编译：王盛郑莉审校：朱梦怡吕欣
同济大医院
背景
术后肺部并发症（PPCs）增加患者的死亡率、住院时间和住院费用。心脏手术后的PPCs包括心源性肺水肿、急性呼吸窘迫综合征、气胸、胸腔积液、肺不张、肺炎、长期机械通气（PMV）和膈神经损伤等。虽然大多数PPCs主要由术中和术后事件引起，但肺不张、肺炎和PMV的发生可能与基线特征有关，如呼吸肌力量的下降。术后肺复张需要相当的呼吸肌力量，特别是在呼吸做功增加的情况下。且患者还需能有足够的咳嗽，以便分泌物能咳出。故一些干预措施，在术前能加强吸气肌力量的，如吸气肌训练，在术后能解除对呼吸肌干预的，如无创通气，已被证明能减少心脏手术后PPCs的发生。膈肌是主要的呼吸肌，其功能可用床旁超声测量得到的吸气时最大增厚分数（TFdi,max）来表述。这一指标的是可靠性，已被侵入性更强测量方法的金标准（膈肌压力测量）验证。此外，低TFdi，max也被证明是机械通气撤机失败的一个有力预测因子。然而，它与PPCs进展之间的关系却从未被研究过。同样地，肌肉减少和虚弱的指标可能有助于预测老年心脏手术患者的不良结局。虽然膈肌质量被认为与健康个体的整体肌肉质量成正比，但在危重症患者中，膈肌无力的发展与肢体无力无关。因此，在识别PPCs高风险患者方面，确定特定的膈肌功能评估可能比标准的心脏外科风险评分、肌肉衰减症和虚弱指标更具价值。识别这些个体可以帮助临床医生采取预防措施，如对有可能从中受益的患者进行术前吸气肌训练。
目的
1.探讨术前低TFdi，max是否能独立于心脏手术预后的标准预测因子和虚弱和肌肉衰减的指标，来预测心脏手术后PPCs的发生。2.观察心脏手术对术后TFdi的影响。
研究设计
本研究于年11月至年4月，在加拿大一所学术机构附属的心脏手术中心进行，是旨在评估心脏手术患者围手术期多模式监测的一项前瞻性观察队列研究。纳入标准包括接受非急诊心脏手术的成人，排除标准为计划进行心脏移植的患者以及术前使用机械辅助循环（主动脉内球囊反搏、体外膜氧合或心室辅助设备）的患者。协变量本研究统计了参与者的基线特征，包括年龄、性别、合并症、心脏功能、生命体征，呼吸系统症状，以及一种经过验证且广泛使用的医院死亡率的工具——欧洲心脏手术风险系统评估（EuroSCORE）II。另外，此次研究测定了多个参数以评估术前患者的健康状况：临床衰弱量表（CFS），握力，5米步行测试（5MWT）和基本床旁肺功能检查（PFTs），包括一秒用力呼气量（FEV1）和用力肺活量（FVC）。所有测量均由受过专业训练的研究团队进行。CFS由目视量表进行测量，量表的范围从1到9，其中1表示健壮的患者，9表示终末期患者。步行速度和握力用于评估肌肉衰减症。5MWT如文献所述进行测量。用液压测力计测量优势手的握力。两个参数均使用三次测量值的平均值。对于握力，稍后计算出年龄和性别的预测值的百分比结果。异常的5MWT和握力与心脏手术中死亡率增加相关。标准的PFTs用于评估肺容量和流量限制。由经验丰富的呼吸治疗专家按照美国胸科学会指南，用电子肺活量计在床旁进行PFTs的测量。较低的FVC也与心脏手术后生存率的降低有关。膈肌超声检查TFdi,max在术前一天和拔管后24小时内进行测量。测量TFdi,max时，患者处于半卧位，床头抬高45°。采用13-6兆赫线阵探头，沿着左右腋中线来定位左右膈肌区域。在患者最大吸气时获得二维成像（B模式）（图1）。根据图像测量呼气末膈肌厚度（Tdi,ee）和吸气峰值时膈肌厚度（Tdi,pi）。图像是由三名危重症研究员之一获得，他们都具有一年及以上使用超声检查肺与膈肌的经验。在文献中，这种成熟的技术具有良好的观测者间和观察者内的可靠性。通过让三名研究审查员共同执行前10次测量，他们之间实现了标准化。所有图片均由第一作者存储和审查，以确保正确的测量。TFdi,max使用以下公式进行计算：TFdi,max=（Tdi,pi–Tdi,ee）/Tdi,ee。测量方式及主要结果PPC的主要定义为肺炎、临床上显著的肺不张以及PMV。选择这些临床结果作为PPC的定义，其一是因其对患者的转归有重大影响,同时因其易受呼吸肌肌力的影响。如治疗医师临床记录中所述，研究者在病人首次住院期间即对病人病例记录进行肺炎筛查，随后研究小组根据疾病控制与预防中心的标准化定义确认了诊断。根据放射科医生对胸片的解读，肺不张是术后第1天除肺炎外，另一种表现为肺实变的肺部并发症。但放射科医生不知道膈肌超声检查的结果。若在术后48小时及更长的时间内，需不小于2.0L/min的吸入氧流量或者不小于30%的吸入氧浓度才能维持指脉氧大于等于90%，则表明肺不张具有临床显著性。根据美国胸外科医师协会（STS）的定义，首次手术后机械通气时间大于或等于24小时被称作PMV。统计分析正态分布的连续变量用均数±标准差表示，非正态分布的连续变量用中位数±四分位数间距表示。分类变量用计数和百分比表示。连续变量的组比较使用学生t检验或Mann-WhitneyU检验（视情况而定）。卡方检验，Fisher精确检验和Kruskal-Wallis检验适用于类别变量。利用Spearman相关系数分析左右Tdi,ee之间的相关性。取左、右TFdi,max的平均值表示为平均TFdi,max，其可以反映整体的膈肌功能。
