超聲評估慢性阻塞性肺疾病患者膈肌功能應用進展

王彥鄰，冉海濤，敖 夢

(重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院超聲科 超聲分子影像重慶市重點實驗室，重慶 400010)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)為全身炎癥性疾病，可對呼吸道肌肉和機體構(gòu)成產(chǎn)生影響，導致氣流受限和持續(xù)過度通氣，使呼吸肌長期處于高負荷狀態(tài)而易出現(xiàn)膈肌變薄和收縮力受損等[1]。類固醇激素廣泛用于治療COPD，但長期服用可致呼吸肌無力[2]。膈肌作為主要的呼吸肌，負責60%～80%的工作負荷，其功能決定通氣功能。評價膈肌功能的方法有肺功能測試、測定跨膈壓、電生理檢測、X線透視、CT及MRI等。跨膈壓是評價膈肌功能的金標準，但有創(chuàng)且操作較復雜，臨床應用受限。超聲可觀察膈肌形態(tài)，從而評估膈肌功能和自主呼吸能力，無創(chuàng)、簡便且重復性好[3]，目前已廣泛應用于診斷COPD、肌肉疾病和指導機械通氣(mechanical ventilation，MV)及撤除呼吸機(簡稱撤機)等[4]。本文圍繞超聲評估COPD患者膈肌功能進展展開綜述。

1 評估指標及方法

COPD患者膈肌功能障礙(diaphragmatic dysfunction，DD)發(fā)生率較高，肌纖維類型轉(zhuǎn)變、肌小節(jié)結(jié)構(gòu)損害、肌肉間質(zhì)膠原纖維增加等均可致膈肌形態(tài)及收縮功能發(fā)生改變[5]。有研究[6]通過超聲證實膈肌功能與跨膈壓之間具有明顯相關(guān)性。超聲已成為呼吸重癥領(lǐng)域必不可少的工具，主要以肝或脾為透聲窗，采用B型或M型模式觀察膈肌形態(tài)及運動情況，并通過測量膈肌厚度(thickness of the diaphragm，TD)、膈肌增厚率(diaphragm thickening fraction，DTF)、膈肌活動度(diaphragmatic excursion，DE)、膈肌收縮速度(diaphragm contraction velocity，DCV)及膈肌對合角度(diaphragm involution angle，DIA)等來評估膈肌功能。

1.1 TD及DTF 膈肌包括3層結(jié)構(gòu)，由高回聲的胸膜層、腹膜層及中間相對無回聲的肌肉層組成，TD為胸膜層與腹膜層之間的距離。測量時囑患者平臥，將7～18 MHz高頻超聲探頭垂直肋骨長軸放置于腋前線第7～9肋間隙(膈肌和胸壁對合處)進行測量。DTF是TD在呼吸過程中的變化程度，反映膈肌的收縮能力。DTF=(吸氣末TD-呼氣末TD)/呼氣末TD×100%。DTF<20%提示存在DD[7]。

由于膈肌纖維縮短及肌纖維類型轉(zhuǎn)變，COPD患者TD差異較大。既往尸檢結(jié)果[8-9]顯示，COPD患者TD與膈肌體積小于正常人。SMARGIASSI等[10]研究發(fā)現(xiàn)COPD患者TD與吸氣容積顯著相關(guān)，隨肺容積增加，TD逐漸增加；且TD及DTF隨疾病加重而不斷降低，提示TD及DTF可能是評價COPD進展的有效工具。另一方面，OGAN等[11]采用B型超聲測量TD，結(jié)果顯示COPD組與健康對照組TD無顯著差異，TD與COPD嚴重程度、呼吸功能及發(fā)作頻率無明顯相關(guān)。ERYüKSEL等[12]亦認為不同病情嚴重程度、發(fā)作頻率、第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)及體質(zhì)量指數(shù)之間DTF無顯著差異。上述研究結(jié)果存在差異，可能與膈肌功能復雜及測量不規(guī)范有關(guān)。為標準化超聲檢查，確定適當參數(shù)評估疾病嚴重程度、惡化風險并預測死亡率，有必要進行進一步研究。

1.2 DE DE是膈肌在呼吸周期中移動的距離。檢查時囑患者平臥，將3.5～5.0 MHz低頻凸陣探頭平行置于鎖骨中線及腋前線之間的肋緣下，向內(nèi)側(cè)、頭側(cè)、背側(cè)移動，使膈肌后1/3顯像；先采用B型模式水平放置確定膈肌最大運動幅度，使取樣線與后膈肌垂直，隨后更換M型模式顯示膈肌運動曲線，吸氣時膈肌下移靠近探頭顯示向上軌跡，呼氣時則相反，記錄基線至運動曲線最高點的垂直距離。

既往研究中有關(guān)測量DE的結(jié)果較為一致。PAULIN等[13]以B型超聲評估54例COPD患者用力呼吸時的DE，觀察其與呼吸困難程度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)COPD組DE明顯低于健康對照組，且與6 min步行距離測試結(jié)果呈線性相關(guān)，與呼吸困難程度呈負相關(guān)，證實了COPD患者膈肌活動能力下降，DE降低與患者體力、通氣能力降低及用力時呼吸困難程度增加有關(guān)。SCHEIBE等[14]研究證實超聲測量DE評估COPD患者膈肌功能有效且可靠，且DE與FEV1存在很強的相關(guān)性。超聲測量DE可作為評估COPD患者膈肌功能的重要指標。

1.3 DCV DCV是DE與吸氣時間的比值，測量方法與M型超聲測量DE相同。黃秋霞等[15]對64例COPD急性加重期(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)患者進行膈肌超聲檢查，并根據(jù)2017慢性阻塞性肺疾病全球創(chuàng)議(global initiative for chronic obstructive lung disease，GOLD)指南進行分組分析，結(jié)果顯示DCV鑒別診斷COPD的效能較差。目前DCV較少用于臨床，需更多大數(shù)據(jù)樣本研究加以驗證。

