不同檢查方法評估COPD 患者膈肌運動狀態(tài)的比較

沈惠英，朱新秀，陳 琪，趙琳琳，鐘連江

（桐鄉(xiāng)市第二人民醫(yī)院，浙江 桐鄉(xiāng) 314511）

膈肌是呼吸運動過程中最主要的吸氣肌，慢性阻塞性肺疾病 （Chronic obstructive pulmonary disease，COPD）可造成膈肌的結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)變化[1-2]。已知肺功能檢查是診斷COPD 的主要手段，然而當(dāng)COPD 患者病情嚴(yán)重以至于無法配合完成肺功能檢查時，如何有效評估膈肌功能對于COPD 患者的監(jiān)測非常重要。目前臨床上主要通過X 線透視測量膈肌的形態(tài)學(xué)變化，但X 線透視存在操作復(fù)雜且同樣需要患者呼吸配合的缺點[3-4]。隨著超聲技術(shù)的進步，已有研究指出超聲可以用于評估COPD 患者的病情[5-6]。超聲檢查具有無創(chuàng)、安全、可重復(fù)操作、無需患者呼吸配合即可動態(tài)觀察膈肌運動的特點[7]。但目前超聲用于評估膈肌的方式多樣，準(zhǔn)確性有待進一步驗證。因此本研究通過比較不同膈肌測量方法評估不同嚴(yán)重程度COPD 的準(zhǔn)確性，以探索最優(yōu)的膈肌檢查方法，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2017 年1 月—2018 年1 月于我院接受治療的COPD 患者作為研究對象，根據(jù)COPD 全球倡議 （Global initiative for chronic obstructive lung disease，GOLD）分為4 級：GOLD 1 級，一秒鐘用力呼氣容積（Forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1） 占預(yù)計值百分比≥80%；GOLD 2 級，50%≤FEV1 占預(yù)計值百分比＜80%；GOLD 3 級，30%≤FEV1 占預(yù)計值百分比＜50%；GOLD 4 級FEV1 占預(yù)計值百分比＜30%[8]。每一級收集30 例患者。

納入標(biāo)準(zhǔn)： 患者符合COPD 的診斷標(biāo)準(zhǔn)且可以配合胸片以及超聲檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并神經(jīng)肌肉疾病、胸廓畸形的患者；②合并其他慢性代謝性疾病的患者；③既往有胸腹腔創(chuàng)傷及手術(shù)史的患者。④近6 周有病情惡化的患者。

所有患者均知情同意，本研究獲我院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 儀器和方法

1.2.1 超聲測量

選用GE logiq S8 超聲診斷儀，C1-5 凸陣探頭。所有GOLD 1～4 級患者分別行膈肌的M 型超聲法和B 超直接法檢查。①M 型超聲法：患者仰臥位，在右肋緣下的右腋前線與右鎖骨中線的中點，用M型超聲測量膈肌軌跡，測波峰的垂直距離（圖1a）。②B 超直接法： 在顯示右腎最長徑標(biāo)準(zhǔn)切面找到膈肌最低點（在圖像上用箭頭做標(biāo)記），實時觀察測量膈肌的移動度，凍結(jié)圖像并通過回放找到最大位移處進行測量 （圖1b）。患者的呼吸方法借鑒記錄FEV1 的方法，即患者盡力最大吸氣后，用力盡快呼氣，記錄開始呼氣到呼氣結(jié)束時的膈肌運動幅度（Diaphragm movement amplitude，DMA）以及開始呼氣到呼氣第一秒內(nèi)膈肌的運動幅度（Diaphragm movement amplitude in one second，DMA1），并計算DMA1/DMA 的比值（DMA1/DMA），同樣以83%為正常值 （即預(yù)計值），對COPD 患者進行分級：1 級：DMA1 占預(yù)計值百分比≥80%；2 級：50%≤DMA1占預(yù)計值百分比＜80%；3 級：30%≤DMA1 占預(yù)計值百分比＜50%；4 級：DMA1 占預(yù)計值百分比＜30%。以上測量均由有經(jīng)驗的超聲醫(yī)師測量，測量3 次取平均值。

