膈肌和肋間肌增厚率及肋間肌代償指數評估老年機械通氣患者呼吸肌功能

趙浩天，燕亞茹，劉 奕，薛紅元*

(1.河北省人民醫院超聲科，河北 石家莊 050051；2.石家莊市人民醫院超聲科，河北 石家莊 050051)

機械通氣是常用呼吸支持手段，然而約20%患者存在撤機困難[1]，表現為撤機后氣促、氧合指數下降、大汗甚至血壓降低，主要原因在于患者膈肌功能障礙；且長期無法撤機可致患者產生呼吸機依賴而增加死亡率[2]。老年患者、特別是監護病房老年患者常因肌力減退和肌組織再生能力減弱而合并呼吸衰竭、血流動力學紊亂和/或多器官功能衰竭等，更易發生膈肌萎縮[3]。超聲監測膈肌厚度及膈肌增厚分數(diaphragm thickening fraction,DTF)可用于評估膈肌功能[4]。作為主要輔助吸氣肌，肋間肌可于膈肌萎縮時發揮代償作用。有學者[5]指出，肋間肌厚度隨呼吸運動幅度增大而增加，即肋間肌做功增加可能是評估膈肌萎縮的輔助指標。本研究觀察超聲監測DTF、肋間肌增厚分數(intercostal muscle thickening fraction,ICMTF)和肋間肌代償指數(ICMTF/DTF)評估老年機械通氣患者呼吸肌的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2020年6月—2020年10月34例于河北省人民醫院監護病房接受機械通氣≥3 d的老年患者(機械通氣組)，年齡64～98歲，平均(84.9±12.5)歲；根據機械通氣時長分為長期(時間≥30 d)通氣亞組15例與短期(3 d≤時間<30 d)通氣亞組19例。另選取28名既往無肺部及嚴重心臟疾病的可自主呼吸老年志愿者作為自主呼吸組，年齡63～98歲，平均(82.8±9.9)歲。排除標準：①年齡<60歲；②膈肌或膈神經損傷；③呼吸中樞抑制相關疾病；④無法接受超聲檢查；⑤大量胸腔積液。本研究經河北省人民醫院倫理委員會批準(科研倫審2019第130號)，檢查前患者或家屬簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 于機械通氣組患者無譫妄、無煩躁、呼吸及氧合狀況穩定、血壓穩定且無需使用血管活性藥物和鎮靜藥物時記錄其氧分壓、二氧化碳分壓及氧合指數，并停用呼吸機，給予吸氧(4 L/min)[6]，記錄吸氧15 min時患者呼吸頻率、心率、血壓及氧飽和度，并于吸氧15 min后行超聲檢查。記錄自主呼吸組呼吸頻率、心率、血壓、氧飽和度并行超聲檢查。由1名具有5年以上膈肌超聲經驗的醫師采用Philips CX50超聲儀，線陣L12-3探頭，頻率10 MHz進行操作。

1.2.1 超聲檢查膈肌 囑患者仰臥，將探頭置于右側腋中線第8～10肋位置，觀察胸膜線與腹膜線之間的膈肌組織(圖1)，以M模式觀察膈肌運動至少3個周期，分別于不同時相測量吸氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at end inspiration,DTei)和呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at end expiration,DTee)，并計算DTF：DTF=(DTei-DTee)/DTee×100%。

圖1 膈肌超聲聲像圖 以M型模式測量膈肌厚度 圖2 右側第2～3肋間肋間肌超聲聲像圖

1.2.2 超聲檢查肋間肌 囑患者仰臥，將探頭置于右側胸壁第2～3肋間、距胸骨右側約2～4 cm處，垂直于胸壁獲取肋間肌切面(圖2)，分別于不同時相測量吸氣末肋間肌厚度(intercostal muscle thickness at end inspiration,ICMTei)和呼氣末肋間肌厚度(intercostal muscle thickness at end expiration,ICMTee)，計算ICMTF=(ICMTei-ICMTee)/IMTee×100%和ICMTF/DTF。

1.3 統計學分析 采用SPSS 21.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗，采用Pearson法進行相關性分析；以中位數(上下四分位數)表示不符合正態分布的計量資料，組間比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗，以Spearman法行相關性分析；采用χ2檢驗比較計數資料。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

機械通氣組中的長期通氣亞組、短期通氣亞組與自主呼吸組患者年齡、性別、心率、血壓及氧飽和度差異均無統計學意義(P均>0.05)；長期和短期通氣亞組呼吸頻率均高于自主呼吸組(P均<0.001)；2亞組間呼吸頻率差異無統計學意義(P>0.05)，接受機械通氣時長差異有統計學意義(P<0.001)。見表1。

