超聲檢測(cè)評(píng)估重癥患者膈肌功能的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

董澤洋 趙夢(mèng)瑤 孫希希 黃斌

膈肌是主要的呼吸肌，其收縮在肺通氣中起著重要作用，因此任何干擾膈肌神經(jīng)支配、肌肉收縮功能或與胸壁的機(jī)械耦合的疾病均可導(dǎo)致膈肌功能障礙[1]。膈肌功能障礙主要包括膈肌膨出、膈肌無(wú)力和膈肌麻痹3 種情況[2]。膈肌功能障礙是呼吸困難的常見(jiàn)原因之一，對(duì)于不明原因呼吸困難的重癥患者應(yīng)予以重視，盡早診斷與治療[3]。臨床上主要采用超聲檢測(cè)跨膈壓、監(jiān)測(cè)膈肌電活動(dòng)、X線片檢查、CT 檢查、MRI 檢查等方法評(píng)估膈肌功能，其中作為金標(biāo)準(zhǔn)的超聲經(jīng)食管胃囊管檢測(cè)跨膈壓和經(jīng)鼻胃管監(jiān)測(cè)膈肌電活動(dòng)技術(shù)，因其為侵入性操作且操作復(fù)雜，臨床上很少使用。近年來(lái)超聲以其無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)易便捷、實(shí)時(shí)可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種有前途的評(píng)估膈肌功能的技術(shù)。本文就國(guó)內(nèi)外應(yīng)用超聲檢測(cè)評(píng)估重癥患者膈肌功能的研究進(jìn)展作一綜述。

1 超聲檢測(cè)評(píng)估膈肌功能的測(cè)量指標(biāo)

1.1 膈肌收縮功能指標(biāo) 膈肌厚度是指在呼吸過(guò)程中膈肌自身的厚度，聲像圖上表現(xiàn)為高回聲的壁層胸膜和壁層腹膜間的低回聲區(qū)厚度，可反映膈肌形態(tài)有無(wú)萎縮或增厚。膈肌厚度相對(duì)于基線水平減少10%以上被視為臨床相關(guān)萎縮的臨界值[4]。

膈肌增厚分?jǐn)?shù)（diaphragm thickening fraction，DTF）通過(guò)M 型超聲分別測(cè)量吸氣末及呼氣末的膈肌垂直距離而計(jì)算獲得，臨床以測(cè)量右側(cè)多見(jiàn)，其更能反映膈肌的動(dòng)態(tài)收縮能力。膈肌收縮速度是指DTF 與吸氣時(shí)間的比值。

1.2 膈肌通氣功能指標(biāo) 膈肌移動(dòng)度（diaphragm excursion，DE）是指呼氣末到吸氣末膈肌水平面所移動(dòng)的距離。平靜呼吸時(shí)，DE＜2 cm 提示膈肌功能障礙[4]。Dub等[5]研究發(fā)現(xiàn)，重癥患者膈肌因受水腫、增厚等影響，評(píng)估膈肌功能的金標(biāo)準(zhǔn)跨膈壓與膈肌厚度無(wú)關(guān)，而與DE、DTF 高度相關(guān)。

淺快呼吸指數(shù)（rapid shallow breathing index，RSBI）是指呼吸頻率與潮氣量的比值，可反映整體呼吸肌做功。而用DE 替代潮氣量計(jì)算的膈肌相關(guān)RSBI，可精確評(píng)估膈肌做功。

1.3 膈肌彈性應(yīng)變指標(biāo) 膈肌硬度是指膈肌受外力時(shí)，阻止膈肌發(fā)生形變的能力。慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）等可引起膈肌硬度增高，膈肌硬度與患者預(yù)后密切相關(guān)。近年較多研究利用超聲剪切波彈性成像（ultrasound shear wave elastography，SWE）技術(shù)測(cè)量剪切模量值（shear modulus，SM）以評(píng)估膈肌彈性變化，進(jìn)而預(yù)測(cè)機(jī)械通氣患者撤機(jī)時(shí)機(jī)及評(píng)估COPD 患者病情[6-7]。

