中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (9): 1154-1158
“弥散指数”对急性呼吸窘迫综合征预后评估的研究
滕丽华, 谢志毅, 徐军, 王仲     
100053 北京,首都医科大学宣武医院急诊科 ;
102218 北京,清华长庚医院重症医学科 ;
100730 北京,中国医学科学院北京协和医院急诊科,协和转化医学中心
摘要: 目的 比较急性呼吸窘迫综合征患者机械通气治疗时“弥散指数”和氧合指数的变化在患者预后评估中的价值。 方法 回顾性分析2013年7月至2014年7月间北京协和医院ICU收治机械通气的ARDS患者共130例,排除拒绝有创通气支持而脱失的15例,记录呼吸机参数设置与对应的血气数值,用“弥散指数”与氧合指数判断28 d预后的相关性。 结果 以28 d的状态分为脱机组、脱机失败组和死亡组,各组中“弥散指数”和氧合指数随时间变化趋势图可见明显区别。生存曲线中COX回归分析得到“弥散指数”若持续 > 405.08时脱机成功可能性高,“弥散指数”与脱机相关系数P=0.009,具有统计学意义。 结论 “弥散指数”是比氧合指数更为有效且可信度高的ARDS预后评估指标。
关键词: 急性呼吸窘迫综合征     机械通气治疗     呼吸末正压     氧合指数     预后    
“Diffusion index”used to evaluate the prognosis of ARDS
Teng Lihua, Xie Zhiyi, Xu Jun, Wang Zhong     
Emergency Department, Capital Medical University of Xuanwu Hospital, Beijing 100053,China;
ICU,Beijing Tsinghua Changgung Hospital,Beijing 102218,China;
Emergency Department, Chinese Academy of Medical Sciences,Peking Union Medical College Hospital,Translational Medical Center,Beijing 100730,China
Abstract: Objective To propose the concept of “Diffusion Index”to replace Oxygenation Index as independent indicators to evaluate prognosis on ARDS patients under mechanical ventilation treatments, and comparison carried out between them preliminarily. Methods Calculation of “1 000×(PaO2/FiO2/PEEP)”was taken as “Diffusion Index”. A total of 130 ARDS patients under mechanical ventilation support(MVS) were admitted to Peking Union Medical College Hospital ICU from July 2013 to July 2014.The data of these patients were retrospectively analyzed. Of them, 15 patients were excluded because these patients refused invasive ventilation support. Respirator parameter setting and haemogas figures were recorded accordingly.Both Diffusion Index and Oxygenation Index were used separately to predict detachment of MVS from patients in 28 days, and the correlation between these two indexes and ARDS prognosis were determined. Results According to the outcomes of patients in 28 days, patients were divided into 3 groups:detached group(n=44),failed to detach group(n=14) and death group(n=57). There was obvious difference in trend diagrams observed among three groups between diffusion index and oxygenation index. COX regression analysis of survival curve demonstrated that if Diffusion Index kept greater than 405.8, probability of detachment of MVS from patients was higher and the correlation was significant (P=0.009). Conclusions Compared with Oxygenation Index, “Diffusion Index” is a comprehensive indicator for ARDS prognosis with better reliability and validity.
Key words: Acute respiratory distress syndrome     Mechanical ventilation treatment     Positive end-expiratory pressure     Oxygenation index     Prognosis    

