机械通气撤机：综合超声评估
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机械通气撤机：综合超声评估
介绍
有创机械通气撤机过程定义为从第一次尝试与呼吸机分离到撤机结果（成功或失败）的时间。它是危重患者管理的基石，对患者的预后有很大影响；事实上已经证明，在第一次尝试后没有成功撤机的每一天与死亡率增加有关。
几种生理病理机制可能会影响撤机尝试的成功或失败。重症监护病房 (ICU) 患者有多种临床问题（肺部疾病、心血管功能障碍、胸壁改变、肌肉无力、呼吸动力减弱和神经功能障碍）（图 1）。所有这些问题都可能导致呼吸肌能力和呼吸负荷之间的不平衡，最终导致难以过渡到自主呼吸。此外，撤机期会对心脏进行压力测试，可能会暴露之前沉默的舒张功能障碍。
图 1. 导致撤机失败的常见机制。
因此，撤机过程代表了一个复杂的过程，在此过程中，各种器官的功能都得到了测试。
自主呼吸试验 (SBT) 包括对神经系统、血流动力学和呼吸系统变量的评估，而患者通过 T 型管呼吸或在低水平压力支持下呼吸，体重指数正常的患者有或没有 5 cmH20 呼气末正压 (PEEP) （表 1）。
虽然这种系统性方法相对安全，可以减少机械通气并发症的持续时间和重症监护的成本，但它不一定有助于理解导致脱机失败的潜在机制。其中大多数——即心脏、肺和肌肉的功能障碍——可以在床边通过超声进行评估。
近年来，超声在ICU中的应用越来越多，作为临床从头到脚评估的一个组成部分。30年前的几项研究表明，超声辅助床旁方法可以帮助医生诊断和监测危急情况。举例来说，临床超声方法是目前评估创伤病人的标准做法，即E-FAST协议（扩展的重点创伤超声评估）。包括肺部、心脏和外周静脉评估的综合超声方法也已成功应用于呼吸困难的病人，提高了进行鉴别诊断的能力，减少了在急诊科进行正确诊断和治疗的时间。
同样，最近的文献表明超声辅助方法如何提高对脱机过程及其最终失败的理解。本综述旨在总结超声技术在机械通气撤机中的应用。
经胸超声心动图
从有创机械通气到自主呼吸的转变对心血管系统来说是一个关键时刻，因为它决定了胸内压平衡的功能变化。吸气时胸腔内压力的降低会传递到右心房，增加右心室和左心室的静脉回流，突然对心脏造成不利的负荷条件。由于吸气时胸内负压，左心室后负荷增加。此外，由于呼吸做功和心脏负荷的增加，氧的需求和消耗可能会超过向关键器官输送氧的速度。最后，SBT 期间增加的肾上腺素能决定全身动脉压的增加，从而决定左心室后负荷的增加，以及呼吸频率和呼吸做功的增加。这些机制可能会在撤机过程中改变心脏收缩和舒张功能。心功能不全导致左心室充盈压升高和撤机引起的肺水肿 (WiPO)。
尽管已经充分研究了撤机过程中心脏功能的重要性，但 WiPO 的发生率尚未确定。在已报道的研究中，它在 SBT 失败的 44% 至 87% 之间。在一项单中心研究中，Liu 等人最近报道 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已被证明是发展 WiPO 的独立危险因素。
