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1、膈肌電活動指導(dǎo)機械通氣撤機的臨床研究 【摘要】目的 評價經(jīng)食道膈肌電位（Edi）及神經(jīng)肌肉強度指數(shù)（NMS）對機械通氣撤機的指導(dǎo)意義。方法 以2008年12月至2009年12月入住東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院ICU的44例行機械通氣且準(zhǔn)備撤機的患者為研究對象。留置Edi導(dǎo)管，評估患者具備撤機條件后，行自主呼吸實驗（SBT）30分鐘（CPAP，PEEP 5cmH2O），監(jiān)測SBT0、5及30分鐘時膈肌電活動信號、呼吸力學(xué)、血流動力學(xué)及血氣分析等指標(biāo)。SBT通過后拔除氣管插管，如患者在拔管后48小時內(nèi)需無創(chuàng)通氣、氣管插管或死亡，則認(rèn)為撤機失敗。結(jié)果 44例患者中16例撤機失敗，撤機成功及失敗患者的年

2、齡、機械通氣時間、撤機時急性生理與慢性健康評分II無顯著差異。（1）撤機成功與失敗患者撤機參數(shù)的比較：①Edi： SBT30min時，撤機失敗患者Edi明顯高于撤機成功者（p<0.05）。撤機失敗患者Edi隨SBT時間延長明顯增加，但撤機成功與失敗患者各時間點間Edi均無統(tǒng)計學(xué)差異。②NMS：SBT0、5、30min撤機失敗患者NMS的中位數(shù)分別為507、521、486μV.bpm，在相應(yīng)時間點，均明顯高于撤機成功患者（334、380、291μV.bpm，P均<0.05）。③淺快呼吸指數(shù)（f/Vt）：撤機失敗患者SBT0、5min時f/Vt較成功患者明顯增加（P<0.05）。④口腔閉合壓（P0

3、.1）及吸氣時間比值（Ti/tot）：SBT過程中撤機成功與失敗患者P0.1與Ti/tot無統(tǒng)計學(xué)差異。（2）撤機參數(shù)對撤機失敗的預(yù)測價值：SBT30min 時，Edi和NMS 預(yù)測撤機失敗的AUC分別為0.785和0.778（p<0.05），具有較高的預(yù)測價值；而f/Vt 、P0.1及Ti/tot預(yù)測撤機失敗的AUC分別為0.673、0.540及0.409（p>0.05）。SBT30min 時，以Edi>16.7μV作為預(yù)測撤機失敗的臨界值，其敏感性為81.8%，特異性為72.0%；以NMS>339μV.bpm作為預(yù)測撤機失敗的臨界值，其敏感性為100%，特異性為56.0%。結(jié)論 Edi及

4、NMS是良好的臨床撤機指標(biāo)，SBT30min時Edi和NMS對于撤機失敗具有較高的預(yù)測價值。 【關(guān)鍵詞】機械通氣，撤機，經(jīng)食道膈肌電位，神經(jīng)肌肉強度指數(shù)，呼吸淺快指數(shù)，口腔閉合壓 機械通氣是危重患者治療與搶救的重要手段，當(dāng)?shù)脱跹Y及呼吸衰竭糾正后，及時撤機恢復(fù)患者自主呼吸功能是機械通氣治療的最終目的。臨床上約20～30%的機械通氣患者出現(xiàn)困難撤機或延遲撤機現(xiàn)象【1】，膈肌功能障礙及呼吸負(fù)荷增加是重要原因之一。經(jīng)食道膈肌電位（Electrical activity of the diaphragm，Edi）可能是反映膈肌電位較準(zhǔn)確的指標(biāo)，當(dāng)呼吸中樞功能完整時，其一定程度上反映呼吸中樞驅(qū)

