2022, Vol. 31
2. 苏州市相城人民医院麻醉科，苏州 215131;
3. 苏州科技城医院重症医学科，苏州 215153
2. Department of Anesthesiology, Suzhou Xiangcheng People's Hospital, Suzhou 215131, China;
3. Department of Critical Care Medicine, Suzhou Science & Technology Town Hospital, Suzhou 215153, China
颅脑创伤致残率和致死率高，是临床上常见的急危重症[1-2]。肺部感染是颅脑创伤患者最主要的并发症之一，其术后肺部感染的发生率可高达24.3%~67.4%[3]。肺部感染可诱发多器官功能障碍甚至死亡，严重影响患者预后[4]。肺电阻抗断层成像（EIT）技术具有无创伤、无辐射等优点，可实时动态监测肺区通气及肺内气体分布情况[5]。其中，基于EIT的整体不均匀性（GI）指数是反应肺通气均匀性的特异度指标，与局部肺泡的开放程度高度相关，其数值在肺炎病程中，随着病情好转，通气情况改善而降低[6-7]。GI指数在肺炎病程中扮演着重要作用，但是既往研究主要关注其与肺炎治疗后的变化规律[8]。而GI指数作为“哨兵”，在肺炎起始阶段的改变情况鲜有报道。因此，本研究评价基于EIT的GI指数对颅脑创伤患者术后肺部感染的预测效能，寻求客观实时的预警指标，为临床提供参考。
1 资料与方法 1.1 一般资料本研究已获苏州科技城医院伦理委员会批准（伦理号：IRB2021026），并与患者或其家属签署知情同意书。
术前招募123例急诊颅脑创伤患者，按照纳排标准共纳入90例。纳入标准：在全身麻醉下行开颅血肿清除术，年龄18~80岁，体重指数16~32 kg/m2，ASA分级Ⅱ~Ⅴ级。排除标准：术前肺部感染、合并慢性阻塞性肺病（COPD）肺大泡、肺不张、气胸、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及其他严重呼吸系统及心脏疾病。根据术后3 d是否并发肺部感染分成3 d内肺部感染组（P3组），3 d内非肺部感染组（NP3组）；根据术后7 d是否并发肺部感染分成7 d内肺部感染组（P7组），7 d内非肺部感染组（NP7组）。
1.2 观察指标患者急诊入手术室后常规吸氧，监测心电图（ECG）及SpO2，局麻下桡动脉穿刺置管监测有创动脉压（ABP）。实施电阻抗断层成像监测（PV500型，Dräger Medical，Germany）四个区域ROI 1、ROI 2、ROI 3及ROI 4，ROI（Lung Region of Interest）即（肺区域通气容积÷总通气容积）×100%，四个区域总和为100%，16个电极片围绕胸廓第四肋水平安装，见图 1。
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| 图 1 EIT安装图 Fig 1 Installation diagram of electrical impedance tomography |
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使用转换软件（Draeger EIT Data Analysis Tool 6.3）计算出麻醉诱导前5 min内（T0）及气管插管后5 min内（T1）的平均整体非均匀性指数（Global Inhomogeneity Index，GI），见图 2。GI指数作为反映肺部整体通气均匀性的特异度指标，计算公式如下：GI=（∑x, y∈lung |DIx, y – Median（DIlung）|）/（∑x, y∈lung DIx, y）。其中，DI代表潮气图像中的阻抗变化值，DIxy为已确定的肺ROI区域内各像素点，DIlung为全肺区域，Median即计算中位数。
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| 图 2 EIT转化显示图 Fig 2 Transformation display of electrical impedance tomography of lung |
