2025, Vol. 34
2. 中南大学湘雅三医院ICU，长沙 410000;
3. 吉林大学第一医院，长春 130000
2. ICU, The Third XiangYa Hospital of Central SouthUniversity, Changsha 41000, China;
3. The First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, China
气管插管和机械通气是抢救和治疗重症监护病房（intensive care unit，ICU）患者的重要干预措施，也是ICU收治的最常见原因之一[1-4]。然而，这些干预措施常常会伴有不容忽视的并发症，包括呼吸机相关性肺炎（ventilator-associated pneumonia，VAP）、呼吸机相关性肺损伤（ventilator-associated lung injury，VALI）、气胸和低血压，研究显示这些并发症与病死率的增加呈正相关[5-6]。因此，对于这些患者来说，拔管的时机至关重要，因为它可以帮助减少VAP和VALI的发生率，提高患者的舒适度，并改善自发咳嗽和清除气道的能力[7-8]。
拔管失败定义为在计划拔管后48 h内需要再插管[9]。尽管成功完成了自主呼吸试验（spontaneous breathing trial，SBT），大约20%~40%的患者在接受计划拔管后反应不佳[10-12]。两个关键因素在成功拔管中起着至关重要的作用：安全维持气道的能力和耐受正常呼吸的能力[13]。在拔管失败的情况下，它可能导致呼吸衰竭或再插管，从而恶化患者的预后：病死率增加、在ICU和医院住院时间延长，甚至可能需要进行气管切开术[14-16]。因此，在患者护理中，预测拔管的成功至关重要。
拔管失败的多种多因素原因可以作为预测因素。这些包括浅快呼吸指数（the rapid shallow breathing index，RSBI）、SBT失败、营养状况、格拉斯哥昏迷评分（Glasgow coma scale，GCS）和缺乏咳嗽反射[17-22]。尽管最近探讨了其他呼吸力学参数，如最大吸气压（maximum inspiratory pressure，MIP）和肺活量（vital capacity，VC），但它们的结论仍有争议，缺乏个体影响[23-25]。因此，确定一个成功拔管的可靠预测因子是关键。在这项研究中，回顾性地收集了本中心的拔管结果和肺功能测试的患者数据，旨在找到一个新颖和可靠的成功拔管的预测因子，并改善拔管患者的预后。
1 资料与方法 1.1 研究对象患者的数据是通过医院信息管理系统，从2019年1月至2021年12月在中南大学湘雅三医院的6个重症监护病房（ICU）中回顾性收集的。本研究的资格标准包括：（1）任何原因的插管，使用的呼吸机包括瑞士Hamilton C1、C2和中国Mindray SV600；（2）在气管拔管前完成临床和肺功能测试数据；（3）在拔管前成功完成自主呼吸试验（SBT）[低水平压力支持模式：支持压力选择在5~8 cmH2O之间，氧气分数（FiO2）保持恒定，持续2 h]；（4）拔管后使用无创呼吸支持，如双水平鼻正压通气和高流量鼻导管氧疗。排除标准包括：（1）年龄小于18岁；（2）插管时间少于24 h；（3）进入ICU前患有风湿病、神经病或骨科疾病；（4）精神残疾或无法合作；（5）困难的气管插管；（6）临床数据不完整；（7）意识障碍或其他无法配合肺功能测试的情况；（8）因各种原因撤回或不配合临床治疗计划的患者。这项回顾性研究得到了中南大学湘雅三医院伦理审查委员会的支持，审查编号为22076，由于研究的回顾性质，免除了知情同意的要求。
1.2 基本信息收集收集了包括年龄、性别、ICU入院时的身高、体重、体重指数（body mass index，BMI）、ICU入院时的APECHEⅡ评分、共病、基础疾病、实验室结果和动脉血气结果在内的基线临床数据。实验室结果和动脉血气结果在拔管前24 h内获得，包括血红蛋白、白蛋白、C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、降钙素原（procalcitonin，PCT）、脑钠肽（brain natriuretic peptide，BNP）和乳酸。所有拔管患者均接受了以下疗法，包括高流量氧疗或无创呼吸机[39]。再插管定义为拔管后48 h内需要重新建立机械通气或气管切开。在48 h后未再插管的患者中，没有发生因心脏骤停而死亡的病例（因为一旦发生心脏骤停，患者就会立即进行再插管）。再插管的标准包括动脉氧分压（PaO2）小于55 mmHg，动脉二氧化碳分压（PaCO2）大于55 mmHg伴呼吸性酸中毒，休克发生，神经功能恶化，呼吸窘迫症状恶化和咳嗽排痰功能丧失。再插管被作为本研究的结果进行评估。
