南淑良 劉 莉 韋愛華 王水利 穆 靚
(陜西省人民醫(yī)院1 超聲診斷中心,2 呼吸與危重癥科,西安市 710068, 電子郵箱:shuliangnan2020@163.com)
機械通氣引起的膈肌失用性萎縮是膈肌功能障礙發(fā)生的重要原因,同時也是有創(chuàng)機械通氣的重要并發(fā)癥之一,與患者的病死率增加和脫機失敗密切相關(guān)[1-2]。因此,評估和監(jiān)測機械通氣過程中膈肌收縮活動、強度和結(jié)構(gòu)是臨床研究的重點。然而,目前國內(nèi)鮮見關(guān)于正常人膈肌厚度(diaphragm thickness,Tdi)及膈肌增厚率(diaphragm thickening fraction,DTF)的研究報道。本研究通過探討應(yīng)用高頻超聲測量Tdi的可行性和重復(fù)性,并分析與Tdi及DTF相關(guān)的影響因素,旨在盡早識別膈肌萎縮及收縮功能減低的問題,以避免呼吸機依賴問題的發(fā)生。
1.1 研究對象 選取2020年1~6月在陜西省人民醫(yī)院進行健康體檢的156例受試者。納入標(biāo)準(zhǔn):年齡≥18歲,對本研究知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn):妊娠、重癥糖尿病患者;既往有經(jīng)鼻氣管插管、無創(chuàng)機械通氣、氣管切開等病史者;合并T8以上脊髓損傷、神經(jīng)肌肉疾病等機械通氣者;既往有胸腔、腹腔相關(guān)病史者。記錄受檢者性別、年齡、身高、體重及吸煙史。受試者年齡18~80(47.37±15.70)歲,其中男性90例(57.69%),女性66例(42.31%);無女性吸煙者,男性吸煙者45例(50.0%),男性非吸煙者45例(50.0%)。受檢者體質(zhì)指數(shù)為15.62~34.60(23.91±3.90)kg/m2。
1.2 檢查方法 應(yīng)用邁瑞Resona 8彩色多普勒超聲診斷儀,配置L9-3S高頻探頭,頻率為5.5~13.0 MHz。受檢者取左側(cè)臥位,將線陣探頭置于第8~10肋間腋前線與肋弓下緣交界處,以肝臟作為膈肌透聲窗,探頭指向受試者頭側(cè)及背側(cè),使聲束垂直于胸壁顯示肋膈角處膈肌結(jié)構(gòu)。膈肌聲像圖為3層結(jié)構(gòu),中間為低回聲的膈肌纖維,兩側(cè)呈高回聲,為胸膜和腹膜(見圖1),測量兩側(cè)高回聲帶中點之間的距離即為Tdi。分別測量受試者平靜呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at function residual capacity,TdiFRC)、深吸氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at forced vital capacity,TdiFVC)及深呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at residual volume,TdiRV),并計算DTF[3]=(TdiFVC-TdiRV)/ TdiRV×100%。每個呼吸時相均留存3張圖像,每張圖像進行2次測量,取平均值。本研究中每位受試者均由兩位經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的超聲醫(yī)生(檢查者1和檢查者2)進行監(jiān)測;2 d后,檢查者1再次對上述受試者的Tdi進行測量,兩位檢查者間及檢查者自身均采用盲法測量。
圖1 深吸氣末及用力呼氣末Tdi注:①②分別為深吸氣末、用力呼氣末時采集的圖像。箭頭所示區(qū)域為膈肌,中間的低回聲帶為膈肌纖維組織,兩側(cè)的高回聲帶分別為胸膜及腹膜。
1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以(x±s)表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗;計數(shù)資料以例數(shù)(百分比)表示。超聲測量可重復(fù)性以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient,ICC)及變異系數(shù)(coefficient of variation,CV)表示,其中ICC≤0.20為一致性差,0.21≤ICC≤0.40為一般,0.41≤ICC≤0.60為適中,0.61≤ICC≤0.80為好,0.81≤ICC≤1.0為非常好,同時CV數(shù)值越小表示變異度越好。采用多元線性回歸分析模型TdiFRC和DTF與性別、年齡、身高、體重、體質(zhì)指數(shù)之間的關(guān)系。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 156例受試者的TdiFRC和DTF值 所有受檢者均配合良好,能滿意地獲得各呼吸時相膈肌聲像圖及測量值。156例受試者的TdiFRC為0.281~0.344(0.308±0.072)cm(95%CI:0.298,0.326),DTF為57.78~150.71(108.38±45.65)%(95%CI:101.16,115.60)。
