慢性阻塞性肺疾病患者膈肌移動(dòng)度情況及其與肺功能的相關(guān)性研究

付旭明，王紀(jì)紅，潘殿柱

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是一種常見(jiàn)的以持續(xù)性呼吸道癥狀和氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病。COPD患者常存在包括膈肌在內(nèi)的全身骨骼肌營(yíng)養(yǎng)不良、萎縮。膈肌功能障礙是此類(lèi)患者病情進(jìn)展的重要病理生理機(jī)制之一[1]。評(píng)價(jià)膈肌功能障礙的最佳方法是測(cè)量膈神經(jīng)電刺激后的跨膈肌壓力[2]，但由于具有侵入性、耗時(shí)長(zhǎng)、耐受性差等缺點(diǎn)，很難廣泛開(kāi)展。有研究者通過(guò)磁共振成像（MRI）、X線等對(duì)膈肌進(jìn)行了觀察[3-4]，這些影像學(xué)的檢查具有高成本、電離輻射、移動(dòng)受限的缺點(diǎn)，對(duì)活動(dòng)耐力下降嚴(yán)重的COPD患者難以完成臨床觀察。超聲具有低成本、無(wú)創(chuàng)傷、便攜等優(yōu)點(diǎn)，能夠解決上述問(wèn)題[5]。近幾年也有一些學(xué)者應(yīng)用超聲對(duì)膈肌的移動(dòng)度、厚度等進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)COPD患者膈肌移動(dòng)度有不同程度的下降[6-7]。為進(jìn)一步明確COPD患者膈肌功能障礙情況，本研究應(yīng)用超聲觀察了不同程度COPD患者膈肌移動(dòng)度變化的情況，分析了其與肺功能指標(biāo)和呼吸困難的相關(guān)性，為觀察COPD患者膈肌的形態(tài)和功能改變提供了參考依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 2018年3月—2019年1月采用便利抽樣法選擇于鞍鋼集團(tuán)公司總醫(yī)院就診的COPD患者81例為研究對(duì)象，年齡40～80歲，平均年齡（60.0±9.5）歲，按COPD分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]分為輕、中、重度3組，具體分級(jí)情況見(jiàn)表1。另選取鞍鋼集團(tuán)公司總醫(yī)院肺功能室做檢查的健康體檢者30例作為對(duì)照組。本研究經(jīng)鞍鋼集團(tuán)公司總醫(yī)院倫理委員會(huì)審查通過(guò)。所有研究對(duì)象經(jīng)過(guò)同一研究者講解此研究的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，了解此研究的目的，并簽署知情同意書(shū)。

表1 COPD組氣流受限肺功能GOLD標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)Table 1 Restricted pulmonary function classified by the GOLD criteria in COPD group

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn) COPD組患者納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《COPD全球診斷、管理和預(yù)防策略指南（2017版）》標(biāo)準(zhǔn)[8]，將吸入支氣管擴(kuò)張劑后第1秒用力呼氣末容積占用力肺活量百分比（FEV1/FVC）＜0.70作為確定存在持續(xù)氣流受限的證據(jù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）呼吸衰竭患者；（2）肺間質(zhì)性疾病、胸廓脊柱胸膜疾病或神經(jīng)肌肉疾病患者；（3）心、肝、腎等臟器發(fā)生嚴(yán)重疾病患者；（4）慢性代謝性疾病患者；（5）胸腹部手術(shù)史患者；（6）腫瘤患者；（7）肥胖〔體質(zhì)指數(shù)（BMI）＞30 kg/m2〕及低體質(zhì)量（BMI＜18.5 kg/m2）患者。對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）肺功能檢查FEV1/FVC≥0.70；（2）無(wú)長(zhǎng)期吸煙或粉塵接觸史，無(wú)呼吸系統(tǒng)疾病病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：符合COPD組排除標(biāo)準(zhǔn)者。