1.3 关键指标收集 1.3.1 肺功能测试肺功能测试使用中国厦门赛客公司生产的便携式肺功能测试仪X1，按照制造商的说明进行测试。具体方法为：将便携式肺功能测试仪连接到气管插管。要求患者在平静呼吸2次后，慢慢呼气至呼气末，然后用力快速吸气并尽可能长时间和快速地呼气。通过测试仪测量了25%用力呼气流量（25% forced expiratory flow，FEF25）、50%用力呼气流量（50% forced expiratory flow, FEF50）、75%用力呼气流量（75% forced expiratory flow, FEF75）、最大中期呼气流量（maximum mid-expiratory flow, MMEF）、潮气量、用力肺活量（forced vital capacity, FVC）、峰值呼气流量（peak expiratory flow, PEF）、第1 s用力呼气量（forced expiratory volume in the first second, FEV1）、3 s用力呼气量（forced expiratory volume in three seconds, FEV3）、6 s用力呼气量（forced expiratory volume in six seconds, FEV6）、用力吸气肺活量（forced inspiratory vital capacity, FIVC）、峰值吸气流量（peak inspiratory flow, PIF）和用力呼气时间（forced expiratory time, FET）。
1.3.2 最大吸气压（maximal inspiratory pressure, MIP）将便携式肺功能测试仪连接到气管插管。在平静呼吸1 min后，要求患者慢慢呼气至呼气末，然后尽可能用力和迅速地吸气，MIP由测试仪测量。实验重复五次，最大值被视为最终MIP值。
1.3.3 最大呼气压（maximal expiratory pressure, MEP）将便携式肺功能测试仪连接到气管插管。在平静呼吸1 min后，要求患者充分吸气，然后尽可能快地呼气。MEP由测试仪测量。实验重复五次，最大值被视为最终MEP值。所有肺功能测试均进行五次取最大值被视为结果。
1.4 统计学方法本研究是一项回顾性临床研究。分类数据以百分比显示，连续性变量以中位数和四分位数[M (Q1, Q3)]表示。对于缺失数据进行了多重插补（Multiple imputation，mi）（2例患者PCT数据缺失，1例患者动脉血气结果缺失）。对于分类变量，进行χ2检验或Fisher精确检验。由于数据不符合正态分布，采用Mann-Whitney U检验评估组间差异。进行多元逻辑回归分析以识别被证明是显著单变量预测因子的潜在独立预测因子。生成ROC曲线以估计受试者操作曲线下面积（the area under the receiver operator curve，AUROC），并计算Youden指数以确定最佳截断点（注：Youden指数=敏感性+特异性-1）。通过Kaplan-Meier方法获得成功再插管的估计值，并通过对数秩检验研究Kaplan-Meier曲线之间的差异。统计分析使用SPSS V28.0和Stata V16.0进行。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 患者的基本信息本研究最终纳入了73例患者（见图 1）。如表 1所示，拔管患者包括47例男性和26名女性，平均年龄为58.8岁。本研究队列的中位APECHE Ⅱ评分为27分，中位BMI为20.8 kg/m2。最常见的共病包括高血压（24.7%）、糖尿病（20.5%）、慢性心脏病（16.4%）、癌症（15.1%）、中风（11.0%）和慢性阻塞性肺病（5.5%）。插管的基础疾病为肺炎（30.1%）、败血症（24.7%）、急性呼吸窘迫综合征（9.6%）以及其他疾病引起的低氧血症（35.6%）。本队列的再插管率为35.62%。
