关于超声技术在隔肌功能障碍的诊断的有效性研究

王婧,覃进, 覃东琼, 何智群

柳州市中医医院 ，545001

摘要：目的：文章将研究超声技术在隔肌功能障碍的诊断的有效性。方法：选取2021年4月～2022年6月期间来我院救治的52例呼吸困难需要机械通气患者为研究对象，根据患者撤机是否成功分为撤机成功组和失败组。文章结合膈肌厚度、膈肌移动度、膈肌增厚分数、膈肌浅快呼吸指数等方面进行膈肌超声的临床应用有效性检测。结果：结合预测撤机结果、鉴别膈肌萎缩和膈肌麻痹、判断慢性阻塞性肺疾病、评估机械通气患者的人机同步性等方面的标准，我们发现两组膈肌患者中，撤机成功组患者实施超声检测措施后，康复均明显高于撤机失败组患者。结论：超声技术在隔肌功能障碍的诊断中非常有效。

关键词：超声技术；隔肌功能障碍；诊断；有效性

课题名称：膈肌超声技术在膈肌功能障碍诊断中的应用研究  柳州市科学技术局自筹课题  合同编号：2020NBAB0119自  项目负责人：王婧

0引言

膈肌（特指横膈肌）把胸腔和腹腔分开，是主要的呼吸肌，由神经根C3-C5产生的膈神经支配。干扰膈神经支配、收缩性肌肉特性或与胸壁机械耦合的疾病可导致膈肌功能障碍；其与呼吸系统有关，尤其是呼吸困难、运动不耐受、睡眠障碍、嗜睡，在最严重的情况下，还会对生存造成负面影响。有时在鉴别诊断不明原因的呼吸困难时应予以考虑膈肌功能障碍，包括从产生压力能力的部分丧失（肌无力）到膈肌功能的完全丧失（瘫痪）。单侧膈肌瘫痪患者通常无症状，可能是一个偶然的X线成像表现出半侧膈肌升高。双侧膈肌瘫痪或严重膈肌无力的患者更容易出现不明原因的呼吸困难或复发性呼吸衰竭。膈肌无力和任何增加呼吸功的过程（如肺炎、肺水肿、肺不张或支气管痉挛）结合，均可能压垮轻度膈肌无力患者，导致机械通气时间延长。在机械通气超过24h的患者中，约40%~60%在危重病期间患有ICU获得性膈肌无力。膈肌功能障碍患者的机械通气持续时间往往比膈肌功能障碍改善患者长。呼吸机引起的膈肌功能障碍会延长撤机时间，并与撤机结果、ICU和住院病死率以及长期临床结果相关。文章将探讨超声技术在隔肌功能障碍的诊断的有效性。

1资料与方法

研究表明，左右两侧膈肌的厚度及厚度变化无明显差异，且相对于左侧膈肌，超声能更直观地测量右侧膈肌的移动度，而且右侧膈肌测量的可重复性比左侧膈肌高。因此，临床常用肝脏作为声学窗，测量右半膈肌的厚度以及运动情况。但当怀疑患者存在单侧膈肌损伤时，需要评估双侧膈肌功能才更有临床价值。本文选取2021年4月～2022年6月期间来我院进行救治的52例呼吸困难需要机械通气患者为研究对象，根据患者撤机是否成功分为撤机成功组和失败组。

选取2021年4月～2022年6月期间来我院救治的52例呼吸困难需要机械通气患者为研究对象，根据患者撤机是否成功分为撤机成功组和失败组。其中撤机失败组共22例，男性18例，女性4例。年龄分布在48~94岁，平均（69±3.15）岁，撤机失败组使用常规非超声的检测方法；撤机成功组共30例患者，其中男性18例，女性12例，年龄分布在18～80岁，平均（58±3.94）岁，撤机成功组实施超声技术检测。排除具有精神疾病家族史、对治疗不配合的患者。两组患者在性别、年龄、病史等方面比较，差异无统计学意义（P﹥0.05），具有可比性。

1.2膈肌厚度

一般选取3.5～5.0MHz的相控阵探头做膈肌超声检查，将探头置于腋前线和腋中线第8（或第9）肋间隙，通过调整探头角度使超声束与膈肌垂直，二维超声图像可以显示膈肌的组织结构为两边高回声的膈肌胸膜层和腹膜层，以及中间低回声的膈肌肌肉层。通过测量胸膜层与腹膜层之间的距离即可得到膈肌的厚度，膈肌厚度不仅可以用二维B型超声测量，也可以通过M型超声测量。在二维超声定位膈肌后，将M型超声取样线垂直经过膈肌，可显示经过取样线位置的膈肌厚度随着呼吸周期变化而变化。健康成年人功能残气位的膈肌厚度为1.8～3.0mm，男性明显高于女性，膈肌厚度变化范围为28%～96%。

