曹延祥,劉朝陽

(中國人民解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學中心綜合外科,國家老年疾病臨床研究中心,北京 100853)

膈肌是一個由中央的肌腱結構和周圍的骨骼肌結構組成的“穹頂樣”的纖維肌性器官,位于胸、腹腔之間,是最主要的呼吸肌,其承擔約75%的呼吸做功[1]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、機械通氣、胸腹部手術及感染等多種因素均可影響膈肌功能。在臨床上可通過X線片、電子計算機斷層掃描(computed tomography,CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、跨膈壓及肌電圖等多種方法對膈肌功能進行評估。超聲以其安全方便、簡單無創(chuàng)、價格合理、可實現(xiàn)床旁實時動態(tài)觀察等優(yōu)勢,近年來在膈肌功能評估方面廣泛應用[2]。本文將就臨床常用的膈肌超聲評估方法及其臨床應用情況進行總結。

1 膈肌超聲的測量指標

1.1 膈肌厚度及變化率

一般取半臥位,床頭抬高20°～40°,采用高頻率(5～18MHz)探頭,垂直于肋骨長軸置于腋前或腋中線第7～9肋間,在B模式下所見兩條高回聲線(胸膜和腹膜)之間的結構即為膈肌(圖1),胸膜和腹膜的距離即為膈肌厚度。切換為M型超聲分別測量吸氣末及呼氣末膈肌厚度。需要特殊強調,膈肌厚度是測量胸膜和腹膜之間的距離,而不是測量兩條高回聲線外緣的距離。膈肌厚度變化率可通過計算獲得:膈肌厚度變化率=(膈肌厚度呼氣末-膈肌厚度吸氣末)/膈肌厚度呼氣末。膈肌厚度呼氣末<2mm、膈肌厚度變化率<20%即可考慮膈肌麻痹[3]。

圖1 膈肌厚度超聲圖像Figure 1 Ultrasound image of diaphragm thickness

1.2 膈肌移動度

一般取平臥位,采用低頻率(1～3MHz)探頭,置于腋前線或鎖骨中線與肋緣交界處,在B模式下,以肝臟或脾臟為聲學窗,可見到覆蓋在肝臟或脾臟表面的高回聲線即為膈肌。切換為M型超聲所見類似于“正弦曲線”的圖形即為膈肌的運動軌跡,測量曲線最高點到基線的距離即為膈肌移動度(圖2)。在平靜呼吸時健康成年男性的膈肌移動度為(1.8±0.3) cm,女性為(1.6±0.3)cm;當膈肌移動度<1.0cm時,可診斷膈肌功能障礙[4]。

圖2 膈肌移動度超聲圖像Figure 2 Ultrasound image of diaphragmatic excursion

1.3 膈肌收縮速度

膈肌收縮速度可通過膈肌移動度與吸氣時間的比值來計算獲得,測量方法同前述膈肌移動度,需同時記錄膈肌完成此次移動所需要的時間,從基線(吸氣開始時)到峰值的斜率(cm/s)即為膈肌收縮速度。Soilemezi等[5]通過對40名健康成人膈肌收縮速度的測量,得出膈肌收縮速度為(1.3±0.4)cm/s,且無性別差異。

1.4 膈肌快速呼吸指數(shù)

快速淺呼吸指數(shù)(rapid shallow breathing index,RSBI)由Yang等[6]在1991年首次提出,通過呼吸頻率與潮氣量的比值得到,RSBI用以預測機械通氣患者脫機結局。膈肌快速呼吸指數(shù)(diaphragmatic rapid shallow breathing index,D-RSBI)源于RSBI,2016年由Spadaro提出:D-RSBI=呼吸頻率/膈肌移動度[7]。Spadaro等[7]及趙永華等[8]均證實D-RSBI比RSBI或膈肌移動度在預測撤機結局方面更準確。Abbas等[9]的研究證實D-RSBI預測的閾值為1.9次/(min·mm),受試者工作特征曲線下面積為0.97,靈敏度為84.6%,特異度為100.0%。

2 膈肌超聲的臨床應用

2.1 預測機械通氣患者脫機結局

約20%機械通氣患者面臨拔管失敗,需要重新氣管插管[10]。長時間機械通氣可引起呼吸機相關膈肌功能障礙,很多研究已經(jīng)證明膈肌功能障礙與脫機失敗有密切關聯(lián)[4,11]。因此撤機前對膈肌進行充分評估,確定合適的拔管時機尤為重要。Dinino等[12]研究發(fā)現(xiàn)當膈肌厚度變化率≥30%時,撤機成功的靈敏度為88%,特異度為71%,并建議將膈肌厚度變化率≥30%作為撤機的臨界值。Zhang等[13]通過對37例慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者拔管結局預測的研究指出,當自主呼吸實驗開始后30min時的膈肌移動度大于1.72cm時,預測拔管成功的特異度以及靈敏度分別為83.3%和76%。Farghaly等[14]指出,當自主呼吸實驗期間膈肌移動度≥10.5mm時,預測拔管成功的特異度為87.5%,靈敏度為71.5%。而另外一項對191例成功通過自主呼吸實驗患者的研究發(fā)現(xiàn),膈肌移動度與拔管失敗無關[15]。Whebell等[16]的研究證實膈肌收縮速度有助于對撤機結局的預判。Huang等[17]通過對一項納入40例80歲及以上超高齡機械通氣老年患者的研究,證實膈肌移動度和膈肌收縮速率是預測老年患者脫機結局的指標。趙永華等[8]通過對110例連續(xù)機械通氣患者進行研究,證實D-RSBI預測的閾值為1.5次/(min·mm),靈敏度為87%,特異度為80%。另外還可通過膈肌超聲與心臟超聲、肺部超聲進行聯(lián)合預測脫機結局,Xu等[18]的研究證實左心房壓和肺部超聲評分及膈肌功能障礙組成的預測模型在預測脫機結局方面有很好的準確性,受試者工作特征曲線下面積為0.919,靈敏度和特異度分別為91.7%和82.7%,還首次提出了多因素的擬合方程,logit (p)=-21.303+0.245×左心房壓+1.046×肺部超聲評分+3.009×單側膈肌功能障礙。