表1 受試者一般資料比較

長期通氣亞組DTei、DTee和DTF均明顯低于短期通氣亞組(P均<0.05)，而兩亞組均明顯低于自主呼吸組(P均<0.05)；長期通氣亞組ICMTei、ICMTee、ICMTF和ICMTF/DTF均明顯高于自主呼吸組(P均<0.05)，且ICMTei高于短期通氣亞組(P<0.05)，而兩亞組間ICMTee、ICMTF和ICMTF/DTF差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表2。所有受試者DTF與ICMTF呈負相關(r=-0.405，P<0.05)，見圖3。

圖3 DTF與ICMTF相關性分析圖 膈肌功能越弱，肋間肌代償功能越明顯

表2 受試者膈肌和肋間肌超聲指標比較

3 討論

機械通氣是呼吸衰竭相關疾病的重要治療手段，但持續機械通氣可導致膈肌萎縮和功能障礙，導致反復撤機困難[7]。接受完全機械控制通氣患者的膈肌厚度隨通氣時間延長而不斷減小[8]，通氣時長持續18～69 h可致膈肌肌纖維厚度下降50%以上[7]。超聲具有無創、便捷及可床旁反復操作的優勢，采用高頻淺表探頭可精細分辨膈肌組織并評估其結構和功能，且超聲監測DTF與傳統評估膈肌指標——跨膈壓力(胃內壓與食管壓差值)具有良好相關性(r=0.87)[9]。

膈肌萎縮及功能減退可能是導致撤機困難的主要原因，使得原發病雖治愈，患者卻無法脫離機械輔助呼吸。DRES等[4]采用超聲觀察重癥監護病房76例患者的膈肌功能，發現63%存在膈肌功能障礙，且為撤機失敗的獨立影響因素；撤機困難患者DTF均<29%。

ELTRABILI等[10]發現撤機困難患者DTF均≤30.7%。FARGHALY等[11]發現以DTF>34%預測成功撤機的敏感度為90%，特異度為64%，即膈肌功能良好是患者恢復自主呼吸的重要保障。本研究機械通氣組中的長期通氣亞組、短期通氣亞組與自主呼吸組DTee和DTei差異均有統計學意義，提示機械通氣時間越長則膈肌越薄，其失用性萎縮越明顯；且其DTF差異均有統計學意義，表明不同機械通氣時長患者膈肌功能差異明顯，與既往研究結果相符。

肋間肌與膈肌協同維持呼吸，膈肌功能障礙時，肋間肌可代償收縮[5]，且其程度明顯高于其他吸氣肌(如胸鎖乳突肌等)。既往多采用肌電圖測量吸氣壓力變化以評估肋間肌，但無法準確觀察肋間肌厚度及其功能。歐洲呼吸學會建議采用超聲監測肋間肌，以評價呼吸功能[12]。健康人平靜呼吸時，肋間肌厚度幾乎不發生變化[12]。DRES等[13]發現膈肌功能障礙組患者肋間肌厚度及ICMTF均大于無障礙組，即膈肌萎縮導致肋間肌代償做功增加，且胸骨旁ICMTF與膈肌壓力生成能力呈負相關(r=-0.79)。WALLBRIDGE等[14]發現慢性阻塞性肺疾病患者肋間肌厚度大于健康人，且超聲測量胸骨旁肋間肌厚度具有良好的觀察者間可重復性。本研究發現所有受試者DTF均與ICMTF呈負相關(r=-0.405)，且長期通氣亞組的ICMTF顯著高于自主呼吸組(P<0.05)，即肋間肌做功是膈肌做功的補充。此外，本研究長期通氣亞組ICMTei高于短期通氣亞組和自主呼吸組，其ICMTee高于自主呼吸組而與短期通氣亞組間無明顯差異，可能系短期通氣亞組內個體通氣時間差異較大(3～29 d)所致。

本研究基于既往研究結果設計了肋間肌代償指數指標，即ICMTF/DTF，且發現短期通氣亞組ICMTF/DTF與長期通氣亞組和自主呼吸組差異均無統計學意義，但長期通氣亞組ICMTF/DTF明顯高于自主呼吸組，表明該指標對評估膈肌萎縮和肋間肌代償做功有一定價值。

本研究的主要局限性：①膈肌和肋間肌均較薄，超聲檢查具有操作者依賴性；②短期通氣亞組個體通氣時長差異較大；③未監測患者腹內壓，無法排除腹脹對膈肌運動的影響；④樣本量少。

綜上，采用超聲監測膈肌厚度和DTF可直接評估膈肌功能，而肋間肌厚度、ICMTF及ICMTF/DTF可用于評估膈肌及膈肌萎縮時肋間肌的代償作用。