1.1膈肌增厚分数

吸气过程中膈肌收缩，厚度增加，膈肌厚度的变化可反映膈肌的收缩能力。分别在平静呼气末与最大吸气末测量膈肌厚度，可计算出膈肌增厚率［膈肌增厚率=(最大吸气末厚度－平静呼气末厚度)/平静呼气末厚度×100%］。正常状态下肺容量从残气量增加到肺总量时膈肌厚度平均增加54%(范围42%～78%)。

1.3膈肌移动度

呼吸过程中膈肌不同部位的移动度并不完全相同，中、后部的移动度大于前部，测量膈肌移动度主要是测量其后部运动。M型超声可连续记录取样线上膈肌的时间－位置关系，可量化膈肌的移动幅度。将超声探头置于腋前线和锁骨中线间低位肋骨下缘，使超声束与膈肌后部垂直，M型超声可显示取样线上膈肌随着呼吸的运动轨迹。吸气时膈肌下移靠近探头，M型超声轨迹向上;呼气时膈肌上移远离探头，M型超声轨迹向下。膈肌移动度为基线至曲线最高点的垂直距离。研究显示，健康志愿者的膈肌移动度男性大约在1.0cm，女性大约在0.9cm，男性膈肌移动度略大于女性，这可能与不同性别体型差异相关。双侧膈肌移动度差异一般＜50%，但也有研究显示双侧膈肌运动幅度差异超过2倍以上才算异常。

1.4膈肌浅快呼吸指数

膈肌收缩速度=膈肌移动度/吸气时间。健康成人平静呼吸时膈肌收缩速度大约为1.3～1.5cm/s，而经鼻用力吸气时收缩速度可增加到10cm/s。

膈肌收缩速度与膈肌的肌力有关，快速用力吸气动作有助于准确评估膈肌肌力。有研究显示，在老年患者中，右侧膈肌移动度大于1.1cm，收缩速度大于2.1cm/s，可以很好地预测脱机成功率。超声测量膈肌厚度以及移动度等的精确性及可重复性在多篇研究中都得到证实。健康人平静呼吸时，测量双侧膈肌移动度在不同测量者之间和测量者自身的可重复性在91%～96%之间。在ICU患者中，使用超声测量膈肌移动度，不论是测量者自身，还是不同测量者之间的可重复性，也都在88%以上。

2膈肌超声的临床应用

2.1预测撤机结果

对于机械通气患者，膈肌功能与撤机成功与否密切相关，呼吸需求和呼吸肌肉力量相匹配是撤机成功的关键。呼吸肌群疲劳乏力是导致撤机失败的重要因素。ICU患者中多种因素会导致膈肌乏力，比如脓毒症、电解质紊乱、多发性神经病或肌病等，甚至有些患者在入ICU时因为疾病的严重程度已经存在膈肌乏力，这类患者往往预示不良预后。因此应用超声评估膈肌功能对预测撤机成功率具有重要意义。研究显示，膈肌厚度有助于预测撤机是否成功，且膈肌移动度与浅快呼吸指数具有相似的预测撤机结果的价值。DiNino等报道，膈肌增厚率＞30%预测撤机成功的敏感度和特异度分别为88%和71%。Ferrari等研究表明，膈肌增厚率＞36%作为自主呼吸试验成功的敏感度为82%，特异度为88%。更有研究报道膈肌平均移动度为1．1cm时，预测撤机结果的敏感度和特异度优于浅快呼吸指数和最大吸气压。因此，膈肌超声是床旁判断机械通气患者是否存在脱机困难的一项重要工具。

2.2鉴别膈肌萎缩和膈肌麻痹

研究发现，机械通气12～24h即可出现不同程度的膈肌萎缩，称为通气诱导的膈肌功能障碍(ventilator-induced diaphragm dysfunction，VIDD)，而且萎缩的程度随着通气时间的延长而加重。神经肌肉疾病，长期营养不良也会导致膈肌的萎缩，膈肌萎缩在M型超声上的表现主要为膈肌厚度的减少和运动幅度的减弱。膈肌麻痹一般是由于膈神经损伤导致的膈肌运动障碍，多由于恶性肿瘤侵犯或胸外科手术创伤引起，臂丛神经炎和脊髓损伤也会导致膈肌麻痹。膈肌麻痹的主要表现是膈肌的矛盾运动，可发生在一侧或双侧膈肌，在M型超声上表现为与正常膈肌运动方向相反的运动轨迹。超声可以通过直接观察双侧膈肌厚度、增厚情况以及运动轨迹，判断患者膈肌功能是否异常以及异常的类型，从而为临床判断重症患者呼吸功能不全的原因提供更多有用且可靠的信息。