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| 图 1 患者的纳入流程 Fig 1 Flowchart of patient enrollment |
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| 指标 | 总计 | 成功拔管 | 再插管 | P值 |
| (n=73) | (n=47) | (n=26) | ||
| 年龄（岁） | 58.8（46.8, 73.1） | 58.8（42.8, 73.8） | 58.8（48.3, 70.6） | 0.704 |
| 男性百分比（n, %） | 47(64.4) | 36(65.5) | 11(61.1) | 0.738 |
| APECHE Ⅱ评分 | 27（23, 31） | 27（22, 31） | 28.5（23, 32） | 0.398 |
| 身高（cm） | 170.0（160.0, 170.0） | 169（160.0, 170.0） | 170（165.0, 170.0） | 0.820 |
| 体重（kg） | 60.0（55.0, 65.0） | 60.0（55.0, 65.0） | 60（50.0, 65.0） | 0.825 |
| BMI（kg/m2） | 20.8（20.0, 23.0） | 20.8（20.0, 23.7） | 20.8（20.0, 23.0） | 0.917 |
| 合并症（n, %） | ||||
| 冠心病 | 12（16.4） | 9（19.1） | 3（11.5） | 0.401 |
| 高血压 | 18（24.7） | 11（23.4） | 7（26.9） | 0.738 |
| 糖尿病 | 15（20.5） | 6（12.8） | 9（34.6） | 0.027 |
| COPD | 5（5.5） | 3（6.4） | 1（3.8） | 1.000 |
| 癌症 | 11（15.1） | 8（17.0） | 3（11.5） | 0.531 |
| 中风 | 8（11.0） | 4（8.5） | 4（15.4） | 0.368 |
| 基础疾病（n, %） | ||||
| 肺炎 | 22（30.1） | 16（34.0） | 6（23.1） | 0.328 |
| 败血症 | 18（24.7） | 14（29.8） | 4（15.4） | 0.172 |
| ARDS | 7（9.6） | 3（6.4） | 4（15.4） | 0.211 |
| 其他疾病引起的低氧血症 | 26（35.6） | 14（29.8） | 12（46.2） | 0.162 |
| 实验室结果a | ||||
| 血红蛋白（g/L） | 91.0（80.0, 103.0） | 93.0（80.0, 106.0） | 90.5（82.0, 103.0） | 0.876 |
| 白蛋白（g/L） | 31.8（29.3, 34.1） | 31.9（29.7, 35.5） | 30.8（28.1, 33.8） | 0.276 |
| CRP（mg/L） | 67.7（40.7, 114.9） | 71.9（42.2, 107.1） | 56.4（29.8, 137.3） | 0.511 |
| 降钙素原（ng/L） | 0.4（0.1, 1.8） | 0.4（0.1, 2.0） | 0.3（0.1, 1.0） | 0.950 |
| BNP（ng/L） | 907.0（381.0, 2174.4） | 922.0（393.0, 3500.0） | 874.0（317.0, 1810.0） | 0.486 |
| 乳酸（mmol/L） | 1.4（1.1, 1.7） | 1.4（1.1, 1.7） | 1.5（1.2, 2） | 0.223 |
| 动脉血气a | ||||
| pH | 7.42（7.38, 7.45） | 7.42（7.38, 7.45） | 7.43（7.38, 7.46） | 0.648 |
| PaO2(mmHg) | 105.0（81.6, 126.0） | 110.0（84.2, 126.0） | 98.5（78.8, 127.0） | 0.437 |