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麻醉诱导：咪达唑仑（批号：MZ211001，恩华药业股份有限公司）0.03 mg/kg、依托咪酯（批号：YT211105，恩华药业股份有限公司）0.15~0.3 mg/kg、舒芬太尼（批号：11A05321，人福医药集团股份公司）0.5~1.0 μg/kg和罗库溴铵（批号：EA2181，仙琚制药股份有限公司）0.6 mg/kg行全麻诱导，随后机械通气（吸入氧体积分数50%~80%、潮气量8 mL/kg、通气频率12~16次/min，不设置呼气末正压通气，维持SpO2≥95%且PETCO2为30~40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。麻醉维持：丙泊酚（批号：BB210816，恩华药业股份有限公司），瑞芬太尼（批号：00A12011，人福医药集团股份公司）行全身麻醉维持，按需给予顺式阿曲库铵（批号：210725BL，江苏恒瑞医药股份有限公司）。维持BIS值在40~60范围，术中按需补液、输血及给予血管活性药物维持循环（MAP波动幅度不超过基础值20%且HR≥55次/min）。术毕，带气管导管入ICU。
记录患者的一般情况、术前格拉斯哥昏迷量表评分（GCS）、T0和T1时GI指数、手术时间、输血治疗、术后机械通气时间以及术后3 d和7 d内肺部感染情况。ICU医师根据胸部影像学检查显示新发的或进展性浸润影，并具备下列条件中两项或以上者诊断为肺部感染：①发热，体温 > 38℃；②白细胞计数增高或降低，WBC > 10×109/L或 < 4×109/L；③气道内可吸出脓性支气管分泌物；④听诊可闻及湿性啰音；⑤痰培养连续两次分离到相同致病菌。
1.3 统计学方法采用SPSS 25.0软件进行分析，正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验；计数资料比较采用χ2检验或Fisher精确检验。偏态分布计量资料以中位数（四分位间距）[M(Q1, Q3)]表示，组间比较采用秩和检验。采用受试者工作曲线（ROC曲线）评价T0和T1时GI指数对肺部感染发生的预测价值，P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 一般资料术后有1例患者死亡，1例患者于第3天放弃治疗并自动出院。排除2例无法继续访视的患者后，最终纳入88例患者。其中术后3 d内26例患者发生肺部感染，患病率为29.5%。术后7 d内38例患者发生肺部感染，患病率为43.2%。
术后3 d内，P3组GCS显著低于NP3组（P < 0.05），两组年龄、性别、ASA分级、BMI、手术时间、输血情况、术后机械通气时间和ICU入住时间等一般情况比较，差异无统计学意义（P > 0.05），见表 1。
| 指标 | P3组（n=26） | NP3组(62) | χ2/t/Z值 | P值 |
| 性别（男/女） | 14/12 | 38/24 | 0.420 | 0.517 |
| 年龄（岁） | 49.31±13.801 | 51.97±13.865 | 0.822 | 0.413 |
| BMI（kg/m2） | 22.31±4.106 | 21.82±3.247 | -0.59 | 0.557 |
| GCS（分） | 9±2.993 | 10.6±2.627 | 2.496 | 0.014 |
| 输血例数（n） | 16 | 32 | 0.728 | 0.394 |
| 手术时间（min） | 166.54±36.435 | 163.85±38.696 | -0.302 | 0.764 |
| 术后机械通气时间（h） | 53.58±45.131 | 63.82±45.458 | 0.967 | 0.336 |
| ICU入住时间（d） | 5（2~6） | 3（2~5） | -1.338 | 0.181 |
| ASA分级 | 1.237 | 0.853 | ||
| Ⅱ | 2 | 7 | ||
| Ⅲ | 10 | 23 | ||
| Ⅳ | 12 | 30 | ||
| Ⅴ | 2 | 2 | ||
| 注：正态分布计量数据以x±s表示，偏态分布计量资料以[M(IQR)] 表示，BMI为身体质量指数，GCS为格拉斯哥昏迷量表评分，ASA为美国麻醉师协会 | ||||
术后7 d内，P7组与NP7组年龄、性别、ASA分级、BMI、手术时间、输血情况、术后机械通气时间、GCG和ICU入住时间等一般情况比较，差异无统计学意义（P > 0.05），见表 2。
| 指标 | P7组（n=38） | NP7组(50) | χ2/t/z值 | P值 |
| 性别（男/女） | 20/18 | 32/18 | 1.154 | 0.283 |
| 年龄（岁） | 51.39±13.953 | 51.02±13.859 | -0.125 | 0.901 |