结果
研究期间共进行了例手术，共例患者被纳入，其中例纳入分析。由于数据收集的能力有限，每天纳入患者不得超过2人。名纳入患者中，一人因后勤原因被排除，另有四人因手术取消而被排除。参与者的中位年龄为65岁（57-70岁），其中78%（n=90）为男性患者。他们的EuroSCOREII中位数为1.52%（0.96-2.74%）。只有7名患者患有慢性阻塞性肺疾病（6.1%）（表1）。进行的手术包括：55例冠脉搭桥术（CABG），36例单瓣膜置换或修补术，9例主动脉根部置换术（有或无CABG及瓣膜置换术），以及14例其他联合手术。11名患者既往有心脏手术史，16名患者既往有微创手术史。中间Tdi，ee在右侧为0.24cm（IQR，0.19-0.27cm），在左侧为0.21cm（IQR，0.17-0.24cm），具有中等相关性（r=0.；p0.）吸气时膈肌增厚的中位数在右侧为36%（IQR，23-53%），左侧为43%（IQR，29-61%），平均为36%（IQR，23-53%）。术前平均TFdi、max与FEV1、FVC、CFS、5MWT、握力无显著相关性。总的来说，34例患者（29.6%）出现了PPCs的综合结果。仅2例（1.7%）发生肺炎，4例（3.5%）发生PMV。41名患者出现了肺不张，有临床意义的有32例（27.8%），占35.7%。一名患者死于术后心血管衰竭（表2）。PPCs患者术后ICU和住院时间明显延长（ICU，2.9d[IQR，1.3-4.2d]vs1.2d[IQR，0.9-2.8d]；p=0.住院，7d[IQR，5-9d]对5d[IQR，4-7d]；p=0.）。PPC患者术前平均TFdi最大值明显低于无PPC的患者（37%[IQR，31–45%]vs44%[IQR，33–58%]；p=0.），但有相当多的重叠（图2）。对TFdiROC的最大预测PPCs的分析表明，在TFDI，最大截止38.1%中获得最大未加权的Youd－J统计量。该值用于将患者分为两类进行多因素logistic回归分析。TFdi对PPC的预测准确率（max38.1%）相对较低，敏感性65%，特异性67%，阳性预测值45%，阴性预测值82%。PPC患者与无PPC的患者之间左、右及平均Tdi、ee没有差异。二者术后TFdi、max的平均值都显著降低（–17%；95%CI，13–21%；p0.）且下降程度相似。最终，术后TFdi，max在PPCs患者中保持较低水平(22%[IQR,17–26%]vs28%[IQR,19–35%];p=0.)。与PPC相关的其他因素包括术前呼吸频率中位数、纽约心脏协会（NYHA）分级和糖尿病。有PPCs的患者与无PPCs的患者在CFS、5MWT、预测握力百分比、预测FVC百分比和预测FEV1百分比方面没有显著差异（表1）。在多因素logistic回归模型中，术前低TFdimax（OR，4.9；95%CI，1.81-13.50；p=0.）独立预测PPC的发生。其他独立预测因子包括糖尿病、术前静息呼吸频率较高、术前NYHA≥3。虚弱、肌肉减少和肺功能指标与PPCs无关（表3）。将TFdi，max加入多变量预测模型（包括糖尿病状态、呼吸频率和NYHA等级）后，预测PPCs的ROC曲线下面积（AUC）显著改善（AUC为0.[0.–0.]比0.[0.–0.]；p=0.），增加TFdi，max导致净重分类改善0.18（0.02–0.34）。所有患肺炎或PMV的患者术前TFdi，max均较低（38.1%）（图2）。
结论
术前超声检测膈肌功能低TFdi、max有助于预测心脏手术后肺炎、PMV或临床显著性肺不张的发生。发生PPCs的患者ICU和住院时间明显延长。吸气肌训练可以改善膈肌功能，对预后有潜在的积极影响。
讨论
