中华急诊医学杂志  2020, Vol. 29 Issue (5): 670-674   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2020.05.012
能量代谢值在多发伤机械通气患者预后中的预测作用
王丽娟1 , 朱金源2 , 赵兰菊2 , 马国荣2 , 马希刚2     
1 宁夏医科大学总医院心脑血管医院神经内科,银川 750002;
2 宁夏医科大学总医院ICU,银川 750004
摘要: 目的 评估使用间接测热法(indirect calorimetry,IC)获得的24 h能量消耗值在多发伤机械通气患者预后中的预测作用。方法 选取2016年12月1日至2018年8月31日宁夏医科大学总医院ICU住院治疗的140例多发伤机械通气患者作为研究对象,记录患者的性别、年龄、身高、体质量和临床诊断等一般资料;使用IC法测量患者的24 h能量消耗,使用24 h能量消耗与患者实际体质量的比值计算出每千克体质量24 h能量消耗;对患者机械通气时间、ICU住院天数进行统计分析,以预后28 d是否死亡、是否发生院内感染为结局指标,采用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析24 h能量消耗和每千克体质量24 h能量消耗的预测价值。结果 机械通气时间与多发伤患者24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗成正相关(r=0.470,r=0.247,均P < 0.01);ICU住院日与多发伤患者24 h能量消耗成正相关(r=0.276,P < 0.05)。IC法测得的24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗对28 d病死率和院内感染发生率预后评价的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.647、0.663、0.832、0.646,以每千克体质量24 h能量消耗大于30.4 kcal/(kg·d)(1 kcal=4.184 kJ)作为判断28 d病死率的最佳截断值,其敏感度为66.5%,特异度为77.0%,以24 h能量消耗大于2 083 kcal/d作为判断是否易发院内感染的最佳截断值,其敏感度为80.0%,特异度为80.7%。结论 多发伤患者机械通气时间、ICU住院时间与能量消耗密切相关;每千克体质量24 h能量消耗和24 h能量消耗对多发伤患者预后一定的预测作用,24 h能量消耗大于2 083 kcal/d的多发伤患者,院内感染的发生率可能升高。
关键词: 多发伤    机械通气    能量消耗    IC法    院内感染    
Predictive effect of energy expenditure on the prognosis of patients with multiple traumatic mechanical ventilation
Wang Lijuan1 , Zhu Jinyuan2 , Zhao Lanju2 , Ma Guorong2 , Ma Xigang2     
1 Department of Neurology, Cardiovascular and Cerebrovascular Hospital, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750002, China;
2 Department of Critical Care Medicine, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China
Abstract: Objective To evaluate the predictive effect of the 24 h energy expenditure value obtained by indirect calorimetry (IC) on the prognosis of patients with multiple traumatic mechanical ventilation. Methods A total of 140 patients with multiple traumatic mechanical ventilation who were hospitalized in the ICU of General Hospital of Ningxia Medical University from December 1st, 2016 to August 31st, 2018 were selected as research objects. The general information such as sex, age, Height, weight, and clinical diagnosis were recorded. The IC method was used to measure the patient' s 24 h energy expenditure, and the ratio of 24 h energy expenditure to the actual body weight of the patients was calculated the energy expenditure of 24 h energy expenditure per kilogram of body weight. The patient's mechanical ventilation time and length of stay in ICU were statistically analyzed. The outcome indexes were 28-day mortality and the incidence of hospital-acquired infection. The receiver operating characteristic curve (ROC) was used to analyze the predictive value of 24 h energy expenditure and 24 h energy expenditure per kilogram of body weight. Results The mechanical ventilation time was positively correlated with 24 h energy expenditure and 24 h energy expenditure per kilogram of body weight (r=0.470, r=0.247, both P < 0.01). The length of sty in ICU was positively correlated with the 24 h energy expenditure of patients with multiple trauma(r=0.276, P < 0.05). The area under the ROC curve (AUC) of the 24 h energy expenditure and 24 h energy expenditure per kilogram of body weight for the 28 d mortality and the incidence of hospital-acquired infection were 0.647, 0.663, 0.832, 0.646, with the 24 h energy expenditure per kilogram of body weight greater than 30.4 kcal/(kg·d) as the best critical value for judging 28 d mortality. The sensitivity was 66.5%, specificity was 77.0%, and the 24 h energy expenditure consumption greater than 2 083 kcal/d was used as the optimal critical value for judging the susceptibility to acquire hospital infection, with a sensitivity of 80.0% and specificity of 80.7%. Conclusions The mechanical ventilation time and length of stay in ICU are closely related to energy expenditure in patients with multiple trauma. The 24 h EE per kilogram of body weight and 24 h energy expenditure have a certain predictive effect on the prognosis of patients with multiple trauma.
Key words: Multiple trauma    Mechanical ventilation    Energy expenditure    IC method    Hospital-acquired infection    