2.2 協(xié)助診斷COPD

肺功能是診斷COPD的金標準,但有一部分患者無法配合肺功能檢查?？蓢L試通過膈肌超聲來診斷COPD。Scheibe等[19]通過對20名健康志愿者和60例COPD患者的膈肌指標進行研究,發(fā)現(xiàn)膈肌移動度與第1秒用力呼氣容積呈明顯正相關,相關系數(shù)高達0.85。彭浩等[20]相關研究顯示:深呼吸時,通過膈肌移動度診斷COPD最佳截斷點為3.06cm,靈敏度為41.7%,特異度為91.7%。另外一項納入124例COPD患者的研究提出了“M型阻塞指數(shù)”,通過第1s用力呼氣末與最大呼氣末膈肌移動度的比值來計算,結果發(fā)現(xiàn)M型阻塞指數(shù)與1s率高度相關(r=0.67),診斷COPD的閾值為77%,其靈敏度為83.3%,特異度為96.6%[21]。

2.3 預測全身麻醉術后肌松殘余

全身麻醉術后判斷肌松殘余的金標準是測量四個成串刺激T4與T1的比值(train of four stimuli ratio,TOFR),當TOFR<0.9時認為有肌松殘余。但該操作有創(chuàng)且儀器昂貴,在國內并未常規(guī)開展,對全身麻醉術后肌松殘余的判斷主要依靠麻醉醫(yī)師臨床經(jīng)驗,而肌松殘余可導致拔管后出現(xiàn)低氧、呼吸功能恢復不全、甚至再次插管。隨著重癥超聲在臨床的廣泛應用,可通過膈肌超聲評估全身麻醉術后肌松殘余。吳雪梅等[22]通過對一項納入30例全身麻醉手術患者的研究發(fā)現(xiàn),呼氣末膈肌厚度與TOFR呈正相關,且當TOFR≥90%時,呼氣末膈肌厚度顯著增加。郎珈馨等[23]的研究得到類似的結論:在肌松殘余患者中深呼吸膈肌移動度及膈肌厚度變化率均較低,且與TOFR顯著相關。Cappellini等[24]將膈肌增厚分數(shù)<36%作為診斷全身麻醉術后肌松殘余的截斷值,可發(fā)現(xiàn)部分TOFR無法監(jiān)測到的隱匿性肌松殘余。

2.4 預測術后肺部并發(fā)癥

術后肺部并發(fā)癥發(fā)生率為25%～53%[25,26],是影響患者預后的重要因素。隨著膈肌超聲的逐漸成熟,可通過膈肌超聲預測術后肺部并發(fā)癥。Cavayas等[27]在115例成人非急診心臟手術的研究表明,術前深呼吸膈肌增厚分數(shù)小于38.1%與肺部并發(fā)癥發(fā)生相關(OR=4.9)。Spadaro等[28]的研究發(fā)現(xiàn)術后24h內膈肌移動度<10mm的患者較對照組肺部并發(fā)癥發(fā)生率更高(65%和25%)。岳紅等[29]對90例行單側肺切除術的患者進行研究,發(fā)現(xiàn)術后24h平靜呼吸狀態(tài)下膈肌移動度<1cm的患者較對照組肺部并發(fā)癥發(fā)生率更高(50.0%和22.2%)。

2.5 評估康復訓練效果

可通過膈肌超聲監(jiān)測膈肌厚度、膈肌移動度等指標對康復訓練效果進行評估。Guzel等[30]研究發(fā)現(xiàn)脊髓損傷患者膈肌厚度與康復前后的功能評分呈正相關。閆斌等[31]通過對40例重癥腦出血患者進行研究,發(fā)現(xiàn)應用體外膈肌起搏器的患者膈肌移動度較對照組明顯增大(2.91cm和1.92cm)。

3 小 結

綜上,膈肌超聲可實時客觀地評估膈肌的形態(tài)學和功能,是一項非常有優(yōu)勢的評價膈肌功能的工具,在預測機械通氣患者脫機結局,協(xié)助診斷COPD、預測全身麻醉術后肌松殘余、預測術后肺部并發(fā)癥、評估康復訓練效果等方面有潛在價值。相信隨著超聲技術不斷提高以及相關研究的不斷深入,膈肌超聲必會有更加廣闊的應用前景。