2.2 高頻超聲參數(shù)測量的組間及組內(nèi)重復(fù)性 同一檢查者前后2次高頻超聲參數(shù)測量的ICC為0.85~0.94(95%CI:0.80,0.96),CV為2.61%~5.78%,提示一致性非常好,變異度較??;不同檢查者間高頻超聲參數(shù)測量的ICC為0.78~0.90(95%CI:0.70~0.93),CV為4.85%~6.75%,提示具有較好的一致性,變異度較小。見表1。
表1 高頻超聲參數(shù)測量的ICC及CV
2.3 不同特征受試者的TdiFRC和DTF比較 男性TdiFRC高于女性(P<0.05),但男性和女性間的DTF差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);男性吸煙者與非吸煙者的TdiFRC以及DTF差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。見表2。
表2 不同特征受試者的TdiFRC和DTF的比較(x±s)
2.5 TdiFRC和DTF的影響因素 以性別、年齡、身高、體重為自變量(性別賦值:男性=1,女性=2;其他變量賦值均為實際值),分別以 TdiFRC和DTF為因變量,進行多元線性回歸分析。結(jié)果顯示,性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05),男性的TdiFRC更高;年齡是DTF的影響因素(P<0.05),年齡越大DTF越小。見表3~4。
表3 TdiFRC影響因素的多元線性回歸分析
表4 DTF影響因素的多元線性回歸分析
膈肌是重要的呼吸肌,在吸氣、呼氣及肺的擴張中起著至關(guān)重要的作用,膈肌功能障礙時可導(dǎo)致呼吸困難[4]。20世紀(jì)50年代以來,機械通氣逐漸成為重癥患者急性呼吸衰竭最主要的支持治療手段,但長時間機械通氣可導(dǎo)致膈肌萎縮和收縮功能障礙,即呼吸機相關(guān)膈肌功能障礙[5]。
目前,臨床上評估膈肌功能障礙的方法有X線、CT、MRI、電生理以及力學(xué)指標(biāo)等[6]。這些方法均有一定的價值,但是各有局限性,并且臨床實際診斷效率差別較大,例如,應(yīng)用MRI觀察膈肌結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài),不僅價格昂貴,而且對于特殊病人無法在床旁進行檢查[7],給臨床診斷帶來一定困難。因此,有必要尋找一種無創(chuàng)、準(zhǔn)確、簡便易行的檢查方法為重癥患者進行床旁檢查,從而建立準(zhǔn)確的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)。1975年Haber等[8]首次報告M型超聲可以評估伴有腹腔疾病患者的膈肌運動曲線,評價一段時間內(nèi)某部位膈肌運動的方向、幅度和速率。目前大多數(shù)膈肌的超聲研究均采用M型超聲用于評估膈肌的運動和位移。但是M型超聲僅產(chǎn)生一維波形,不能提供膈肌本身的解剖信息。而高頻超聲可提供肌肉的二維圖像并可進行測量,使肌肉厚度變化實時可視化,因此在監(jiān)測Tdi變化及收縮功能狀態(tài)方面具有更大的優(yōu)勢。
本研究中,我們發(fā)現(xiàn)高頻超聲可以清晰顯示膈肌的3層結(jié)構(gòu):中間的低回聲膈肌纖維和兩側(cè)高回聲帶(分別為胸膜和腹膜),以及在呼吸過程中膈肌的收縮運動,其中膈肌的收縮運動可由DTF量化。1997年,Cohn等[9]應(yīng)用二維超聲測量26例尸檢患者的Tdi,發(fā)現(xiàn)超聲測值與用直尺直接測量的Tdi明顯相關(guān)(r=0.89),變異≤0.2 mm,肯定了應(yīng)用超聲測量Tdi的價值。本研究中,兩名檢查者間及同一檢查者不同時間點超聲參數(shù)測量的ICC分別為0.85~0.94和0.78~0.90,CV分別為2.61%~5.78%和4.85%~6.75%,均具有較好的一致性,變異度較小,與Goligher等[10]的研究結(jié)果相似,說明高頻超聲測量Tdi具有較好的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性。