危重症患者中营养失衡的风险很高[1-2],营养失衡包括营养不良和过度营养。营养不良会抑制患者的免疫功能、延迟伤口的愈合、降低肾脏的功能、增加院内感染的风险、延长机械通气时间[3],这些因素最终会导致院内感染等并发症的发生率增加、病死率高、住院时间延长和住院花费增加[4]。伴有多发伤的危重症患者的能量消耗(energy expenditure,EE)差异很大,受诸多因素的影响[5],有其自身特点,且很难被评估。对于危重症患者而言,间接测热法(indirect calorimetry,IC)被认为是能量监测的“金标准”[6-7]。本研究拟探讨多发伤患者能量消耗与机械通气时间和ICU住院日之间的相关性,以明确该类患者能量消耗对于预后的预测价值。

1 资料与方法 1.1 一般资料

连续收集2016年12月1日至2018年8月31日入住宁夏医科大学总医院重症医学科的符合多发伤诊断标准行有创机械通气患者140例。

1.1.1 纳入标准

符合多发伤诊断标准者;年龄≥18岁;行有创机械通气且预计机械通气时间≥72 h;呼吸机参数测量前2 h及测量期间无需调整,且吸氧体积分数≤60%且呼气末正压≤12 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa);血流动力学稳定(无需频繁调整儿茶酚胺类药物的使用)。

1.1.2 排除标准

胸腔有漏气:如有气胸,人工气道、呼吸机管路漏气 > 10%;脑死亡者;持续血液净化治疗者。

1.1.3 伦理学

本研究符合医学伦理学标准,经本院医学伦理委员会审核通过(审批号:2018-319),所有治疗均获得患者家属知情同意。

1.2 研究方法 1.2.1 一般情况

记录患者的性别、年龄、身高、体质量、临床诊断,计算体质量指数(BMI),评估患者入ICU 24 h内的急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHEⅡ)、格拉斯哥昏迷评分(GCS)、损伤严重度评分(ISS)。对患者机械通气时间、ICU住院日进行统计分析,对预后28 d病死率、是否发生院内感染进行统计分析。

1.2.2 能量消耗测量

使用IC法重复测量患者入ICU后不同时间(第1、3、5、7天)的24 h能量消耗。IC法采用Engstrom Carestation(美国GE公司)呼吸工作站床旁测量。24 h能量消耗与患者实际体质量的比值计算出每千克体质量24 h能量消耗。

1.3 统计学方法

采用EXCEL软件对数据进行录入,整理,并进行逻辑核查,建立数据库后,采用SPSS 19.0进行统计学分析。多发伤患者的一般资料数据若符合正态分布采用均数±标准差(Mean±SD)表示,若数据不符合正态分布则用中位数及四分位数[MQL, QU)]表示;以预后28 d是否死亡、是否发生院内感染为结局指标,采用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析24 h能量消耗和每千克体质量24 h能量消耗的预测价值,通过计算截断值,比较24 h能量消耗和每千克体质量24 h能量消耗的敏感度、特异度和ROC曲线下面积(AUC)。患者机械通气时间、ICU住院日与24 h能量消耗的相关性分析采用Spearman秩相关;以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 多发伤患者一般情况比较

本研究共纳入符合多发伤诊断标准的机械通气患者140例,其中男性112例,女性28例,年龄(41.0±14.4)岁,20~71岁。用24 h能量消耗[1 943.6±380.8)kcal/d(1 kcal=4.184 kJ)]与患者的实际体质量的比值计算出每千克体质量24 h能量消耗。多发伤患者的一般资料见表 1

