廖海紅

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院 超聲醫(yī)學(xué)科，湖南 衡陽 421001）

B超評估慢性阻塞性肺病患者橫膈功能和結(jié)構(gòu)的價值

廖海紅

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院 超聲醫(yī)學(xué)科，湖南 衡陽 421001）

目的 檢測慢性阻塞性肺?。–OPD）患者橫膈結(jié)構(gòu)和功能的正常值，以促進(jìn)B超在COPD患者發(fā)生神經(jīng)肌肉性呼吸衰竭診斷中的應(yīng)用，以及在全身麻醉、機(jī)械通氣和進(jìn)行侵入性操作前（例如橫膈EMG檢查）識別高風(fēng)險患者。方法50例診斷為COPD且FEV＜70%的患者接受B超檢查。分別在呼氣末（Tmin）和最大吸氣時（Tmax）采集了3幅圖像。增厚比采用Tmax/Tmin計(jì)算，取平均值，再將結(jié)果與150名健康人比較。結(jié)果兩側(cè)膈肌厚度和增厚比組內(nèi)和組間差異都沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（COPD患者和正常人群）；除嚴(yán)重空氣潴留患者（殘氣量＞200%）外，其左側(cè)膈肌增厚比增高（P=0.005）。結(jié)論評價COPD患者是否合并有神經(jīng)肌肉呼吸衰弱時，可以運(yùn)用健康人正常值。B超可以評價COPD患者是否有神經(jīng)肌肉疾病。

B超；慢性阻塞性肺??；橫膈；針極肌電圖

患者不明原因呼吸短促時，通常會接受針極肌電圖（electromyography，EMG）和膈神經(jīng)傳導(dǎo)檢測，以評估有無神經(jīng)肌肉病變。膈神經(jīng)傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和EMG都存在一定的局限性，可能產(chǎn)生假陽性和假陰性；且在某些情況下不能使用EMG，會產(chǎn)生氣胸風(fēng)險[1-2]。橫膈超聲是非侵襲性、可靠、費(fèi)用低廉的診斷工具，隨著便攜式高分辨率儀器的出現(xiàn)，其運(yùn)用越來越廣泛[3]。目前對呼吸短促患者進(jìn)行檢查時，會常規(guī)進(jìn)行橫膈超聲檢查；這不僅提高EMG的安全性和準(zhǔn)確率，也可以發(fā)現(xiàn)膈神經(jīng)病變患者常見的肌肉萎縮和運(yùn)動性下降[4]。

超聲評估橫膈結(jié)構(gòu)和功能對慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者來說具有重要臨床意義，可以用來評估可能并存的神經(jīng)肌肉性呼吸障礙，尤其是在針刺EMG禁忌使用時，或無法精確定位病變肌肉時。但是臨床醫(yī)生在使用這項(xiàng)技術(shù)時，需要預(yù)先了解COPD患者膈肌厚度和收縮性的正常值[5-6]。

目前關(guān)于COPD患者橫膈結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的研究較少，大多數(shù)超聲研究都采用M型超聲，只評價橫膈運(yùn)動，但不評估肌肉結(jié)構(gòu)[7]。本研究采用B超檢測橫膈結(jié)構(gòu)和功能，測定膈肌厚度及其呼吸過程中的增厚比，旨在通過測量COPD患者膈肌厚度和收縮性，為膈肌超聲以及超聲引導(dǎo)下EMG提供有價值參數(shù)，并協(xié)助診斷高風(fēng)險患者神經(jīng)肌肉疾病。

1 資料與方法

1.1 研究對象

從肺功能實(shí)驗(yàn)室招募符合入選標(biāo)準(zhǔn)并同意參加本次實(shí)驗(yàn)的COPD患者。入選標(biāo)準(zhǔn)：第1秒用力呼氣量（FEV1）＜70%以及符合COPD臨床診斷。根據(jù)美國胸科協(xié)會-歐洲呼吸病協(xié)會氣道梗阻嚴(yán)重度分類標(biāo)準(zhǔn)，中度以上氣道梗阻COPD患者被納入試驗(yàn)[8]。此外，本研究還分析了嚴(yán)重空氣潴留患者，其定義是功能余氣量＞200%。150名本院健康體檢志愿者作為對照組。