超声心动图测量左心室收缩和舒张功能的能力可能有助于评估撤机过程中的心脏性能。如果左心室收缩功能可以通过左心室射血分数测量轻松评估，则舒张功能需要多次测量。它可以通过二尖瓣流入曲线的脉冲波多普勒分析来评估，其特征在于被动心室充盈的早期波 (E) 和主动心房收缩的晚期波 (A)。此外，在没有二尖瓣异常（即狭窄/反流、手术瓣膜置换）的患者中，二尖瓣环的组织多普勒成像评估可以精确评估左心室舒张（e‘波）和左心室充盈压（E/e‘比率）。根据定义，低充盈压力或舒张模式受损由 E/A ≤1 和 E/e‘≤13 定义。高充盈压力或伪正常模式由 E/A > 1 和 E/e‘> 13 定义。具有限制模式的高充盈压力由 E/A > 2 定义。
几项研究分析了脱机过程中的上述指标（表 2）。Caille 等人报道，与成功脱机相比，SBT 失败的患者在 T 管试验前显示出明显较低的左心室射血分数和较高的 E/e‘ 。此外，Moschietto 等人发现 E/e‘ 比值可以预测撤机失败，这表明伴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。最近的荟萃分析还证实，在 SBT 试验期间，左心室舒张功能障碍而不是左心室收缩衰竭是导致撤机失败的最重要因素。De Meirelles 及其同事报告说，只有较高的 E/e‘ 比率与撤机失败显著相关。在最近的一项系统回顾和荟萃分析中，Sanfilippo 等人最近证明，撤机失败与左心室舒张功能参数（E/e‘、e‘ 波、E 波）和左室充盈压（E/e‘比）增加有关，而 左心室收缩功能障碍的作用尚不清楚。此外，舒张功能障碍等级越高，撤机失败的风险越高。
最后，Lamia 和合作者表明，在 SBT 结束时 E/A > 0.95 和 E/e‘ > 8.5 的增加可以检测到撤机引起的肺动脉闭塞压力升高至少 18 mmHg。在不成功的 SBT 期间通过右心导管测量的肺动脉闭塞压力值高于 18 mmHg 高度提示撤机引起的肺水肿。
综上所述，心功能不全引起的撤机失败主要是由于舒张期左心功能不全所致。经胸超声心动图有助于诊断在机械通气撤机期间可能导致心源性肺水肿的潜在心脏病。然而，尽管到目前为止有几项研究集中在这个主题上，但仍然缺乏证据来定义明确的临界值来预测撤机结果。在这种情况下，超声心动图检查可以使临床医生根据已确定的病理生理学改变进行特定治疗。
肺超声
肺部超声是评估危重病人肺通气情况的有用工具。此外，基于肺通气量化的评分系统允许监测肺通气随时间的变化。在重症监护中，最常用的评分是肺部超声评分。它在 12 个区域（每个半胸 6 个）中计算，全局分数由分配给每个区域的分数之和给出。在每个区域，可以确定四个阶段的进行性肺通气丧失：0 分——正常通气（A 线或不超过两条 B 线）；1 分 – 中度通气丧失（三个或更多间隔良好的 B 线或合并的 B 线/胸膜下实变占可见胸膜的 ≤ 50%）；2 分——通气严重丧失（B 线间隔良好或合并 B 线/胸膜下实变明显占可见胸膜的 50% 以上）；和评分 3，完全失去通气（主要的组织样模式）。因此，肺部超声评分范围为 0 至 36。肺通气评分可靠地评估急性病患者的肺通气情况。
从这个角度来看，肺部超声检查已被建议作为在撤机过程中监测肺通气的指导，最终与其他技术相结合 - 例如心脏和膈肌超声。尝试 SBT 时，会发生生理变化，导致肺泡渗出和肺水肿，最终导致脱机失败。这些生理变化可以通过肺部超声检测到。
Soummers等人在一项前瞻性观察研究中使用肺部超声记录了SBT中60分钟后发生的肺部解吸。此外，这些研究者发现，成功完成SBT试验的患者在试验结束时的肺部超声评分为12或更少，而失败的患者的评分为17或更多（表2）。同样，出现拔管后呼吸困难的患者在SBT结束时的肺部超声评分明显更高 。
