組織多普勒成像對(duì)慢性阻塞性肺疾病患者膈肌運(yùn)動(dòng)的評(píng)估價(jià)值探討

彭浩，胡培，景紅霞，肖彬，鄭光美

（錦州醫(yī)科大學(xué)湖北醫(yī)藥學(xué)院 研究生培養(yǎng)基地，湖北 十堰 442000）

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是全球發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一［1］。2001 年世界衛(wèi)生組織（WHO）、美國(guó)國(guó)立心肺血液研究所、美國(guó)胸科學(xué)會(huì)和歐洲呼吸病學(xué)會(huì)共同制定了“慢性阻塞性肺病全球倡議（GOLD）”［2］，隨后我國(guó)也參照GOLD，制定了我國(guó)的COPD 診治指南［3］。研究顯示［4］，COPD 患者常合并膈肌運(yùn)動(dòng)功能障礙。目前，現(xiàn)有的評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)功能的方法主要有胸部X 線、CT、MRI 及超聲，還有膈肌電活動(dòng)監(jiān)測(cè)、跨膈壓測(cè)定等方法［5-8］。超聲作為一種操作簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)的檢查方法，在膈肌功能評(píng)估有廣泛應(yīng)用。組織多普勒成像常用于評(píng)估各種心臟病的血流動(dòng)力學(xué)變化及心肌運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此本研究利用組織多普勒成像技術(shù)，分析COPD 患者膈肌運(yùn)動(dòng)狀況，探討其評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2019 年11 月至2020 年6 月于十堰市人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科就診的COPD 患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡50～80 歲，性別不限；②符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)《慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013 年修訂版）》［3］中COPD 診斷標(biāo)準(zhǔn)；③排除其他心肺疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有嚴(yán)重血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定及嚴(yán)重心血管疾病、心律失常；②意識(shí)模糊或聽力障礙無(wú)法配合做深呼吸動(dòng)作；③有胸膜疾病、胸廓畸形、胸腹腔手術(shù)史；④有神經(jīng)肌肉疾病或正在使用影響肌肉功能的藥物；⑤有胸腹腔積液、惡性腫瘤、代謝性疾病等。

共有符合入選標(biāo)準(zhǔn)的COPD 患者50 例。另收集同時(shí)期本院就診的無(wú)心肺疾病、年齡相匹配的患者50 例作為對(duì)照組。研究方案經(jīng)醫(yī)院臨床研究倫理委員會(huì)討論批準(zhǔn)，所有患者或家屬均簽署知情同意書。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)及分組

COPD 診斷標(biāo)準(zhǔn)及肺功能分級(jí)均參照2013 年慢性阻塞性肺疾病診治指南［3］。慢阻肺病人吸入支氣管擴(kuò)張劑后第1 秒用力呼氣容積（FEV1）/用力肺活量（FVC）<70%，再根據(jù)FEV1 占預(yù)計(jì)值百分比進(jìn)行GOLD 分級(jí)，共分為四級(jí)，輕度：FEV1≥80%；中度：50%≤FEV1<80%；重度：30%≤FEV1<50%；極重度：FEV1<30%。將實(shí)驗(yàn)組50 例COPD患者按上述分組方法分為輕度組20 例、中度組10例、重度組10 例、極重度組10 例；對(duì)照組50 例。

1.3 儀器與方法

1.3.1 超聲檢查 使用GE Vivid E9 彩色多普勒超聲診斷儀，M5S 心臟探頭。囑患者取仰臥位。先將探頭置于劍突下，聲束偏向患者右側(cè)膈肌，囑患者平靜呼吸，根據(jù)不同體型患者選擇適宜的圖像深度并調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量。在二維超聲顯示清晰的膈肌聲像圖后，將采樣線垂直于膈肌，通過(guò)M 型超聲觀察膈肌的活動(dòng)度，分別測(cè)量平靜呼吸與深呼吸時(shí)的三個(gè)波峰至波谷的距離，并取平均值。同樣地，待二維超聲顯示清晰的膈肌聲像圖后啟用TVI 鍵，對(duì)運(yùn)動(dòng)的膈肌進(jìn)行彩色編碼，并存儲(chǔ)一幅至少有3 個(gè)呼吸周期的動(dòng)態(tài)圖片。將顯示清晰的右側(cè)膈肌在呼氣末膈肌運(yùn)動(dòng)速度減慢時(shí)取3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)（盡可能標(biāo)記在膈肌上），分別是右側(cè)膈肌腳、右膈頂及右側(cè)肋緣進(jìn)行分析，通過(guò)Q-Analysis 和Tissue Track 分別得到膈肌運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間曲線圖及膈肌運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間曲線圖，分別選取較平穩(wěn)的3 個(gè)呼吸周期。在膈肌位移-時(shí)間曲線圖中測(cè)量3 個(gè)波峰至波谷的距離及對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并計(jì)算3 個(gè)呼吸周期的位移平均值與運(yùn)動(dòng)速度平均值；在膈肌速度-時(shí)間曲線圖中測(cè)量3 個(gè)波峰的速度即最大運(yùn)動(dòng)速度，并取平均值。再次囑患者做深呼吸，用同樣的方法測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。以上操作均由同一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的超聲醫(yī)師進(jìn)行操作。見圖1、2。

