張疏

（浙江省腫瘤醫(yī)院ICU 浙江 杭州 310022）

呼吸肌是人體呼吸運動的動力泵，驅(qū)動肺的氣體交換，是人體賴以生存的骨骼肌[1]。膈肌由膈神經(jīng)支配，其呼吸運動占呼吸動力學(xué)的60%～80%以上，是最重要的呼吸肌[2]。膈肌功能狀態(tài)對機械通氣患者的呼吸運動、膈肌形態(tài)和功能的改變有重要影響。Goligher等[3]針對107例機械通氣患者的研究顯示，機械通氣一周后，約44%的患者膈肌厚度減少超過10%，而對照組的非機械通氣患者則未發(fā)生明顯變化。機械通氣的患者一旦出現(xiàn)膈肌功能障礙，可能導(dǎo)致延遲撤機、困難撤機甚至未能撤離呼吸機，因而延長了ICU停留時間并影響長期預(yù)后[4]。

鑒于膈肌在呼吸運動中的主導(dǎo)作用，在機械通氣患者中，出現(xiàn)膈肌功能障礙則意味著脫機困難和總機械通氣時間延長[5]，因此，膈肌功能評估成為評價患者自主呼吸能力及能否脫機的重要環(huán)節(jié)。我們將傳統(tǒng)的膈肌功能評估方法及臨床應(yīng)用新進(jìn)展作一綜述，以求進(jìn)一步明確膈肌功能在機械通氣中的重要意義。

目前膈肌功能的評估方法包括X線、CT、MRI、膈神經(jīng)功能監(jiān)測、跨膈壓監(jiān)測等。

1.常規(guī)X線

X線平片成像原理是通過X射線穿透成像和不同結(jié)構(gòu)的X射線吸收測量的差異[6]。我們通常用胸部正側(cè)位片來觀察正常或異常膈肌的起始點，間接地通過肺下邊界確定膈肌的位置和輪廓；但是如果在胸腔觀察膈肌，則需要進(jìn)一步的成像技術(shù)（CT或MRI）來確定膈肌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。在X線透視下，我們可以動態(tài)觀察膈肌在一個呼吸循環(huán)中的運動[7]。Sharp等[8]對8例慢性阻塞性肺疾病患者和23例正常人進(jìn)行了研究，站立狀態(tài)慢性阻塞性肺疾病患者膈肌長度比正常人短32%。Rochester等[9]研究了32例COPD患者和22例正常人在站立位置RV（殘氣量）的膈肌長度指數(shù)DLI（膈肌長度指數(shù)），發(fā)現(xiàn)慢性阻塞性肺疾病患者膈肌短于正常人（28%）。BeleMayf等利用人體解剖標(biāo)記測量胸片上正常和肺氣腫患者的膈肌長度指數(shù)（DLI），并驗證該方法估計膈肌長度的有效性，進(jìn)一步指出該方法在評估肺功能方面的意義。結(jié)果表明，肺氣腫患者膈肌長度指數(shù)小于正常人，通過肺減容術(shù)可增加膈肌長度指數(shù)[10]。

2.CT的原理

是將通過人體的X射線經(jīng)計算機處理后獲得橫斷面圖像，可準(zhǔn)確反映病變的存在并測量病灶的大小、形狀、密度和體積。它還可以充分顯示病變周圍的形態(tài)學(xué)特征，如病灶的平滑邊緣和毛刺，并了解病灶與其他器官的毗鄰結(jié)構(gòu)，這有助于病灶的定位和表征[11]。CT診斷的敏感性和特異性均高于常規(guī)胸片。CT掃描時間短，不受呼吸偽影的影響，圖像的空間分辨率高，肺實質(zhì)解剖清晰，價格低于MRI。因此，CT已成為研究膈肌功能的主要影像學(xué)方法。近二十年來，各種后處理軟件的應(yīng)用，可獲得冠狀面和其他多平面重建圖像，使得CT的研究越來越廣泛。研究的主要內(nèi)容包括膈肌及其周圍區(qū)域的結(jié)構(gòu)、長度、曲率和表面積，以及肺容積的確定。

2.1 早期膈肌重建

Naidich DP在1987年用5mm厚的CT間隔首次研究正常人在膈肌松弛和收縮時，比較兩種呼吸相的不同形態(tài)。從連續(xù)掃描平面的冠狀面和矢狀面重建兩個狀態(tài)下的膈穹窿模型，并通過測量膈肌的長度和位移，繪制膈肌與肋骨之間的面積分布圖。結(jié)果顯示：膈肌移位680ml，膈穹窿右半部縮短約6.7～7.2cm，膈穹窿左半部縮短約4～4.3cm[12]。

