健康成人膈肌厚度的高頻超聲評估及影響因素▲

南淑良 劉 莉 韋愛華 王水利 穆 靚

(陜西省人民醫(yī)院1 超聲診斷中心，2 呼吸與危重癥科，西安市 710068， 電子郵箱：shuliangnan2020@163.com)

機(jī)械通氣引起的膈肌失用性萎縮是膈肌功能障礙發(fā)生的重要原因，同時也是有創(chuàng)機(jī)械通氣的重要并發(fā)癥之一，與患者的病死率增加和脫機(jī)失敗密切相關(guān)[1-2]。因此，評估和監(jiān)測機(jī)械通氣過程中膈肌收縮活動、強度和結(jié)構(gòu)是臨床研究的重點。然而,目前國內(nèi)鮮見關(guān)于正常人膈肌厚度(diaphragm thickness,Tdi)及膈肌增厚率(diaphragm thickening fraction,DTF)的研究報道。本研究通過探討應(yīng)用高頻超聲測量Tdi的可行性和重復(fù)性，并分析與Tdi及DTF相關(guān)的影響因素，旨在盡早識別膈肌萎縮及收縮功能減低的問題，以避免呼吸機(jī)依賴問題的發(fā)生。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2020年1～6月在陜西省人民醫(yī)院進(jìn)行健康體檢的156例受試者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥18歲，對本研究知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：妊娠、重癥糖尿病患者；既往有經(jīng)鼻氣管插管、無創(chuàng)機(jī)械通氣、氣管切開等病史者；合并T8以上脊髓損傷、神經(jīng)肌肉疾病等機(jī)械通氣者；既往有胸腔、腹腔相關(guān)病史者。記錄受檢者性別、年齡、身高、體重及吸煙史。受試者年齡18～80(47.37±15.70)歲，其中男性90例(57.69%)，女性66例(42.31%)；無女性吸煙者，男性吸煙者45例(50.0%)，男性非吸煙者45例(50.0%)。受檢者體質(zhì)指數(shù)為15.62～34.60(23.91±3.90)kg/m2。

1.2 檢查方法 應(yīng)用邁瑞Resona 8彩色多普勒超聲診斷儀，配置L9-3S高頻探頭，頻率為5.5～13.0 MHz。受檢者取左側(cè)臥位，將線陣探頭置于第8～10肋間腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，探頭指向受試者頭側(cè)及背側(cè)，使聲束垂直于胸壁顯示肋膈角處膈肌結(jié)構(gòu)。膈肌聲像圖為3層結(jié)構(gòu)，中間為低回聲的膈肌纖維，兩側(cè)呈高回聲，為胸膜和腹膜(見圖1)，測量兩側(cè)高回聲帶中點之間的距離即為Tdi。分別測量受試者平靜呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at function residual capacity,TdiFRC)、深吸氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at forced vital capacity,TdiFVC)及深呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at residual volume,TdiRV)，并計算DTF[3]=(TdiFVC-TdiRV)/ TdiRV×100%。每個呼吸時相均留存3張圖像，每張圖像進(jìn)行2次測量，取平均值。本研究中每位受試者均由兩位經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的超聲醫(yī)生(檢查者1和檢查者2)進(jìn)行監(jiān)測；2 d后，檢查者1再次對上述受試者的Tdi進(jìn)行測量，兩位檢查者間及檢查者自身均采用盲法測量。

圖1 深吸氣末及用力呼氣末Tdi注：①②分別為深吸氣末、用力呼氣末時采集的圖像。箭頭所示區(qū)域為膈肌,中間的低回聲帶為膈肌纖維組織，兩側(cè)的高回聲帶分別為胸膜及腹膜。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。計量資料以(x±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)(百分比)表示。超聲測量可重復(fù)性以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)及變異系數(shù)(coefficient of variation，CV)表示，其中ICC≤0.20為一致性差，0.21≤ICC≤0.40為一般，0.41≤ICC≤0.60為適中，0.61≤ICC≤0.80為好，0.81≤ICC≤1.0為非常好，同時CV數(shù)值越小表示變異度越好。采用多元線性回歸分析模型TdiFRC和DTF與性別、年齡、身高、體重、體質(zhì)指數(shù)之間的關(guān)系。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 156例受試者的TdiFRC和DTF值 所有受檢者均配合良好，能滿意地獲得各呼吸時相膈肌聲像圖及測量值。156例受試者的TdiFRC為0.281～0.344(0.308±0.072)cm(95%CI：0.298，0.326)，DTF為57.78～150.71(108.38±45.65)%(95%CI:101.16，115.60)。

