周林瓊 王明航 段春磊 李慧茹 林曉紅 楊江

(1河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸科，河南 鄭州 450000；2河南中醫(yī)藥大學(xué)；3河南中醫(yī)藥大學(xué)呼吸疾病診療與新藥研發(fā)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心 河南省中醫(yī)藥防治呼吸病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

流行病學(xué)顯示，慢性呼吸道疾病導(dǎo)致的死亡和健康損失呈上升趨勢，2017年估計(jì)有391萬人死于慢性呼吸道疾病，占全球所有死亡人數(shù)的7%〔1〕。因此，呼吸系統(tǒng)疾病的防控尤為關(guān)鍵。呼吸肌是呼吸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力泵，膈肌是胸腔與腹腔間的肌肉-纖維結(jié)構(gòu)，占呼吸肌功能的60%～80%，膈肌功能障礙是引起呼吸衰竭的重要機(jī)制之一。對(duì)膈肌結(jié)構(gòu)及功能的評(píng)價(jià)在疾病的診斷和評(píng)估慢性阻塞性肺疾病(COPD)、重癥患者的病情嚴(yán)重程度評(píng)估及預(yù)后等方面應(yīng)用廣泛。因此，在呼吸系統(tǒng)疾病的臨床實(shí)踐和研究中，膈肌療效評(píng)價(jià)方法是其重要的組成部分。

1 膈肌療效評(píng)價(jià)方法內(nèi)容

1.1影像學(xué)

1.1.1普通X線 雖然胸片和透視有較強(qiáng)的輻射但診斷的特異性相對(duì)有限，不過其價(jià)格低廉、操作簡便，目前仍是評(píng)估膈肌功能常用的檢測手段之一。研究表明，胸部X線在單側(cè)膈肌麻痹中的診斷比雙側(cè)更可靠。在單側(cè)膈肌麻痹情況下，胸片顯示為典型不對(duì)稱的膈肌抬高，其敏感性陽性預(yù)測值高達(dá)90%，而特異性低(44%)〔2〕。雖然“嗅探試驗(yàn)”可進(jìn)一步確認(rèn)診斷，但6%的非膈肌麻痹患者可觀察到假陽性的嗅探試驗(yàn)結(jié)果〔3〕。隨著技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了一種稱為“動(dòng)態(tài)胸片”的功能性X線成像方法。該方法能夠提供肺通氣和循環(huán)的微小像素值變化，其變化與膈肌移位密切相關(guān)〔4〕。在常規(guī)的吸氣水平成像外，加以呼氣水平進(jìn)行額外成像，可以測得膈肌的偏移量，也可以評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)和呼吸引起的肺部X射線半透明變化〔5〕，為肺部疾病的診斷提供了有效的功能信息。因此，該方法有望成為一種快速、簡便的評(píng)價(jià)膈肌運(yùn)動(dòng)和局部肺氣流的方法〔6〕。但在呼吸過程中動(dòng)態(tài)胸片上可能仍有大量未使用的信息，還需進(jìn)一步研究挖掘動(dòng)態(tài)胸部攝影的潛力。鑒別或確定其他可出現(xiàn)類似表現(xiàn)的疾病，如膈疝、肺下積液、肺葉不張或膈下膿腫等，則需要選擇CT或超聲進(jìn)一步成像來確定。

1.1.2電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT) CT成像可非侵入性地區(qū)分胸片不能鑒別的膈肌抬高，特別是對(duì)膈疝的診斷〔7〕。其膈肌損傷及創(chuàng)傷性膈疝的靈敏度為82%、特異度為92%〔8〕。隨著 CT 成像技術(shù)的迅速發(fā)展，在膈肌功能檢測、膈肌功能異常的診斷、鑒別及療效評(píng)價(jià)等方面受到越來越多的關(guān)注，特別是多層螺旋CT的多平面重建技術(shù)，可以精確測量肌肉的長度、表面積和形狀，通過觀察殘氣容積和肺總量時(shí)膈肌形態(tài)學(xué)參數(shù)，如(膈肌總長度、對(duì)合長度、對(duì)合面積等)的變化來對(duì)膈肌功能進(jìn)行評(píng)估〔9〕。