表 1 多发伤患者的一般情况(n=140) Table 1 General condition of patients with multiple trauma (n=140)
指标 结果
男性(例, %) 112(80.0)
年龄(岁, Mean±SD) 41.0±14.4
身高(cm, Mean±SD) 170.7±5.4
体质量(kg, Mean±SD) 68.1±9.5
BMI(kg/m2, Mean±SD) 23.3±0.3
入院APACHE Ⅱ(分, Mean±SD) 14.00±7.01
ISS(分, Mean±SD) 26.1±6.9
ICU住院天数[d, M(QL, QU)] 5(3, 8.5)
监测时体温(℃, Mean±SD) 37.6±0.8
机械通气时间(h, Mean±SD) 128.2±96.9
院内感染(是/否, 例) 20/120
28 d预后(存活/死亡, 例) 122/18
2.2 多发伤患者机械通气时间、ICU住院日与能量消耗的相关性

笔者前期研究已经证实患者第1、3、5、7天24 h能量消耗,差异无统计学意义[8],故使用IC法对第1天24 h能量消耗数据做统计。

患者的机械通气时间与24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗成正相关,相关系数分别为r=0.478,r=0.247,均P < 0.01;ICU住院日与24 h能量消耗成正相关,相关系数r=0.277,P < 0.01,与每千克体质量24 h能量消耗无相关性,相关系数r=0.026,P=0.760(图 1~4)。

图 1 多发伤患者机械通气时间与24 h EE相关性 Fig 1 Correlation between mechanical ventilation time and 24 h EE in patients with multiple trauma

图 2 多发伤患者机械通气时间与每千克体质量24 h EE相关性 Fig 2 Correlation between mechanical ventilation time and 24 h EE per kilogram of body weight in patients with multiple trauma

图 3 多发伤患者ICU住院日与24 h EE相关性 Fig 3 Correlation between length of stay in ICU and 24 h EE in patients with multiple trauma

图 4 多发伤患者ICU住院日与每千克体质量24 h EE相关性 Fig 4 Correlation between length of stay in ICU and 24 h EE per kilogram of body weight in patients with multiple trauma
2.3 能量消耗预测多发伤患者的预后

IC法测得的24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗对28 d病死率的预后评价的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.647、0.663;对是否发生院内感染的预后评价AUC为0.832、0.646。以24 h能量消耗大于2 083 kcal/d作为判断是否易发院内感染的截断值,其敏感度为80.0%,特异度为80.7%;以每千克体质量24 h能量消耗大于30.4 kcal/(kg·d)作为判断28 d病死率的的截断值,其敏感度为66.5%,特异度为77.0%,见表 2图 5~6

表 2 ROC曲线评估24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗对多发伤患者预后的准确性 Table 2 ROC assessed the accuracy 24 h EE and 24 h EE per kilogram of body weight for prognosis of patients with multiple trauma
预后指标 截断值 敏感度
(%)
特异度(%) AUC 95% CI P
院内感染
  24 h EE 2 083.0 kcal/d 80.0 80.7. 0.832 0.759~0.890 < 0.01
  每千克体质量24 h EE 27.6 kcal/(kg·d) 80.0 45.4 0.646 0.560~0.725 0.021
28天病死率
  24 h EE 2 310.0 kcal/d 55.6 94.3 0.647 0.562~0.726 0.103
  每千克体质量24 h EE 30.4 kcal/(kg·d) 66.5 77.0 0.663 0.578~0.741 0.045

图 5 24 h EE、24 h每千克体质量EE对多发伤患者28 d病死率预测的ROC曲线 Fig 5 ROC curve of 24 h EE and 24 h EE per kilogram of body weight for predicting 28 d mortality in patients with multiple trauma

图 6 24 h EE、24 h每千克体质量EE对多发伤患者院内感染预测的ROC曲线 Fig 6 ROC curve of 24 h EE and 24 h EE per kilogram of body weight for prediction of hospital-acquired infection in patients with multiple trauma
3 讨论

近年来,营养支持已和循环支持、呼吸支持并称为危重症患者的三大重要支持手段。根据欧洲肠内肠外营养学会(ESPEN)建议,危重患者肠外营养应该尽可能接近目标能量值,以减少能量正负平衡带来的危害;肠内营养越接近目标能量值,临床结局越好,同时可以减少院内感染等并发症的发生率、减少病死率、缩短ICU住院时间;合理的营养支持不仅有利于创伤机体免疫功能的全面恢复,还会减少炎症介质的释放,调节免疫系统功能,从而减少脓毒症的发生[9]。因此,确定危重症患者目标能量至关重要。