2.2 高頻超聲參數(shù)測量的組間及組內(nèi)重復(fù)性 同一檢查者前后2次高頻超聲參數(shù)測量的ICC為0.85～0.94(95%CI：0.80，0.96)，CV為2.61%～5.78%，提示一致性非常好，變異度較??；不同檢查者間高頻超聲參數(shù)測量的ICC為0.78～0.90(95%CI：0.70～0.93)，CV為4.85%～6.75%，提示具有較好的一致性，變異度較小。見表1。

表1 高頻超聲參數(shù)測量的ICC及CV

2.3 不同特征受試者的TdiFRC和DTF比較 男性TdiFRC高于女性(P<0.05)，但男性和女性間的DTF差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；男性吸煙者與非吸煙者的TdiFRC以及DTF差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。見表2。

表2 不同特征受試者的TdiFRC和DTF的比較(x±s)

2.5 TdiFRC和DTF的影響因素 以性別、年齡、身高、體重為自變量(性別賦值：男性=1，女性=2；其他變量賦值均為實際值)，分別以 TdiFRC和DTF為因變量，進(jìn)行多元線性回歸分析。結(jié)果顯示，性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高；年齡是DTF的影響因素(P<0.05)，年齡越大DTF越小。見表3～4。

表3 TdiFRC影響因素的多元線性回歸分析

表4 DTF影響因素的多元線性回歸分析

3 討 論

膈肌是重要的呼吸肌，在吸氣、呼氣及肺的擴(kuò)張中起著至關(guān)重要的作用，膈肌功能障礙時可導(dǎo)致呼吸困難[4]。20世紀(jì)50年代以來，機(jī)械通氣逐漸成為重癥患者急性呼吸衰竭最主要的支持治療手段，但長時間機(jī)械通氣可導(dǎo)致膈肌萎縮和收縮功能障礙，即呼吸機(jī)相關(guān)膈肌功能障礙[5]。

目前，臨床上評估膈肌功能障礙的方法有X線、CT、MRI、電生理以及力學(xué)指標(biāo)等[6]。這些方法均有一定的價值，但是各有局限性，并且臨床實際診斷效率差別較大，例如，應(yīng)用MRI觀察膈肌結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài)，不僅價格昂貴，而且對于特殊病人無法在床旁進(jìn)行檢查[7]，給臨床診斷帶來一定困難。因此，有必要尋找一種無創(chuàng)、準(zhǔn)確、簡便易行的檢查方法為重癥患者進(jìn)行床旁檢查，從而建立準(zhǔn)確的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)。1975年Haber等[8]首次報告M型超聲可以評估伴有腹腔疾病患者的膈肌運動曲線，評價一段時間內(nèi)某部位膈肌運動的方向、幅度和速率。目前大多數(shù)膈肌的超聲研究均采用M型超聲用于評估膈肌的運動和位移。但是M型超聲僅產(chǎn)生一維波形，不能提供膈肌本身的解剖信息。而高頻超聲可提供肌肉的二維圖像并可進(jìn)行測量，使肌肉厚度變化實時可視化，因此在監(jiān)測Tdi變化及收縮功能狀態(tài)方面具有更大的優(yōu)勢。

本研究中，我們發(fā)現(xiàn)高頻超聲可以清晰顯示膈肌的3層結(jié)構(gòu)：中間的低回聲膈肌纖維和兩側(cè)高回聲帶(分別為胸膜和腹膜)，以及在呼吸過程中膈肌的收縮運動，其中膈肌的收縮運動可由DTF量化。1997年，Cohn等[9]應(yīng)用二維超聲測量26例尸檢患者的Tdi，發(fā)現(xiàn)超聲測值與用直尺直接測量的Tdi明顯相關(guān)(r=0.89)，變異≤0.2 mm，肯定了應(yīng)用超聲測量Tdi的價值。本研究中，兩名檢查者間及同一檢查者不同時間點超聲參數(shù)測量的ICC分別為0.85～0.94和0.78～0.90，CV分別為2.61%～5.78%和4.85%～6.75%，均具有較好的一致性，變異度較小，與Goligher等[10]的研究結(jié)果相似，說明高頻超聲測量Tdi具有較好的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性。