1.4 DIA DIA是肋膈角處膈肌與胸壁所形成的角度。測量時，囑患者平臥，將高頻線陣探頭置于右側(cè)腋前線肋膈角水平，測量平靜呼氣末及用力呼氣末DIA，并對其差值進行觀察。陳重澤等[16]發(fā)現(xiàn)中度及以上COPD組DIA差值隨病情加重而逐漸變小。DIA變化可作為初步判斷COPD嚴重程度的指標之一。

2 臨床應用

2.1 判斷COPD嚴重程度 目前檢測肺功能是診斷COPD及評估療效的最主要方法，但特異性較低，易受患者配合程度的影響。作為一種簡便而有效的評估膈肌功能方法，超聲廣泛用于監(jiān)測COPD病情及判斷預后。沈惠英等[17]比較不同膈肌測量方法(B超直接法、M型超聲及X線測量法)評估不同程度COPD的準確性，發(fā)現(xiàn)M型超聲和X線法測量DE均有助于評估不同程度COPD，其中M型超聲與GOLD分級的一致性最好，X線測量法次之，B超直接法最低。EVRIN等[18]觀察穩(wěn)定期COPD患者病情嚴重程度與超聲評價膈肌功能的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)FEV1、每年COPD急性加重次數(shù)與DE具有較強相關(guān)性。馬瑛等[19]采用M型超聲觀察68例穩(wěn)定期COPD患者平靜呼吸與深呼吸時DE與運動時間及其與肺功能的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)COPD組平靜呼吸時兩側(cè)DE均大于健康對照組，深呼吸時兩側(cè)DE均小于健康對照組，COPD組和健康對照組DE與FEV1、FEV1/用力肺活量均呈正相關(guān)。以上結(jié)果提示，超聲檢查膈肌可通過觀察深呼吸時膈肌運動間接評估肺功能，輔助診斷COPD并判斷其嚴重程度，從而指導治療。

2.2 指導MV及撤除呼吸機 無創(chuàng)通氣(noninvasive ventilation，NIV)是治療AECOPD導致呼吸衰竭的一線方法[20],但失敗率在5%～40%，接受有創(chuàng)機械通氣的患者死亡風險更高。MARCHIONI等[6]研究發(fā)現(xiàn)AECOPD存在DD時NIV失敗風險更高；DD與重癥監(jiān)護時間、住院時間、MV時間、氣管切開率、短期及長期死亡率均呈正相關(guān)；以超聲測量DTF<20%定義DD，結(jié)果顯示DTF與跨膈壓密切相關(guān)。早期超聲評估AECOPD患者是否存在DD可幫助預測NIV失敗和預后不良，有利于避免延遲插管風險。

DD是導致MV失敗和時間延長的主要原因；長時間MV也可導致多種并發(fā)癥，包括呼吸機引起的DD(ventilator-induced diaphragm dysfunction，VIDD)[21]，因此，適當選擇撤機時機對于接受MV的COPD患者至關(guān)重要。伍春燕等[22]觀察超聲檢查右側(cè)膈肌DE、DCV對于指導撤除COPD患者MV的價值，發(fā)現(xiàn)DE>1.14 mm、DCV≤1.46 cm/s可準確預測撤機成功。ZHANG等[23]亦認為超聲評估DE預測成功撤機較DTF更為準確。以上結(jié)果顯示，超聲評估COPD患者膈肌功能有助于選擇撤除MV時機，預測撤機成敗，具有較高的臨床應用價值。

2.3 指導肺康復治療 COPD易損傷患者呼吸肌功能，不僅可致肺容積減少、呼吸運動受限，還會引起呼吸衰竭，導致患者反復住院，增加死亡風險[24]，因此，鍛煉呼吸肌對于治療COPD至關(guān)重要。肺康復(pulmonary rehabilitation，PR)是在全面評估病情基礎(chǔ)上，以運動訓練、健康教育和行為矯正為重點的復雜干預[25]，可顯著改善吸氣肌力量和運動能力，減輕肺過度膨脹和呼吸困難[26]。CORBELLINI等[27]以M型超聲評估DE與肺功能的相關(guān)性，觀察中重度COPD患者PR治療后膈肌功能是否改善，發(fā)現(xiàn)COPD患者DE降低與疾病嚴重程度呈正相關(guān)，PR治療后DE得到改善。CRIMI等[28]對25例COPD患者于12周PR治療前后行膈肌超聲檢查，得到了與CORBELLINI等[27]一致的結(jié)果。膈肌超聲是判斷COPD患者PR預后的有效工具，可準確預測PR治療效果，幫助臨床制定PR治療方案。

3 不足與展望

目前膈肌超聲已廣泛用于鑒別膈肌癱瘓和膈肌無力，了解術(shù)后呼吸肌功能不全的原因，評估人機同步性和呼吸做功，預測MV撤機結(jié)果，判斷COPD嚴重程度以及指導PR等方面[29]。雖然超聲已可鑒別中重度COPD患者的DD，但對于輕中度病例的研究較少。若能早期發(fā)現(xiàn)并診斷DD，盡早采取健康教育或制定康復計劃，可避免疾病進展，改善患者預后。有學者[30-31]提出采用三維或四維超聲、組織多普勒成像及斑點追蹤成像等新型超聲技術(shù)，或有助于早期鑒別DD，可作為未來探索方向。

綜上所述，超聲觀察膈肌形態(tài)和運動評估COPD患者膈肌功能具有無創(chuàng)、精確、安全、實時且便于對MV患者進行評估等優(yōu)點，應用前景廣闊。