2.2 三維重建技術(shù)的應(yīng)用

Jurrand A和Tobin MJ等[13]在1997年應(yīng)用螺旋CT重建4例正常人膈肌。在每個圖像中，通過OSIRIS軟件對膈穹窿、膈肌和胸壁的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，然后將數(shù)字化膜片發(fā)送到MATLAB工作站進(jìn)行重建。結(jié)論：（1）膈肌長度、表面積、膈穹窿、膈肌、胸壁面積與MRI檢查結(jié)果相似，證實螺旋CT技術(shù)重建膈肌形態(tài)的可靠性；（2）無論是正常人或肺功能障礙者，MRI檢查都適合受試者，既避免輻射，又提高了檢查的依從性。

3.MRI

磁共振是對氫質(zhì)子在磁場中共振產(chǎn)生的信號進(jìn)行成像的技術(shù)。磁共振成像的優(yōu)點是：無創(chuàng)傷、無輻射、高分辨率的軟組織對比、直接冠狀位、矢狀位、橫向和斜位成像。特別是對呼吸運動的動態(tài)研究可以根據(jù)研究需求選擇目標(biāo)層面進(jìn)行掃描，同時也可以對胸部和膈膜進(jìn)行研究，擴大研究范圍。MRI的缺陷主要是時間和經(jīng)濟成本高，但近年來，利用不同的MRI掃描序列進(jìn)行快速成像已成為國際上的一個熱門話題，研究包括膈肌在不同呼吸狀態(tài)下的運動、膈肌的三維重建、胸廓、肺容積和整個肺的運動。

3.1 快速梯度回波脈沖序列（MRI）來研究膈肌的運動

Gierada等人通過快速梯度回波脈沖序列證實了膈肌呼吸研究的可靠性，通過測量上矢狀橫膈膜不同點來觀察膈肌的運動。結(jié)果表明，膈肌絕對位移在右側(cè)為4.4cm，左側(cè)為4.2cm。膈肌運動幅度中部為其最大值。Unal等采用梯度回波序列和透視檢查對COPD患者膈肌運動功能進(jìn)行研究，結(jié)論指出，慢性阻塞性肺疾病患者膈肌的位移減少，膈肌的位移與Fev1密切相關(guān)。Wilson TA等人采用1.5T磁共振成像評價膈肌異常運動，明確了肺氣腫患者深呼吸時膈肌運動的平均振幅為（10±0.04）cm，明顯高于正常人（0.5±0.002）cm[14]。

3.2 MRI三維重建研究膈肌面積

Paiva M等運用MRI測量膈肌的三維結(jié)構(gòu)，并計算隔膜的總面積、隔膜和胸壁的表面積以及隔膜的曲率半徑，膈肌面積和胸壁面積占膈肌總面積的45±1.5%。

3.3 膈肌、胸廓和肺容積的三維重建

Heidi C等對慢性阻塞性肺功能障礙和其他正常受試者的矢狀位掃描，描述RV、TLC和FRC時膈肌和胸肌的形態(tài)和體積的變化，三維重建體積模型與實際值吻合良好，膈肌長度隨肺容積增加而減少37%，冠狀位28%，膈肌的總表面積、膈肌面積和胸壁面積在RV最大，TLC的最小值減少了48%和100%，但膈穹窿面積增加了37%[15]。

3.4 動態(tài)回波平面MRI序列（EPI）對膈肌的三維動態(tài)研究

Levin S使用動態(tài)回波平面MRI序列（EPI）將受試者的MRI圖像與連續(xù)記錄的呼吸信號同步，獲得受試者兩個呼吸周期的動態(tài)實時膈肌三維重建，測量膈肌在動態(tài)變化中的位移距離和表面積、體積，證實了在自由呼吸狀態(tài)下EPI具有足夠的空間和時間分辨率來動態(tài)研究膈肌功能[16]。

綜上所述，影像學(xué)由于其無創(chuàng)性、直觀性、客觀性和良好的隨訪性，對膈肌形態(tài)和功能的研究具有極大的臨床前景。不僅可以對機械通氣患者的膈肌功能進(jìn)行評估，還可為指導(dǎo)撤機、預(yù)測撤機的結(jié)果提供新的參考依據(jù)，因此對膈肌的形態(tài)結(jié)構(gòu)和膈肌的生理和病理生理學(xué)的研究有著非常廣闊的前景和意義。