一種腹膜刺激征的量化方法
——腹壁緊張度

唐 昊，張連陽

0 引 言

查體腹壁出現(xiàn)壓痛、反跳痛及腹肌緊張度增加時稱腹膜刺激征陽性。當腹腔器官的炎癥未累及壁層腹膜時僅有壓痛，如累及壁層腹膜時即可引起反跳痛，而腹肌緊張是腹膜受到刺激后腹壁肌肉緩慢而持久的收縮，如檢查者感覺患者全腹或局部腹壁緊張或有抵抗感，其阻力超過正常腹壁的緊張度，即稱為腹壁緊張度(abdominal wall tension, AWT)增高，其程度和范圍被認為是腹膜炎診斷乃至是否手術(shù)的依據(jù)?；颊呔o張或無意識地收縮腹肌可能出現(xiàn)假陽性，而年老、體弱、昏迷、高位脊髓損傷、中毒、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛等可能導(dǎo)致假陰性。臨床上尤其是創(chuàng)傷患者，腹膜刺激征常存在不確定性[1]，腹膜刺激征的這種主觀性也是導(dǎo)致即使在影像學高度發(fā)達的今天，嚴重創(chuàng)傷時，腹部仍然是診斷“最后的黑箱”的重要原因。借助現(xiàn)代科技已開發(fā)出量化AWT的儀器和方法，初步應(yīng)用顯示AWT與重癥患者、腹部感染并發(fā)癥等相關(guān)[2]，本文闡述AWT作為一種新的腹膜刺激征量化方法的生理學、病理生理學基礎(chǔ)及其研究進展。

1 腹壁解剖學與AWT

腹壁占腹腔的大部分區(qū)域，對腹腔起著主要的保護和支持功能[3]。腹壁生理功能有維持腹腔完整、保持腹腔內(nèi)壓、妊娠、輔助排便、協(xié)助呼吸和運動等，因各種原因腹壁發(fā)生病理變化可導(dǎo)致腹腔高壓、腹腔間隙綜合征、呼吸衰竭和腹壁疝等[4-6]。腹壁的這些生理或病理變化主要與其結(jié)構(gòu)的力學特征有關(guān)，這種機械力學特性即為AWT[7]。

1.1腹壁解剖結(jié)構(gòu)人體的腹壁是一個復(fù)合結(jié)構(gòu)，在不同的部位由不同組織層次組成。中央腹壁由淺到深由皮膚、皮下脂肪、腹直肌前鞘、腹直肌或腹白線、腹直肌后鞘(弓狀線以上)和腹膜前脂肪組成；中央線外側(cè)，腹直肌被由腹外斜肌、腹內(nèi)斜肌和腹橫肌組成的肌肉層所取代。筋膜、鞘、腹白線等結(jié)締組織整合不同層次肌肉形成功能復(fù)合結(jié)構(gòu)，如腹直肌-腹外斜肌-腹內(nèi)斜肌-腹橫肌復(fù)合體等[3,8-9]。

1.2腹壁肌肉功能腹壁肌肉與背部的肌肉一起，維持姿勢、塑形。當聲門閉合，胸部和骨盆固定時，腹壁肌肉在咳嗽、排尿、排便、分娩、嘔吐等功能中發(fā)揮重要作用[10]。當胸部固定時，腹腔可以拉起骨盆，使脊柱向一側(cè)彎曲，幫助軀干旋轉(zhuǎn)。當骨盆固定時，腹壁可啟動軀干向前運動，還可以防止過度擴展。腹壁肌肉還有助于呼吸和增加腹腔內(nèi)壓，如打噴嚏、咳嗽、舉重、輔助呼吸等[11-12]。

腹外斜肌是腹部四塊肌肉最大、最淺表的，兩側(cè)腹外斜肌共同作用將恥骨拉向劍突，使脊柱彎曲；也可單方面作用使身體同側(cè)屈曲、對側(cè)旋轉(zhuǎn)。腹內(nèi)斜肌收縮導(dǎo)致軀干同側(cè)屈曲和旋轉(zhuǎn)，可與對側(cè)的外斜肌共同作用，實現(xiàn)軀干的扭轉(zhuǎn)運動；還能壓縮腹部內(nèi)臟，推向膈肌，促進被動呼氣[13]。腹橫肌收縮有一種類似胸衣的效果，縮小腹部，使腹部變平，主要作用是在下肢和/或上肢運動之前穩(wěn)定腰椎和骨盆。腹直肌是重要的姿勢肌，作用是固定骨盆，收縮會引起腰椎屈曲；當胸部固定時，收縮會引起骨盆后傾斜；腹直肌在被動呼氣和增加腹內(nèi)壓力方面也起著重要作用[13-14]。