圖1 組織多普勒膈肌位移-時(shí)間曲線

圖2 組織多普勒速度-時(shí)間曲線

1.3.2 肺功能測(cè)定 采用Ganshorn Schiller Group肺功能儀測(cè)量。支氣管舒張劑選用沙丁胺醇。囑患者平靜呼吸，呼氣末進(jìn)行最大吸氣后用力呼氣，記錄第1 秒用力呼氣容積（FEV1），再繼續(xù)呼氣至最大呼氣狀態(tài)，記錄用力肺活量（FVC），計(jì)算FEV1/FVC 的比值，采用廣州呼吸疾病研究所肺功能預(yù)計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算FEV1 占預(yù)計(jì)值百分比（FEV1%pred）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行分析。計(jì)數(shù)資料以百分率（%）表示，比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，兩組間膈肌活動(dòng)度、運(yùn)動(dòng)速度及最大運(yùn)動(dòng)速度比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；膈肌活動(dòng)度與肺功能的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)分析，r<0.4 為相關(guān)性差，r≥0.6為相關(guān)性好。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。繪制ROC 曲線評(píng)估組織多普勒觀察膈肌運(yùn)動(dòng)診斷COPD 的效能。

2 結(jié)果

2.1 研究對(duì)象一般臨床資料比較

對(duì)照組與COPD 組患者年齡、性別、血壓差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），COPD 組患者炎性指標(biāo)高于對(duì)照組，COPD 組患者肺功能低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

表1 一般臨床資料（n=50）

2.2 M 型超聲評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)

平靜呼吸時(shí)，對(duì)照組膈肌活動(dòng)度及速度均小于COPD 組（P<0.05），深呼吸時(shí)，對(duì)照組與COPD 組膈肌活動(dòng)度及運(yùn)動(dòng)速度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均>0.05），見表2。

表2 平靜呼吸與深呼吸時(shí)M 型超聲評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)（n=50,）

表2 平靜呼吸與深呼吸時(shí)M 型超聲評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)（n=50,）

2.3 組織多普勒評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)

①膈肌活動(dòng)度：平靜呼吸時(shí)，對(duì)照組右膈腳、右膈頂及右肋緣活動(dòng)度均小于COPD 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；深呼吸時(shí)，兩組右膈頂及右肋緣部位膈肌活動(dòng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），對(duì)照組右膈腳活動(dòng)度大于COPD 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），②膈肌運(yùn)動(dòng)速度：平靜呼吸時(shí)，對(duì)照組右膈腳、右膈頂及右肋緣三個(gè)部位均小于COPD 組（P<0.05）；深呼吸時(shí)，對(duì)照組右膈腳運(yùn)動(dòng)速度大于COPD 組（P<0.05），右膈頂及右肋緣兩部位膈肌運(yùn)動(dòng)速度在兩組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均>0.05）。③膈肌運(yùn)動(dòng)最大運(yùn)動(dòng)速度：在平靜呼吸與深呼吸兩種呼吸狀態(tài)下，COPD 組右膈腳、右膈頂、右肋緣三個(gè)部位的最大運(yùn)動(dòng)速度均大于對(duì)照組（P<0.05）。見表3、4。

