价值Edi及NMS可用于指导撤机。SBT0、5、30min时Edi的AUC分别为0.635、0.634、0.785，NMS的AUC为0.677、0.699、0.778。SBT0min时的Edi、SBT5、30min时NMS的AUC具有显著指导意义（P0.05），且具有较高预测价值（AUC0.7）。以Edi-3016.7μV为临界值，提示撤机困难，其敏感性81.8%，特异性72.0%；以NMS-5239为临界值，提示撤机困难，敏感性100%，特异性46.0%；以NMS-30339为临界值，提示撤机困难，敏感性100%，特异性56.0%。提示NMS在SBT5min时即可较敏感地判断撤机困难，且随时间延长，其特异性逐渐增高。(表3、图4，5，6)f/Vt在SBT0min时可指导撤机，其AUC为0.691，以f/Vt62.8为临界值，敏感性80.0%，特异性52.0%，但预测价值不高，且SBT0min以外时间点不能准确预测撤机。P0.1与Ti/tot对撤机的预测价值AUC无显著差异(P0.05)，预测价值不高（AUC0.7）。讨论撤机是危重病机械通气治疗中的重要部分，及时撤机可显著缩短住院时间、减少呼吸机相关性肺炎（VAP）及呼吸肌相关性肺损伤（VILI）等并发症【1】。准确评估患者呼吸负荷及呼吸肌收缩耐力和持久性有助于早期达到撤机的目的。Edi及NMS是基于食管电极技术产生的新的监测指标，可直接反应患者呼吸中枢驱动、呼吸肌负荷及呼吸肌耐力，对指导机械通气撤机具有重要的价值。Edi是反映呼吸中枢驱动变化的指标。Luo等研究表明，Edi随着重复呼吸中的CO2的浓度及训练强度的增大而增加，说明Edi能够反映呼吸中枢驱动【2】。而在后续的膈肌疲劳的患者研究中，Edi仍能够反映呼吸中枢驱动【3】。可见，Edi不仅反映呼吸中枢驱动的强度，同时间接反映呼吸负荷。当呼吸负荷增加时，呼吸中枢驱动增加，引起Edi增加，当给予呼吸机行辅助呼吸时，呼吸负荷减轻，呼吸中枢驱动减弱，Edi相应的减少。本研究结果显示，撤机成功患者的Edi变化较小，SBT30min无明显差异；撤机失败患者患者Edi随时间延长逐渐增加，较撤机前有统计学差异，且30分钟时Edi具