2 腹腔功能與AWT

2.1 腹腔壓力容積曲線腹腔的容納保護功能可以用腹腔內(nèi)容量(intra-abdominal volume，IAV)和腹腔內(nèi)壓(intra-abdominal pressure，IAP)關(guān)系來闡述。類似于胸腔，IAV和IAP的關(guān)系可通過壓力容積(pressure-volume，PV)曲線來分析[1,3]。此曲線最初是線性，一旦達到臨界狀態(tài)呈指數(shù)增加。此過程可以分為3個階段：①塑形，腹部形狀改變，IAP輕微增加(PV曲線初始部分，最小斜率)。②伸展，腹壁和膈肌彈性擴張(中等斜率)。③增壓，容量達到極限導(dǎo)致壓力明顯上升(最大斜率)[3,15]。這3個階段平行且相互重疊。正常情況AWT維持腹腔內(nèi)壓在一定范圍內(nèi)波動。一些病理因素影響下，腹腔內(nèi)壓持續(xù)升高形成腹腔高壓(intra-abdominal hypertension，IAH)，就會對腹腔內(nèi)和腹腔外的器官造成損害[16-17]。

2.2腹部順應(yīng)性與AWT繼IAP、IAH和腹腔間隙綜合征(abdominal compartment syndrome，ACS)等逐漸被臨床重視后，腹部順應(yīng)性(abdominal compliance，AC)、IAV、AWT也逐漸被臨床醫(yī)師所認識[9,15]。AC指腹腔擴張的容易程度，AC=△IAV/△IAP，成人正常AC 在0.06～1.92 L/mmHg[18]。AC由腹腔容積和腹壁、膈肌的緊張度共同決定，腹壁占腹腔軟邊界的大部分區(qū)域，因此AWT對AC起著最主要作用[3]。腹壁各層肌肉之間的平行連接可以增強肌肉層的力度和剛性,相鄰骨骼肌之間通過結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)進行平行力的傳遞,結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)在收縮過程中通過抑制肌肉橫向擴張增強肌肉的有效剛度和強度，AWT的機械性具備一定彈性[7,10]。根據(jù)力學原理定義，硬度為力量-伸長率曲線的斜率，彈性是應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率，順應(yīng)性是彈性的倒數(shù)(或單位應(yīng)力造成的應(yīng)變量)。形變是長度或者形狀的變化，應(yīng)變是按照原始幾何標準化的形變(如長度或面積等)。

2.3影響AWT的因素AWT主要功能包括保護腹腔內(nèi)器官、維持快速運動狀態(tài)(咳嗽、嘔吐等)和承受腹腔內(nèi)壓能力(肥胖、懷孕等)等[19]。除了腹膜炎、腹腔膿腫和器官損傷等腹腔內(nèi)病變外，影響AWT的因素分為3類：①腹壁定位，腹壁解剖結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，腹壁不同點結(jié)構(gòu)層次不一樣，彈性性能也不相同。Alex等[20]采用激光共聚焦技術(shù)對12具人體尸體進行了分析，研究顯示腹白線和腹直肌鞘不同區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不均勻重新排列，顯示出不同的結(jié)構(gòu)屬性。從腹壁腹側(cè)到背側(cè)，腹白線和腹直肌鞘肌肉層、彈性纖維和膠原纖維不規(guī)則交錯，也令該處AWT變得不一致。其他腹壁結(jié)構(gòu)組織也表現(xiàn)出獨特的組織結(jié)構(gòu)特征，不同組織之間呈現(xiàn)出不同的機械屬性，這也使得AWT復(fù)雜化。②測量方法，對腹壁緊張度進行量化的實驗方法或儀器設(shè)備不一樣，離體或活體測量，結(jié)果也會有差異。有學者在腹壁疝手術(shù)中用拉鉤張力計對疝切口周圍肌肉進行橫向牽拉實驗，研究發(fā)現(xiàn)平均總腹壁張力為3.04 kg(0.1～10 kg)，疝缺損大小和腹壁張力無關(guān)，外科醫(yī)師對張力的預(yù)估值和客觀測量張力間也沒有關(guān)系[21]。Podwojewski等[22]采用壓力傳感器和高速攝像設(shè)備記錄腹壁的壓力和應(yīng)變變化，也就是緊張度的變化，發(fā)現(xiàn)50 mmHg壓力時可導(dǎo)致5.5%的AWT變化，其中腹壁內(nèi)值變化為3.7%，腹壁外值變化為6.6%。③身體狀態(tài)，人體腹壁是一個有機結(jié)構(gòu)，在不同功能狀態(tài)下，AWT也會有差異。Sugerman[23]發(fā)現(xiàn)男性IAP高于女性，這是因為腹壁肌肉和脂肪的比例差異導(dǎo)致男性AWT更高。Beurton等[24]研究了直腿抬高試驗對重癥患者IAP的影響。研究發(fā)現(xiàn)進行了直腿抬高后患者IAP明顯升高，考慮主要原因就是抬高下肢時AWT的增加。Kirkpatrick等[25]研究了俯臥位通氣對急性肺損傷患者心血管、腎功能和IAP的影響，發(fā)現(xiàn)俯臥位通氣時，IAP明顯升高，認為主要也是因為俯臥時限制腹壁運動，引起AWT增加所致。此外，反Trendelenburg體位有利于改善呼吸、放松輔助呼吸的腹壁肌肉，降低AWT。