1.2 超聲檢測方法

運(yùn)用手提式超聲儀（Logiq E，GE）及8-13-mHz線陣探頭對所有患者進(jìn)行B超檢查?；颊呷⊙雠P位，超聲儀置于胸壁靠近腋前線位置，朝向肋下緣。將超聲儀橫跨/垂直于兩肋，可見橫膈；其超聲表現(xiàn)是肋間肌深面，由兩層高回聲結(jié)締組織層包裹起來的低回聲肌肉層（壁層胸膜和腹膜）（附圖）。將電子卡尺置于高回聲結(jié)締組織層內(nèi)測量膈肌厚度。通過計(jì)算3個不同圖像得出呼氣末膈肌厚度的平均值以及功能殘氣量。類似地，通過計(jì)算3個不同圖像得出最大吸氣時膈肌厚度的平均值以及肺總?cè)萘俊Ｓ米畲笪鼩鈺r膈肌平均厚度與呼氣末膈肌平均厚度之比，或肺總?cè)萘颗c功能殘氣量之比得到增厚比（附圖）。健康人群來的呼氣末膈肌平均厚度或功能殘氣量＞0.14 cm，增厚比＞1.2。

附圖 超聲檢測患者橫隔

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

運(yùn)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。運(yùn)用t檢驗(yàn)分析所有COPD患者和健康人群膈肌平均厚度和增厚比的差異。運(yùn)用方差分析比較COPD患者和空氣潴留患者差異。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共納入了50例COPD患者和150名健康志愿者。實(shí)驗(yàn)組和對照組受試者人口學(xué)統(tǒng)計(jì)資料見表1。COPD患者和健康志愿者膈肌厚度和增厚比見表2。

表1 COPD患者和健康受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征比較

表2 COPD患者和健康受試者膈肌厚度和增厚比比較 （±s）

表2 COPD患者和健康受試者膈肌厚度和增厚比比較 （±s）

注：Tmin=吸氣末端或功能殘氣量時膈肌平均厚度；TR=厚度比（最大呼氣時或全肺量時膈肌平均厚度/功能殘氣量時膈肌平均厚度）

組別 右側(cè)Tmin/cm 左側(cè)Tmin/cm 右側(cè)TR 左側(cè)TR健康受試者 0.32±0.13 0.34±0.18 1.8±0.5 1.9±0.5 COPD患者 0.28±0.16 0.32±0.17 1.9±0.5 1.9±0.7空氣潴留患者 0.26±0.14 0.26±0.14 2.0±0.6 2.3±0.5F值 0.724 0.638 0.682 11.285P值 0.265 0.428 0.346 0.002

兩側(cè)膈肌厚度和增厚比組內(nèi)和組間差異均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（COPD患者和健康志愿者）；3組受試者左側(cè)膈肌增厚比經(jīng)方差分析顯示，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=11.285，P=0.002），LSD-t檢驗(yàn)后表明，嚴(yán)重空氣潴留患者（殘氣量＞200%）左側(cè)膈肌增厚比高于（P=0.014，0.016）健康志愿者和COPD患者，而健康志愿者和COPD患者間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

從20世紀(jì)60年代起，臨床醫(yī)生就采用超聲評估橫膈結(jié)構(gòu)和功能，主要是運(yùn)用M超聲評估橫膈運(yùn)動[9]。近些年來，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和圖像分辨率提高，B超得到了越來越多的應(yīng)用。超聲攜帶輕便，尤其適用于ICU室。此外，超聲還具有低成本、禁忌證少的優(yōu)點(diǎn)[10]。與其他評估橫膈功能的檢查方法比較，超聲比胸片和熒光透視檢測更有優(yōu)勢；胸片和熒光透視檢測假陽性率和假陰性率結(jié)果較高；而且經(jīng)橫膈壓力測量是侵入性的檢查，會讓患者感到不舒適，并且只適用于雙側(cè)麻痹患者。EMG檢測雖然有效，但EMG增加肺過度膨脹和氣胸的發(fā)生風(fēng)險，COPD患者一般不主張EMG檢測。以往有研究采用B超檢查20～83歲健康志愿者膈肌后發(fā)現(xiàn)膈肌平均厚度是0.33 cm，正常值下限（95%）是0.15 cm；當(dāng)肺達(dá)到總氣量時，膈肌厚度至少增加20%，兩側(cè)膈肌厚度差能達(dá)到0.33 cm[11]。