5、動及呼吸負(fù)荷。神經(jīng)肌肉強度指數(shù)（Neuro-Muscular Strength index, NMS）是單位時間呼吸中樞驅(qū)動的強度，也是反映呼吸肌收縮的持久性及耐力的指標(biāo)。在自主呼吸實驗（Spontaneous Breathing Trial，SBT）過程中通過監(jiān)測Edi及NMS反映患者呼吸負(fù)荷及膈肌耐力，提高撤機的預(yù)測價值，增加撤機成功率。本研究以SBT患者為研究對象，觀察SBT不同時間點Edi、NMS與常規(guī)撤機指標(biāo)（P0.1、f/Vt和Ti/tot）, 評價經(jīng)Edi及NMS對機械通氣撤機的指導(dǎo)意義。 對象及方法 一、對象 選擇2008年12月至2009年12月入住東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院

6、44例機械通氣準(zhǔn)備撤機的患者，男21例，女23例，平均年齡（68.0±17.2）歲。 1. 入選標(biāo)準(zhǔn)：①18-85歲的患者，性別不限；②機械通氣時間≥24小時；③通過SBT前篩查試驗；④簽署知情同意書。本研究方案經(jīng)東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。 2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重呼吸中樞抑制、高位截癱、神經(jīng)肌肉病變；②食道梗阻、食道穿孔、嚴(yán)重食道靜脈曲張出血、上消化道手術(shù)；③胸廓畸形、膈疝；嚴(yán)重心、肝、腎等臟器功能衰竭、血流動力學(xué)不穩(wěn)定；④嚴(yán)重凝血功能障礙的患者；⑤妊娠、腫瘤終末期。 二、方法 1． Edi導(dǎo)管放置 選擇Edi導(dǎo)管（瑞典Maquet公司）：導(dǎo)管深度選擇：深度采用NEX法測量

7、，即計算患者鼻梁（N），經(jīng)耳垂（E）至劍突（X）的距離（NEX，單位：cm），從而估計插入深度（Y=NEX*0.9+18）。根據(jù)預(yù)測深度經(jīng)鼻放置Edi導(dǎo)管，并與呼吸機Edi模塊（瑞典Maquet公司）相連。導(dǎo)管位置確認(rèn)：Edi監(jiān)測界面，4道心電圖從上到下P波振幅逐漸減小，至第4道波P波消失，藍(lán)色標(biāo)記信號出現(xiàn)在第2，3道波形，提示導(dǎo)管位置正確。 2．基礎(chǔ)機械通氣 患者氣管插管接呼吸機（瑞典Maquet公司，Servo-i系列），模式為壓力輔助模式（CPAP，PEEP 5cmH2O），設(shè)置FiO2維持SpO2在90%以上。 3．實驗觀察 SBT過程采用CPAP模式（PEEP 5 cmH2O

8、），持續(xù)時間為30分鐘。實驗終止指征：①原發(fā)病加重或反復(fù)；②呼吸頻率≥35次/分或≤8次/分；③SPO2<90%或PaO2<50-60mmHg(FiO2>50%)；④血壓出現(xiàn)不穩(wěn)定：血管活性藥物如多巴胺或多巴酚丁胺每分鐘＞5～10ug/kg；⑤其它：焦慮、煩躁、大汗、紫紺等。撤機成功標(biāo)準(zhǔn)：①成功通過SBT，撤機拔管；②隨訪48小時內(nèi)無需再插管；③無需輔助通氣支持。撤機失敗標(biāo)準(zhǔn)：①SBT失敗；②拔管48小時內(nèi)需輔助通氣支持；③拔管48小時內(nèi)患者死亡。 4．指標(biāo)監(jiān)測 SBT過程中通過呼吸機與計算機相連接，使用Servor tracker軟件（瑞典 Maquet公司）連續(xù)記錄膈肌電信號及呼吸力學(xué)

9、指標(biāo)。 ⑴ 膈肌電信號監(jiān)測： Edi監(jiān)測：實時記錄0、5、30min時Edi峰值的變化，取連續(xù)10次呼吸周期求平均值。 RR監(jiān)測：實時記錄10次呼吸周期所需時間，計算相應(yīng)的呼吸頻率。 NMS計算：NMS為SBT0、5、30min相應(yīng)Edi與RR的乘積，即NMS=Edi*RR。 ⑵ 呼吸力學(xué)監(jiān)測：實時記錄SBT0、5、30min時口腔閉合壓（p0.1）、呼吸淺快指數(shù)（f/Vt）及吸氣時間比（Ti/tot）。 P0.1監(jiān)測：通過Analysis分析軟件將計算機監(jiān)測的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成呼吸波形，以氣道閉合開始吸氣為起點(Ps)，測量此時的氣道壓，將光標(biāo)移至距起點100ms(P100)處，測量此時