如前所述，WiPO 是撤机失败的常见原因。肺水肿导致血管外肺水增加，通过肺超声检测为均匀分布在肺实质中的多个垂直伪影，也称为 B 线（表 2）。在 SBT 试验期间，在前肺野检测到大量 B 线（6 个或更多）与 WiPO 相关。
这些结果表明超声技术能够定性和定量地评估撤机过程中的局部肺通气。
脱机期间肺部超声与其他技术的结合产生了有趣的结果。Silva 等人研究了综合胸部超声（即包括肺心脏和膈肌超声评估）预测拔管后窘迫的能力。作者证明，这种综合方法在 SBT 开始前和结束时准确预测拔管后窘迫 . 更有趣的是，在检查的超声数据中，作者发现 B2 谱的检测——即肺部超声评分 2——显示出最好的预测性能。
随后，这些结果在选定的老年患者群体中得到证实，其中发现整体和前外侧肺超声评分增加是撤机或拔管失败的独立危险因素，而超声心动图评估的左心室充盈压并不能预测撤机和拔管失败的结果。正如作者自己所建议的那样，这些结果可以解释为由切换到自主呼吸的生理变化引起的肺通气损失，可能是由于多种原因，其中通气损失代表最终的共同途径。
总之，肺部超声是在撤机过程中检测肺部问题的有用工具，与撤机时间密切相关，可用于所有患者识别撤机失败的高风险患者。为了更好地了解损伤是否由原发性肺部疾病引起，该技术可以与其他超声技术相结合，以诊断潜在机制并指导适当的治疗。然而，评估和监测肺通气所需的定量方法不是肺超声的基本技能，需要专门的培训。
膈肌超声
膈肌是主要的呼吸肌，在呼吸过程中能够产生主要的力量。因此，膈肌功能障碍可能与撤机失败有关。然而，由于调查人群的异质性和所采用的诊断方法的不同，不同的研究中在撤机过程中膈肌功能障碍的发生率从23%到80%不等。
膈肌及其收缩性可以通过不同超声方法的经胸超声轻松观察和评估。
一般来说，获得性膈肌功能障碍是由于长期机械通气、慢性阻塞性肺疾病和因不活动而导致的肌肉损失。使用超声评估膈肌功能通常通过评估右侧膈肌来进行，因为假设右侧膈肌功能障碍代表双侧发生的病理变化。当发生手术或单侧损伤时，这种假设可能不正确，然后需要检查两个膈肌。
使用3.5-5兆赫的相控阵探针评估膈肌的偏移或位移，该探针放置在肋缘下的锁骨中线上，背向而行，以便利用肝脏（或脾脏，在左侧）作为声窗来观察半膈肌穹隆的偏移。可以在 B 模式或 M 模式下评估每个呼吸周期期间的位移，优选借助解剖学 M 模式，允许将线性分析与位移主轴对齐。在心脏手术患者中，Lerolle 等人 使用跨膈压力作为参考方法发现，膈肌偏移小于 25 mm是严重的膈肌功能障碍的标志. 由于受检查人群经常暴露于部分和完全膈神经麻痹，这些作者表明，用于严重膈肌功能障碍,只有双侧膈肌功能障碍的阳性似然比为 6.7（95% CI，2.4-19），阴性似然比为 0（ 95% CI, 0-1.1) 。相反，单侧膈肌功能障碍且保留对侧膈肌功能的患者可以立即停止使用呼吸机。因此，即使大多数研究都集中在评估单个半膈肌作为膈肌功能的表达，在专门的环境中，可能需要对整个膈肌进行全面检查。
第二种方法旨在评估隔膜厚度。它是通过将 B 模式和 M 模式的线性高频 10 MHz 探头放置在膈肌与胸腔的并置区域中获得的。可以在呼气末期和吸气高峰期的呼吸周期期间测量膈肌厚度。作为压力发生器的膈肌活动指数也可以计算为增厚分数（增厚分数= 吸气末厚度 - 呼气末厚度/呼气末厚度）。机械通气患者的膈肌位移是可变的，受 PEEP 量和压力支持的影响。因此，膈肌增厚的测量似乎在研究中表现得更加一致。