1.1.3磁共振成像(MRI) 隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，除了快速、定量的顯示膈肌解剖結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)干預(yù)和手術(shù)等治療外，其在膈肌功能信息的診斷是目前的研究重點(diǎn)，尤其是MRI三維重建和動(dòng)態(tài)成像。研究發(fā)現(xiàn)，膈肌三維重建技術(shù)可以達(dá)到可視化、定位、分類和量化缺損〔10〕。還有學(xué)者提出一種基于二維膈肌輪廓的回顧性四維-MRI重建方法，以在出現(xiàn)明顯呼吸變化的情況下提高四維-MRI的質(zhì)量，雖然四維-MRI比四維-CT提供更好的軟組織對(duì)比度，但是經(jīng)常會(huì)觀察到運(yùn)動(dòng)偽影〔11〕。Freedman等〔12〕建立了一種四維T2加權(quán)MRI的運(yùn)動(dòng)建模和超分辨率的方法，顯示出較少的縫合偽影。動(dòng)態(tài)三維MRI可以評(píng)價(jià)呼吸過程中呼吸肌的功能相互作用，量化參與呼吸動(dòng)作的不同肌群的貢獻(xiàn)，并描述膈肌形狀變化的特征，與反映綜合呼吸肌能力的肺功能測試相比，可能對(duì)中度膈肌無力更敏感〔13〕。Bhave等〔14〕評(píng)估了所提出的盲壓縮感知算法，可以提高動(dòng)態(tài)三維MRI的肺容積和膈肌運(yùn)動(dòng)的空間和時(shí)間分辨率，并可以用于肺容積和膈肌運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)三維自由呼吸的MRI檢查，為引導(dǎo)放射治療提供可靠的胸腹部四維信息。

1.1.4超聲成像 超聲在評(píng)估膈肌功能方面具有優(yōu)勢，如用二維或M型超聲測量膈肌偏移及吸氣時(shí)膈肌厚度的變化。超聲測量的膈肌厚度、偏移和增厚率是常用的評(píng)價(jià)膈肌功能的方法。由于超聲的無創(chuàng)、易操作等優(yōu)點(diǎn)，它是目前重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)患者呼吸肌檢查的首選方式。在ICU中，機(jī)械通氣可以迅速導(dǎo)致膈肌損傷和變薄〔15〕。研究發(fā)現(xiàn)〔16〕，預(yù)測撤機(jī)的膈肌偏移臨界值為1.25 cm，膈肌厚度的變化百分比臨界值為21.5%，敏感性均>90%。在危重的機(jī)械通氣患者中，膈肌厚度與收縮能力之間沒有顯著關(guān)系，而膈肌增厚比率能可靠地判斷膈肌功能障礙，其與脫機(jī)成功相關(guān)性高于膈肌厚度、膈肌偏移〔15〕。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，膈肌增厚淺快呼吸指數(shù)取72.6次/(min·mm)為截?cái)嘀?，預(yù)測拔管的敏感度和特異度分別為100.00%和72.20%，比膈肌增厚率及傳統(tǒng)淺快呼吸指數(shù)更準(zhǔn)確〔17〕。而對(duì)于術(shù)后懷疑膈肌麻痹或膈神經(jīng)損傷的患者，膈肌超聲檢查可與膈肌肌電圖和膈神經(jīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合檢查。因此，膈肌超聲對(duì)診斷膈肌功能障礙是有用和準(zhǔn)確的。

1.2電生理指標(biāo)