一般認(rèn)為，中度COPD患者橫膈會發(fā)生代償性肥大，嚴(yán)重空氣潴留患者膈肌收縮性會受損；這是由于肌肉移位以及隨后肌肉纖維長度—張力變化導(dǎo)致增厚比下降。與這一觀點(diǎn)不一致的是，本研究發(fā)現(xiàn)COPD患者膈肌厚度和收縮性與正常人相近，TOPELI等[12]研究也發(fā)現(xiàn)COPD患者橫膈結(jié)構(gòu)和功能以及呼吸活動與健康志愿者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究證實(shí)評估COPD患者是否合并神經(jīng)肌肉呼吸衰竭時，膈肌厚度和增厚比的正常值適用于COPD患者，這一結(jié)論為后續(xù)評估提供了標(biāo)準(zhǔn)，增加了非侵入性檢查的效力。比如PODNAR等[13]采用膈神經(jīng)傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢測區(qū)分COPD引發(fā)的呼吸衰竭和神經(jīng)肌肉疾病，其研究以20例COPD患者和29名健康人作為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)COPD患者膈神經(jīng)傳導(dǎo)時間更長，振幅更大；這能夠鑒別診斷COPD患者與膈肌神經(jīng)肌肉疾病患者。利用這些非侵入性膈肌檢查參數(shù)，臨床醫(yī)生可以不依靠EMG診斷神經(jīng)肌肉疾病，盡管仍需進(jìn)一步區(qū)分引起神經(jīng)肌肉疾病的原因是肌肉病變還是神經(jīng)病變引起。

本組患者均取仰臥位主要有2個原因。首先，仰臥位抵消了重力對橫膈運(yùn)動的影響，提高檢查敏感性，以便能檢測到坐位和站立位無法探測到的細(xì)微呼吸減弱變化。其次，必要時，仰臥位也可以進(jìn)行EMG檢查。因此，為了保持一致性，所有患者檢查時均取仰臥位。目前尚未見關(guān)于比較仰臥位、坐位和站立位B超膈肌功能檢測結(jié)果差異的研究報(bào)道，本課題組正著手對這一課題進(jìn)行研究分析。

膈肌B超在呼吸衰竭診斷中的應(yīng)用已經(jīng)有很多年歷史了，由于膈肌B超操作簡便，近幾年來這項(xiàng)技術(shù)已越來越得到廣泛使用。GOTTESMAN等[14]運(yùn)用B超比較了12例膈肌麻痹患者和15名健康人，發(fā)現(xiàn)膈肌麻痹患者的膈肌厚度減少且增厚比發(fā)生變化。SUMMERHILL等[15]研究了16例膈神經(jīng)病變患者的膈肌厚度，隨訪了60個月。發(fā)現(xiàn)有11例患者在14個月之后恢復(fù)了功能，而恢復(fù)未功能患者膈肌沒有發(fā)生增厚。DE BRUIN等[16]研究了杜氏肌營養(yǎng)不良癥男性患兒膈肌厚度和增厚比，發(fā)現(xiàn)這些患兒膈肌厚度增加，這可能提示患者膈肌假性肥大且收縮性降低。這些研究表明，B超不僅可以用于診斷，還可以用于監(jiān)測疾病的功能恢復(fù)。

