孙勇波 俞南臣 杜旭东

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种限制性呼吸道疾病，主要表现为小气道疾病和肺实质破坏导致的慢性气流受限[1]。当发生COPD急性加重（AECOPD）时，常合并呼吸衰竭，增加患者病死率[2]。无创通气是治疗AECOPD的重要手段之一，但在临床上仍有较高的失败率[3]。既往研究对COPD患者膈肌功能进行了评估，发现吸气肌无力与呼吸困难有关[4]。膈肌是主要的吸气呼吸肌之一，在肺部通气过程中起着重要作用[5]。但是膈肌超声指标对无创通气治疗效果的预测价值如何，目前鲜有相关文献报道，故笔者进行了研究，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2018年7月至2019年9月在宁波市奉化区人民医院行无创通气治疗的69例AECOPD患者为研究对象，其中无创通气治疗成功39例，失败30例。纳入标准：（1）明确诊断为 AECOPD[6]；（2）均符合无创通气的适应证：存在呼吸性酸中毒，动脉血酸碱度（pH）≤7.35或PaCO2＞45 mmHg，存在严重的呼吸困难，无机械通气禁忌证[7]；（3）有完整的临床随访资料。排除标准：（1）伴有其他严重危及生命的疾病，如脑血管疾病、肺部恶性肿瘤、气道阻塞等；（2）伴有严重气胸、肺不张、肺炎、间质性肺病，或近期拟行手术治疗者；（3）精神状态改变、易发生误吸、不能配合治疗者；（4）入院前接受过COPD系统治疗者；（5）对呼吸肌面罩不耐受或需要紧急气管插管者。本研究经医院伦理委员会审查通过，所有患者或家属签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 收集资料 收集患者性别、年龄、BMI、合并症、住院时间以及入院时收缩压、平均动脉压、心率、血氧饱和度、呼吸频率、血气分析结果、膈肌超声指标等临床资料。

1.2.2 治疗方法 所有患者予基础治疗，包括静脉滴注甲基强的松龙，住院期间根据临床症状和体征、痰培养试验以及炎症标志物结果调整抗生素的使用及剂量，同时予以化痰平喘、维持内环境等治疗。使用无创呼吸机给予无创通气治疗，均为口鼻面罩通气，通气模式为自主触法/时间切换模式，吸入气中的氧浓度分数（FiO2）30%～60%，吸气压 8～14 cmH2O，呼气压 4～8 cmH2O，吸呼比（1.5～2.0）∶1，呼吸频率 10～14 次/min。压力上升时间0.5～1.0 s，随时调整参数，使患者血氧饱和度＞90%。实时关注患者排痰能力，定时进行痰液引流。

1.2.3 相关定义 （1）无创通气治疗效果评价：患者临床症状明显减轻，心率、呼吸频率、血压等恢复正常，平卧位时肺部基本无啰音为治疗有效；若出现以下任一情况则认为无创治疗失败，并给予机械通气治疗：（1）难以纠正的低氧血症（血氧饱和度低于90%）；（2）意识丧失，或呼吸暂停、心脏停搏；（3）心率＞140次/min或心率变异度＞20%；（4）收缩压＞200 mmHg和（或）＜80 mmHg，或出现血流动力学指标不稳定；（5）有明显呼吸急促、呼吸疲劳的症状，呼吸频率增快（高于原呼吸频率的20%）。（2）COPD的诊断：参照2017年《COPD全球倡议》标准，以存在持续的不可逆气流受限为诊断的金标准，即吸入支气管舒张剂15 min内 1 s用力呼气容积（FEV1）/用力肺活量（FVC）＜70%。AECOPD是指呼吸系统症状急性恶化，出现两种主要症状（呼吸困难、脓痰、痰量）的增加，或一种主要症状和一种次要症状（喘息、喉咙痛、咳嗽、鼻塞、流涕）的增加[6]。

1.2.4 膈肌超声指标评估 超声操作熟练的医生在上级医生指导下对患者进行超声检查，评估膈肌活动度（DE）、膈肌移动时间（E-T）指数、膈肌增厚分数（DTF）。患者取仰卧位，床头抬高20°～40°，将宽频线阵探头置于腋前线与肋弓下缘交界处，以肝脏或脾脏作为膈肌透声窗，探头指向头侧及背侧，以M型超声显示DE并进行测量，反复3次取平均值。DE=吸气末膈肌距基线的距离-呼气末膈肌距基线的距离[8]。E-T指数=DE×吸气时间（TI）[9]。对于DTF的测量评估：将超声探头放置在患者右腋中线第8～10肋间隙进行连续观察，嘱患者深呼吸10～15次，采集并储存呼吸过程中右侧膈肌厚度变化，在图像上测量吸气末及呼气末膈肌厚度，见图1。测量5个呼吸周期后，计算平均DTF。DTF=（吸气末膈肌厚度-呼气末膈肌厚度）/呼气末膈肌厚度×100%[10]。

图1 膈肌活动度（DE）与膈肌厚度的测量（a：箭头所示为DE；b：A-A为吸气末膈肌厚度，B-B为呼气末膈肌厚度）

1.3 统计学处理 采用SPSS 23.0统计软件。计量资料用表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验。将单变量分析中差异有统计学意义的参数纳入多因素logistic回归模型进行分析。绘制ROC曲线分析各指标对AECOPD患者无创通气治疗效果的预测效能，AUC为0.75～1.00表示预测效能良好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 无创通气成功与失败患者的临床资料比较 无创通气成功与失败患者在性别、年龄、BMI、合并症、收缩压、平均动脉压、心率、血氧饱和度、呼吸频率、PaO2、氧合指数（PaO2/FiO2）、TI比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）；无创通气成功患者住院时间、PaCO2均低于治疗失败患者，pH、DTF、DE、E-T指数均明显高于治疗失败患者，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表1。