3 AWT定量測量

AWT測量方法包括拉鉤張力計法、壓力應(yīng)變片法、多普勒超聲張力法和胸腹帶法等，基于AC原理的AWT測量方法主要包括要下2種。

3.1基于LaPlace定律測量AWTLaPlace定律認為容器壁上的壓力與其內(nèi)容物和半徑有關(guān)。對于腹腔來說，腹腔內(nèi)壓(Pressure，P)=2×AWT/腹腔半徑(Radius，r)?？紤]到腹壁厚度，公式進一步改進為：AWT=P×r/2×腹壁厚度(u)[26]。見圖1。

P:腹腔內(nèi)壓；r:腹腔半徑；u:腹壁厚度；AWT:腹壁緊張度

根據(jù)LaPlace定律，球體膨脹所需的壓力與表面張力呈正比，與半徑呈反比[27]。如當肺泡收縮時，表面活性物質(zhì)濃度隨之增加，從而有效地降低表面張力，增加肺泡內(nèi)壓，避免肺泡萎縮[28]。腹主動脈瘤破裂的風險也可以用拉普拉斯定律解釋，即動脈瘤的半徑越大，克服血管壁表面張力所需的壓力就越小。臨床上，動脈瘤的直徑越大，破裂的風險就越大[29]。腸梗阻時，由于腸壁的拉伸和變薄，克服腸壁表面張力所需的跨壁壓力的降低，腸壁破裂的風險增加。

腹腔可以看做一個裝滿不可壓縮液體的圓柱體容器，這個容器的大面積邊界是柔軟的膈肌和腹壁，所以LaPlace定律是適用的。肥胖或者懷孕的人舉重物的時候，由于腹壁更厚，IAP增加也會比瘦的或者沒有懷孕的人更高。瘦的人捆腹帶也會比胖的人產(chǎn)生更高的IAP[27]。臨床中常用的體格檢查方法腹部觸診，也是利用的這個原理，根據(jù)垂直按壓腹部感受到的張力程度，判斷腹壁緊張程度有助于診斷腹膜炎等傷病[30]。AWT的定量測量無疑將為腹腔傷病的診斷提供新的技術(shù)。

按照Frank和Primiano的理論，腹腔可以模擬為一個薄壁圓柱形壓力容器(w

t=(Pi-Po)r/w(N/cm2)或 Pi=tw/r+Po(N/cm2)

公式中：t代表容器壁壓力(AWT)，Pi代表內(nèi)部壓力，Po代表外部壓力，w代表腹壁厚度

從上述公式可以看出，內(nèi)部壓力和腹壁緊張度存在相關(guān)性。

根據(jù)這個原理，2008年Ramshorst等[32]在兩具人體尸體進行AWT測量實驗，他們把AWT定義為對腹壁垂直按壓力與位移的比值：AWT=壓力(Force，F(xiàn))/位移(Distance，D)，測量了腹白線、腹直肌和腹直肌外側(cè)7個點的AWT，與腹腔內(nèi)壓做了相關(guān)性分析。研究發(fā)現(xiàn)所有腹部點，IAP和AWT具有相關(guān)性，腹部中間點的AWT相關(guān)性更好。隨后他們在14具人體尸體和42名志愿者中進行了AWT測量，同時分析了體位對AWT的影響。研究發(fā)現(xiàn)尸體中上腹部點AWT和IAP顯著相關(guān)，志愿者中男性AWT高于女性，站立位時AWT最高，其次是仰臥位和坐位，BMI對AWT沒有影響[33]。2015年Chen等[34]對51例重癥患者進行了AWT和膀胱內(nèi)壓(intra-viscera pressure，IVP)測量研究。他們發(fā)現(xiàn)AWT與IVP存在顯著線性相關(guān)性，回歸方程式為：