1.3 檢查方法 （1）肺功能檢查方法：操作前詢(xún)問(wèn)患者病史，除外活動(dòng)性咯血等禁忌證，向受試者講述具體步驟，取得受試者的配合。受試者取坐立位，夾住鼻子，指導(dǎo)受試者通過(guò)口令配合即時(shí)做呼氣和吸氣動(dòng)作，保證測(cè)試過(guò)程中不漏氣，應(yīng)用德國(guó)MasterScreen型號(hào)肺功能儀（CareFusion Germany 234GmbH）完成肺容量測(cè)定、通氣功能測(cè)定和彌散功能測(cè)定。（2）超聲測(cè)量膈肌移動(dòng)度方法：應(yīng)用美國(guó)索諾聲超聲（FUJIFILM SonoSite，Inc.），選用頻率1～5 MHz腹部凸陣探頭，受試者取平臥位，超聲探頭取右肋骨下緣鎖骨中線附近斜切位。探頭以近冠狀位掃查，以期望獲得膈肌最高點(diǎn)，便于獲得最大的移動(dòng)度。首先在平靜呼吸時(shí)獲取B型超聲下膈肌的弧形圖像（以顯示肝右靜脈為解剖標(biāo)記），圖像穩(wěn)定后切換為M型，可見(jiàn)膈肌隨呼吸運(yùn)動(dòng)的曲線。測(cè)量曲線波峰與波谷間垂直距離。再?lài)谄溆昧粑瑯訙y(cè)量上述距離。分別記錄，獲得平靜呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度（FRC）和用力呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度（TLC）[9]（見(jiàn)圖1～2）。采用mMRC評(píng)估呼吸困難，按0～4等級(jí)分別賦分 1～5 分[10]。

1.4 觀察指標(biāo) 身高、體質(zhì)量、BMI、改良版英國(guó)醫(yī)學(xué)研究會(huì)呼吸困難量表（mMRC）評(píng)分、第1秒用力呼氣末容積占預(yù)計(jì)值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量占預(yù)計(jì)值百分比（FVC%pred）、FEV1/FVC、FRC、TLC、不同呼吸時(shí)相下膈肌移動(dòng)度的差值（TLC-FRC）、吸氣量占預(yù)計(jì)值百分比（IC%pred）、最大通氣量占預(yù)計(jì)值百分比（MVV%pred）、殘氣量/肺總量占預(yù)計(jì)值百分比（RV/TLC%pred）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以（±s）表示，兩組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組間比較采用方差分析，樣本間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性分析；采用多元線性回歸分析探討膈肌移動(dòng)度的影響因素。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較 兩組性別、年齡、BMI比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。COPD組身高、體質(zhì)量、mMRC評(píng)分高于對(duì)照組，F(xiàn)EV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC%低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表2）。

2.2 四組間不同呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度比較 四組間FRC、TLC、TLC-FRC比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。重度組FRC高于對(duì)照組、輕度組、中度組，TLC、TLC-FRC低于對(duì)照組、輕度組、中度組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；中度組FRC高于對(duì)照組，TLC、TLC-FRC低于對(duì)照組、輕度組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；輕度組TLC-FRC低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表3）。

2.3 COPD組膈肌移動(dòng)度與研究變量間的相關(guān)性分析COPD組膈肌移動(dòng)度與BMI、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、IC%pred、MVV%pred呈正相關(guān)，與mMRC評(píng)分、RV/TLC%pred呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05，見(jiàn)表4）。

2.4 膈肌移動(dòng)度與相關(guān)因素的多元線性回歸分析 以膈肌移動(dòng)度（賦值：連續(xù)變量）為因變量，以BMI（賦值：連續(xù)變量）、mMRC評(píng)分（賦值：連續(xù)變量）、FEV1%pred（賦值：連續(xù)變量）、FVC%pred（賦值：連續(xù)變量）、FEV1/FVC（賦值：連續(xù)變量）、IC%pred（賦值：連續(xù)變量）、MVV%pred（賦值：連續(xù)變量）、RV/TLC%pred（賦值：連續(xù)變量）為自變量，進(jìn)行多元線性回歸分析，結(jié)果顯示，F(xiàn)EV1%pred〔β=0.728，95%CI（0.027，0.042），P=0.001〕是膈肌移動(dòng)度的影響因素。