1.2.1膈肌肌電圖 膈肌肌電圖是客觀評(píng)價(jià)神經(jīng)損害后膈肌功能的重要方法。經(jīng)電刺激與磁刺激誘發(fā)的復(fù)合肌肉動(dòng)作電位(CMAP)可作為膈肌運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在深吸氣時(shí)CMAP波幅較高，但潛伏期不隨呼吸相變化〔18〕；潛伏期延長是膈神經(jīng)損傷的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，在超聲上，膈肌CMAP波幅與用力肺活量(FVC)和膈肌偏移幅度均呈中度相關(guān)，表明膈肌CMAP波幅可能在更廣泛的意義上反映呼氣肌的表現(xiàn)〔19〕。Pinto等〔20〕發(fā)現(xiàn)在評(píng)估早期肌萎縮性側(cè)索硬化癥進(jìn)展時(shí)，神經(jīng)刺激比超聲測量膈肌厚度更敏感。

1.2.2膈神經(jīng)傳導(dǎo)(PNC) PNC及膈肌肌電活動(dòng)的測定作為呼吸功能障礙評(píng)價(jià)的客觀指標(biāo)，有助于在呼吸衰竭和呼吸道疑似神經(jīng)肌肉疾病的患者中檢測呼吸受累。PNC的參考值的左側(cè)和右側(cè)平均波幅的下限分別為0.28 mV和0.25 mV；潛伏期與年齡相關(guān)〔21〕。但膈神經(jīng)傳導(dǎo)檢查對(duì)膈神經(jīng)病變的評(píng)價(jià)常伴有假陰性。Johnson等〔22〕提出一種評(píng)估膈神經(jīng)病變的新的膈神經(jīng)傳導(dǎo)-膈肌超聲聯(lián)合方法，可以在一定程度上提高膈神經(jīng)病變的診斷準(zhǔn)確率。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，峰值食管膈肌肌電圖與峰值體表呼吸肌電圖各自測定的神經(jīng)呼吸驅(qū)動(dòng)之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此支持將體表呼吸肌電圖作為一種無創(chuàng)性的方法來定量神經(jīng)呼吸驅(qū)動(dòng)〔23〕。

1.3力學(xué)指標(biāo) 呼吸力學(xué)的評(píng)估是臨床實(shí)踐和研究的重要組成部分，有助于診斷、表型患者、評(píng)估治療效率和患者隨訪。

目前認(rèn)為跨膈壓測定能夠較好地反應(yīng)膈肌綜合力量和貯備力，但測量是有創(chuàng)的，因此不推薦臨床上首選來評(píng)估膈肌功能。在COPD患者中顫搐性跨膈壓(PdiTw)下降與第1秒用力呼氣容積(FEV1)的下降呈線性正相關(guān)，與受試者主觀因素?zé)o關(guān)，且PdiTw比最大吸氣壓(MIP)更能預(yù)測機(jī)械通氣晚期重癥患者的預(yù)后〔24〕。而吸鼻跨膈壓和食管壓力、PdiTw是肌萎縮性側(cè)索硬化癥患者無通氣生存的重要預(yù)測因子，其中最大呼氣壓(MEP)和PdiTw是絕對(duì)生存的預(yù)測因子，而PdiTw是死亡分層最有力的生物標(biāo)志物〔25〕。顫搐性氣管內(nèi)壓與PdiTw呈高度線性關(guān)系，并可客觀評(píng)價(jià)膈肌功能的動(dòng)態(tài)變化〔26〕。而最大鼻腔吸氣壓是非侵入性的，且產(chǎn)生比MIP更高的壓力〔27〕。在聯(lián)合檢測時(shí)〔28〕，在MIP中加入最大鼻腔吸氣壓檢測，吸氣肌無力的假陽性診斷減少了20%，將咳嗽胃壓檢測加入MEP可將呼氣肌無力的假陽性診斷降低30%。頸磁刺激診斷膈神經(jīng)病變傳導(dǎo)異常的敏感性和特異性分別為0.91和0.84，其陽性預(yù)測值為0.81，陰性的預(yù)測值為0.92〔29〕，可作為標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)膈肌功能的方法。Poulard等〔30〕提出與超快超聲結(jié)合，得到的膈肌最大軸向速度和PdiTw呈正相關(guān)，開拓了非侵入性和完全非意志性評(píng)估的前景。然而目前，有創(chuàng)性測量跨膈壓仍然是客觀評(píng)估呼吸肌功能的金標(biāo)準(zhǔn)。