據(jù)筆者所能查閱到的文獻(xiàn)，國內(nèi)尚未見采用B超評價COPD患者橫膈結(jié)構(gòu)和功能的研究報(bào)道。國外PAULIN等[17]采用B超評估COPD患者的橫膈運(yùn)動及其與勞力性呼吸困難的關(guān)系，并與健康人群進(jìn)行了對比，其研究共納入了54例COPD患者和20名健康人。經(jīng)過6min行走測試后，發(fā)現(xiàn)COPD患者橫膈運(yùn)動更?。?6mm vs 46mm）。然后PAULIN等又分別分析了橫膈運(yùn)動性不同患者（大于和小于34mm）的差異；那些橫膈運(yùn)動較小患者行走距離較短，且容易發(fā)生呼吸困難。該研究表明橫膈運(yùn)動功能受損與呼吸功能以及患者主觀感受相關(guān)。其他一些學(xué)者利用其他檢查方法也發(fā)現(xiàn)，COPD患者橫膈運(yùn)動性下降與一些功能性檢查改變有關(guān)，這些檢查包括肺功能測試、6min步行測試和PaCO2等。相反，GORMAN等[18]運(yùn)用M型超聲比較了10例嚴(yán)重COPD患者和10名健康人肺過度膨脹時，膈肌長度和收縮能力，盡管結(jié)果發(fā)現(xiàn)COPD患者在功能余氣量時膈肌長度縮短；但是依據(jù)潮式呼吸時橫膈運(yùn)動并不能區(qū)分COPD患者和健康人。本研究表明COPD患者有橫膈功能障礙，反映出肺過度膨脹之后膈肌運(yùn)動受損，而非收縮性生理改變。

本研究還發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重空氣潴留COPD患者左側(cè)膈肌增厚比增加，表明該側(cè)膈肌收縮性提高。但是這一發(fā)現(xiàn)的臨床意義還不明確，可能只能代表少部分患者。一些學(xué)者比較了健康人群兩側(cè)膈肌運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)膈肌運(yùn)動變化很大；這支持了ALEXANDER的“經(jīng)驗(yàn)法則”，即膈肌兩側(cè)不均等運(yùn)動是常見的，通常沒有意義，除非一側(cè)的運(yùn)動至少是另一側(cè)的2倍，這些研究沒有運(yùn)用B超，所以無法評價橫膈的收縮性。但觀察到的膈肌運(yùn)動變化或許可以反映收縮性變化。但由于這些研究的樣本量都很小，未來還需進(jìn)一步研究闡明這種現(xiàn)象的原因。

本研究主要目的是檢測COPD患者橫膈結(jié)構(gòu)和功能的正常值，以促進(jìn)B超在COPD患者發(fā)生神經(jīng)肌肉性呼吸衰竭診斷中的應(yīng)用，以及在全身麻醉、機(jī)械通氣和進(jìn)行侵入性操作前（例如橫膈EMG檢查）識別高風(fēng)險患者?？傊珻OPD患者和健康人群膈肌厚度下限 以及肺活量時膈肌增厚程度是相似的，這表明以往研究發(fā)現(xiàn)的橫膈病變B超指標(biāo)（厚度＜0.15 cm或增厚比＜1.2）同樣適用于COPD患者，B超能夠評價疾病功能恢復(fù)，監(jiān)測COPD不同治療方法和干預(yù)手段的療效。

[1]莊立,湯曉芙,樊東升,等.健康人膈肌肌電圖初探[J].中國神經(jīng)精神疾病雜志,2002,28(2):136-137.

[2]NOVIKOV A,HOLZER H,DESIMONE RA,et al.Diaphragmatic Amyloidosis Causing Respiratory Failure:A Case Report and Review of Literature[J].Case Rep Oncol Med,2015,2015:917157.

[3]李茂強(qiáng).影像學(xué)診斷橫膈升高的臨床價值[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘(電子版),2013(26):137-137.

[4]UMBRELLO M,FORMENTI P.Ultrasonographic assessment of diaphragm function in critically Ill subjects[J].Respir Care,2016, 61(4):542.

[5]FRANCIS C A,HOFFER J A,REYNOLDS S.Ultrasonographic Evaluation of Diaphragm Thickness During Mechanical Ventilation in Intensive Care Patients[J].Am J Crit Care,2016,25(1):e1-8.

[6]NODA Y,SEKIGUCHI K,KOHARA N,et al.Ultrasonographic diaphragm thickness correlates with compound muscle action potential amplitude and forced vital capacity[J].Muscle Nerve,2016, 53(4):522-527.