10、的氣道壓，計算兩者壓力差，即P0.1=Ps- P100。 f/Vt監(jiān)測：記錄監(jiān)測點的潮氣量（10次呼吸周期的平均值），計算相應(yīng)呼吸頻率與潮氣量的比值。 ⑶ 血流動力學(xué)監(jiān)測：床邊多功能檢測儀（荷蘭Philips公司）監(jiān)測SBT0、5、30min平均動脈壓（MAP）及心率（HR）。 ⑷ 血氣分析結(jié)果：多功能血氣分析儀（美國Nova公司，Nova M）檢測撤機前（SBT0min）、SBT5、30min的血酸堿度（Pha）、二氧化碳分壓（PaCO2）、氧分壓（PaO2）、氧合指數(shù)（PaO2/FiO2）及乳酸（Lac）。 5．統(tǒng)計學(xué)分析 正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)

11、采用中位數(shù)，P25及P75百分位數(shù)表示。統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS16.0軟件，均數(shù)比較先進(jìn)行方差齊性檢驗，方差齊時采用重復(fù)測量方差分析，組間方差不齊時采用秩和檢驗，組間資料采用兩兩比較q檢驗，利用受試者工作特征曲線(ROC)評價各指標(biāo)的預(yù)測價值,以p<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。 結(jié)果 一、患者一般資料 2008年12月至2009年12月于東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院ICU的機械通氣患者共318例，因死亡、上消化道出血/手術(shù)、通氣時間<24小時等因素排除274例，入選患者44例(圖1)。44例患者中撤機失敗16例（36.4%），成功者28例（63.6%）。撤機失敗患者包括：SBT失敗5例，48

12、小時內(nèi)無創(chuàng)通氣5例，再插管3例及死亡3例。撤機成功與失敗患者的年齡、撤機時APACHE II評分、機械通氣時間、撤機前ICU入住時間、氧合指數(shù)、心率及平均動脈壓等方面均無顯著差異，撤機失敗患者血二氧化碳分壓較成功患者偏高（P<0.05）。（表1） 二、撤機成功與失敗患者撤機參數(shù)的比較 1. 經(jīng)食道膈肌電位 SBT30min時，撤機失敗患者Edi為25.2±10.9μV，明顯高于撤機成功者（15.7±8.64μV，P<0.005），SBT0、5min時撤機成功及失敗患者間無顯著差異。撤機失敗患者Edi隨SBT時間延長逐漸增加，但無統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）（表2） 2. 肌肉強度指數(shù)

13、SBT過程中撤機失敗患者NMS明顯高于成功患者。撤機失敗患者SBT0、5、30min時NMS的中位數(shù)分別為507、521、486μV.bpm，與成功患者相比明顯增高（334、380、291μV.bpm，P均<0.05）。撤機成功或失敗患者各時間NMS均無明顯變化（表2，圖3）。 3. 淺快呼吸指數(shù) SBT過程中撤機成功患者較失敗患者f/Vt有下降趨勢，且在SBT0、5min具有顯著差異(76.7±39.3bpm.L-1 Vs 124±72bpm.L-1, P<0.05；64.8±27.3bpm.L-1 Vs 106.9±62.0 bpm.L-1, P<0.05)（表2）。撤機成功或失敗患者

14、各時間點f/Vt均無顯著差異。 4. 口腔閉合壓 SBT過程中，撤機成功患者P0.1較失敗患者P0.1有增加趨勢，但無顯著差別（1.46±0.719cmH2O Vs 2.38±2.07cmH2O，2.11±1.16cmH2O Vs 2.53±1.52 cmH2O，2.17±1.22 cmH2O Vs 2.45±1.35 cmH2O）(表2)，且撤機成功或失敗患者各時間點差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。 5. 吸氣時間比值 SBT過程中撤機成功患者及失敗患者Ti/tot均無明顯變化，各時間點差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表2）。 三、撤機參數(shù)對撤機失敗的預(yù)測價值 Edi及NMS可用于指導(dǎo)撤機。SBT0、5、