| BMI（kg/m2） | 22.16±4.051 | 21.82±3.062 | -0.446 | 0.657 |
| GCS（分） | 9.34±3.078 | 10.72±2.475 | 2.328 | 0.222 |
| 输血例数（例） | 21 | 25 | 0.240 | 0.624 |
| 手术时间（min） | 170±37.633 | 160.58±37.889 | -1.159 | 0.250 |
| 术后机械通气时间（h） | 69.39±37.889 | 54.26±41.983 | -1.564 | 0.122 |
| ICU入住时间（d） | 5（1~6） | 4.5（2~6） | -0.351 | 0.726 |
| ASA分级 | -0.655 | 0.932 | ||
| Ⅱ | 3 | 6 | ||
| Ⅲ | 14 | 19 | ||
| Ⅳ | 19 | 23 | ||
| Ⅴ | 2 | 2 | ||
| 注：正态分布计量数据以x±s表示，偏态分布计量资料以[M(IQR)]表示，BMI为身体质量指数，GCS为格拉斯哥昏迷量表评分，ASA为美国麻醉师协会 | ||||
术后3 d内，与NP3组比较，P3组T1时GI指数显著增加（P < 0.001）。两组T0时GI指数差异无统计学意义（P ﹥ 0.05），见表 3。
| 指标 | P3组（n=26） | NP3组(62) | t值 | P值 |
| T0时GI指数 | 0.447±0.052 | 0.428±0.052 | -1.579 | 0.118 |
| T1时GI指数 | 0.454±0.047 | 0.392±0.039 | -6.420 | 0.000 |
| 注：GI为整体不均匀性 | ||||
术后7 d内，与NP7组比较，P7组T1时GI指数显著增加（P < 0.05）。两组T0时GI指数差异无统计学意义（P ﹥ 0.05），见表 4。
| 指标 | P7组（n=38） | NP7组(50) | t值 | P值 |
| T0时GI指数 | 0.428±0.056 | 0.438±0.049 | 0.832 | 0.408 |
| T1时GI指数 | 0.426±0.057 | 0.397±0.040 | -2.917 | 0.005 |
| 注：GI为整体不均匀性 | ||||
T1时GI指数可准确预测术后3 d肺部感染（AUC = 0.857，P < 0.001）最佳截距值为≥ 0.4225（敏感度：0.846，特异度：0.823）。T1时GI指数可预测术后7 d肺部感染（AUC=0.667，P < 0.05），但预测效能较差，最佳截距值为≥ 0.4225（敏感度：0.579，特异度：0.780）。T0时GI指数无法预测术后3 d肺部感染（AUC = 0.611，P = 0.102）, 最佳截距值为≥ 0.4295（敏感度：0.731，特异度：0.500）。T0时GI指数无法预测术后7 d肺部感染（AUC = 0.549，P = 0.436），最佳截距值为≤ 0.4105（敏感度：0.395，特异度：0.605），见表 5、图 3和图 4。
| 时间 | cut-off值 | AUC | 95%CI | 敏感度（%） | 特异度（%） |
| 3 d | |||||
| T0时GI指数 | ≥0.4295 | 0.611 | 0.482~0.740 | 0.731 | 0.500 |
| T1时GI指数 | ≥0.4225 | 0.857 | 0.775~0.939 | 0.846 | 0.823 |
| 7 d | |||||
| T0时GI指数 | ≤0.4105 | 0.549 | 0.425~0.673 | 0.395 | 0.605 |
| T1时GI指数 | ≥0.4225 | 0.667 | 0.549~0.785 | 0.579 | 0.780 |
| 注：cut-off值为最佳截距值，AUC为受试者工作特征曲线下面积，GI为整体不均匀性 | |||||
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| 图 3 T0和T1时GI指数对术后3 d肺部感染预测的ROC曲线 Fig 3 ROC curve of GI index at T0 and T1 in predicting pulmonary infection within the 3 days after operation |