圖1 平靜呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度Figure 1 Diaphragm mobility during quiet breathing

圖2 用力呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度Figure 2 Diaphragm mobility during forced breathing

表2 兩組一般資料比較Table 2 General data of subjects in two groups

表3 四組間不同呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度比較（±s，cm）Table 3 Comparison of diaphragm mobility at different respiratory phases

表3 四組間不同呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度比較（±s，cm）Table 3 Comparison of diaphragm mobility at different respiratory phases

注：FRC=平靜呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度，TLC=用力呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度，TLC-FRC=不同呼吸時(shí)相下膈肌移動(dòng)度的差值；與對(duì)照組比較，aP＜0.05；與輕度組比較，bP＜0.05；與中度組比較，cP＜0.05

組別 例數(shù) FRC TLC TLC-FRC對(duì)照組 30 1.61±0.28 6.11±0.66 4.50±0.73輕度組 27 1.74±0.26 5.89±0.57 4.15±0.58a中度組 28 1.88±0.26a 5.19±0.57ab 3.32±0.60ab重度組 26 2.11±0.28abc 3.97±0.43abc 1.88±0.44abc F值 17.576 78.702 101.735 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表4 COPD組膈肌移動(dòng)度與研究變量間的相關(guān)性分析Table 4 The correlation between diaphragm mobility and research variables in COPD group

3 討論

膈肌是人體最重要的呼吸肌，承擔(dān)著60%～ 80%的通氣支持功能，觀察COPD患者的膈肌運(yùn)動(dòng)和形態(tài)學(xué)改變具有重要意義[11]。本研究通過(guò)觀察COPD患者膈肌移動(dòng)度和肺功能來(lái)評(píng)估膈肌功能障礙的情況，發(fā)現(xiàn)隨著肺功能損害程度逐漸加重，平靜呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度逐漸增加，用力呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度逐漸減少，不同呼吸時(shí)相膈肌移動(dòng)度差值逐漸減少。用力呼吸時(shí)相的膈肌移動(dòng)度與一些肺功能指標(biāo)相關(guān)，與呼吸困難程度相關(guān)。

在氣道阻塞的情況下，肺的動(dòng)態(tài)順應(yīng)性下降，彈性負(fù)荷、阻力負(fù)荷均增加。本研究結(jié)果顯示，膈肌移動(dòng)度與FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相關(guān)。DAVACHI等[12]研究發(fā)現(xiàn)，氣流阻塞導(dǎo)致呼氣工作負(fù)荷增加，呼氣時(shí)間延長(zhǎng)，使膈肌在力學(xué)上處于不利地位。SCHEIBE等[13]應(yīng)用超聲測(cè)量發(fā)現(xiàn)，膈肌運(yùn)動(dòng)與FEV1之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。本研究中多元線性回歸分析也顯示，F(xiàn)EV1%pred對(duì)膈肌移動(dòng)度的變化起重要作用?？赡苁且?yàn)闅獾雷枞黾恿撕粑∮绕涫请跫〉墓ぷ髫?fù)荷，其阻塞引起的肺氣腫降低了膈肌移動(dòng)和產(chǎn)生壓力的能力，導(dǎo)致膈肌偏移減少[14-16]。

氣流受限是由于氣道阻塞增加而導(dǎo)致的通氣能力降低。在本研究中發(fā)現(xiàn)COPD患者膈肌移動(dòng)度與MVV%pred、IC%pred、FVC%pred呈正相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)與KANG等[17]的發(fā)現(xiàn)是一致的，其發(fā)現(xiàn)膈肌移動(dòng)度與MVV有明顯相關(guān)性，并提示COPD患者膈肌移動(dòng)度降低與高碳酸血癥有關(guān)，膈肌移動(dòng)度下降導(dǎo)致呼吸驅(qū)動(dòng)不足，通氣能力下降，二氧化碳潴留。