15、30min時Edi的AUC分別為0.635、0.634、0.785，NMS的AUC為0.677、0.699、0.778。SBT0min時的Edi、SBT5、30min時NMS的AUC具有顯著指導(dǎo)意義（P<0.05），且具有較高預(yù)測價值（AUC>0.7）。以Edi-30>16.7μV為臨界值，提示撤機困難，其敏感性81.8%，特異性72.0%；以NMS-5>239為臨界值，提示撤機困難，敏感性100%，特異性46.0%；以NMS-30>339為臨界值，提示撤機困難，敏感性100%，特異性56.0%。提示NMS在SBT5min時即可較敏感地判斷撤機困難，且隨時間延長，其特異性逐漸增高。(表3、圖4

16、，5，6) f/Vt在SBT0min時可指導(dǎo)撤機，其AUC為0.691，以f/Vt>62.8為臨界值，敏感性80.0%，特異性52.0%，但預(yù)測價值不高，且SBT0min以外時間點不能準(zhǔn)確預(yù)測撤機。P0.1與Ti/tot對撤機的預(yù)測價值A(chǔ)UC無顯著差異(P>0.05)，預(yù)測價值不高（AUC<0.7）。 討論 撤機是危重病機械通氣治療中的重要部分，及時撤機可顯著縮短住院時間、減少呼吸機相關(guān)性肺炎（VAP）及呼吸肌相關(guān)性肺損傷（VILI）等并發(fā)癥【1】。準(zhǔn)確評估患者呼吸負(fù)荷及呼吸肌收縮耐力和持久性有助于早期達(dá)到撤機的目的。Edi及NMS是基于食管電極技術(shù)產(chǎn)生的新的監(jiān)測指標(biāo)，可直接反應(yīng)患者呼吸

17、中樞驅(qū)動、呼吸肌負(fù)荷及呼吸肌耐力，對指導(dǎo)機械通氣撤機具有重要的價值。 Edi是反映呼吸中樞驅(qū)動變化的指標(biāo)。Luo等研究表明，Edi隨著重復(fù)呼吸中的CO2的濃度及訓(xùn)練強度的增大而增加，說明Edi能夠反映呼吸中樞驅(qū)動【2】。而在后續(xù)的膈肌疲勞的患者研究中，Edi仍能夠反映呼吸中樞驅(qū)動【3】?？梢?，Edi不僅反映呼吸中樞驅(qū)動的強度，同時間接反映呼吸負(fù)荷。當(dāng)呼吸負(fù)荷增加時，呼吸中樞驅(qū)動增加，引起Edi增加，當(dāng)給予呼吸機行輔助呼吸時，呼吸負(fù)荷減輕，呼吸中樞驅(qū)動減弱，Edi相應(yīng)的減少。本研究結(jié)果顯示，撤機成功患者的Edi變化較小，SBT30min無明顯差異；撤機失敗患者患者Edi隨時間延長逐漸增加，較撤

18、機前有統(tǒng)計學(xué)差異，且30分鐘時Edi具有較高的敏感性及特異性。因此，SBT30min監(jiān)測Edi可指導(dǎo)撤機。 NMS是反映呼吸肌收縮持久性及耐力的指標(biāo)，可用于指導(dǎo)撤機。NMS指單位時間呼吸中樞驅(qū)動的強度，為膈肌電位與呼吸頻率的乘積。不同壓力水平的機械通氣時，隨自身呼吸肌做功增加，患者Edi及RR相應(yīng)增加【4】；Babb【5】等研究中對吸入氧氣及氦氧混合氣的兩組患者進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)呼吸頻率與呼吸功具有正性相關(guān)。因此，Edi及RR在一定程度上反映呼吸負(fù)荷；在呼吸肌疲勞的患者研究中發(fā)現(xiàn)，即使呼吸驅(qū)動增高，但患者肌肉收縮強度增加不明顯，表現(xiàn)為RR代償性增高。因此，Edi和RR的乘積，即NMS可能比單一使