2.3判断慢性阻塞性肺疾病(hronic obstructive pulmonary disease，COPD)严重程度

COPD是困扰人们健康的慢性疾病之一，病情会随着时间的推移而逐渐加重。大多数COPD患者缓解期的呼吸作功明显高于健康人，且随着疾病的进展，患者会通过动员呼吸增效肌保证正常通气，因此更容易出现呼吸费力的症状，并增加呼吸衰竭发生的风险。在大鼠COPD模型的相关研究中，发现COPD组大鼠跨膈压明显低于正常撤机失败组，而跨膈压反映的是膈肌的收缩功能，说明COPD可引起显著的膈肌功能下降［24］。Antenora等研究发现，在COPD急性发作患者中，约1/4患者存在膈肌增厚率小于20%，且这些患者无创正压通气失败率高，机械通气时间以及ICU住院时间延长，ICU死亡率也明显增高。国内也有研究者发现，COPD患者平静呼吸时膈肌移动度随疾病严重程度的增加而增大;而用力呼吸时则相反，膈肌移动度随疾病严重程度的增加而减小。在临床实际工作中，通过完善膈肌超声检查及随访，能够精确反映COPD患者的膈肌功能，为早期实施干预措施，阻止其功能进一步下降提供理论依据和参考。

2.4评估机械通气患者的人机同步性

既往需要通过导管测量食管和胃内压力评估患者吸气努力，从而判断机械通气患者是否人机同步。而在健康志愿者以及机械通气患者中，均证实膈肌M型超声可提供食道压力的镜像改变。吸气时膈肌收缩下移，食管内压力逐渐降低，膈肌在M型超声中显示同步向上的运动轨迹:呼气时膈肌上移，食管内压力升高，膈肌则显示同步向下的运动轨迹。同步监测机械通气患者膈肌M型超声和气道压力波形，可以反映患者吸气努力是否在合适的时机触发了呼吸机支持，也就是人机同步性是否匹配。膈肌收缩起始和结束与呼吸机触发的呼吸周期的同步，被定义为人机同步性好。另一方面，呼吸做功可以通过膈肌厚度的变化来反映，而膈肌增厚率随机械通气压力支持水平的增加而降低，也能反映呼吸做功的大小。因此，可以通过膈肌超声监测以上指标，了解呼吸做功以及人机同步性的数据，从而指导临床医生调整呼吸机参数以达到最佳的人机同步，使呼吸做功最小化，从而减少呼吸肌疲劳。

3结果

本次研究采用SPSS18.0软件对数据进行分析，计数资料比较采用字检验，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

两组膈肌患者中，撤机成功组患者实施超声检测措施后，康复均明显高于撤机失败组患者。且P＜0.05，具有统计学意义。

表1 两组患者康复效率质量评分（n％ ）

组别	总满意率	康复质量评分
撤机成功组	93.8％	91.28±7.13
撤机失败组	63.4％	59.26±12.46
注:与撤机失败组比较，P＜0．05

表2  膈肌超声技术在膈肌功能障碍诊断中的研究数据

撤机后15分钟行膈肌评估;测膈肌活动度:患者仰卧位:床头抬高30°，定位腋前线与肋缘交点，将35MHz探头垂直胸壁，选择M模式，取样线与膈肌垂直，标定膈肌运动范围，即得膈肌活动度(DE)。测膈肌厚度:将13MHZ探头在腋前线和腋中线之间于8－9肋水平垂直胸壁，根据胸膜腹膜确定膈肌后调整为M模式，在一个呼吸周期内测量呼吸末膈肌厚度(DTee)和吸气末膈肌厚度(DTei)。膈肌增厚率(DTF)计算公式:(DTei-DTee)/DTee，以上操作重复三次。超声操作医师为顺利通过中国重症超声组培训认证，获得重症超声资质的重症医学科医师。如下图所示：

图1     超声测量DE               图 2    超声测量DTei、DTee

4总结

一些疾病尤其是重症类疾病影响膈神经传导、神经机械偶联、膈肌结构及功能等，导致机械通气时间延长。ICU中，膈肌功能障碍避无可避，但尽早发现膈肌功能障碍可能会影响治疗效果，减少通气时间，尽早撤机拔管、避免呼吸机依赖，减轻患者费用。目前评估膈肌功能的手段多样，但在危重病房，仍建议临床医师使用床旁超声，因其易操作，易普及，能方便、有效、及时、动态地获取膈肌功能。使用膈肌超声可有助于检测危重患者的膈肌功能障碍，预测拔管结果，监测呼吸负荷，评估膈肌萎缩情况，但需要进一步研究使用膈肌超声对危重患者预后的影响。

参考文献

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