尽管如此，仍有研究表明横膈肌位移与撤机成功之间存在关联。Kim 等人使用膈肌位移小于 10 mm来诊断膈肌功能障碍。显示膈肌功能障碍患者的原发性和继发性撤机失败率较高。考虑到 SBT 期间测量的肝脏和脾脏吸气偏移的平均值，Jiang 报告了类似的结果（表 2）。有趣的是，Spadaro 等人提出了一个新的综合指数（膈肌位移与呼吸频率之比），与其他参数（如快速浅呼吸指数、单独的膈肌位移和最大吸气压力）相比，该指数在预测撤机结果方面具有更好的性能。
对于膈肌增厚，低于 29% 的增厚分数与机械通气期间的膈肌功能障碍有关。许多研究对增厚分数和撤机结果进行了调查，表明增厚分数越低，撤机失败的可能性就越高。在一系列 63 名患者中，Di Nino 等人。发现增厚分数 ≥30% 与脱机成功相关，在自主呼吸或压力支持脱机试验期间，阳性预测值为 91% 和阴性预测值为 63%。此外，法拉利等人 报告称，在气管切开术 SBT 期间测量的增厚分数阈值 > 36% 与成功脱机相关，具有相似的诊断准确性。
在已发表的文献中，预测撤机成功的最佳增厚分数阈值从20％到36％不等，取决于所进行的撤机试验的类型（自主呼吸或低压力支持）和不同撤机试验中为患者提供的支持水平（表2）。
因此，最近的一项荟萃分析表明，膈肌超声以中等准确性预测撤机失败：膈肌增厚分数和膈肌位移的汇总敏感性和特异性分别为 0.70 和 0.84，以及 0.71 和 0.80。
在现有的研究中，报告的膈肌超声诊断性能和膈肌功能障碍检测的超声阈值都存在显著的异质性。此外，与之前的研究相比，Vivier 及其同事最近进行的一项大型试验发现，膈肌位移和增厚分数的低值与拔管失败风险的增加无关。需要注意的是，作者仅包括成功通过 SBT 并拔管的患者。
膈肌功能障碍或增厚部分可能对撤机过程的评估感兴趣，但如前所述，文献中报道了许多相互矛盾的结果。特别是撤机本身的复杂性，调查人群的异质性，研究中对撤机和撤机失败/成功定义的引用导致在撤机过程中膈肌超声应用的结果不明确，有时甚至相互矛盾。尽管如此，可以合理地期望膈肌超声提供的信息可以帮助临床医生迅速识别使患者难以脱机/脱机失败的各种危险因素中的一些。
最近，已经提出了新的超声技术来评估膈肌性能，称为膈肌组织多普勒。它允许对膈肌速度进行实时评估，在区分失败的患者和成功撤机试验的患者方面显示出有趣的结果。此外，膈肌超声密度已被提议作为用于隔膜超声评估的新型超声技术，其随时间的增加与延长机械通气有关。需要更多的证据来更好地在临床实践中验证这些措施。
结论
本综述概述了超声检查在评估机械通气撤机过程中的潜在应用，确定导致撤机失败的条件。使用超声检查对患者的心脏、肺和膈肌进行综合检查，使临床医生能够更准确地评估拔管失败的风险。
根据以上讨论的结果，可以提出一个使用临床和声像图数据的综合流程（图2）。(1)首先，对于所有患者，在拔管前必须考虑进行SBT试验，并按照国际指南的建议进行临床监测。(2)对于 "临床准备好 "的患者，需要进行肺部超声检查，以确定有拔管失败风险的患者。(3)如果临床和/或超声怀疑拔管失败，可以进行心脏和膈肌联合超声检查，以确定机制并指导进一步治疗。
关键点
从机械通气中撤机会导致对各种器官进行压力测试，并且需要系统化的方法来改善患者的预后。
超声可以评估撤机阶段的心、肺和膈肌功能。
根据最近的研究结果，撤机的综合超声方法可以帮助识别有拔管失败风险的患者，并了解撤机失败的潜在机制。