解剖學(xué)上，附著于第8～10肋間的膈肌在呼吸運動中相對固定，能夠真實反映呼吸周期中Tdi的變化。膈肌右側(cè)與肝臟相毗鄰，左側(cè)與脾臟相毗鄰，使用高頻超聲以肝臟和脾臟作為透聲窗可以較好地觀察膈肌結(jié)構(gòu)及其收縮功能。但是由于脾臟較肝臟體積小，而且左側(cè)膈肌的下方為胃腸等含氣的空腔臟器，容易對膈肌的超聲圖像造成干擾，測量誤差大，可重復(fù)性低，因此本研究中僅采用右側(cè)膈肌作為測量對象，并在相對固定的位置進(jìn)行觀察和測量，取得了較好的一致性和可重復(fù)性。

本研究中我們通過高頻超聲測量右側(cè)TdiFRC值的波動范圍為0.281～0.344 cm，與既往國外研究[11]報告的范圍相似。Harper等[11]采用B型超聲測量了150例美國健康成年人的Tdi，結(jié)果顯示TdiFRC值的波動范圍為0.30～0.34 cm。上述結(jié)果提示TdiFRC可能在不同種族、地域人群之間無明顯差異。但由于使用的測量儀器不同，文獻(xiàn)數(shù)量有限，TdiFRC與種族、地域之間的關(guān)系還需要大樣本、多中心研究進(jìn)一步分析。此外，本研究結(jié)果顯示，性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高，而TdiFRC與年齡不相關(guān)，與其他研究[11-12]結(jié)果相似。

根據(jù)肌肉收縮時長度-張力曲線可知，用力吸氣后，膈肌收縮明顯，張力保持不變，肌纖維變短，Tdi明顯增加。目前臨床上廣泛采用最大吸氣壓作為呼吸肌功能的評估指標(biāo)，最大吸氣壓能夠反映呼吸肌的收縮能力，但是其代表所有呼吸肌的功能，而不能獨立反映膈肌的功能。前期研究表明，DTF與最大吸氣壓之間有顯著相關(guān)性[13]，因此DTF可用于膈肌無力的臨床評估，以診斷呼吸機(jī)誘發(fā)的膈肌功能障礙。研究表明，膈肌麻痹或者肌無力的患者Tdi并沒有發(fā)生變化[12]，而且部分機(jī)械通氣患者Tdi增加[1]，但是從吸氣末到呼氣末的Tdi變化不明顯，因此DTF亦是膈肌功能障礙診斷及功能恢復(fù)的可靠監(jiān)測指標(biāo)。但是目前對于正常人DTF的研究較少。本研究結(jié)果顯示，受試者的DTF為(108.38±45.65)%，與性別無明顯相關(guān)性，與年齡呈負(fù)相關(guān)，即隨著年齡增大DTF逐漸降低，考慮可能是由于隨著年齡增大，內(nèi)臟脂肪含量增加而肌纖維含量減少，肌肉質(zhì)量下降，膈肌收縮力減弱，從而影響膈肌的收縮效能，DTF也隨之降低。

本研究同時分析了TdiFRC和DTF與男性吸煙史的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者可能與吸煙均無關(guān)?？紤]可能是由于吸煙會對肺組織產(chǎn)生不良影響，而不影響膈肌結(jié)構(gòu)及功能，但當(dāng)長期大量吸煙導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)問題產(chǎn)生時，患者呼吸做功增加，可能會對膈肌結(jié)構(gòu)及功能產(chǎn)生影響[14]。因此后期我們會繼續(xù)對慢性阻塞性肺疾病等疾病的膈肌形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。

另外，本研究結(jié)果還提示，無論是TdiFRC還是DTF均與身高、體重?zé)o明顯相關(guān)性，考慮Tdi及DTF與肌肉結(jié)構(gòu)及收縮功能有關(guān)，而身高、體重是反映人體的肥胖程度的指標(biāo)之一，與體脂關(guān)系密切，因此身高、體重并不影響Tdi及DTF。

綜上所述，高頻超聲可以準(zhǔn)確監(jiān)測膈肌的Tdi及收縮功能，重復(fù)性較高，可以作為監(jiān)測膈肌變化的重要的影像學(xué)指標(biāo)，而且超聲無創(chuàng)、便捷、可在床旁實時監(jiān)測，可作為重癥監(jiān)護(hù)室呼吸機(jī)相關(guān)膈肌功能障礙中膈肌萎縮及收縮功能評估的手段。TdiFRC及DTF與性別或年齡等因素相關(guān)，但是仍然有很多潛在的影響因素，同時本研究的樣本量較小且受試者僅來源于一家醫(yī)院，今后仍需要更大樣本量的研究進(jìn)一步探討。