陳姝米，徐曉紅,2

·綜 述·

超聲影像學(xué)技術(shù)在膈肌功能評估中的應(yīng)用進(jìn)展

陳姝米1，徐曉紅1,2

1.廣東醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣東湛江 524000；2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，廣東湛江 524001

膈肌介于胸腹腔之間，是構(gòu)成胸腔底和腹腔頂?shù)谋〖?，是人體重要的“呼吸泵”和“咳嗽泵”。膈肌發(fā)生失用性萎縮的速度遠(yuǎn)超其他骨骼肌，對膈肌功能的評估可在一定程度上反映個體的心肺功能及運(yùn)動耐力。超聲影像學(xué)技術(shù)可對膈肌提供多種實時可視化檢查結(jié)果。本文對超聲影像學(xué)技術(shù)在膈肌功能評估中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

膈肌；超聲檢查；功能評估

膈肌是人體最主要的吸氣肌，不僅可協(xié)同呼吸，還可與腹肌配合，維持胸腹腔及胃食管壓力，影響心臟的血液循環(huán)，以及參與機(jī)體排便、排尿、分娩及嘔吐等動作的完成。神經(jīng)肌肉疾病、慢性呼吸系統(tǒng)疾病、肌松藥殘余阻滯、膈神經(jīng)阻滯、過度機(jī)械通氣等均會在生理和心理上促使患者發(fā)生膈肌功能障礙和膈肌萎縮。有效、及時地對膈肌功能進(jìn)行評估有助于提高患者的生存質(zhì)量并改善預(yù)后?？珉鯄汉妥畲笪鼩鈮海╩aximal inspiratory pressure，MIP）常用于評估膈肌功能，但作為入侵檢查方式，其評估結(jié)果在一定程度上受被測者主觀因素的影響[1]。CT、磁共振等影像學(xué)技術(shù)對操作者的要求較高、耗費(fèi)時間長、價格昂貴，且需要患者在檢查室內(nèi)接受檢查，限制了其在危重癥患者中的使用。超聲作為一種便捷的診斷工具，可避免輻射風(fēng)險且價格合理、準(zhǔn)確性高，能實時監(jiān)測患者的膈肌功能。本文對超聲影像學(xué)技術(shù)評價膈肌功能的超聲指標(biāo)、新興技術(shù)、發(fā)展趨勢等進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 膈肌功能評估中的常用超聲指標(biāo)

1.1 膈肌移動度（diaphragmatic excursion，DE）

在呼吸過程中，膈肌不同部位的移動度不同。臨床檢查常取移動度較大的膈肌后部進(jìn)行測量。研究顯示，DE在不同性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)患者中存在差異[2-3]。Boussuges等[4]研究認(rèn)為，單側(cè)膈肌麻痹的臨床癥狀通常不明顯，患者深呼吸時兩側(cè)DE的比值超出0.5～1.6范圍，被認(rèn)為其膈肌異常。多項肺功能相關(guān)研究證實，DE與用力肺活量呈中高度相關(guān)性[5-6]。王艦堯等[6]利用DE協(xié)助診斷慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD），結(jié)果顯示其特異性良好。Rutka等[7]利用DE評估COPD患者的肺康復(fù)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者深吸氣時的DE平均值上升。劉江等[8]通過DE對重癥監(jiān)護(hù)室中的機(jī)械通氣患者進(jìn)行撤機(jī)結(jié)局預(yù)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DE預(yù)測撤機(jī)失敗的曲線下面積（area under the curve，AUC）為0.871，撤機(jī)失敗的平均值為14.62mm，提示DE在撤機(jī)結(jié)果預(yù)測中具有良好價值。另有研究發(fā)現(xiàn)，DE撤機(jī)失敗的平均值為9.8mm，推測其差別可能與患者的基礎(chǔ)性疾病種類、病情的嚴(yán)重程度等相關(guān)[9]。DE對撤機(jī)成功的診斷效能與淺快呼吸指數(shù)（rapid shallow breathing index，RSBI）的優(yōu)劣存在爭議，推測其可能與樣本量和個體差異相關(guān)[10]。DE易受吸氣的影響，持續(xù)的高吸氣易造成呼吸肌疲勞，導(dǎo)致較高的DE誤診率。同時，DE可輔助臨床對胸腹部術(shù)后患者的膈肌功能障礙進(jìn)行診斷。在心臟手術(shù)術(shù)后，DE可反映患者膈肌功能的變化，為患者術(shù)后膈肌功能的恢復(fù)提供時間方面的參考依據(jù)[11]。

1.2 膈肌厚度（diaphragmatic thickness，TDI）和膈肌增厚分?jǐn)?shù)（diaphragmatic thickening fraction，DTF）