Y=-1.369+9.57X(P<0.01)

不同呼吸狀態(tài)和體位對AWT有顯著影響,BMI對AWT沒有影響。

3.2AWT初步臨床應(yīng)用AC代表了當前IAH和ACS領(lǐng)域的重要進展及研究方向，AWT作為AC的主要組成部分，其測量方法具有顯著的臨床和研究價值。我們利用自主研發(fā)的腹壁緊張度測量設(shè)備對本院重癥醫(yī)學科127名重癥患者進行了AWT測量，評估其與膀胱內(nèi)壓的相關(guān)性以及其在腹部感染并發(fā)癥中的診斷價值。研究發(fā)現(xiàn)AWT和IVP呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)R=0.706，P<0.05)，多方程式回歸二次函數(shù)擬合模型為：

AWT=-1.616×10-3IVP2+8.323×10-2IVP+2.094

AWT診斷腹部感染并發(fā)癥靈敏度和特異度最佳的截斷值為2.57 N/mm，優(yōu)于IAH和乳酸。醫(yī)學研究常用的數(shù)據(jù)相關(guān)性分析方法是線性回歸方程，線性回歸的局限性是只能應(yīng)用于存在線性關(guān)系的數(shù)據(jù)中。但是在臨床實踐中,很多數(shù)據(jù)之間是非線性關(guān)系,雖然也可以用線性回歸擬合非線性回歸,但是效果將會很差。我們考慮到腹壁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及AWT可能與IVP存在的非線性關(guān)系，我們采用了多項式回歸的方法對AWT和IVP的相關(guān)性進行了分析。把IVP劃分為5個不同的壓力區(qū)域，分別進行聚類得到聚類中心，再利用多項式回歸，二次函數(shù)進行擬合。擬合函數(shù)顯示為在IVP在15 mmHg以下的區(qū)域接近線性相關(guān)，15 mmHg以上的區(qū)域呈類似橫行的拋物線關(guān)系。推測此結(jié)果和腹部順應(yīng)性有關(guān)，AWT對AC起著主要作用，AWT在不同壓力階段表現(xiàn)出的特性也對AC起著決定性作用。該研究創(chuàng)造了3個第一：①迄今為止關(guān)于張力計式無創(chuàng)AWT測量樣本量最大的臨床研究；②首次應(yīng)用多項式回歸方程式分析AWT測量與IVP測量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)了不同IVP區(qū)間與AWT相關(guān)性的變化；③首次確定AWT診斷腹腔感染的截斷值[35]。

AWT可以很好地反應(yīng)IVP，與其他腹腔內(nèi)壓測量方法相比，具有無創(chuàng)、準確度高和簡便的特點[2]。AWT還可以作為膀胱內(nèi)壓測量的替代方法，應(yīng)用于一些不能進行膀胱內(nèi)壓測量的患者，例如，神經(jīng)源性膀胱、膀胱破裂、骨盆血腫壓迫膀胱[36]。AWT測量除可以幫助及時發(fā)現(xiàn)診斷和動態(tài)評估IAH和AC提供新的策略外，還可幫助診斷影響AWT的相關(guān)疾病，如腹膜炎、腹腔感染、疝、結(jié)核性腹膜炎、腹腔出血等，量化腹膜刺激征，提高其診斷效能和臨床價值[30,37-38]。臨床研究中，AWT測量可以幫助我們理解腹腔、腹腔與其他腔隙以及腔隙內(nèi)器官相關(guān)的病理生理變化[39-40]。AWT測量具有一些局限性，在肥胖、有腹部手術(shù)史或腹壁肌肉特別發(fā)達者等特殊腹壁情況時，需要大宗數(shù)據(jù)確定這些病理狀態(tài)時的AWT正常值，才能正確解讀測量結(jié)果。

4 結(jié) 語

AWT作為人體腹腔的重要組成部分，其重要性應(yīng)被臨床醫(yī)師，尤其是重癥和外科專家所關(guān)注。AWT測量方法以及應(yīng)用也是臨床醫(yī)學和理工科學相結(jié)合的結(jié)果，隨著該技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用，將有助于解決腹膜刺激征主觀性強的臨床難題，為臨床腹部疾病診斷提供新的策略和方法。