2.2 AECOPD患者无创通气治疗效果预测指标的多因素logistic回归分析 pH（OR=2.218，95%CI：1.016～3.419，P＜0.05）、PaCO2（OR=2.162，95%CI：1.062～3.261，P＜0.05）、DTF（OR=3.132，95%CI：1.991～4.272，P＜0.05）是无创通气治疗效果的独立预测指标，见表2。

2.3 pH、PaCO2、DTF对AECOPD患者无创通气治疗效果的预测效能 pH、PaCO2、DTF预测AECOPD患者无创通气治疗效果的AUC分别为0.792、0.772、0.856，均有良好的预测效能，其中DTF的预测效能最高；pH、PaCO2、DTF 指标的最佳截断值分别为 7.27、65.50 mmHg、21.50%，见表3和图2。

3 讨论

无创通气是通过给予恒定的容量或压力，从而增加肺的分钟通气量，防止肺泡塌陷，减少肺内分流，改善通气/血流比值，进而促进气体交换，保留AECOPD患者的自主呼吸，有效降低气管插管率[3，11]。由于膈肌超声具有安全性、可行性、可重复性等优势，被广泛用于膈肌功能的评估[12-14]。本研究结果显示，无创通气成功患者PaCO2均低于治疗失败患者，pH、DTF、DE、E-T指数均明显高于治疗失败患者。

表1 无创通气成功与失败患者的临床资料比较

表2 AECOPD患者无创通气治疗效果预测指标的多因素logistic回归分析

表3 pH、PaCO2、DTF对AECOPD患者无创通气治疗效果的预测效能

图2 酸碱度（pH）、PaCO2、膈肌增厚分数（DTF）预测慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）患者无创通气治疗效果的ROC曲线

在AECOPD患者中，随着呼气时间的减少、呼气流量的限制和呼吸频率的增加，导致肺过度膨胀和呼气受限。如果膈肌上的机械负荷是阻力性的，DE和（或）TI会随之增加，导致E-T指数增加。当机械负荷是弹性的，横膈膜能抵消压力，尽管TI下降，但DE可能增加，导致E-T指数不变。但是，如果膈肌收缩力量减弱不足以克服过度增加的机械负荷，当膈肌很快耗功能储备后最终会发生机械损伤，导致E-T指数降低[9]。既往研究证实，在AECOPD患者中DE、DTF均明显降低[15-17]。Rocha等[15]研究认为COPD患者膈肌活动与气道阻塞、肺过度膨胀、通气能力、呼吸困难等密切有关。Saeed等[16]对30例予机械通气的COPD患者进行研究，发现在接受自主呼吸试验期间，当DE为11 mm时，对预测脱机结果的灵敏度为0.864，特异度为0.875，准确性为0.895。此外，Bobbia等[17]研究表明，当入院时DE＞23 mm时则不需要给予无创通气治疗。由于DE与吸气容积有关，是通过增加患者的呼吸作用而产生压力，所以只有在无通气支持的情况下DE指标才有临床意义[10]。此外，膈肌运动不仅是膈肌收缩舒张的结果，DE可能受到体位的影响，当患者仰卧或坐立时更为明显，并且当腹部或胸部压力改变时（腹水、肺不张等），患者膈肌移动明显下降，但与膈肌本身的收缩功能无关，因此准确性较低[10，18]。

本研究多因素分析结果显示，pH、PaCO2、DTF是无创通气治疗效果的独立预测指标。既往研究一致表明，高碳酸血症、酸中毒的严重程度与AECOPD患者早期无创通气治疗效果有关[19-20]。本研究ROC曲线分析结果显示，pH预测无创通气治疗效果的AUC为0.792，当最佳截断值为7.27时，灵敏度和特异度分别为0.72和0.70。PaCO2预测无创通气治疗效果的AUC为0.772，当最佳截断值为65.50 mmHg时，灵敏度和特异度分别为0.74和0.65。英国胸科协会、英国重症监护协会也指出，对于多数AECOPD患者，当pH＜7.35且PaCO2＞48.75 mmHg（6.5 kPa）时，应早期给予无创通气治疗[21]。Marchioni等[22]研究表明，若AECOPD患者入院时发生膈肌功能障碍（DTF＜20%），可以早期预测无创通气治疗失败，其准确性高于基线pH和PaCO2指标。相对于DE，DTF是反映膈肌主动收缩功能的一个良好指标[23]。本研究失败组DTF明显低于成功组，与失败组膈肌收缩功能下降有关。本研究确定DTF最佳截断值为21.5%，与Antenora等[24]研究结果（DTF＜20%与AECOPD患者无创通气治疗失败密切相关）相似。此外，有研究表明DTF在预测机械通气脱机结果方面的准确性较DE高，但特异度较低[10]。而Dres等[25]研究表明，DTF是评估膈肌功能障碍的金标准。

综上所述，DTF能较好预测AECOPD患者无创通气治疗效果。但本研究也存在一定的局限性，如单中心研究、样本量较小、未进行肺容量评估、未动态评估膈肌功能等。