难以脱机患者的吸气肌训练

1.简介。

脱机涵盖了将患者从机械通气 (MV) 支持和气管插管或气管切开术中解放出来的整个过程。 对于大多数机械通气患者来说，自主呼吸（脱机）可以快速轻松地成功完成，但是，对于 15-30% 的通气患者而言，情况并非如此。 导致脱机失败的最常见因素是 i) 呼吸肌疲劳 ii) 高碳酸血症 iii) 呼吸困难和 iv) 焦虑。 沿着这些思路，提出了一种可能导致断奶失败的机制，即“偷窃效应”理论。 更具体地说，“偷窃效应”理论假设在断奶过程中，呼吸肌的能量需求会增加到呼吸肌可能剥夺其他组织（如大脑）的氧气和血液的程度。 事实上，至少对于大脑而言，血液和氧气输送的减少在理论上可能会使该器官容易出现功能障碍。 限制向大脑输送氧气可能会损害呼吸中枢的输出和呼吸泵的神经肌肉能力，从而对呼吸肌本身的功能产生不利影响，使呼吸泵无法为肺部充气，从而加剧呼吸肌肉疲劳并导致撤机失败。 吸气肌训练 (ΙΜΤ) 是一种非药物且具有成本效益的治疗方法，已被证明可以改善呼吸肌无力患者吸气肌的功能能力，同时最近被提议作为脱机策略的可能额外组成部分。 实施 IMT 计划一方面可以提高吸气肌的呼吸效率，另一方面可以优化呼吸肌的氧利用率，从而降低吸气肌的能量需求。 肌肉力量和收缩功能的增强，以及对 IMT 的氧化能力的增强，已被记录在慢性肺病患者对 IMT 的反应中，可能会增加吸气肌的氧气利用，从而减少血流量和氧气的需求有利于大脑皮层。

该项目的目标是：

1. 调查吸气肌是否从大脑皮层窃取血液和氧气（“窃取效应”）。
2. 调查“偷窃效应”理论对断奶结果的影响。
3. 与假低强度耐力训练组相比，使用最近开发的 TFRL 装置评估 IMT 对脱机结果和 ICU 中难以脱机患者的“窃取效应”的影响。

2. 主要方法论

根据纳入标准，将纳入难以脱机的患者。 此外，定义为在第一次脱机试验中成功的患者的一组“简单脱机”将用作对照组，以解决研究的第一个和第二个目标。 简单脱机患者、难以脱机患者和长时间脱机患者将根据最近 WIND 研究中提出的标准进行分类。 具体而言，患者将被归入第 1 组（即，简单脱机患者 - 在第一次脱机尝试中成功脱机，导致 1 天内成功拔管。 如果患者被分类为第 2 组（即难以脱机 - 在第一次分离尝试（成功分离或死亡）后超过 1 天但不到 1 周内成功脱机）或第 3 组（即延长脱机 -第一次分离尝试成功或死亡后 7 天仍未终止断奶）。 在被告知该研究后，如果清醒且足够，将获得所有患者的书面知情同意书，或者如果失去知觉，则获得家庭成员的书面知情同意书。 为了解决研究的第三个目标，患者将被随机分配到两组之一：IMT 组或耐力训练 (SHAM) 组。 块随机化将根据两个因素进行分层：APACHE II 评分和 COPD 的存在。 将准备并密封信封（治疗组80个，耐力训练组80个）。 信封堆将分为 APACHE<18、APACHE>18、非 COPD 或 COPD 及其组合（每种情况 20 个），每堆考虑 10 个 IMT 信封和 10 个耐力训练信封。

2.1. 通过 NIRS-ICG 衍生的 BFI 测量区域血流量、氧气输送和氧气可用性。

吸气和大脑皮层血流指数 (BFI) 将通过近红外光谱 (NIRS) 结合注射示踪吲哚菁绿染料 (ICG) 同时测量。 广泛用作血液动力学示踪剂的 ICG 在 805 nm 处引起吸收峰，并且在静脉内输注后，通过 >95% 与血浆蛋白的结合而被限制在血管内隔室中。 NIRS-ICG 导出的 BFI 作为呼吸和外周肌肉和大脑皮层局部灌注的相对测量值，将通过将肌肉 ICG 峰值浓度（通过 NIRS-ICG 曲线评估）除以从峰值的 10% 到 90% 的上升时间来计算。 为了测量吸气肌和大脑皮层 ICG 浓度，四组 NIRS 光极将经皮放置如下：大脑位于前额叶皮层区域（保持足够距离以避免干扰中线窦）、斜角肌和上腹直肌。 另一个探头（第 4 个）将放置在非工作肌肉群（即鱼际隆起）上，用作控制测量点。 骨骼肌和脑组织的氧输送将通过将 BFI 乘以动脉氧含量来计算；后者将通过动脉和静脉血气样本计算。 NIRS 将连续记录吸气和横臂肌和大脑皮层氧饱和度 (Stio2,%)——反映氧供应和利用之间平衡的局部组织氧可用性的无创指标。

2.2 血流动力学状态

将使用连接到现有动脉导管的传感器（Pulsioflex Monitor，Pulsion Medical Systems SE）通过脉搏轮廓分析连续评估心输出量 32（参见在线补充）。 心输出量的计算是通过简单地将通过动脉压波形分析计算出的每搏输出量乘以记录的心率来逐次计算的。 脉搏轮廓分析方法已针对使用金标准方法的心输出量计算进行了验证。 结果表明，该方法可以为血流动力学稳定的 ICU 患者提供临床上可接受的心输出量趋势评估。 在每次 BFI 测定期间，心输出量和心率数据将在 60 秒内取平均值。