解剖學(xué)上,附著于第8~10肋間的膈肌在呼吸運動中相對固定,能夠真實反映呼吸周期中Tdi的變化。膈肌右側(cè)與肝臟相毗鄰,左側(cè)與脾臟相毗鄰,使用高頻超聲以肝臟和脾臟作為透聲窗可以較好地觀察膈肌結(jié)構(gòu)及其收縮功能。但是由于脾臟較肝臟體積小,而且左側(cè)膈肌的下方為胃腸等含氣的空腔臟器,容易對膈肌的超聲圖像造成干擾,測量誤差大,可重復(fù)性低,因此本研究中僅采用右側(cè)膈肌作為測量對象,并在相對固定的位置進行觀察和測量,取得了較好的一致性和可重復(fù)性。
本研究中我們通過高頻超聲測量右側(cè)TdiFRC值的波動范圍為0.281~0.344 cm,與既往國外研究[11]報告的范圍相似。Harper等[11]采用B型超聲測量了150例美國健康成年人的Tdi,結(jié)果顯示TdiFRC值的波動范圍為0.30~0.34 cm。上述結(jié)果提示TdiFRC可能在不同種族、地域人群之間無明顯差異。但由于使用的測量儀器不同,文獻數(shù)量有限,TdiFRC與種族、地域之間的關(guān)系還需要大樣本、多中心研究進一步分析。此外,本研究結(jié)果顯示,性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05),男性的TdiFRC更高,而TdiFRC與年齡不相關(guān),與其他研究[11-12]結(jié)果相似。
根據(jù)肌肉收縮時長度-張力曲線可知,用力吸氣后,膈肌收縮明顯,張力保持不變,肌纖維變短,Tdi明顯增加。目前臨床上廣泛采用最大吸氣壓作為呼吸肌功能的評估指標(biāo),最大吸氣壓能夠反映呼吸肌的收縮能力,但是其代表所有呼吸肌的功能,而不能獨立反映膈肌的功能。前期研究表明,DTF與最大吸氣壓之間有顯著相關(guān)性[13],因此DTF可用于膈肌無力的臨床評估,以診斷呼吸機誘發(fā)的膈肌功能障礙。研究表明,膈肌麻痹或者肌無力的患者Tdi并沒有發(fā)生變化[12],而且部分機械通氣患者Tdi增加[1],但是從吸氣末到呼氣末的Tdi變化不明顯,因此DTF亦是膈肌功能障礙診斷及功能恢復(fù)的可靠監(jiān)測指標(biāo)。但是目前對于正常人DTF的研究較少。本研究結(jié)果顯示,受試者的DTF為(108.38±45.65)%,與性別無明顯相關(guān)性,與年齡呈負相關(guān),即隨著年齡增大DTF逐漸降低,考慮可能是由于隨著年齡增大,內(nèi)臟脂肪含量增加而肌纖維含量減少,肌肉質(zhì)量下降,膈肌收縮力減弱,從而影響膈肌的收縮效能,DTF也隨之降低。
本研究同時分析了TdiFRC和DTF與男性吸煙史的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩者可能與吸煙均無關(guān)??紤]可能是由于吸煙會對肺組織產(chǎn)生不良影響,而不影響膈肌結(jié)構(gòu)及功能,但當(dāng)長期大量吸煙導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)問題產(chǎn)生時,患者呼吸做功增加,可能會對膈肌結(jié)構(gòu)及功能產(chǎn)生影響[14]。因此后期我們會繼續(xù)對慢性阻塞性肺疾病等疾病的膈肌形態(tài)結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測。
另外,本研究結(jié)果還提示,無論是TdiFRC還是DTF均與身高、體重?zé)o明顯相關(guān)性,考慮Tdi及DTF與肌肉結(jié)構(gòu)及收縮功能有關(guān),而身高、體重是反映人體的肥胖程度的指標(biāo)之一,與體脂關(guān)系密切,因此身高、體重并不影響Tdi及DTF。
綜上所述,高頻超聲可以準(zhǔn)確監(jiān)測膈肌的Tdi及收縮功能,重復(fù)性較高,可以作為監(jiān)測膈肌變化的重要的影像學(xué)指標(biāo),而且超聲無創(chuàng)、便捷、可在床旁實時監(jiān)測,可作為重癥監(jiān)護室呼吸機相關(guān)膈肌功能障礙中膈肌萎縮及收縮功能評估的手段。TdiFRC及DTF與性別或年齡等因素相關(guān),但是仍然有很多潛在的影響因素,同時本研究的樣本量較小且受試者僅來源于一家醫(yī)院,今后仍需要更大樣本量的研究進一步探討。