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| 图 4 T0和T1时GI指数对术后7 d肺部感染预测的ROC曲线 Fig 4 ROC curve of GI index at T0 and T1 in predicting pulmonary infection within the 7 days after operation |
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术后肺部感染在急诊颅脑创伤患者救治过程中极为常见，严重的肺部感染易诱发患者呼吸功能降低及全身感染，甚至危及患者生命[9]。为尽早地干预和防治，及时有效的预测指标尤为关键。本研究发现，麻醉插管后5 min内的平均GI指数可作为术后3 d肺部感染的有效预测指标。
研究表明，术前GCS是颅脑创伤患者术后肺部感染的独立危险因素，颅脑创伤本身和神智状态的改变均可削弱患者自身气道和肺保护功能[10-11]。本研究基线资料比较中，P3组GCS显著小于NP3组，其余基线资料均差异无统计学意义。表明术后3 d的肺部感染可能与术前GCS有关。
本研究中，T1时，P3组GI指数均显著高于NP3组，P7组GI指数均显著高于NP7组。表明术后发生肺部感染的患者在插管后机械通气时整体不均匀性指数较术后未发生肺部感染者增，肺通气均匀性降低。而T0时，P3组和NP3组的GI指数差异无统计学意义，P7组和NP7组的GI指数差异无统计学意义。分析可能的原因如下：第一，急诊颅脑创伤患者常伴有饱胃和颅内高压，极易呕吐、误吸甚至窒息[12]。第二，颅脑创伤本身可过度激活交感神经、释放大量儿茶酚胺、造成神经源性肺水肿及全身炎症反应而损害气道和肺保护机制[11, 13]。第三，颅脑创伤患者常伴有呼吸功能受损，氧储备不足，麻醉诱导时需辅以面罩加压给氧，面罩加压通气可增加误吸的机率[14]。第四，麻醉药物本身可进一步地抑制其自主呼吸和气道保护功能[15]。综上，颅脑创伤患者本身容易并发反流误吸及与肺部不均匀性通气相关的其他肺部损伤，进而可能发展为术后肺部感染。而麻醉诱导和气管插管在急诊颅脑创伤患者中进一步增加了反流误吸及与肺部不均匀性通气相关的其他肺部损伤的风险。
本研究中T1时的GI指数对术后3 d肺部感染的预测效能要明显优于术后7 d。分析可能的原因：机械通气是颅脑创伤患者术后肺部感染的独立危险因素[16]。由于在术后7 d内，部分患者随着机械通气时间的增加肺部感染几率上升。
相较于T1时，T0时的GI指数并不能对术后3 d和术后7 d的肺部感染作出有效预测。分析原因如下：一方面，麻醉诱导和气管插管对气道和肺保护功能的进一步抑制，增加了肺不均匀通气的程度和术后并发肺部感染的可能性。另一方面，颅脑创伤患者可伴有继发性低通气[11]，潮气量存在很大的个体差异。而潮气量与GI指数呈负相关，潮气量降低，GI指数增加[17]。气管插管前，无法将患者潮气量有效校正并控制在一定的基线水平，对GI指数形成一定的干扰。本研究比较了麻醉插管前（T0时）和插管后5 min（T1时）GI指数对肺部感染的预测价值，旨在探索最佳干预时机和上游因素，为及时有效预防肺部感染提供依据。在反流误吸或吸入性肺炎初期，不一定立即在某一区段产生肺实质变化[18]，因此无法直接给出有效预测。GI指数作为反应肺整体通气情况的特异度指数，相交于传统反应局部通气情况的参数如局部肺区域通气容积（ROI 1、ROI 2、ROI 3及ROI 4）所占总通气量的比例，GI指数来得更加直观简便。
本研究存在以下不足之处：第一，作为单中心前瞻性研究，样本量偏少，难以全面反映患者颅脑创伤后肺通气变化的全部情况。第二，严格的纳入排除标准使研究人群相对狭窄。患有COPD、ARDS等肺部疾病以及BMI过高的患者被排除在外，以降低原有疾病本身对于GI指数的干扰[19-21]。第三，由于术中电刀和凝刀的使用会严重干扰机器，本研究未在术中连续监测，直至手术结束。后期课题组将在手术结束后，继续随访和研究术后EIT相关参数与急诊颅脑创伤患者术后肺部感染的关系。第四，本研究未对术后1 d、2 d及7 d以后的肺部感染作预测，后期将寻求多中心合作，增加样本量，对其做进一步的深入研究。
综上所述，麻醉插管后5 min内的平均GI指数可作为术后3 d肺部感染的有效预测指标。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献声明 查俊、俞又佳、乔世刚：研究设计、实施研究；李桂茹、王苏纯：试验标本检验、分析；查俊、王鑫怡：实施研究、数据收集；李艳：对文章的知识内容做批评性审阅；查俊、俞又佳、乔世刚：统计分析、文章撰写
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