急性呼吸窘迫综合征(ARDS) 是在严重感染、休克、创伤及烧伤等非心源性疾病过程中出现的进行性低氧血症和呼吸窘迫[1]。目前ARDS的病死率仍高达到30%~40%[2-3],其原因除了针对肺损伤的支持手段有限之外,诊断标准及预后判断方法的不足亦是重要原因之一。可以定量判断ARDS的严重程度,并能够动态监测并评估预后的指标在临床上将有极其实用的价值。1994年欧美会议提出以氧合指数(PaO2/FiO2)作为ARDS诊断标准[4],实现了ARDS诊断的初步量化。然而单以氧合指数来界定引起低氧血症的肺部病变的严重程度存在明显不准确,因为影响肺弥散的因素除了吸入氧体积分数,还有肺泡膜面积、弥散距离等因素。在ARDS的临床治疗中,最终目的是实现引起弥散膜增厚的病变康复,恢复正常的弥散膜的厚度。但在治疗过程中,本研究采取的措施是通过提高肺泡动脉氧分压差和保持(或增加)弥散膜面积来维持患者的基本氧合。在临床,防止弥散膜面积减少的手段就是采用呼气末正压通气(positive end-expiratory pressure,PEEP)。所以,在判断指标上引入PEEP在一定程度上可以修正氧合指数的不足。因此,2012年欧洲ARDS柏林标准[4],将PEEP融入作为氧合指数校准条件,对ARDS诊断及严重程度判断更有临床实际价值,但是其没有形成连续性的判断指标。ARDS治疗中,恰当的FiO2与最佳PEEP是临床医生选择的核心参数。在兼顾改善氧合的同时,临床医生还应当考虑避免高浓度氧气吸入引起的氧中毒和高PEEP引起的呼吸机相关性肺损伤。2010年北京协和医院研究小组[5]研究发现FiO2×PEEP这一参数对重症甲型H1N1流感病毒感染导致急性肺损伤病情评估及预后判断优于氧合指数的临床价值。在前者研究的基础上,本项研究提出“弥散指数”的概念,定义的“弥散指数”为:

$${\rm{“弥散指数” = 1000 \times }}{{{\rm{Pa}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}} \over {{\rm{Fi}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{ \times PEEP}}}}\left( {{\rm{PEEP > 0}}} \right)$$

PaO2为动脉血氧分压;FiO2为吸入氧体积分数;PEEP为呼气终末正压;1 000为修正系数(使弥散指数与氧合指数可以更好地展示在一个坐标系中)

之所以本项研究提出“弥散指数”,且加上双引号,其一是为了区别于以往已经被全世界所认可并通用的作为ARDS的重要指标之一的氧合指数,其二是因为本文中的命名尚属首次提出,仍需后续的研究拓展,进一步研究去证实。以此“弥散指数”作为脱机的预测指标与氧合指数进行对照,分析二者在ARDS预后判断中敏感度和特异度, 总结其中利弊,从而建立有效可信度高的评估指标, 并为改善治疗策略提供方向。

1 资料与方法 1.1 一般资料

本研究入选标准为符合“2012年ARDS柏林标准”的患者,男女不限,年龄≥14岁; 排除标准为任何原因未采纳有创通气治疗的病例。收集2013年7月到2014年7月间在北京协和医院EICU和MICU收治符合柏林标准的ARDS患者共130例,其中15例患者因拒绝使用有创机械通气支持脱失。最终收录有效病例115例。年龄14~89岁,(56.80±19.06) 岁,其中男性59例,女性56例。入选ARDS患者的病因构成包括:自身免疫病4例,肺部肿瘤1例,运动神经系统病2例,外科手术术后4例,心脏骤停复苏后2例,血液系统疾病2例,重症肺炎100例,共计115例。观察至第28天,有44例(38%)患者顺利脱机,57例(50%)死亡,14例(12%)有创脱机失败。

本项属观察研究,无附加有创操作及检查费用问题,不涉及医学伦理学相关问题。

1.2 数据收集

收集所有入选患者的一般情况,包括年龄、性别、ARDS初步病因诊断、24 h及48 h APACHEⅡ评分(参见患者入院病例中特级护理记录:入院常规记录24 h及48 h APACHEⅡ评分数值情况)。特级护理记录中关于机械通气过程中每日PEEP、FiO2参数,并在调节参数30 min以上时间点(参见动脉血气送检时间点记录情况)采动脉血气记录氧分压。选取每日最差指标记录PaO2水平,连续记录至28 d,依据28 d的预后结果将患者分为三组,即脱机组,死亡组和脱机失败组,比较各组间氧合指数、“弥散指数”随时间的变化趋势,同时记录脱机成功、患者死亡以及患者存活但脱机失败的例数。