1.4肺功能指標(biāo)

1.4.1最大靜態(tài)吸氣或呼氣壓力 其可以簡單、無創(chuàng)地評(píng)估被檢者整體呼吸肌力量〔29〕，但缺乏特異性，在臨床中的使用有限。其測定值與最大跨膈壓的相關(guān)程度高，但最大靜態(tài)吸氣壓可能低估膈肌功能。因此常作為評(píng)價(jià)膈肌功能的一種合理的替代方法〔31〕，同時(shí)應(yīng)結(jié)合整體臨床情況解釋結(jié)果。

1.4.2肺活量(VC) VC反映了呼吸肌無力和靜態(tài)機(jī)械負(fù)荷的綜合作用。雖然VC診斷特異性較差，但它具有簡單、高重復(fù)性和良好的參考價(jià)值，在急慢性肌無力患者病情監(jiān)測中作為常規(guī)檢測方法。由于重力對(duì)腹部內(nèi)容物的作用，仰臥位和直立位相比，VC明顯下降。從坐位到仰臥位時(shí)VC的變化百分比〔ΔVC-仰臥位(%)〕的測定，已作為篩查膈肌功能障礙的試驗(yàn)〔32〕。然而，一些呼吸困難的人不能忍受臥位，ΔVC-仰臥位(%)在臨床的應(yīng)用是有限的。研究發(fā)現(xiàn)〔33〕，MEP/MIP為1.5時(shí)，檢測單側(cè)膈肌麻痹的敏感性和特異性分別為87%、45%。比值為3.0時(shí)，檢測雙側(cè)膈肌麻痹的敏感性為85%、特異性為84%，即MEP/MIP和ΔVC-仰臥位(%)的敏感性和特異性相當(dāng)，并可以減少對(duì)仰臥位肺功能測定的需要，可以作為篩查疑似單純性膈神經(jīng)病變患者的替代方法。

2 膈肌療效評(píng)價(jià)方法在呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用

2.1不明原因的呼吸困難的診斷 呼吸肌功能障礙可導(dǎo)致呼吸困難甚至呼吸衰竭。如膈肌麻痹的臨床表現(xiàn)往往不具特異性，包括仰臥位、氧氣或機(jī)械通氣的脫機(jī)困難、不明原因的呼吸窘迫、不對(duì)稱的呼吸模式等。因此，在許多臨床情況下，需要評(píng)估膈肌功能〔34〕。此外，機(jī)械通氣患者出現(xiàn)明顯的膈肌無力和不明原因的呼吸衰竭，應(yīng)特別懷疑呼吸肌功能異常疾病(如重癥肌無力、成人型龐培病和慢性炎癥性脫髓鞘多神經(jīng)病等)。這些疾病是可以治療的，并可表現(xiàn)為原發(fā)性呼吸肌受累和急性呼吸衰竭〔35〕。因此，一些不明原因的呼吸困難，應(yīng)當(dāng)警惕呼吸肌功能異常，并積極進(jìn)行全面的呼吸肌功能檢查〔36〕。