| PaCO2(mmHg) | 38.1（34.5, 41.7） | 38.1（34.8, 42.7） | 37.3（34.2, 40.1） | 0.229 |
| FiO2(%) | 35（35, 40） | 35（35, 40） | 35（30, 40） | 0.956 |
| HCO3-(mmol/L) | 24.4（22.2, 26.9） | 24.5（22.1, 27.6） | 24.4（22.2, 26.3） | 0.519 |
| 氧合指数(mmHg) | 300.0（ 233.1，357.5） | 300.0（240.6，396.7） | 300.5（216.8，352.5） | 0.475 |
| 插管持续时间（d） | 4（2，7） | 4（1，7） | 5（3，8） | 0.058 |
| 注：APECHE, 急性生理与慢性健康评分；CHD，冠心病; COPD，慢性阻塞性肺疾病; ARDS, 急性呼吸窘迫综合征; CRP, C反应蛋白; BNP，脑钠肽; a管前24 h的测量结果；PaO2, 动脉血氧分压; PaCO2, 动脉血二氧化碳分压; FiO2, 吸氧浓度; HCO3, 碳酸氢根 | ||||
患者被分为成功拔管组和再插管组，在年龄、性别、身高、体重、BMI、糖尿病、CHD、癌症、中风或COPD的共病以及基础疾病方面没差异有统计学意义。此外，在拔管前24 h内的血红蛋白、白蛋白、C反应蛋白、降钙素原、脑钠肽、乳酸、pH值、动脉氧分压（PaO2）、动脉二氧化碳分压（PaCO2）、吸入氧分数（FiO2）或碳酸氢盐（HCO3-）的血清水平上差异无统计学意义，除此之外，两组之间的插管持续时间差异无统计学意义（见表 1）。患有糖尿病的患者更有可能需要再插管（P＜0.05）。肺功能测试显示，再插管组的潮气量、用力肺活量(FVC)、峰值呼气流量（PEF）、第1秒用力呼气量（FEV1）、3 s用力呼气量（FEV3）、6 s用力呼气量（FEV6）、用力吸气肺活量（FIVC）、最大吸气压（MIP）、最大呼气压（MEP）、MIP/BMI比值和MEP/BMI比值均低于成功拔管组（见表 2）（P＜0.05）。随后，使用多元逻辑回归分析了所有显著的单变量预测因子。结果表明，糖尿病共病（OR=8.181, 95% CI: 1.659~40.338）和MIP/BMI（OR=0.140, 95% CI: 0.042~0.469）是再插管的独立预测因子, 见表 3。
| 肺功能测试指标 | 总计 | 成功拔管 | 再插管 | P值 |
| (n=73) | (n=47) | (n=26) | ||
| FEF25（L/S） | 0.89（0.62, 1.31） | 0.98（0.67, 1.69） | 0.72（0.59, 1.15） | 0.062 |
| FEF50（L/S） | 0.63（0.52, 1.06） | 0.74（0.51, 1.09） | 0.61（0.53, 0.85） | 0.209 |
| FEF75（L/S） | 0.45（0.29, 0.66） | 0.45（0.26, 0.68） | 0.46（0.31, 0.66） | 0.360 |
| MMEF（L/S） | 0.55（0.43, 0.95） | 0.55（0.43, 0.95） | 0.53（0.27, 0.74） | 0.372 |
| 潮气量（L） | 1.07（0.70, 1.72） | 1.33（0.76, 2.04） | 0.80（0.60, 1.34） | 0.005 |
| FVC（L） | 1.06（0.66, 1.060） | 1.14（0.68, 1.82） | 0.74（0.60, 1.23） | 0.041 |
| PEF（L/S） | 1.08（0.77, 1.64） | 1.13（0.81, 2.18） | 0.88（0.64, 1.31） | 0.038 |
| PEV1（L） | 0.70（0.52, 1.10） | 0.76（0.52, 1.20） | 0.60（0.70, 0.92） | 0.342 |
| FEV1/FVC（%） | 0.79（0.59, 0.92） | 0.77（0.58, 0.89） | 0.81（0.70, 0.92） | 0.342 |