19、用Edi或RR更能反映患者呼吸驅(qū)動強度，且能反映呼吸肌收縮的持久性及耐力。本研究發(fā)現(xiàn)，SBT過程中撤機失敗患者NMS明顯高于撤機成功患者，兩組間具有統(tǒng)計學(xué)差異；通過比較撤機失敗患者SBT0、5、30min NMS的變化，發(fā)現(xiàn)5、30分鐘時NMS敏感性明顯增高，考慮自主呼吸時間延長后，患者呼吸肌收縮耐力逐漸減弱。因此，NMS可準(zhǔn)確反映患者呼吸肌耐力及持久性，且隨SBT時間延長，預(yù)測價值更高。 f/Vt及P0.1指導(dǎo)撤機的價值不高。本研究發(fā)現(xiàn)，SBT過程中兩組間f/Vt在0、5min存在差異，但其AUC<0.7，預(yù)測撤機失敗的價值不高；考慮與f/Vt監(jiān)測方法不同有關(guān)。Yang【6】等監(jiān)測f/Vt

20、是在T管實驗基礎(chǔ)上，吸空氣（20.9%），計算呼吸頻率與潮氣量的比值；本研究采用CPAP（PEEP 5cmH2O）模式通氣，吸氧40%前提下，監(jiān)測f及Vt值。吸氧濃度提高可增加患者氧供，緩解患者缺氧程度，緩解患者淺快呼吸程度。PEEP可改善患者肺泡通氣，減少肺泡塌陷，CPAP通過壓力補償原理在吸氣期可減少患者呼吸做功，從而改變患者呼吸形式。兩者均可導(dǎo)致f/Vt值下降。P0.1受肺膨脹程度及呼吸支持水平的影響【7-9】。本研究過程中維持PEEP（5cmH2O），增加肺泡膨脹及通氣支持，從而導(dǎo)致P0.1水平下降。 總之，Edi及NMS是臨床上機械通氣撤機的良好的指標(biāo)。SBT30min時Edi和N

21、MS對于撤機失敗具有較高的預(yù)測價值。 參考文獻(xiàn) 1. Boles JM, Bion J, Connors A, et al. Weaning from mechanical ventilation. Eur Respir J, 2007; 29: 1033-1056. 2. Luo YM, Moxham J. Measurement of neural respiratory drive in patients with COPD. Respir Physiol Neurobiol, 2005; 146: 165-174. 3. Luo YM, Hart N, Mustfa N, et

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25、ssful extubation following T-Piece weaning trial. Chest 1995; 108: 482-489. Meade M, Guyatt G, Cook D, et al. Predicting success in weaning from mechanical ventilation. Chest 2001; 120: 400-424. 圖 1. 實驗對象示意圖 機械通氣患者（n=318） 排除患者（n=274）： 死亡(n=81) 自動出院(n=31) 上消化道出血/手術(shù)(n=14) 心腎功能不全(n=9) 年齡<18或

26、>85歲(n=19) MV<24小時(n=104) 中樞神經(jīng)傳導(dǎo)通路障礙(n=11) 癌癥晚期(n=5) 入選患者 （n=44） 撤機失敗(n=16)： SBT失敗(n=5) 無創(chuàng)通氣(n=5) 再次氣管插管(n=3) 死亡(n=3) 撤機成功患者 （n=28） 表1. 撤機前患者一般情況比較(±s) 項目 成功者 失敗者 P 總?cè)藬?shù)（n） 28 16 男（n） 16（36.4%） 5（11.4%） 女（n） 12（27.3%