表3 平靜呼吸時(shí)膈肌運(yùn)動(dòng)情況比較（n=50,）

表3 平靜呼吸時(shí)膈肌運(yùn)動(dòng)情況比較（n=50,）

表4 深呼吸時(shí)膈肌運(yùn)動(dòng)情況比較（n=50,）

表4 深呼吸時(shí)膈肌運(yùn)動(dòng)情況比較（n=50,）

2.4 膈肌活動(dòng)度與肺功能的相關(guān)性

平靜呼吸時(shí)，M 型超聲與組織多普勒測(cè)量COPD 組的膈肌移動(dòng)度與肺功能（FEV1 占預(yù)計(jì)值百分比）無(wú)相關(guān)性，深呼吸時(shí)，M 型超聲測(cè)量膈肌活動(dòng)度與肺功能呈正相關(guān)，組織多普勒測(cè)量COPD 組右膈腳活動(dòng)度與肺功能相關(guān)系數(shù)較高（r=0.674,P=0.011）。見表5。

表5 M 型超聲與組織多普勒（TDI）測(cè)量膈肌活動(dòng)度與肺功能相關(guān)性

2.5 組織多普勒觀察膈肌運(yùn)動(dòng)診斷COPD 的效能

深呼吸時(shí)，M 型超聲診斷COPD 的ROC 曲線下面積（area under curve,AUC）為0.639，最佳診斷界值為3.06 cm，敏感度為41.7%，特異度為91.7%；組織多普勒AUC 為0.858，最佳診斷界值為1.26 cm，敏感度為91.7%，特異度為66.7%。組織多普勒診斷COPD 的效能最高。見圖3。

圖3 深呼吸狀態(tài)下M 型超聲與組織多普勒診斷COPD 的ROC 曲線

3 討論

COPD 是一種臨床常見疾病，主要表現(xiàn)為慢性咳嗽、咳痰、氣短等癥狀和不可逆性氣流受限。膈肌作為最主要的吸氣肌，當(dāng)COPD 患者處于長(zhǎng)期氣流受限或者肺過(guò)度充氣時(shí)，膈肌形態(tài)學(xué)發(fā)生改變，進(jìn)而引起膈肌功能障礙［9］。以往評(píng)估膈肌功能的方法許多都不便于應(yīng)用于臨床。雖然也有許多研究利用超聲監(jiān)測(cè)膈肌運(yùn)動(dòng)［10-13］，使用二維超聲與M 型超聲觀察膈肌增厚率、膈肌活動(dòng)度、膈肌收縮速度，并沒(méi)有整體性具體分析膈肌運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。因此，探索準(zhǔn)確性更好、更便捷的方法來(lái)診斷和評(píng)估C0PD 顯得非常重要。

組織多普勒成像（TDI）應(yīng)用多普勒效應(yīng)對(duì)心肌組織的多普勒頻移信息進(jìn)行彩色編碼，并刪除高速血流信號(hào)，僅顯示心肌組織的低速運(yùn)動(dòng)信號(hào)，從而獲得心肌運(yùn)動(dòng)速度的定量資料，能更直接、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)左室收縮舒張功能［14］。TDI 完全依賴于心肌運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒頻移信號(hào)，而不受組織回聲信號(hào)振幅大小的影響。因此，即使常規(guī)超聲圖像顯示欠清晰的患者，TDI 仍能較好地用于心肌運(yùn)動(dòng)顯像和進(jìn)行定量分析。TDI 技術(shù)可在同一心動(dòng)周期同時(shí)獲取多個(gè)部位心肌組織運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間曲線及速度-時(shí)間曲線，并可用于心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)同步性評(píng)估。而膈肌的運(yùn)動(dòng)類似心肌，同樣是發(fā)出低頻高振幅的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。因此，本研究將TDI技術(shù)應(yīng)用于膈肌運(yùn)動(dòng)的整體性同步性分析，評(píng)估COPD 患者的膈肌功能有一定價(jià)值。