1.3 统计学方法

分析采用描述性方法。利用Graph Pad Prism 6软件处理数据,绘制点线图表示“弥散指数”,氧合指数数值随时间的变化趋势与预后分组情况相关性。因为本项研究主要分析观察指标,即“弥散指数”与是否成功脱机的相关性,且是时间上连续的过程,故利用SPSS 17软件对脱机数据进行生存分析中COX回归统计运算比较“弥散指数”与氧合指数变化趋势与脱机的相关性是否具有统计学意义。

2 结果 2.1 患者基本情况

研究收入有效病例115例,各组间性别、年龄差异无统计学意义。但病初24 h及48 h APACHEⅡ评分脱机组与另外两组相比,差异有统计学意义:脱机组评分最低,且48 h评分进一步降低。死亡组最初入住ICU时氧合指数最低,重度ARDS例数最高。“弥散指数”数值与病情预后正相关, 见表 1

表 1 患者入ICU时基线资料 Table 1 Baseline data for patients when admission to ICU
指标死亡组(57例)脱机失败组(14例)脱机组(44例)
男女比例31∶267∶721∶23
年龄(岁)55.39±19.0859.29±22.1357.84±18.32
APACHE Ⅱ 24 ha24.72±6.6925.29±9.6421.34±8.60
APACHE Ⅱ 48 ha25.02±6.8421.43±6.1918.48±7.14
PaO2/FiO2a150.71216.03207.49
“弥散指数”a249.21361.81387.33
ARDS轻度a12例8例22例
ARDS中度a11例3例15例
ARDS重度a34例3例7例
注:年龄、APACHEⅡ评分以均数±标准差(x ±s)表示,“弥散指数”与氧合指数以均数表示,a为差异有统计学意义
2.2 各类数值时间变化趋势图

将患者入院作为-28 d,观察结束时间定为第0天,做出患者各项指标变化的趋势图。三组患者氧合指数趋势分析见图 1。脱机组氧合随时间趋于好转,死亡组则在低位徘徊,脱机失败组出现较大的震荡。三组患者“弥散指数”趋势分析在各组间与氧合指数一致,见图 2。脱机组“弥散指数”与氧合指数比较,见图 3

图 1 氧合指数分组分析 Figure 1 Group analysis of oxygenation index
图 2 “弥散指数”分组分析 Figure 2 Group analysis of “Diffusion Index”
图 3 脱机组“弥散指数”与氧合指数比较 Figure 3 Comparison of “Diffusion Index” and oxygenation index in detached group

图 3中分别描记的“弥散指数”与氧合指数随时间变化趋势的折线图可以看出,二者总体变化趋势相似,但随着时间上越来越接近脱机的时间点,“弥散指数”上升的趋势变化更为明显,因此有必要分析其二者的差异程度。

2.3 生存曲线COX回归分析结果

因考虑比较两类参数随着连续时间变化的差异性,因此选取了生存曲线中的COX回归分析,见表 2。结果表明“弥散指数”与成功脱机的相关性P=0.009,具有统计学意义。

表 2 COX回归分析结果 Table 2 Results of COX regression analysis
指标BSEWalddfPExp(B)95.0% CI 均数
下限上限
“弥散指数”0.0010.0006.89210.0091.0011.0001.002405.079
氧合指数0.0000.0010.06710.7951.0000.9981.003225.088
3 讨论