DTF=（吸氣時膈肌厚度–呼氣時膈肌厚度）/吸氣時膈肌厚度×100%，其準(zhǔn)確性和可重復(fù)性較好，是可靠的膈肌功能預(yù)測指標(biāo)[12]。Li等[13]研究顯示，健康人群中，男性的TDI高于女性。TDI受個體影響的敏感度不大，而DTF更能反映膈肌功能[14]，用力吸氣時DTF為20%的閾值被診斷為膈肌麻痹[4]。Rittayamai等[15]開展的一項前瞻性研究結(jié)果顯示，COPD患者的膈肌力量儲備率低于健康對照組，表明DTF在預(yù)測COPD患者急性重癥風(fēng)險方面具有重要價值。徐迪等[16]在中重度穩(wěn)定期COPD患者的肺康復(fù)訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)，患者治療后DTF有顯著提高，表明DTF可有效評估抗阻力訓(xùn)練增加膈肌厚度及呼吸肌力量的作用。但肺實質(zhì)中不同類型的過度充氣分布可能會影響隔膜的形狀和運(yùn)動，因此DTF在COPD患者中的應(yīng)用價值需進(jìn)一步評估。有研究以不同壓力模式評估膈肌在自主呼吸和無創(chuàng)呼吸時的功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DTF評估膈肌的總體可重復(fù)性良好，觀察者內(nèi)部及觀察者之間的重復(fù)性系數(shù)較高[17]。對自主呼吸試驗期間患者的膈肌進(jìn)行超聲測量，結(jié)果顯示其撤機(jī)成功的敏感度、準(zhǔn)確性和特異性分別為97.67%、95.71%和92.59%，提示DTF是反映膈肌主動收縮功能的良好指標(biāo)[18]。DTF對膈肌功能的評估可使臨床醫(yī)生更好地了解患者圍手術(shù)期的呼吸功能情況。研究表明，肺葉切除術(shù)后1d患者的兩側(cè)膈肌DTF較術(shù)前明顯降低，術(shù)后7d患者的兩側(cè)膈肌DTF有所回升[19]。在另一項膈肌康復(fù)訓(xùn)練研究中，對腹腔鏡膽囊切除術(shù)患者在術(shù)后1～3d連續(xù)進(jìn)行膈肌超聲測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者的TDI及DTF均明顯升高[20]。

2 膈肌功能評估中的其他超聲指標(biāo)

2.1 膈肌收縮速度（diaphragmatic contraction velocity，DCV）

DCV=（吸氣末膈肌運(yùn)動幅度-呼氣末膈肌運(yùn)動幅度）/吸氣時間，其與膈肌肌力有關(guān)。在DCV的相關(guān)研究中，因缺少健康人群公開數(shù)據(jù)，未能將其與其他膈肌功能評估方法進(jìn)行比較，研究的可重復(fù)性未得到多中心驗證[21]。目前，DCV被更多地用于指導(dǎo)臨床撤機(jī)。研究顯示，自主呼吸試驗開始20min后，當(dāng)其DCV>８mm/s時，預(yù)測撤機(jī)成功的敏感度、特異性、AUC分別為100.00%、86.67%和0.93，略低于RSBI，DCV在一定程度上可代替RSBI用于預(yù)測撤機(jī)[22]。但Palkar等[23]研究發(fā)現(xiàn)，成功拔管組與再次插管組患者的DCV無明顯差異，表明DCV對于預(yù)測撤機(jī)結(jié)果無明顯價值。

2.2 膈肌淺快呼吸指數(shù)（diaphragmatic rapid shallow breathing index，D-RSBI）

D-RSBI是用DE替代潮氣量，將膈肌功能與快速淺呼吸相結(jié)合，其在預(yù)測撤機(jī)方面具有良好價值。Spadaro等[24]應(yīng)用D-RSBI預(yù)測撤機(jī)失敗的敏感度、特異性和AUC分別為94.1%、64.7%和0.89，與RSBI有很好的相關(guān)性，結(jié)合DE后D-RSBI預(yù)測撤機(jī)結(jié)局的準(zhǔn)確性更高。周俊等[25]在進(jìn)行多因素回歸分析后認(rèn)為，D-RSBI并不是撤機(jī)失敗的獨(dú)立因素，其在指導(dǎo)脫機(jī)中的作用需要更多的研究數(shù)據(jù)予以驗證。Whebell等[21]研究發(fā)現(xiàn)，D-RSBI的變化與呼吸頻率的顯著增加有關(guān)，但DE沒有統(tǒng)計學(xué)上的顯著下降。

3 新興超聲影像學(xué)技術(shù)

3.1 組織多普勒成像技術(shù)