2 超聲檢測(cè)評(píng)估膈肌功能在重癥醫(yī)學(xué)中的臨床應(yīng)用

膈肌作為人體最主要的呼吸肌，任何干擾神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮功能或與胸壁機(jī)械耦合的疾病過(guò)程均可導(dǎo)致膈肌功能障礙，引起膈肌功能障礙的病因十分復(fù)雜[8]，超聲早期發(fā)現(xiàn)膈肌功能障礙對(duì)于診斷與治療原發(fā)病具有重要意義。

2.1 預(yù)測(cè)機(jī)械通氣患者撤機(jī)時(shí)機(jī)的價(jià)值 機(jī)械通氣是臨床常用的呼吸支持手段，可有效改善肺通氣，提高血氧飽和度，同時(shí)緩解呼吸肌疲勞，然而長(zhǎng)時(shí)間及高驅(qū)動(dòng)壓力的機(jī)械通氣會(huì)誘發(fā)呼吸機(jī)相關(guān)膈肌功能障礙（ventilator-induced diaphragmatic dysfunction，VIDD）。據(jù)研究，ICU 中超過(guò)2/3 的機(jī)械通氣患者首次嘗試撤機(jī)時(shí)被診斷為膈肌功能障礙[9]，因此準(zhǔn)確評(píng)估膈肌功能，確定患者的撤機(jī)時(shí)機(jī)是診療的關(guān)鍵。

臨床常用分鐘通氣量、最大吸氣壓、RSBI、氣道閉合壓等呼吸機(jī)參數(shù)評(píng)估撤機(jī)時(shí)機(jī)，但預(yù)測(cè)效能欠佳。超聲作為一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膈肌功能的無(wú)創(chuàng)檢查，在重癥醫(yī)學(xué)科中逐漸常用。Llamas-lvarez 等[10]基于雙變量Meta 分析發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)撤機(jī)時(shí)機(jī)時(shí)，DTF 特異度更高，而DE 靈敏度更高，并推薦DTF 作為適度預(yù)測(cè)指標(biāo)。而Robba 等[11]專家共識(shí)建議對(duì)于計(jì)劃撤機(jī)患者，將DE作為膈肌功能評(píng)估指標(biāo)，而因DTF 操作難度大，對(duì)其仍未達(dá)成共識(shí)。Farghaly等[12]發(fā)現(xiàn)自主呼吸試驗(yàn)期間與成功撤機(jī)相關(guān)的膈肌超聲臨界值為DE≥10.5 mm，吸氣末膈肌厚度≥21 mm，DTF%≥34.2%，并認(rèn)為DE 和吸氣末膈肌厚度可能是已通過(guò)自主呼吸試驗(yàn)患者撤機(jī)結(jié)局的良好預(yù)測(cè)指標(biāo)。

RSBI 是臨床判斷患者脫機(jī)時(shí)機(jī)的重要指標(biāo)，但易受其他呼吸肌干擾。近年來(lái)較多學(xué)者研究使用膈肌相關(guān)RSBI 評(píng)估膈肌做功，以預(yù)測(cè)撤機(jī)時(shí)機(jī)。Song 等[13]研究證明膈肌相關(guān)RSBI 預(yù)測(cè)患者撤機(jī)時(shí)機(jī)的準(zhǔn)確性優(yōu)于傳統(tǒng)RSBI。Pirompanich 等[14]研究發(fā)現(xiàn)相比單獨(dú)RSBI，DTF 聯(lián)合RSBI 明顯提高了撤機(jī)時(shí)機(jī)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。劉芳欣等[15]研究發(fā)現(xiàn)DTF、RSBI、SM 聯(lián)合檢測(cè)的AUC 顯著高于3 個(gè)參數(shù)單獨(dú)檢測(cè)，其診斷靈敏度、特異度及準(zhǔn)確度均有所提高。

2.2 調(diào)整患者機(jī)械通氣策略 統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，需要機(jī)械通氣的重癥患者入院時(shí)膈肌功能障礙發(fā)生率約為60%，而在長(zhǎng)期機(jī)械通氣且脫機(jī)困難的患者中發(fā)生率高達(dá)80%[16]。VIDD 常與機(jī)械通氣模式及呼吸機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力相關(guān)，過(guò)高的驅(qū)動(dòng)壓力及通氣模式可致膈肌萎縮，而過(guò)低驅(qū)動(dòng)壓力則可致膈肌厚度增加及功能障礙[17]。因此在保證通氣的前提下，超聲檢測(cè)評(píng)估膈肌功能并及時(shí)調(diào)整呼吸機(jī)通氣策略，對(duì)于降低膈肌功能障礙發(fā)生率有重要意義。