2.2在COPD中的應(yīng)用 COPD的患者常伴呼吸肌功能異常，而由于呼吸肌無力造成的高碳酸血癥性呼吸衰竭是這些患者的最重要死亡原因。超聲可以客觀量化膈肌運(yùn)動(dòng)幅度，判斷膈肌疲勞，篩選COPD患者，其結(jié)果與FEV1、FVC、FEV1/FVC具有很好的相關(guān)性〔37〕。在COPD患者中發(fā)現(xiàn)膈肌運(yùn)動(dòng)度和最大自主通氣量之間也有很強(qiáng)的相關(guān)性〔38〕。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，對(duì)經(jīng)食管膈肌肌電活動(dòng)、表面膈肌肌電活動(dòng)、表面胸骨旁肌電圖和表面胸鎖乳突肌肌電圖使用均方根進(jìn)行量化，可作為COPD患者神經(jīng)呼吸驅(qū)動(dòng)的有效生理標(biāo)志物〔39〕。

此外，通過對(duì)COPD患者的膈肌功能的檢測，如膈肌肌電參數(shù)的變化、神經(jīng)呼吸驅(qū)動(dòng)、膈肌長度變化等指標(biāo)的改變來對(duì)COPD嚴(yán)重程度加以評(píng)價(jià)，有助于識(shí)別臨床癥狀的惡化、預(yù)測COPD急性加重住院治療的必要性及肺康復(fù)治療預(yù)后。通過膈肌肌電圖測得的神經(jīng)呼吸驅(qū)動(dòng)，可以作為肺功能、FEV1、運(yùn)動(dòng)耐量等測試的補(bǔ)充，以達(dá)到更好的COPD管理并減少急性加重〔40〕。膈肌超聲發(fā)現(xiàn)功能性殘余容量時(shí)并列區(qū)域膈肌長度變化的內(nèi)在變化百分比(Δlzapp%)≥10%能區(qū)分經(jīng)肺康復(fù)后的6 min步行距離(6MWD)改善的患者，敏感性為83%，特異性為74%〔41〕。經(jīng)吸氣肌訓(xùn)練后，COPD患者的膈肌肌電圖相對(duì)最大值降低，吸氣肌力和運(yùn)動(dòng)耐力較對(duì)照組提高更多，并且勞力性呼吸困難和運(yùn)動(dòng)耐力得以改善〔42〕。Rocha等〔43〕提出在COPD患者的管理中可以使用手動(dòng)膈肌釋放技術(shù)，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以改善COPD患者的膈肌活動(dòng)度、運(yùn)動(dòng)能力和吸氣量。因此，通過COPD患者在某些治療前后，吸氣肌力和耐力、生活質(zhì)量的影響及相應(yīng)的一些指標(biāo)的改變，可以對(duì)COPD患者的肺康復(fù)治療、呼吸功能干預(yù)、有氧訓(xùn)練等治療方案加以評(píng)價(jià)。

2.3在ICU機(jī)械通氣脫機(jī)中的應(yīng)用 在ICU中患者多數(shù)需要機(jī)械通氣，而潛在的疾病或機(jī)械通氣本身會(huì)引起膈肌功能障礙。通過評(píng)估雙側(cè)前磁膈神經(jīng)刺激所產(chǎn)生的PdiTw來對(duì)患者膈肌功能進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)ICU中機(jī)械通氣的患者平均產(chǎn)生的PdiTw僅為正常水平的20%，而高比例的機(jī)械通氣患者的PdiTw水平要低得多，提示更嚴(yán)重的膈肌無力〔35〕。一項(xiàng)meta分析發(fā)現(xiàn)，膈肌功能障礙是危重患者脫機(jī)失敗的預(yù)測因子。膈肌偏移或膈肌增厚分?jǐn)?shù)預(yù)測脫機(jī)成功的合并敏感度為85%，合并特異度為74%，但存在一定的局限性，如納入的研究具有高度的異質(zhì)性、超聲診斷的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一、研究數(shù)量少等〔44〕。但膈肌偏移和膈肌增厚率在預(yù)測脫機(jī)結(jié)局方面顯示出良好的診斷性。研究發(fā)現(xiàn)〔45〕，右半膈肌偏移和其變化聯(lián)合檢測預(yù)測拔管成功敏感度和特異度分別為92.0%、83.3%，可作為預(yù)測機(jī)械通氣患者拔管結(jié)局的指標(biāo)。

