景紅霞,肖 飛,胡 培,武文斌,鄭光美,許 濤

膈肌是人體最主要的呼吸肌,承擔(dān)著60%～80%的通氣需要,膈肌功能是決定病人通氣功能的重要因素。目前,M型超聲可以用來評價膈肌運動的收縮功能,已廣泛用于慢性阻塞性肺疾病(COPD)、重癥肌無力以及需要無痛檢查、神經(jīng)阻滯等病人中,能對這些病人呼吸運動進行直接、準(zhǔn)確、客觀的量化評價。與M型超聲相比,定量組織速度成像技術(shù)(quantitative tissue velocity imaging,QTVI)可獲取同一呼吸運動周期內(nèi)膈肌不同點的位移-時間曲線,本文在M型超聲的基礎(chǔ)上,研究了QTVI用于定量評價健康人群膈肌運動的可行性,旨在為后續(xù)QTVI定量評價病理狀態(tài)下的膈肌運動提供客觀依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2018年5月至2019年12月在我院超聲科體檢的43名健康成年人為研究對象,其中男22名,女21名,年齡(37.5±4.3)歲,體質(zhì)量指數(shù)(21.6±2.2)kg/m2,均無吸煙史,既往無慢性支氣管炎和/或肺氣腫病史,無胸腔臟器手術(shù)史,無慢性代謝性疾病,未使用過影響肌肉結(jié)構(gòu)的藥物,肺功能檢測:第1秒用力呼氣量(forced expiratory volume in one second,FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity,FVC)>70%及FEV1>80%預(yù)計值。本研究經(jīng)湖北省十堰市人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn),并獲得所有入選人的知情同意。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 采用GE Vivid E9型彩色多普勒超聲診斷儀和Easy-One肺功能檢測儀,超聲探頭頻率為3.5 MHz。

1.2.2 肺功能測定 受測試者取坐位,頭保持自然水平或稍微上仰,室溫條件下,加鼻夾,牙齒咬緊口器,嘴唇包住口罩,不能漏氣,避免過緊的腰帶、胸帶和衣服,均測試FEV1、FVC,測試重復(fù)3次,并記錄最佳值,入選標(biāo)準(zhǔn)為:FEV1/FVC>70%及FEV1>80%預(yù)計值。

1.2.3 M型超聲測量膈肌運動幅度、收縮持續(xù)時間及收縮強度 病人取仰臥位,雙下肢稍屈曲,將探頭放置于右鎖骨中線與右肋緣下連線交點的位置,在二維超聲清晰顯示膈肌后,再將M型采樣線垂直于膈肌,囑受檢者平靜平穩(wěn)呼吸,獲取受檢者膈肌運動的M型曲線圖,選呼吸深度相近的3組波型,分別測量波谷至波峰的距離,取平均值,獲得膈肌運動幅度即膈肌活動度;分別測得3組波谷至波峰所需的時間,獲得膈肌收縮持續(xù)時間,取平均值;膈肌收縮強度用測定的膈肌收縮距離與持續(xù)時間乘積表示;按同樣方法獲得深呼吸狀態(tài)下膈肌的運動幅度、收縮持續(xù)時間及收縮強度。

1.2.4 組織多普勒測量膈肌運動幅度、膈肌收縮持續(xù)時間及收縮強度 在M型超聲的同一采取點,囑受檢者平靜呼吸,在二維超聲顯示清晰的膈肌后,啟用QTVI,通過Q-analgy得到膈肌位移-時間曲線圖,當(dāng)出現(xiàn)比較平穩(wěn)的波型時,可暫停圖像,在膈肌位移-時間曲線圖中測量3個波谷至波峰的距離,并取平均值,即膈肌的運動幅度,分別測得3組波谷至波峰所需的時間,獲得膈肌收縮持續(xù)時間,取平均值,膈肌收縮強度用測定的膈肌收縮距離與持續(xù)時間乘積表示;用同樣方法囑病人深呼吸,獲得膈肌的運動幅度、收縮持續(xù)時間及收縮強度。

1.2.5 組織多普勒超聲觀測同一呼吸運動周期內(nèi)膈肌運動的同步性 囑受檢者平靜呼吸,二維超聲清晰顯示膈肌,將膈肌平均分成三等分(分別為右側(cè)膈肌腳、右膈頂及右側(cè)肋緣),啟用QTVI及Q-analgy,分別取膈肌三等分的中點得到同一呼吸運動周期該三點的膈肌位移-時間曲線圖。

1.2.6 觀察指標(biāo) 平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,M型超聲分別測得的膈肌的運動幅度、膈肌收縮持續(xù)時間及收縮強度;平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,QTVI分別測得的膈肌的運動幅度、膈肌收縮持續(xù)時間及收縮強度;膈肌三等分的中點同一呼吸運動周期內(nèi)運動的同步性。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用t檢驗和Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 M型超聲與QTVI測得的膈肌運動幅度比較 平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,M型與QTVI測得的膈肌運動幅度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(見圖1～4、表1)。