[7]UMBRELLO M,FORMENTI P,LONGHI D,et al.Diaphragm ultrasound as indicator of respiratory effort in critically ill patients undergoing assisted mechanical ventilation:a pilot clinical study[J].Crit Care,2015(19):161.

[8]PELLEGRINO R,VIEGI G,BRUSASCO V,et al.Interpretative strategies for lung function tests[J].Eur Respir J,2005,26(5): 948-968.

[9]SARWAL A,WALKER F O,CARTWRIGHT M S.Neuromuscular ultrasound for evaluation of the diaphragm[J].Muscle Nerve, 2013,47(3):319-329.

[10]JUNG B,MOURY PH,MAHUL M,et al.Diaphragmatic dysfunction in patients with ICU-acquired weakness and its impact on extubation failure[J].Intensive Care Med,2016,42(5):853-861.

[11]BOON A J,HARPER C J,GHAHFAROKHI L S,et al. Two-dimensional ultrasound imaging of the diaphragm:quantitative values in normal subjects[J].Muscle Nerve,2013,47(6): 884-889.

[12]TOPELI A,LAGHI F,TOBIN M J.The voluntary drive to breathe is not decreased in hypercapnic patients with severe COPD[J].Eur Respir J,2001,18(1):53-60.

[13]PODNAR S,HARLANDER M.Phrenic nerve conduction studies in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Muscle Nerve,2013,47(4):504-509.

[14]GOTTESMAN E,MCCOOL F D.Ultrasound evaluation of the paralyzed diaphragm[J].Am J Respir Crit Care Med,1997,155 (5):1570-1574.

[15]CRAUSMAN R S,SUMMERHILL E M,MCCOOL F D.Idiopathic diaphragmatic paralysis:Bell's palsy of the diaphragm[J]. Lung,2009,187(3):153-157.

[16]DE BRUIN P F,UEKI J,BUSH A,et al.Diaphragm thickness and inspiratory strength in patients with Duchenne muscular dystrophy[J].Thorax,1997,52(5):472-475.

[17]PAULIN E,YAMAGUTIW P,CHAMMAS M C,et al.Influence of diaphragmatic mobility on exercise tolerance and dyspnea in patients with COPD[J].Respir Med,2007,101(10):2113-2118.

[18]GORMAN RB,MCKENZIE DK,BUTLER JE,et al.Diaphragm length and neural drive after lung volume reduction surgery[J]. Am J Respir Crit Care Med,2005,172(10):1259-1266.

（張西倩 編輯）

B ultrasound assessment of diaphragm structure and function in patientsw ith COPD

Hai-hong Liao
(Department of Medical Ultrasonography,the Second Affiliated Hospital,University of South China, Hengyang,Hunan 421001,China)

ObjectiveTo establish normal values of diaphragmatic structure and function in patients with COPD as a means of facilitating the use of B-mode ultrasound as a diagnostic tool in the evaluation of neuromuscular respiratory failure in patients with COPD and in the identification of high-risk patients prior to general anesthesia, mechanical ventilation,or invasive procedures such as needle electromyography(EMG)of the diaphragm.MethodsFifty patients with COPD and FEV＜70%underwent B-mode ultrasonography.Three images were captured both at the end of expiration(Tmin)and atmaximal inspiration(Tmax).The thickening ratio was calculated as Tmax/Tmin,and each set of values was averaged.The findings were compared with a database of 150 healthy control subjects.ResultsThere was no significant difference in diaphragm thickness or thickening ratio between two sides of diaphragm in each group (control subjects or patientswith COPD)or between the two groups,with the exception of the subgroup with severe air trapping(residual volume＞200%),in which the only difference was that the thickening ratio was higher on the left(P=0.0045).ConclusionsFor evaluation of coexisting neuromuscular respiratory weakness in patients with COPD,the value of the same index established from healthy control subjects can be served as the baseline for comparison.This knowledge expands the role of ultrasound in evaluation of neuromuscular disease in patientswith COPD.

B-mode ultrasound;chronic obstructive pulmonary disease;diaphragm;EMG

R 730.41

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.07.028

1005-8982（2017）07-0125-04

2016-11-10