慢性阻塞性肺疾病患者膈肌移動度分析

南淑良，姚筱，劉博，劉富強，溫紅俠，劉莉，穆靚

膈肌是最主要的吸氣肌，其做功占所有吸氣肌做功的60%～80%，且肺通氣高度依賴膈肌運動［1-2］。慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）可累及全身，引起許多肺外不良反應，其中膈肌功能障礙是其突出表現之一［3］。COPD患者膈肌功能障礙主要表現為膈肌萎縮、膈肌力量下降、膈肌活動度下降，其可直接影響患者的呼吸效率，是導致疾病進行性加重、呼吸衰竭的重要病理機制之一，且與患者死亡率密切相關［4-5］。本研究旨在分析COPD患者膈肌移動度。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2022年1月至2023年1月陜西省人民醫院呼吸與危重癥科收治的COPD患者76例為病例組。納入標準：符合《2020版慢性阻塞性肺疾病全球倡議》中COPD的診斷標準［6］。排除標準：（1）合并其他呼吸系統疾病，如呼吸系統良惡性腫瘤、氣胸、胸腔積液、肺栓塞等；（2）行氣管插管或氣管切開；（3）合并慢性充血性心力衰竭、嚴重腦血管疾病、糖尿病、肝腎衰竭、神經或肌肉疾病等；（4）有胸部、上腹部手術史；（5）合并肥胖癥（BMI＞30.0 kg/m2）。根據第1秒用力呼氣容積占預計值的百分比（forced expiratory volume in one second as percentage of predicted volume，FEV1%pred）評估患者氣流受限程度，并將其分為輕度亞組（FEV1%pred≥80%，15例）、中度亞組（50%≤FEV1%pred＜80%，21例）、重度亞組（30%≤FEV1%pred＜50%，19例）、極重度亞組（FEV1%pred＜30%，21例）。根據患者合并呼吸衰竭情況，將其分為呼吸衰竭亞組（28例）和無呼吸衰竭亞組（48例）。呼吸衰竭的診斷標準為：動脈血氧分壓（partial pressure of oxygen，PaO2）＜60 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）伴或不伴動脈血二氧化碳分壓（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）＞50 mm Hg［7］。

選取同期于陜西省人民醫院體檢中心體檢且性別、年齡、BMI與病例組接近的健康者50例作為對照組。納入標準：第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，FEV1）/用力肺活量（forced vital capacity，FVC）＞70%且FEV1%pred＞80%。排除標準：有長期吸煙史及粉塵和化學物質接觸史。

本研究通過陜西省人民醫院倫理委員會批準（2022-K173），所有受試者同意參加本研究，并簽署相關知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集 收集受試者一般資料，包括性別、年齡、BMI、肺通氣功能指標（包括FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred）。

1.2.2 超聲檢查 COPD患者于入院時、健康者于體檢時應用便攜式彩色多普勒超聲診斷儀（邁瑞M9）進行超聲檢查，配置S4-2相控陣探頭，頻率為2～4 MHz。受檢者取仰臥位，將超聲探頭置于腋前線和鎖骨中線間低位肋骨下緣，以肝臟作為透聲窗，此時膈肌顯示為線狀強回聲，啟動解剖M型超聲，保持取樣線垂直于膈肌，可見膈肌隨呼吸運動的曲線呈波浪狀，分別測量平靜呼吸時膈肌移動度（movement amplitude in diaphragmatic calm breathing，DCB）和用力呼吸時膈肌移動度（movement amplitude in diaphragmatic deep breathing，DDB），膈肌移動度為波谷至波峰的垂直距離，均測量3個呼吸周期，DCB取平均值，DDB取最大值。由同一位經過專業訓練的超聲科醫生（從事超聲檢查時間＞6年）進行測量。

1.3 統計學方法 采用SPSS 21.0統計學軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料以（±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用Bonferrnoi檢驗；不符合正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病例組和對照組一般資料、超聲檢查指標比較 兩組性別、年齡、BMI比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；病例組FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred低于對照組，DCB、DDB小于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 病例組和對照組一般資料、超聲檢查指標比較Table 1 Comparison of general information and ultrasound examination indicators between the case group and the control group

2.2 對照組、輕度亞組、中度亞組、重度亞組、極重度亞組超聲檢查指標比較 對照組、輕度亞組、中度亞組、重度亞組、極重度亞組DCB、DDB比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。極重度亞組DCB小于對照組、輕度亞組，差異有統計學意義（P＜0.05）；中度亞組、重度亞組、極重度亞組DDB小于對照組、輕度亞組，差異有統計學意義（P＜0.05）；重度亞組、極重度亞組DDB小于中度亞組，差異有統計學意義（P＜0.05）；極重度亞組DDB小于重度亞組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 對照組、輕度亞組、中度亞組、重度亞組、極重度亞組超聲檢查指標比較（±s，cm）Table 2 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，mild subgroup，moderate subgroup，severe subgroup and extremely severe subgroup

表2 對照組、輕度亞組、中度亞組、重度亞組、極重度亞組超聲檢查指標比較（±s，cm）Table 2 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，mild subgroup，moderate subgroup，severe subgroup and extremely severe subgroup

注：a表示與對照組比較，P ＜0.05；b表示與輕度亞組比較，P＜0.05；c表示與中度亞組比較，P＜0.05；d表示與重度亞組比較，P＜0.05

組別例數DCBDDB對照組502.04±0.395.59±0.73輕度亞組152.14±0.495.65±0.95中度亞組211.83±0.504.58±1.28ab重度亞組191.85±0.383.79±0.66abc極重度亞組211.70±0.43ab2.95±0.69abcd F值3.68345.303 P值0.007＜0.001