表1 M型與QTVI測得的膈肌運動幅度比較

2.2 M型超聲與QTVI測得的膈肌收縮持續(xù)時間、收縮強度比較 平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,M型與QTVI測得的膈肌收縮持續(xù)時間及收縮強度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(見表2)。

表2 M型與QTVI測得的膈肌收縮持續(xù)時間、收縮強度比較

2.3 深呼吸狀態(tài)下2種方法所得膈肌運動幅度、收縮強度與肺功能的相關(guān)性 深呼吸狀態(tài)下M型與QTVI所測得的膈肌運動幅度、收縮強度與肺功能具有較強的正相關(guān)(P<0.01)(見表3)。

表3 深呼吸狀態(tài)下2種方法所得膈肌運動幅度、收縮強度與肺功能相關(guān)系數(shù)(r)

2.4 同一呼吸運動周期膈肌運動的同步性 正常人膈肌不同點在同一呼吸運動周期內(nèi)具有同步性(見圖5)。

3 討論

膈肌是重要的呼吸肌,吸氣時膈肌收縮,膈穹窿下降,胸腔容積擴大,壓力減少,以助吸氣;呼氣時,膈肌松弛,膈穹窿上升恢復(fù)原位,胸腔容積減少,壓力增大,以助呼氣,臨床主要依據(jù)膈肌運動的改變來判斷膈肌的受損程度。評價膈肌運動功能的方法主要有肺功能指標(biāo)、電生理檢查和影像學(xué)檢查等。肺功能檢查時部分病人配合差,檢查結(jié)果不夠準(zhǔn)確,臨床不推薦使用;顫搐性跨膈壓是評價膈肌功能較為準(zhǔn)確的方法,但需要通過留置監(jiān)測食管壓和胃內(nèi)壓的導(dǎo)管才能獲得,操作復(fù)雜,病人會感到痛苦;影像學(xué)檢查主要指X線、CT、磁共振成像和超聲,X線、CT均有放射線,不適合重復(fù)多次檢查,磁共振成像檢查耗時多,氧氣等設(shè)備不能進入,限制了其使用[1]。

由于膈肌是一種肌性結(jié)構(gòu),在超聲圖像上可被辨識,其右側(cè)部分與肝臟相貼,左外側(cè)與脾臟相鄰,肝臟與脾臟均可提供良好的聲窗,為膈肌的超聲探查奠定了基礎(chǔ)。超聲具有非放射性、非侵入性、快速、簡便、可重復(fù)多次操作等優(yōu)點,在測定膈肌功能方面具有較好的應(yīng)用前景,對于急危重癥病人,超聲可實時床旁操作,床旁超聲與標(biāo)準(zhǔn)超聲比較,在評價膈肌功能方面效能相似[2]。目前臨床上M型超聲已廣泛用于評估COPD病人及重癥肌無力病人膈肌的功能,評價需要無痛檢查、神經(jīng)阻滯病人的膈肌運動,指導(dǎo)機械通氣病人撤機等。檢測指標(biāo)主要包括膈肌厚度、膈肌運動幅度、膈肌的收縮持續(xù)時間及收縮強度等。M型超聲和QTVI均可測量膈肌的運動幅度及收縮持續(xù)時間,有報道[3]超聲對膈肌頭尾向運動評估是研究膈肌動力學(xué)的有效指標(biāo),本文選取了膈肌頭尾向運動的運動幅度以及與其相關(guān)的收縮持續(xù)時間、收縮強度作為觀測指標(biāo)。因為受左側(cè)胃內(nèi)氣體干擾,加上脾臟聲窗范圍小,使左側(cè)膈肌測量較為有限[4],超聲對左側(cè)膈肌的檢測成功率最低時僅為21.5%[5],超聲對右側(cè)膈肌的檢測準(zhǔn)確性更高[6-7],所以本研究均檢測受檢者右側(cè)膈肌的運動情況,檢查時需囑受檢者平靜平穩(wěn)呼吸,盡量取波型相近的幾組取平均值,否則不同呼吸運動周期所測得數(shù)值將會有較大的差異。

QTVI現(xiàn)已廣泛用于心肌的運動,它是應(yīng)用多普勒效應(yīng)對心肌組織的多普勒頻移信息進行彩色編碼,并刪除高速血流信號,僅顯示心肌的低速運動信號,從而獲得有關(guān)心肌運動的位移、速度的定量資料,能更直接、準(zhǔn)確地評價左心室收縮舒張功能。QTVI圖像完全依賴于心肌運動所產(chǎn)生的多普勒頻移信號,而不受組織回聲信號振幅大小的影響,因此,即使常規(guī)超聲圖像顯示欠清晰的病人,QTVI仍能較好地用于心肌運動顯像和進行定量分析。QTVI可同時獲取多個部位心肌組織運動的位移-時間曲線圖和速度-時間曲線圖,并可用于心肌節(jié)段運動同步性評估。而膈肌的運動類似心肌,也為低速運動,可用QTVI將膈肌多普勒頻移信息進行彩色編碼,獲得有關(guān)膈肌運動的位移的定量資料,同樣,對于部分肥胖病人即便常規(guī)二維超聲膈肌顯示欠清晰,QTVI仍能較好地用于膈肌運動顯像和進行定量分析。