Haaksma 等[4]專家共識(shí)認(rèn)為正壓通氣可降低吸氣末膈肌厚度及DTF，而呼氣末正壓通氣（positive endexpiratory pressure，PEEP）會(huì)增加呼氣末膈肌厚度及DTF。Zambon 等[18]基于系統(tǒng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，DTF 與呼吸努力具有顯著的相關(guān)性，膈肌超聲是機(jī)械通氣時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸負(fù)荷的一種新的無(wú)創(chuàng)工具。Dionisio等[19]對(duì)機(jī)械通氣超48 h 的患兒進(jìn)行前瞻性探索性研究發(fā)現(xiàn)，超聲早期識(shí)別膈肌功能障礙，并使用生理水平的滴定通氣可減少VIDD 的發(fā)生率及并發(fā)癥。

2.3 兒科危重癥病情監(jiān)護(hù) 由于患兒合作性差、檢查實(shí)時(shí)性差、缺乏兒科參考值等原因，胸部X 線透視、肌電圖、食管測(cè)量跨膈壓和膈神經(jīng)刺激等成人評(píng)估膈肌方式對(duì)重癥患兒可能不適用。隨著床旁超聲（perioperative point of care ultrasound，POCUS）的迅速發(fā)展，膈肌POCUS 以其便捷、無(wú)輻射、實(shí)時(shí)觀察等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始在兒科ICU 中用于評(píng)估膈肌功能。檢查時(shí)操作者可將胸壁運(yùn)動(dòng)與M 型超聲圖像相關(guān)聯(lián)，測(cè)量DE，若呼吸運(yùn)動(dòng)與膈肌運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)可提示膈肌功能障礙[20]。

IJland 等[17]使用超聲檢測(cè)評(píng)估34 例機(jī)械通氣兒童膈肌和呼吸肌功能，發(fā)現(xiàn)膈肌的萎縮進(jìn)展與其肌肉收縮活動(dòng)無(wú)相關(guān)性；撤機(jī)失敗患兒的呼吸肌、膈肌厚度減少更明顯。Bahgat 等[21]對(duì)計(jì)劃拔管的早產(chǎn)兒進(jìn)行膈肌超聲評(píng)估，發(fā)現(xiàn)DE 在預(yù)測(cè)拔管成功率方面具有最高的靈敏度和特異度。Hamadah 等[22]對(duì)心臟術(shù)后入住ICU 的患兒進(jìn)行回顧性隊(duì)列研究，對(duì)32 例符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患兒進(jìn)行超聲檢查，其中29 例超聲膈肌功能評(píng)估結(jié)果與放射科醫(yī)生和重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)生有相近的診斷，余3 例在嚴(yán)重程度及分類上存在細(xì)微差異，但對(duì)疾病的診治無(wú)明顯影響。

易欣等[23]對(duì)新生兒肺炎患兒分組進(jìn)行超聲檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)DE 與肺炎嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，重癥組患兒DE 均高于肺炎組和對(duì)照組，DE 對(duì)于臨床監(jiān)測(cè)新生兒肺炎病情具有重要輔助診斷意義。

2.4 輔助判斷COPD 的嚴(yán)重程度 COPD 是指以持續(xù)性氣流受限為特征的慢性肺部疾病，肺殘氣量增加使膈肌長(zhǎng)期處于不完全收縮狀態(tài)，同時(shí)氧化應(yīng)激等會(huì)激活蛋白水解機(jī)制，促進(jìn)膈肌萎縮變薄、膈肌功能障礙[24]，進(jìn)而加重肺通氣功能障礙。

肺功能檢查是診斷COPD 的金標(biāo)準(zhǔn)，第一秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值百分比是評(píng)價(jià)病情嚴(yán)重程度分級(jí)的重要依據(jù)[25]。而重癥患者常不具備肺功能檢查條件，近年來(lái)隨著膈肌超聲的不斷進(jìn)步，其在COPD 患者中的應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。