| FEV3（L） | 0.94（0.65, 1.34） | 1.07（0.68, 1.81） | 0.73（0.59, 1.07） | 0.021 |
| FEV6（L） | 0.96（0.62, 1.57） | 1.14（0.66, 1.82） | 0.71（0.59, 1.10） | 0.033 |
| FIVC（L） | 0.76（0.60, 1.15） | 0.94（0.64, 1.49） | 0.60（0.50, 0.78） | < 0.001 |
| PIF（L/S） | 0.98（0.73, 1.42） | 1.04（0.75, 1.61） | 0.90（0.70, 1.22） | 0.123 |
| MIP（cmH2O） | 21.6（14.4, 408） | 28.0（16.8, 51.0） | 16.0（13.2, 20.8） | < 0.001 |
| MEP（cmH2O） | 15.9（13.0, 26.0） | 19.9（13.6, 28.8） | 14.0（11.7, 19.7） | 0.009 |
| FET（S） | 2.86（1.42, 5.44） | 2.86（1.42, 5.44） | 2.2（1.58, 3.12） | 0.308 |
| MIP/BMI [cmH2O/(kg/m2)] | 1.08（0.68, 1.72） | 1.38（0.81, 2.15） | 0.70（0.67, 1.08） | < 0.001 |
| MEP/BMI [cmH2O/(kg/m2)] | 0.75（064, 1.19） | 0.85（0.65, 1.33） | 0.67（0.55, 0.87） | 0.027 |
| 注：L，升; S，秒; FEF，用力呼气流量; MMEF，最大中期呼气流量; FVC，用力肺活量; PEF, 峰值呼气流量; FEV，用力呼气量; FIVC，用力吸气肺活量; PIF, 峰值吸气流量; MIP，最大吸气压; MEP，最大呼气压; FET，最大呼气时间; BMI，体重指数 | ||||
| 指标 | B | SE | OR | 95%CI | P值 |
| 糖尿病（无/有） | 2.102 | 0.814 | 8.181 | 1.659~40.338 | 0.010 |
| MIP/BMI | -1.969 | 0.618 | 0.140 | 0.042~0.469 | 0.001 |
| 注：B，回归系数; SE，表示标准误差; OR，表示比值比; CI，表示置信区间 | |||||
采用ROC曲线进一步确定MIP/BMI的最佳截断值。结果证实MIP/BMI的AUROC为0.753(95%CI: 0.640~0.866)，最佳预测值为1.26（敏感度：55.3%，特异度：92.3%）（见图 2）。随后，根据最佳预测值将队列分为低MIP/BMI（MIP/BMI≤1.26）和高MIP/BMI（MIP/BMI＞1.26）组。通过Kaplan-Meier方法，发现低MIP/BMI组的再插管率显著高于高MIP/BMI组，尤其是在插管时间延长的情况下（P= 0.012）（见图 3）。
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| 图 2 ROC曲线 Fig 2 Receiver operating characteristic (roc) curve |
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| 图 3 Kaplan-Meier分析 Fig 3 Kaplan-Meier analysis |
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在本研究中，旨在通过评估再插管与临床/肺功能测试指标之间的关系，确定ICU中气管插管患者拔管后再插管的新预测因素。研究结果表明，MIP/BMI是再插管的一个新颖且可靠的预测因素。据我们所知，这是第一个探索MIP、BMI及其与再插管交互作用的研究。
有风险的气管拔管可能以一种或两种方式表现：(1) 无法耐受气管拔管，包括拔管后无法维持足够的气体交换、气道通畅和气道保护；以及(2) 由于首次插管困难或者中间有间隔事件发生，使得再次插管异常困难[27]。因此，拔管前应对患者进行仔细评估。尽管已经使用了多种拔管标准策略，但它们可以总结为三个主要支柱：适当的呼吸力学、优化的共病管理和气道保护[28]。