本研究結(jié)果顯示正常健康人群在平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,QTVI與M型超聲所測得的膈肌運動幅度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),說明QTVI檢測膈肌運動幅度能用于評價膈肌運動功能。有研究[8]顯示,M型超聲評估膈肌功能的準(zhǔn)確性與顫搐性跨膈壓相關(guān)性良好,約為86%,其中膈肌的運動幅度與最大跨膈壓具有很好的相關(guān)性。有報道[4]膈肌運動位移≥10 mm可作為脫機拔管很好的預(yù)測指標(biāo)。在神經(jīng)阻滯及無痛檢查病人中膈肌運動位移下降≥50%診斷為膈肌部分麻痹;膈肌運動位移下降≥75%診斷為膈肌完全麻痹[9]。在COPD病人中,急性加重期無呼吸衰竭時病人膈肌運動幅度略高于正常水平,可能與病人呼吸代償增強有關(guān),當(dāng)合并呼吸衰竭時因呼吸肌疲勞,膈肌運動幅度降低。

本研究中在正常健康人群平靜呼吸及深呼吸狀態(tài)下,QTVI與M型超聲所測得的膈肌收縮持續(xù)時間、收縮強度比較差異也均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),說明QTVI檢測膈肌收縮持續(xù)時間和收縮強度也能很好地用于評價膈肌運動功能。膈肌收縮持續(xù)時間、收縮強度是評價膈肌運動功能的另一有價值的參數(shù),研究[1,10]顯示在機械通氣病人中因呼吸機輸送的壓力會導(dǎo)致膈肌被動移位,對于這部分病人僅用膈肌運動幅度這一參數(shù)來評價并不能真實反映病人膈肌本身的運動功能,膈肌收縮強度及膈肌收縮持續(xù)時間可以反映這部分病人膈肌力量,能更準(zhǔn)確地評估這部分病人膈肌功能。超聲檢測膈肌運動幅度簡易快速,適用于COPD、重癥肌無力、神經(jīng)阻滯、無痛檢查等大部分病人及急危癥病人,超聲檢測膈肌收縮持續(xù)時間及收縮強度所需時間相對長,不適合急危癥病人,但在機械通氣病人中應(yīng)為首選。

本研究中,M型超聲和QTVI技術(shù)測得的健康成年人右側(cè)膈肌運動幅度及收縮強度與肺功能均具有很好的相關(guān)性,進一步提示可以應(yīng)用QTVI來觀察膈肌的運動功能,以此來判斷肺功能情況,具有潛在的臨床價值。有研究[11-12]也顯示健康成年人膈肌的運動幅度與肺功能的結(jié)果具有良好的相關(guān)性,在COPD病人中,膈肌的運動幅度與肺功能也具有良好的相關(guān)性。

本研究中觀察了QTVI應(yīng)用于正常人膈肌不同點在同一呼吸運動周期內(nèi)的位移-時間曲線圖,發(fā)現(xiàn)在右側(cè)膈肌腳、右膈頂及右側(cè)肋緣三者運動具有同步性。這是QTVI相比M型超聲的優(yōu)勢所在。膈肌運動特性為持續(xù)節(jié)律性的主動運動,其正常工作依賴完整神經(jīng)支配、充分血液供應(yīng)和足夠糖原儲備。有研究[13]在COPD病人中膈肌功能障礙的發(fā)生機制主要包括氧化應(yīng)激、肌纖維蛋白降解/合成失衡、膈肌細胞增殖/凋亡失衡、相對中樞呼吸驅(qū)動不足4種,這4種機制均可導(dǎo)致膈肌內(nèi)在病變,最終引起膈肌形態(tài)學(xué)的改變。在呼吸系統(tǒng)慢性疾病中隨著病情進展,膈肌受到慢性缺氧、營養(yǎng)不良及炎癥反應(yīng)等因素的影響,會發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能的改變[14-16]。膈肌各部位中這些形態(tài)學(xué)、結(jié)構(gòu)及功能的改變是否存在差異性,是否會導(dǎo)致膈肌各部位對膈神經(jīng)的反應(yīng)存在差異性,膈肌本身的運動是否存在著不同步性,如果存在不同步性是否會影響到病人的肺功能?這些正是筆者后續(xù)要觀察的內(nèi)容,并嘗試著用QTVI去發(fā)現(xiàn)并且去解決這些問題,本研究為后續(xù)將要做的研究奠定了基礎(chǔ),提供了客觀的依據(jù)及方法。

綜上所述,QTVI能很好地反映正常健康人膈肌的運動情況,為評價病理狀態(tài)下的膈肌運動提供了可行性的基礎(chǔ)。與M型超聲相比,QTVI的優(yōu)勢在于它更適用于超聲圖像質(zhì)量差的病人,并可對膈肌在同一呼吸運動周期中的同步性進行評估,具有潛在的臨床應(yīng)用價值。