2.3. 吸气肌训练计划

两组（即 IMT 组或耐力训练 (SHAM) 组）将参加旨在提高呼吸肌耐力的常规护理训练干预，例如使用压力支持通气 (PSV)、持续气道正压通气 (PSV) 进行的自主呼吸试验 (SBT) CPAP）、T 管以及早期活动。 在纳入和随机分组后，两组患者将开始使用 TFRL 设备（POWERBREATHE KH2，HaB International Ltd，UK）进行训练。 每次训练前后，都会记录呼吸率、心率、氧血红蛋白饱和度和血压。 疗程将包括 4 组，每组最少 6 次和最多 10 次呼吸，休息时间至少为 2 分钟，患者将被置于坐姿（45 度），必要时吸气，袖带将充气以防止空气泄漏。 将指导患者在每次呼吸时实现完全吸气和呼气，并进行快速而有力的吸气。 会议期间的指导和鼓励是标准化的。 计算机上的反馈屏幕将可供 IMT 组的患者使用，以显示患者在培训期间的表现（BreatheLink 软件，HaB 国际有限公司，英国）。 如果患者报告出现呼吸困难、焦虑或咳嗽、不适或经皮氧饱和度低于 85% 的症状，训练课程将被中断。 将调整力量训练组的训练负荷，以在整个研究过程中保持最高可耐受强度，直至 MV 断奶。 耐力训练组的患者将执行相同的训练方案，而不调整训练阻力 (<10%MIP)。 会议结束后，将记录感知到的呼吸努力和呼吸困难的 Borg 量表分数。 经验丰富的物理治疗师将在所有组中执行这些课程。培训将持续 28 天或直到患者成功脱离 MV。 IMT 28 天后仍处于 MV 状态的患者将被视为脱机失败。 MIP 和 VC 将每周测量一次，以跟踪肺功能进展和足够的训练阻力。

三、统计分析方案

3.1. 研究第一和第二目标的统计分析计划

对于本研究的样本量计算，我们使用了 SBT 成功患者和 SBT 失败患者之间大脑皮层 BFI 从 MV 到 SBT 的变化。 预期效应量 [Cohens d] 为 0.467 是根据大脑皮层 BFI 的平均差异（即 6.70 nM/s）和相应的合并标准差（即 14.0 nM/s）计算得出的，该研究来自先前调查纵裂间的研究重症患者大脑皮层BFI的差异。 因此，使用此效应大小，在使用方差分析作为统计分析方法的基础上，临界样本大小被计算为 20 名 SBT 失败患者。 预计 5 名患者中大约只有 1 名（20% 的比率）1预计会在 SBT 失败，因此考虑纳入估计总数（即 20*5=100）名患者，以确定 20 名撤机患者失败患者。 如果连续变量呈正态分布，则连续变量将表示为带标准差的平均值，否则表示为带四分位数间距的中位数。 分类值将显示为数字和比例。 对于 SBT 成功或失败组之间的比较，将根据变量的分布使用 Student t 检验或 Mann Whitney U 检验比较连续变量。 分类值将酌情使用卡方检验或 Fisher 精确检验进行比较。 双向方差分析 (ANOVA) 将用于检查呼吸、血液动力学、血气和外周循环和氧合反应之间的相互作用以及 SBT 成功和 SBT 失败之间的不同时间点（即 T1-T4，见表 1）团体。 具有重复测量值的单向方差分析将用于比较每组的不同时间测量值（即 T1-T4，参见表 1）。 将通过逻辑回归分析探索 SBT 期间从 MV 到不同时间测量的大脑皮层 BFI 变化与 SBT 结果（失败、成功）之间的独立关联。 还将通过逻辑回归分析进一步探索 SBT 结果（失败、成功）与所有呼吸、血液动力学、血气和外周循环和氧合变量之间的独立关联。 最后，将执行包括所有显着独立预测因子（在检查它们的共线性之后）在内的多元逻辑回归分析，以确定 SBT 结果的决定因素。 将使用 SPSS 软件（美国伊利诺伊州芝加哥）分析数据。 统计显着性定义为 p<0.05。 此外，将对撤机结果（失败、成功）进行类似的分析。

3.2. 研究第三目标的统计分析计划

IMT 有效性的样本量计算（IMT 组与耐力训练组）对脱机结果的影响基于之前的文献综述，该文献评估了 IMT 对难以脱机患者的影响。 根据该荟萃分析中观察到的脱机成功比例，IMT 组为 78%，对照组为 50%，假设 [a]- 和 [β]- 风险分别为 5% 和 20%，样本为IMT 组应包括 45 名患者，耐力训练组应包括 45 名患者。 对于数据分析，关于本研究的第一个目标 - IMT 组 x 耐力训练组之间的比较 - 卡方检验将用于比较各组之间的脱机成功率，独立样本 t 检验（或对应的非参数检验）将是用于比较组间的断奶持续时间。 其他连续变量也将通过相同的测试进行评估。 患者呼吸模式特征的比较将通过配对测量的 t 检验进行评估，或根据样本分布的正态性进行 Wilcoxon 符号秩检验。 统计显着性将设置为 p<0.05。