ARDS是弥散功能障碍为主的临床综合征,机械通气是治疗过程中的主要治疗手段。在ARDS机械通气过程中,吸入氧体积分数与PEEP配比是提高弥散、增加动脉血氧含量最重要的手段,也是最容易造成医源性损伤的原因之一。很多方法都是围绕着增加弥散而展开的,如ARDS Net方案[6],辅以肺复张手法、最佳PEEP选择和限制性液体治疗方案,以增加肺弥散面积并降低弥散距离[7]。在过去数年中,血氧饱和度、血氧分压以及氧合指数被用于ARDS患者氧合效果监测指标,而且,临床上将氧合指数也作为ARDS严重程度判断和预后判断的指标[4]。氧合指数虽然容易获得,但作为判断肺“弥散功能”并不全面[5]。本文把PEEP引入“弥散指数”中,是改善氧合所需要调整的机械通气必要的两大核心参数得到整合。利用弥散指数作为病情监控与预后判断指标,有利于在治疗中吸入氧体积分数与PEEP的平衡调节,使其在患者安全的前提下实现氧合改善。最初FiO2条件可能直接影响ARDS轻重程度的划分,甚至决定其是否还能够被诊断为ARDS[8]。长时间吸入高浓度氧(>60%)可诱导ARDS类似的肺损伤,主要与高氧环境释放的大量氧自由基损伤肺实质细胞有关[9]。应用一定水平的PEEP可以通过防止弥散面积的减少以及使肺内气体分布均匀达到改善氧合及肺顺应性的目的。但是过高的PEEP会使正常区域的肺泡过度膨胀引起呼吸机相关性的肺损伤[10]

氧合指数在临床定义的准确性及其对于预后的提示作用上不断受到挑战。临床研究中提出了校准氧合指数定义标准,例如:标化ARDS 24 h内机械通气条件的标准氧合指数等[11]。各种标准都是在不同的标化条件下结合PEEP形成的判断指标[12],长期临床观察(16个月)也得到了类似的结果[13]。荟萃分析提示高水平PEEP(>10 cmH2O,1 cmH2O=0.098 kPa)更有利于降低ARDS病死率[14],这是由于PEEP的升高是PaO2升高的又一前提条件[15]。 虽然有人认为FiO2对预后判断的价值大于PEEP[16],笔者认为其主要原因是PEEP并未被真正作为量化指标被引入到ARDS分级和预后判断指标之故,其结论有待商榷。单独分析FiO2与PaO2对于病死率的影响[17],发现FiO2是线性关系,PaO2是U型关系。此外,为了改进判断预后的评价指标,还有PEEP/FiO2作为ARDS判断缺氧的新指标出现,进一步说明将PEEP加入评估弥散功能的重要性[18]。本研究提出“弥散指数”的概念是期望其作为量化指标在临床中对ARDS的脱机判断进行预估。研究过程属于目前临床治疗ARDS患者的一部分,因此研究可行性高。本研究纳入了有效病例115例,横向比较成功脱机组与脱机失败组及死亡组中,组间性别、年龄差异无统计学意义。但病初24 h及48 h APACHEⅡ评分中可以观察到明显差异:脱机组评分最低,且48 h评分进一步降低。死亡组最初入住ICU时氧合指数最低,重度ARDS例数最高。由患者入组的基本情况可知研究涵盖了ARDS各个严重程度的患者。分析观察研究过程中随时间描记的“弥散指数”与氧合指数均数的变化趋势,表明“弥散指数”在3组不同预后的变化趋势与氧合指数是相似的,考虑到氧合指数仍然是目前临床中较为被接受的,用做判断ARDS严重程度的指标[4],因此“弥散指数”是可以用做ARDS患者治疗过程中提示预后的指标。进一步分析脱机成功组时,“弥散指数”在脱机日前3~4 d时间内变化波动趋势较之氧合指数的变化更为显著。由描记图可得出若其值持续升高,并能够保持> 405.08,则成功脱机的可能性升高。为进一步证实“弥散指数”提示成功脱机的指示性更强,考虑本项研究是随时间变化过程中出现脱机这一事件,通过生存曲线得出“弥散指数”较之氧合指数与成功脱机预后的相关性有差异,具有统计学意义,并得到均数这一量化指标。

综上所述,“弥散指数”是比氧合指数可信度更高的ARDS脱机预后评估指标,其应用于临床可为改善治疗策略提供方向。

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