本研究使用便携式肺功能测试仪评估了所有的功能性肺指标，发现MIP/BMI（而不是单独的BMI或MIP）是预测再插管的新指标。肥胖患者在气道管理中被评估为高风险。有报道称，BMI较高的患者在气道并发症方面比低BMI组更严重，尤其是当BMI＞40 kg/m2时[29]。较高的BMI表明腹内压增加和胸壁顺应性降低，导致静态和动态肺容量减少[30-31]。BMI较高的患者还需要更多的呼吸肌力量，导致呼吸功增加[32]。由于本队列中肥胖患者数量较少，BMI水平对再插管率的影响较小且不独立。
此外，作为最重要的肺功能指标之一，最大吸气压(MIP)被认为是检测吸气肌早期无力的敏感指标[33]。最近关于MIP在拔管患者预测价值的研究结果仍然存在争议且不具个体化。Toida等[24]回顾性地检查了一个中心的463例危重病儿童，发现啼哭肺活量(CVC)、峰值吸气流速(PIFR)和最大吸气压(MIP)的组合可以有效预测成功的拔管，但每个单独变量在预测成功拔管方面的准确性较低，AUC为0.62。考虑到每个潜在变量的AUC，本研究结果表明MIP/BMI可能有更好的预测价值（0.753 vs. 0.62）。此外，另一项小规模研究发现，持续最大吸气压(SMIP)可以有效地预测拔管结果，具有高灵敏度，但这项研究仅包括27名患者，限制了这些结果的结论[34]。除了其对首次成功拔管的预测能力外，MIP还被发现可以成功预测再插管[23]。然而，在其他研究中也能发现相反的结论。Cottereau等[25]研究了233名插管患者，发现MIP水平与拔管结果之间没有关系。Combret等[34]也发现了类似的结果。本研究结果还表明，MIP与拔管结果没有独立的预测价值。Sachs等[35]发现，个体MIP与男性、年轻、肥胖、更高的FVC和较短的身高相关，但这项研究没有探讨MIP和BMI之间的关系。如上考虑，本研究计算了一个新的值，MIP/BMI，它可以有效地代表吸气肌的力量和个体的差异；此外，本研究结果还表明MIP/BMI与成功拔管有良好的预测价值。MIP/BMI=1.26是最佳截断值，敏感度为55.3%，特异度为92.3%。需要指出的是，本研究结果显示MIP/BMI值具有高特异性但相对较低的敏感性，因此本研究的预测结果鼓励医生不要对MIP/BMI低的患者进行拔管，有时是错误的，有延长机械通气的风险。
本研究还发现糖尿病的共病是与成功拔管状态相关的预测变量。糖尿病与再插管率之间相互作用的病理生理学仍有待探索。慢性高血糖、代谢紊乱和免疫学异常可能导致包括增加再插管率在内的不良预后结果[36]。此外，其他临床观察性研究也表明糖尿病患者的预后较差。Subramaniam等[38]发现，成年人糖尿病是心脏手术后手术室拔管的独立危险因素，非糖尿病患者与糖尿病患者的比值比为0.31。另一项回顾性队列研究还发现，糖尿病患者有显著较高的围手术期并发症发生率，包括计划外插管（比值比为4.504）[38]。应进一步研究探讨这种可能的关系并阐明这一临床特征的机制。
本研究的不足之处。首先，数据收集自有限人群的单一中心，医疗水平和实践模式可能与其他医院不同，大多数拔管患者缺乏肺功能测试数据，可能导致选择偏差，因此，应考虑包括来自不同医院的更大群体。第二，由于回顾性研究的性质，所有患者未收集到一些有用的参数，如RSBI；因此，它们未在本研究中进行分析，此外，一些常见变量，包括非缺血性心脏病或非阻塞性呼吸道疾病的共病等，也缺失，可能导致共线性偏差风险。最后，本研究的再插管率为35.62%，高于平均10%的比率[39]，由于本中心是一个大规模的三甲医院，患者是最严重和最复杂的患者，并且从其他医院转诊过来，这也可以通过本研究中更高的APECHE Ⅱ评分来表明；此外，医生可能会在患者处于严重疾病状态时计划在拔管前测试肺功能，所有这些选择偏差都不应被忽视；同时该方法学未进行外部验证也是缺陷。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 谢胜锋：直接参与；欧阳钰铃：实验操作、数据收集；张小红：工作支持；王昭君、朱素翠、卢新兵：数据收集及整理；漆靖：论文撰写、统计学分析；张泓：研究设计、论文修改
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