本研究結(jié)果顯示，膈肌移動(dòng)度與RV/TLC呈負(fù)相關(guān)，而RV/TLC是反映肺氣腫程度的指標(biāo)。肺氣腫是COPD患者的主要改變之一，殘氣量增加是限制COPD患者膈肌移動(dòng)的主要因素。肺氣腫增加了膈肌移動(dòng)的阻力，導(dǎo)致膈肌偏移減少[16]。發(fā)生肺氣腫時(shí)，患者胸壁的形態(tài)會(huì)發(fā)生改變，繼而導(dǎo)致膈肌形態(tài)改變。這種位置變化阻礙了膈肌參與吸氣作用的兩個(gè)關(guān)鍵部分：（1）膈肌穹頂?shù)幕钊麪钶S向位移；（2）肋骨和胸壁的擴(kuò)張作用。此外，肺氣腫還會(huì)使膈肌的腳部和肋部的力學(xué)方向改變?yōu)榻咏叫信帕?，從而進(jìn)一步降低膈肌參與吸氣的能力。不但肺過(guò)度充氣會(huì)減少膈肌的長(zhǎng)度，而且胸壁直徑的增大也限制了肋間肌的吸氣力學(xué)效能。這種結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致膈肌重塑，橫膈膜變平，從而使膈肌移動(dòng)度減少[18]。上述變化解釋了COPD患者和健康人在膈肌移動(dòng)度和肺功能方面產(chǎn)生差異的原因。

本研究結(jié)果顯示，COPD患者膈肌移動(dòng)度與mMRC評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，提示膈肌位置的改變使患者呼吸能力降低，呼吸困難的感覺(jué)增加。PAULIN等[19]發(fā)現(xiàn)，COPD患者在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷增加后呼吸困難感也相應(yīng)增加，其運(yùn)動(dòng)能力隨疾病的進(jìn)展而降低。與健康老年人相比，大多數(shù)COPD患者的步行或站立時(shí)間明顯減少[20]。這造成了運(yùn)動(dòng)受限與呼吸困難加重的惡性循環(huán)，運(yùn)動(dòng)能力下降加速了身體調(diào)節(jié)能力下降[21]。BMI是一個(gè)很好的評(píng)估營(yíng)養(yǎng)狀況的指標(biāo)，本研究結(jié)果顯示，膈肌移動(dòng)度與BMI呈正相關(guān)。WU等[22]研究發(fā)現(xiàn)BMI與肺功能通氣指標(biāo)呈正相關(guān)。在一定程度上，BMI可能是預(yù)測(cè)COPD患者預(yù)后的有意義的指標(biāo)。

綜上所述，膈肌移動(dòng)度是一個(gè)可以用于觀察COPD患者膈肌功能的呼吸力學(xué)參數(shù)，其與某些肺功能指標(biāo)、呼吸困難指標(biāo)、BMI相關(guān)。然而，本研究沒(méi)有對(duì)重度COPD呼吸衰竭患者進(jìn)行評(píng)估，主要是因?yàn)檫@部分患者無(wú)法配合肺功能檢查，而且進(jìn)行膈肌移動(dòng)度檢查也難以獲得期望的配合狀態(tài)，如反復(fù)快速深吸氣、屏氣等。所以在本研究中取得的結(jié)果不能推廣到重癥COPD人群。此外，本研究樣本量較小，且未考慮立位和仰臥位的差異對(duì)結(jié)果的影響，在今后的膈肌移動(dòng)度評(píng)估中應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大樣本量，充分考慮立位和仰臥位的差異對(duì)結(jié)果的影響。

作者貢獻(xiàn)：付旭明、潘殿柱進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，論文的修訂；付旭明、王紀(jì)紅進(jìn)行研究的實(shí)施與可行性分析，數(shù)據(jù)收集、整理；付旭明進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，結(jié)果的分析與解釋?zhuān)珜?xiě)論文；潘殿柱負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。