IC法仍然被公认为是监测患者能量消耗的“金标准”[10]。IC法是通过测量整个机体一定时间内氧气的消耗量(VO2)及二氧化碳的产生量,根据Weir公式计算出这一时间内的能量消耗,并推算出24 h能量消耗,Weir公式(kcal/d)=(3.941×VO2 + 1.1×VCO2)×1 440,整个过程由能量代谢呼吸机自动计算完成[11]。IC法是一种安全、准确的测量方法,误差小于1%,并且可重复性高,几乎没有并发症[12]

本研究分析后发现患者的机械通气时间与24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗成正相关,ICU住院天数与24 h能量消耗成正相关,与每千克体质量24 h能量消耗无相关性。本研究表明患者需要的能量消耗值越高,机械通气时间可能越长;本研究纳入患者的BMI为(23.3±0.3)kg/m2,说明患者受伤前的营养状况良好;能量消耗越高患者,营养负债平衡的可能性就越大,可能造成呼吸肌恢复时间延长,延长了机械通气时间。Rousing等[13]从代谢的角度研究,多发伤患者由于创伤体现的代谢特点是能量消耗的增加,胰岛素抵抗的增加、以及蛋白质合成减少,肌无力等临床表现会增加机械通气时间,使得康复时间延长。Askanazi等[14]证实营养不良的患者机械通气时间长是由于呼吸道上皮细胞恢复速度不一致,导致呼吸肌肉功能的恢复明显延迟,这与本研究的结果类似。本研究提示ICU住院天数与患者24 h能量消耗成正线性相关,而与每千克体质量24 h能量消耗无相关性,表明患者需要的能量消耗值越高,ICU住院天数可能越长,但ICU住院天数与多种因素相关,能量消耗只是其中的一种影响因素,不一定能完全决定ICU住院日的长短。本研究未统计患者营养的累积平衡,也是本研究需未来改进之处。

本文研究能量消耗预测多发伤患者的预后价值;IC法测得的24 h能量消耗、每千克体质量24 h能量消耗对28 d病死率的预后评价的AUC分别为0.647、0.663;对是否发生院内感染的预后评价AUC为0.832、0.646。以24 h能量消耗大于2 083 kcal/d作为判断是否易发院内感染的截断值,其敏感度为80.0%,特异度为80.7%;以每千克体质量24 h能量消耗大于30.4 kcal/(kg·d)作为判断28 d病死率的截断值,其敏感度为66.5%,特异度为77.0%。本研究数据说明多发伤患者能量消耗对于是否发生院内感染预测的意义更大一些,能量消耗越高的患者,可能营养的累积负债越多,营养不良的发生率越高,导致院内感染的发生。营养的累积负债的原因:可能是未使用准确评估能量消耗的方法,低估了患者的能量消耗;也可能是多种因素导致营养无法全量供给。本研究数据对于临床工作的提示:对于24 h能量消耗大于2 083 kcal/d多发伤患者,需要警惕院内感染的发生。能量消耗对于28 d病死率的预后评价,与是否发生院内感染的预测相一致,但是能量消耗只是28 d病死率的影响因素之一,需要进行更多的对照研究才能确定能量消耗是否增加多发伤患者28 d病死率。但是本研究结果可以提示临床工作,每千克体质量24 h能量消耗大于30.4 kcal/(kg·d)的多发伤患者,需要特别关注其营养供给,可能会增加患者28 d病死率。如果对营养供给的累积正负平衡做了统计,结合能量消耗则更能预测患者的预后。一项对38例长时间机械通气的重症患者的研究中发现,每天能量负债1 200 kcal,是ICU死亡的独立危险因素(OR=6.12,95%CI:1.33~28.2,P=0.01)[15],和本研究结果相一致。

综上所述,多发伤患者机械通气时间、ICU住院时间与能量消耗密切相关,24 h能量消耗大于2 083 kcal/d的多发伤患者,感染的发生率可能越高。

利益冲突   所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献
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