2.3 對照組、無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組超聲檢查指標比較 對照組、無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組DCB、DDB比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。呼吸衰竭亞組DCB小于對照組、無呼吸衰竭亞組，差異有統計學意義（P＜0.05）；無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組DDB小于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；呼吸衰竭亞組DDB小于無呼吸衰竭亞組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 對照組、無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組超聲檢查指標比較（±s，cm）Table 3 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，non respiratory failure subgroup and respiratory failure subgroup

表3 對照組、無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組超聲檢查指標比較（±s，cm）Table 3 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，non respiratory failure subgroup and respiratory failure subgroup

注：a表示與對照組比較，P＜0.05；b表示與無呼吸衰竭亞組比較，P＜0.05

組別例數DCBDDB對照組502.04±0.395.59±0.73無呼吸衰竭亞組481.97±0.494.47±1.23a呼吸衰竭亞組281.66±0.35ab3.59±1.34ab F值7.32332.520 P值0.001＜0.001

3 討論

COPD患者由于長期存在氣流受限，其胸廓前后徑和左右徑常會增加并呈桶狀，肋骨走形變得平直，膈肌形態發生改變，導致運動功能受限，患者更易發生肌肉疲勞和膈肌功能不全［8］。研究表明，COPD患者膈肌無力與呼吸困難及患者的生存情況有關［9］。因此，評估COPD患者的膈肌功能尤為重要。

本研究結果顯示，病例組FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred低于對照組，說明COPD患者存在不同程度的氣流受限，其氣道阻力增加，膈肌需要加強收縮才能保證肺泡通氣，因此患者容易發生膈肌疲勞。

本研究結果顯示，病例組DCB小于對照組，提示COPD患者存在膈肌功能障礙。本研究結果還顯示，極重度亞組DCB小于對照組、輕度亞組，分析原因，COPD患者肺組織過度充氣，肺內殘氣量增加，膈肌穹隆曲度變小，膈肌低平，早期氣流受限程度較輕，對DCB影響稍小；而極重度氣流受限患者肺泡塌陷、肺泡內活瓣形成，殘氣量不斷增加，加之呼吸肌持續呈疲勞狀態，平靜呼吸時膈肌無法完成正常的生理移動，導致DCB減小。而國內學者付旭明等［10］研究顯示，重度氣流受限組COPD患者DCB大于對照組、輕度氣流受限組和中度氣流受限組，其認為COPD患者由于通氣不足，迫使其在平靜呼吸時呼吸幅度加大，因而膈肌移動度增大。兩項研究結果的差異是否與各組樣本量及測量方法不同有關，尚需要進一步研究。此外，本研究結果還顯示，COPD組DDB小于對照組，與ROCHA等［11］的研究結果一致，分析原因，COPD患者膈肌纖維縮短，膈肌整體面積縮小，運動幅度減小。相關研究發現，與對照組相比，COPD患者膈肌面積在平靜呼吸時相和用力呼吸時相分別減少約20%和50%，膈肌纖維也有所縮短［12］。而RAMACHANDRAN等［13］的小樣本量研究（24例COPD患者和18例健康者）結果顯示，COPD組DDB較對照組有所降低，但無統計學差異，本研究結果與之不同，分析原因可能為RAMACHANDRAN等［13］樣本量較小或膈肌移動度測量方法不同，其采用二維超聲測量膈肌移動度，但因氣體干擾無法直接顯示膈肌，而本研究采用解剖M型超聲測量膈肌移動度，可直接監測膈肌移動曲線，并準確測量膈肌移動度。此外，本研究結果還顯示，中度亞組、重度亞組、極重度亞組DDB小于輕度亞組，重度亞組、極重度亞組DDB小于中度亞組，極重度亞組DDB小于重度亞組，提示隨著肺功能受損程度的加重，COPD患者DDB逐漸變小，筆者推測，相較于DCB，DDB對COPD患者肺通氣功能受限嚴重程度的評估可能更有指導意義。

本研究結果顯示，呼吸衰竭亞組DCB小于對照組、無呼吸衰竭亞組；無呼吸衰竭亞組、呼吸衰竭亞組DDB小于對照組，呼吸衰竭亞組DDB小于無呼吸衰竭亞組；提示呼吸衰竭對COPD患者膈肌功能影響較大，分析原因，合并呼吸衰竭的COPD患者因膈肌細胞凋亡而易發生呼吸肌疲勞［14］，導致患者呼吸減弱、膈肌移動度變小。

綜上所述，COPD患者膈肌移動度變小，且隨著氣流受限程度的加重，其DDB逐漸變小；此外，合并呼吸衰竭的COPD患者膈肌移動度較未合并呼吸衰竭的患者小。但本研究為單中心研究，且樣本量較小，可能存在一定偏倚，未來需要多中心、大樣本量的研究進一步驗證本研究結論。此外，本研究納入病例中女性占比較低，尚需要進一步分析性別差異對COPD患者膈肌移動度的影響。

作者貢獻：南淑良、穆靚進行文章的構思與設計，結果分析與解釋，負責撰寫、修訂論文；劉博、劉富強、溫紅俠、劉莉進行研究的實施與可行性分析；南淑良、姚筱、穆靚進行數據收集、整理、分析；穆靚負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。