膈肌的運(yùn)動類似心肌，可發(fā)出低頻、高振幅運(yùn)動信號。組織多普勒成像通過位移–時間曲線及速度–時間曲線對膈肌的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行整體觀測。Meng等[26]在對遲發(fā)性龐貝病患者的膈肌研究中發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)膈肌舒張期峰值速度與呼吸力學(xué)指標(biāo)相關(guān)性較高。利用M型超聲和組織多普勒成像技術(shù)分析評估COPD患者的膈肌運(yùn)動狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，患者深呼吸時的右膈腳活動度及運(yùn)動速度低于對照組，而患者深呼吸時并非所有部位的DE都與正常人群有明顯差異，表明組織多普勒在一定程度上對于膈肌萎縮的“假性正?；本哂需b別價值，更能體現(xiàn)膈肌各部分的真實狀態(tài)[27]。趙浩天等[22]在評估長期機(jī)械通氣和短期機(jī)械通氣患者的膈肌情況時發(fā)現(xiàn)，平穩(wěn)呼吸時患者的膈肌收縮期峰值速度和舒張期峰值速度均較低，淺快呼吸時膈肌收縮期峰值速度和舒張期峰值速度均較高，表明該指標(biāo)與患者吸氣努力程度相關(guān)。組織多普勒成像技術(shù)監(jiān)測膈肌收縮期峰值速度、舒張期峰值速度具有應(yīng)用前景，然而現(xiàn)階段應(yīng)用組織多普勒成像技術(shù)評估膈肌的研究較少，仍需大樣本研究進(jìn)行進(jìn)一步探究。

3.2 超聲剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）技術(shù)

超聲彈性成像技術(shù)是一項有發(fā)展前景的臨床診斷技術(shù)，可用于肌肉質(zhì)量和體內(nèi)收縮特性的評估和監(jiān)測。Flatres等[28]利用定量SWE對健康受試者和危重患者進(jìn)行肢體肌肉和膈肌測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)操作人員間重復(fù)性及內(nèi)靠性的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)超過0.9。施惠青[29]對COPD患者和健康成人進(jìn)行比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膈肌硬度與肺功能之間呈顯著的負(fù)相關(guān)，其中用力吸氣末時膈肌剪切波速度與第1秒用力呼氣容積百分比預(yù)計值之間的相關(guān)性最強(qiáng)，提示膈肌剪切波速度可用于肺功能的評價，從而間接評估COPD患者的嚴(yán)重程度。雖然SWE在評價膈肌質(zhì)量方面具有較高的準(zhǔn)確性和可行度，但其應(yīng)用也存在局限性，當(dāng)患者呼吸過速時，采樣率降低，需進(jìn)一步優(yōu)化其在重癥監(jiān)護(hù)病房的使用。

3.3 超聲斑點(diǎn)追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）技術(shù)

STI可利用膈肌組織自然產(chǎn)生的斑點(diǎn)來跟蹤評估患者吸氣負(fù)荷下肌肉的收縮能力。應(yīng)用STI測量應(yīng)變和應(yīng)變率，可分別作為膈肌組織形變和形變速度的指標(biāo)。Oppersma等[30]研究發(fā)現(xiàn)，隨著膈肌負(fù)荷的逐步增加，應(yīng)變和應(yīng)變率增加，其與跨膈壓和膈肌電活動高度相關(guān)。STI是一種創(chuàng)新的超聲技術(shù)，可很好地用于評估肌肉功能，彌補(bǔ)M型超聲技術(shù)在膈肌橫向移動時的誤差。但STI是否可作為評估膈肌收縮性的可靠指標(biāo)尚未得到證實。

4 小結(jié)與展望

近年來，超聲影像學(xué)技術(shù)作為一種實時、安全、便捷的檢查方式，逐漸成為呼吸、急診危重癥、康復(fù)醫(yī)療等領(lǐng)域的重要輔助手段，其不僅可實時監(jiān)測患者的膈肌功能、床旁操作無需轉(zhuǎn)運(yùn)患者，且價格合理，準(zhǔn)確度高。未來膈肌超聲影像學(xué)技術(shù)有望基于膈肌的運(yùn)動及結(jié)構(gòu)標(biāo)記實現(xiàn)三維重建，實現(xiàn)膈肌形態(tài)學(xué)的三維創(chuàng)新。盡管超聲影像學(xué)技術(shù)的評估方式多樣，但其亦依賴于檢查者的操作，且檢查結(jié)果常受患者個體因素及體位的影響，未來需要更多的研究進(jìn)行探索。

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徐曉紅，電子信箱：13828297586@qq.com

（2022–11–16）

（2022–11–21）

R730.41

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.23.032