本研究主要在以往M 型超聲的研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用組織多普勒技術(shù)研究膈肌右膈腳、右膈頂及右肋緣三個(gè)部位的運(yùn)動(dòng)情況，從而進(jìn)一步具體分析COPD 患者的膈肌運(yùn)動(dòng)情況。膈肌是很薄的一層圓頂狀肌肉組織，左側(cè)大部分膈肌無(wú)法用超聲清晰顯示，因此本研究是以超聲可清晰觀察到的右側(cè)膈肌來(lái)代表整體膈肌運(yùn)動(dòng)情況，具有一定局限性。本研究發(fā)現(xiàn)，M 型超聲與組織多普勒評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)有一定差異。平靜呼吸時(shí)，M 型超聲與組織多普勒測(cè)量COPD 組患者膈肌三個(gè)部位的活動(dòng)度及運(yùn)動(dòng)速度均大于對(duì)照組，這由于COPD 患者長(zhǎng)期處于呼吸氣流受限狀態(tài)，每次吸氣需要吸入更大吸氣量才能滿足肺泡通氣量；而深呼吸時(shí)，M 型超聲顯示對(duì)照組與COPD 組患者膈肌的活動(dòng)度與運(yùn)動(dòng)速度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但組織多普勒測(cè)量COPD 組患者右膈腳活動(dòng)度及運(yùn)動(dòng)速度均小于對(duì)照組，對(duì)照組與COPD 患者右膈頂、右肋緣的膈肌活動(dòng)度與運(yùn)動(dòng)速度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。原因?yàn)镃OPD 患者肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性降低及肺組織彈性降低，且COPD 患者膈肌運(yùn)動(dòng)功能障礙，其膈肌形態(tài)結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生改變，所以在深呼吸時(shí)并非所有部位的運(yùn)動(dòng)都與正常人有明顯差異。M 型超聲對(duì)于膈肌運(yùn)動(dòng)的觀察及測(cè)量部位比較局限且相對(duì)不固定，易受操作者與患者主觀影響，結(jié)果有一定偏差；而組織多普勒測(cè)量膈肌三個(gè)部位的運(yùn)動(dòng)情況，較M 型超聲更具客觀性及準(zhǔn)確性。對(duì)于膈肌最大運(yùn)動(dòng)速度而言，無(wú)論是平靜呼吸還是深呼吸，COPD 組患者三個(gè)部位的膈肌最大運(yùn)動(dòng)速度均大于對(duì)照組，原因?yàn)镃OPD 患者存在持續(xù)性呼吸氣流受限，呼吸時(shí)相短，表現(xiàn)為呼吸急促，因此無(wú)論是平靜呼吸還是深呼吸時(shí)，COPD 患者膈肌的最大運(yùn)動(dòng)速度較快。

FEV1 值是第1 秒用力呼出的氣體量，F(xiàn)VC 是用力肺活量，F(xiàn)EV1/FVC 用來(lái)診斷COPD，當(dāng)吸入支氣管擴(kuò)張劑后，F(xiàn)EV1/FVC≤70%提示呼吸氣流受限，F(xiàn)EV1 占預(yù)計(jì)值百分比用于評(píng)估呼吸氣流受限程度。本研究結(jié)果顯示，平靜呼吸時(shí)，M 型超聲與組織多普勒測(cè)量的膈肌活動(dòng)度均與肺功能（FEV1 占預(yù)計(jì)值百分比）無(wú)相關(guān)性。深呼吸時(shí)，M型超聲顯示膈肌活動(dòng)度與肺功能呈正相關(guān)關(guān)系，但r值小于0.40，相關(guān)性較差；組織多普勒顯示COPD 患者膈肌活動(dòng)度與肺功能呈正相關(guān)，且右膈腳的運(yùn)動(dòng)幅度與肺功能相關(guān)性好（r>0.60）。COPD患者肺功能越差，其膈肌功能受損更嚴(yán)重。有研究顯示［15-17］，膈肌功能障礙是COPD 加重的原因之一。同時(shí)，隨著COPD 程度加重，膈肌受慢性缺氧及炎癥反應(yīng)等因素影響，可導(dǎo)致膈肌結(jié)構(gòu)和功能異常。因此，組織多普勒評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)與肺功能的相關(guān)性比M 型超聲更好，可采用組織多普勒觀察COPD 患者右膈腳的活動(dòng)度間接評(píng)估肺功能。

本研究顯示在深呼吸狀態(tài)下，組織多普勒AUC 為0.858，M 型超聲AUC 為0.639，組織多普勒較M 型超聲對(duì)COPD 的診斷效能較高，提示組織多普勒檢測(cè)膈肌運(yùn)動(dòng)活動(dòng)度是一個(gè)可靠的診斷COPD 的指標(biāo)。根據(jù)GOLD2016 推薦，綜合評(píng)估COPD 患者病情還需結(jié)合近一年急性加重次數(shù)及COPD 評(píng)估測(cè)試（CAT）評(píng)分，而CAT 評(píng)分易受患者主觀影響。因此，組織多普勒測(cè)量膈肌活動(dòng)度評(píng)估和診斷COPD 仍需更大樣本研究后作為輔助診斷指標(biāo)之一。

綜上所述，組織多普勒成像作為一種具有客觀性強(qiáng)、可重復(fù)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的方法，較M 型超聲而言，評(píng)估COPD 患者的膈肌運(yùn)動(dòng)功能更有價(jià)值。