27、） 11（25%） 年齡（歲） 66.0±18.0 71.6±15.7 0.304 撤機時APACHE II 7.71±4.14 9.19±2.10 0.193 ICU入住時間（天） 4.07±5.3 5.31±4.53 0.440 機械通氣時間（天） 3.54±3.01 4.56±3.74 0.325 PaO2/FiO2（mmHg） 288±72.9 247±72.0 0.098 PaCO2(mmHg) 36.4±7.71 46.8±14.3 0.040 HR(次/分) 91.8±11.0 98.1±3.6 0.121 MAP(

28、mmHg) 87.7±11.0 83.3±7.33 0.171 圖2. SBT過程中Edi的變化 圖2顯示，SBT30min時撤機失敗患者Edi高于成功患者（*P<0.05）。撤機失敗患者隨SBT時間延長，Edi逐漸增加，但各時間點無顯著差異（P>0.05）。 圖3. SBT過程中NMS的變化 圖3顯示，SBT0、5、30min時撤機失敗患者NMS高于成功患者（*P均<0.05）。撤機成功及失敗患者NMS隨SBT時間延長，NMS逐漸增加，但各時間點無統(tǒng)計學(xué)差異（p>0.05）。 表 2. SBT過程中撤機成功與失敗患者撤機指標(biāo)的比較 監(jiān)測指標(biāo) S

29、BT0min SBT5min SBT30min 成功患者 失敗患者 P 成功患者 失敗患者 P 成功患者 失敗患者 P f/Vt(bpm.L-1) 76.6±39.1 123±72.1 0.008 64.8±27.3 107±62.0 0.003 66.5±36.7 91.9±47.6 0.075 Ti/tot 0.382±0.051 0.364±0.073 0.340 0.387±0.053 0.370±0.073 0.336 0.377±0.045 0.380±0.058 0.510 P0.1(cmH2O) 1.

30、46±0.719 2.38±2.07 0.048 2.11±1.16 2.53±1.52 0.328 2.17±1.22 2.45±1.35 0.554 RR(bpm) 24.5±4.69 27.4±7.14 0.119 24.9±5.28 28.4±6.80 0.065 24.7±6.67 26.5±6.77 0.431 Edi(μV) 14.3±9.12 18.8±9.32 0.126 15.7±8.72 21.3±10.0 0.061 15.7±8.64 25.2±10.9 0.005 NMS(μV.bpm)

31、334(202,514) 507(335,751) 0.038 380(176,507) 521(401,909) 0.019 291(180,487) 486(429,753) 0.006 備注：上述P值為同一時間點撤機成功與失敗患者各項撤機指標(biāo)的比較（P<0.05，表示存在統(tǒng)計學(xué)差異）。各項指標(biāo)不同時間點間的比較均無顯著差異（P均>0.05）。NMS表示為中位數(shù)（P25，P75），其余參數(shù)表示為±s。 表3. ROC曲線分析表 監(jiān)測指標(biāo) AUC P 最佳預(yù)測值 敏感性 特異性 SBT0min Ti/tot-0

32、 0.413 0.158 0.385 53.3% 46.0% f/Vt-0 0.691 0.046 62.8 80.0% 52.0% P0.1-0 0.564 0.503 1.21 66.7% 62.0% Edi-0 0.635 0.158 12.1 80.0% 48.0% NMS-0 0.677 0.063 388 73.3% 64.0% SBT5min Ti/tot-5 0.412 0.357 0.365 60.0% 20.0% f/Vt-5 0.685 0.052 56.3 66.7% 62.0% P0.

33、1-5 0.611 0.246 1.53 86.7% 40.0% Edi-5 0.637 0.150 13.4 80.0% 48.0% NMS-5 0.699 0.037 239 100.0% 46.0% SBT30min Ti/tot-30 0.409 0.391 0.365 54.5% 28.0% f/Vt-30 0.673 0.103 49.5 81.8% 40.0% P0.1-30 0.540 0.706 1.14 90.9% 28.0% Edi-30 0.785 0.007 16.7 81.8% 72.0% NMS-30 0.778 0.009 339 100.0% 56.0% 圖4. SBT0min時撤機指標(biāo)的ROC曲線圖 圖5. SBT5min時撤機指標(biāo)的ROC曲線圖 圖6. SBT30min時撤機指標(biāo)的ROC曲線圖