在我们的择期心脏手术的前瞻性队列研究中，名患者中有34名（29.6%）发展成PPCs。那些发展成PPCs的患者术前TFdi、max的平均值显著降低。我们发现，TFdi,max最大截止值38.1%，最大限度地提高了PPC患者和非PPC患者之间的辨别能力。在多变量分析中，术前TFdi，max低于38.1%,独立预测PPCs，这个超声参数比常用的脆弱性和肌肉减少的测量方法在识别PPC高危患者方面更好。患者TFdi、max在术后降低，并且在PPCs的患者中持续较低。多个因素解释了为什么术前膈肌收缩储备可以预防PPCs。我们观察到术后TFdi，max普遍降低，可能是由于膈神经的撕裂或热损伤导致膈轻瘫，呼吸机引起的膈肌功能障碍，以及术后疼痛时用力减少所致。因此，更好的膈肌收缩储备，可以更好地降低手术造成的损失。此外，在心脏手术后，呼吸系统的依从性持续显著下降。术后胸骨和胸部疼痛限制了胸部扩张和辅助吸气肌的使用。这些因素增加了吸气负荷。同时，全身麻醉、体外循环（CPB）期间长时间中断通气、CPB引起的表面活性剂改变和胸腔积液均可导致肺不张的形成。肺不张被认为是其他PPCs发展的重要危险因素。因此，在术后呼吸工作量增加的情况下，膈肌的收缩力对保持肺扩张和有效通气至关重要。在我们的研究中发现的TFdi，max临界值略高于已描述的用于诊断显性双膈肌功能障碍的30%和用于预测机械通气脱机失败的20-34%。面对术后的普遍降低,更高的TFdi，max起点是必要的。术后TFdi、max的显著下降可能支持术前或术后早期康复的使用，而不是在患者出院时使用。在缺乏PPCs统一定义的情况下，文献中报告的PPCs的比率存在很大差异。个体并发症的发生率更容易比较。孤立CABG的STS数据库中PMV的发生率为10%，远高于我们队列中的3.5%。类似地，我们发现肺炎的发生率为1.7%，这是在最近的队列（1.2-5.7%）中所描述的发生率的低端。这些差异的部分原因可能是排除了需要机械支持或紧急手术的最严重患者，或者是我们机构常规使用的早期拔管、早期动员和术后强化胸部物理治疗方案。这项大型前瞻性观察研究的主要优点是描述了一种容易监测的膈肌无力的参数，可以帮助我们识别易受PPCs影响的患者。我们的发现最有指示意义的是术前横膈膜强度可以在术前作为靶点，以优化术后结果。事实上，膈肌力量可以通过术前吸气肌训练来提高，这一干预措施在心脏外科人群中预防PPCs和在危重病人群中机械通气持续时间方面已经被证明了是有益的。该研究的局限性之一是，尽管TFdi、max和PPCs之间存在统计上的显著关联，但已经发展为PPCs的患者与无PPCs的患者，他们的TFdi，max之间存在很大重叠（图2）。观察到的平均TFdi，max的差异相对较小。呼吸频率也是如此。此外，根据我们的经验，横膈膜的绝对厚度取决于探头沿重叠区域的准确位置，这也解释为什么我们找不到Tdi、ee和PPC之间的关联。标记皮肤可以允许比较同一患者在不同时间点的重复测量。这可能会提高相同患者术前和术后数值比较的准确性，这是我们的次要目标。然而，这对在给定时间点进行患者比较没有帮助，这是我们的主要目标。我们使用了两侧的平均TFdi，而大多数其他研究只使用了右侧的TFdi。它使我们能够补偿隔膜功能和负载的不对称性，还可能增加信噪比。获得左侧测量值虽然更耗时，但在所有患者中却是可能的。可能存在未测量的混杂因素，但强大的生理学基础及先前的干预研究使得TFdi、max与PPCs的发展之间的因果效应更有可能。由于我们的样本量相对较小，仍然存在很大的I型错误的风险。术前TFdi、max和最佳阈值的预测能力现在应该在更大的患者样本中进行验证。如果我们的研究结果得到了证实，可以在低TFdi，max的情况下进行干预试验，作为预防PPC措施的触发因素。（编译：王盛郑莉审校：朱梦怡吕欣）
原始文献：AfilaloJ,EisenbergMJ,MorinJF,etal:Gaitspeedasanincrementalpredictorofmortalityandmajormorbidityinelderlypatientsundergoingcardiacsurgery.JAmCollCardiol;56:–
参考文献：1.PointofCareUltrasoundtoIdentifyDiaphragmaticDysfunctionafterThoracicSurgery.Anesthesiology.Aug;(2):-.doi:10./ALN.0000000000774.PubMedPMID
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2.AbbottTEF,FowlerAJ,PelosiP,GamadeAbreuM,MollerAM,CanetJ,Creagh-BrownB,MythenM,GinT,LaluMM,FutierE,GrocottMP,SchultzMJ,PearseRM,StEPCG:Asystematicreviewandconsensusdefinitionsforstandardisedend-pointsinperioperativemedicine:pulmonary