2.4在其他肺部疾病中的應(yīng)用

2.4.1哮喘 哮喘患者行膈肌功能檢查，發(fā)現(xiàn)患者出現(xiàn)膈肌變扁平，雙側(cè)CMAP的時(shí)限縮短、潛伏期延長、波幅升高，此外，研究發(fā)現(xiàn)肺容積決定著膈肌的位置和呼吸肌的功能，而慢性氣流受限可以改變膈肌的位置，進(jìn)而影響了吸氣肌的功能和運(yùn)動(dòng)耐力，改善膈肌功能有助于氣流受限疾病的治療及康復(fù)〔46〕。通過對(duì)43例哮喘患者研究發(fā)現(xiàn)，在吸氣肌訓(xùn)練的基礎(chǔ)上加以手法療法和治療性運(yùn)動(dòng)方案能夠更有效地改善 MIP，而 MIP在檢測早期呼吸肌功能障礙方面可能更敏感〔47〕。因此對(duì)膈肌功能的檢測，有助于評(píng)估哮喘患者病情嚴(yán)重程度和治療效果。

2.4.2睡眠呼吸疾病 睡眠呼吸疾病與呼吸肌功能密切相關(guān)。因肌電圖可用于量化呼吸努力，研究表明，如果記錄多導(dǎo)睡眠圖信號(hào)同時(shí)檢測食道壓力和膈肌肌電，可以準(zhǔn)確鑒別呼吸暫停類型〔48〕。此外，通過對(duì)呼吸功能檢查可以指導(dǎo)設(shè)置持續(xù)氣道正壓治療時(shí)的壓力，評(píng)價(jià)上氣道阻力和呼吸中樞驅(qū)動(dòng)的變化〔49〕。因此，在睡眠呼吸疾病診治及研究中應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)呼吸肌功能檢測的價(jià)值。

2.4.3肺氣腫 研究發(fā)現(xiàn)〔50〕，肺氣腫患者的膈肌長度、最大跨膈壓、PdiTw均低于正常人。治療后最大跨膈壓和PdiTw均恢復(fù)到正常范圍，并且呼吸困難和生活質(zhì)量的改善與肺容積和膈肌長度的變化相關(guān)。此外，肺氣腫組的患者在相同肺容積的功能殘存容量可以比正常受試者產(chǎn)生更高的跨膈壓峰值，因此，對(duì)膈肌功能的評(píng)估可以反映病情的輕重程度。

2.4.4塵肺病 塵肺病是一種職業(yè)性慢性呼吸道疾病，以彌漫性肺纖維化為主要表現(xiàn)，隨病期的進(jìn)展呈進(jìn)行性加重。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)〔51〕，經(jīng)長期的體外膈肌起搏治療，可以改善塵肺病合并COPD患者的呼吸困難癥狀、肺功能。因此，通過對(duì)膈肌功能的評(píng)估和治療訓(xùn)練有利于改善塵肺病患者的生存質(zhì)量。

綜上，對(duì)膈肌力學(xué)、結(jié)構(gòu)和功能的評(píng)估是呼吸系統(tǒng)疾病的重要組成部分，了解膈肌療效評(píng)價(jià)方法在慢性呼吸系統(tǒng)疾病、重癥患者中的診斷、治療及預(yù)后評(píng)估等方面具有重要意義。但目前由于數(shù)據(jù)有限及研究方法的廣泛差異，膈肌功能的檢測尚無統(tǒng)一診斷標(biāo)準(zhǔn)，而以聯(lián)合評(píng)估為主要手段，并且尚未發(fā)現(xiàn)更有效的方法阻止或逆轉(zhuǎn)呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)展。因此對(duì)膈肌療效方法的規(guī)范及探索新的行之有效的治療、康復(fù)及預(yù)后的方法具有重要的臨床和社會(huì)價(jià)值。