Alqahtani 等[26]對(duì)35 項(xiàng)M 型超聲檢測(cè)評(píng)估COPD 膈肌變化的研究進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，其中14 項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)COPD 患者DE 顯著減少；9 項(xiàng)研究說(shuō)明患者膈肌厚度顯著降低，且與病情嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，與預(yù)后呈正相關(guān)；3 項(xiàng)研究報(bào)告膈肌長(zhǎng)度較短與預(yù)后較差相關(guān)。Ishak 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，患有COPD 的兒童和青少年的DE低于健康對(duì)照組，而兩組膈肌厚度比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

橫紋肌功能障礙是COPD 的常見(jiàn)并發(fā)癥之一。近年較多研究用超聲監(jiān)測(cè)膈肌等肌肉功能，以評(píng)估患者病情、制定康復(fù)計(jì)劃等。Xu 等[6]對(duì)77 例參與者進(jìn)行膈肌超聲SWE 及肺功能檢查，發(fā)現(xiàn)功能殘氣量時(shí)COPD組的膈肌剪切波速度高于對(duì)照組，并且此時(shí)SWE 具有極高可靠性。Chen 等[7]用二維橫波彈性成像技術(shù)測(cè)量COPD 患者的膈肌硬度和肋間肌硬度，并測(cè)量其肺功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膈肌硬度和肋間肌硬度與肺功能結(jié)果存在較高相關(guān)性，兩者與COPD 的嚴(yán)重程度成正比；并且測(cè)量結(jié)果具有很高的復(fù)現(xiàn)性。

2.5 評(píng)估術(shù)后肌松殘余（postoperative residual curarization，PORC） 全身麻醉PORC 可能是術(shù)后呼吸功能不全、撤機(jī)失敗、膈肌功能障礙等肺部并發(fā)癥的潛在危險(xiǎn)因素，可導(dǎo)致患者住院時(shí)間延長(zhǎng)、預(yù)后不佳等后果。四個(gè)成串刺激T4與T1的比值（train-of-four ratio，TOFr）＜0.9 是診斷PORC 的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于儀器昂貴操作復(fù)雜，在臨床常規(guī)開(kāi)展困難，對(duì)于PORC 的判斷主要依靠麻醉醫(yī)師主觀評(píng)估。

郎珈馨等[28]研究發(fā)現(xiàn)肌松殘余組拔管后深呼吸DTF 和DE 明顯低于無(wú)肌松殘余組，兩者與TOFr 顯著相關(guān)。Lang 等[29]測(cè)量75 例全麻下非胸腹手術(shù)患者術(shù)后靜息呼吸與深呼吸時(shí)的DE 和DTF，采用ROC 曲線分析各參數(shù)預(yù)測(cè)PORC 的截?cái)嘀?，發(fā)現(xiàn)深呼吸時(shí)呼吸動(dòng)度預(yù)測(cè)PORC的截?cái)嘀禐?.88 cm，靈敏度為85.4%，特異度為64.7%；膈肌偏移差的截?cái)嘀禐?.5 cm，靈敏度為63.4%，特異度為94.2%，提示膈肌偏移差對(duì)于識(shí)別PORC 具有較高的特異度。

3 小結(jié)

膈肌超聲檢測(cè)可實(shí)時(shí)無(wú)創(chuàng)地評(píng)估膈肌的形態(tài)學(xué)和功能，是一項(xiàng)具有巨大潛力的技術(shù)，其在預(yù)測(cè)機(jī)械通氣患者成功撤機(jī)時(shí)機(jī)、輔助調(diào)整呼吸機(jī)通氣策略、判斷COPD 患者嚴(yán)重程度、監(jiān)測(cè)評(píng)估兒科危重癥患兒病情、監(jiān)測(cè)術(shù)后膈肌功能、輔助麻醉術(shù)后殘留治療等方面具有巨大價(jià)值。

膈肌超聲成像高度依賴于操作者臨床經(jīng)驗(yàn)，需要超聲醫(yī)生不斷訓(xùn)練才能熟練掌握這項(xiàng)技術(shù)，并需不斷加強(qiáng)與重癥醫(yī)學(xué)科醫(yī)生的交流合作，從而為重癥患者的臨床診治提供更有力的支持。相信在不久的未來(lái)，隨著科研研究及超聲技術(shù)的不斷發(fā)展，膈肌超聲檢測(cè)在重癥醫(yī)學(xué)中必會(huì)有更多的應(yīng)用和更廣闊的發(fā)展前景。