1.2.2 X 線測量

采用GE Brivo XR575 平板數(shù)字化X 線攝影系統(tǒng)（DR）。患者的呼吸方法同上，記錄開始呼氣到呼氣結(jié)束時，右側(cè)膈肌呼氣末頂點和右肋膈角頂點連線與水平線所成角度（Diaphragm movement angle，DMAG）（圖2），以及開始呼氣到呼氣第一秒時膈肌的運動角度 （Diaphragm movement angle in one second，DMAG1）。并 計 算DMAG1/DMAG 的 比 值（DMAG1/DMAG），以83%為正常值（即預(yù)計值），對COPD 患者進行分級：1 級：DMAG1 占預(yù)計值百分比≥80%；2 級：50%≤DMAG1 占預(yù)計值百分比＜80%；3 級：30%≤DMAG1 占預(yù)計值百分比＜50%；4級：DMAG1 占預(yù)計值百分比＜30%。每一個患者的膈肌角度均由均由有經(jīng)驗的放射科技師測量，測量3次取平均值。

圖1 超聲測量COPD 患者膈肌運動情況。圖1a：M 型超聲法測量膈肌運動情況，患者膈肌運動為2.11 cm；圖1b：B 超直接法測量膈肌運動情況，患者膈肌運動為3.06 cm。圖2 X線測量COPD 患者膈肌運動情況，圖中患者膈肌的DMAG 為41.3°。Figure 1.Ultrasound measurement of diaphragmatic motion in patients with COPD.Figure 1a:M-mode ultrasound method was used to measure the diaphragmatic movement.The diaphragmatic movement of the patient was 2.11 cm.Figure 1b:B ultrasound direct method was used to measure the diaphragmatic movement.The diaphragmatic movement of the patient was 3.06 cm.Figure 2.X-ray measurement of diaphragmatic motion in patients with COPD.The DMAG of the figure in the patient was 41.3°.

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0 和medcalc 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析進行多組比較，采用snk-q 進行兩兩比較。計數(shù)資料用例數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。超聲、X 線測量膈肌運動與肺功能檢測結(jié)果的一致性分析采用Kappa 一致性分析法。利用ROC 曲線分析超聲及X 線鑒別COPD 不同嚴(yán)重程度的準(zhǔn)確性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共納入COPD 患者120 例。GOLD 1 級30 例，其中男19 例，女11 例，平均年齡（60.34±13.36）歲，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）22.08±2.88。GOLD 2 級30 例，其中男20 例，女10 例，平均年齡（63.21±11.58）歲，BMI 21.87±8.87。GOLD 3 級30 例，其中男18 例，女12 例，平均年齡（64.12±10.07）歲，BMI 21.76±3.68。GOLD 4 級30 例，其中男18 例，女12例，平均年齡（62.76±11.66）歲，BMI 21.75±7.87。各組間年齡及BMI 近似，差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （P＞0.05）。

2.1 四組GOLD 分級下不同膈肌測量方法的結(jié)果比較

比較四組GOLD 分級下，兩種超聲方法記錄的COPD 患者用力呼氣時的DMA 以及X 線記錄的DMAG，見表1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種膈肌測量方法獲得的結(jié)果均隨著GOLD 分級的逐漸升高而逐漸降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。進一步的兩兩比較發(fā)現(xiàn)，GOLD 2 級患者M 型超聲法以及X 線測量的結(jié)果均顯著低于GOLD 1 級患者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。GOLD 3 級患者三種膈肌測量結(jié)果均顯著低于GOLD 1、2 級患者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。GOLD 4 級患者三種膈肌測量結(jié)果均顯著低于GOLD 1～3 級患者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。

表1 不同等級COPD 患者中兩種超聲DMA 及X 線DMAG 比較

2.2 3 種膈肌測量方法對COPD 進行分級與GOLD分級的一致性分析

3 種膈肌測量方法對COPD 進行分級與GOLD分級的一致性分析見表2～4。3 種膈肌測量方法中，M 型超聲法與GOLD 分級的一致性最好 （Kappa=0.911，P=0.000），X 線測量法次之（Kappa=0.700，P=0.000），B 超直接法一致性相對最低（Kappa=0.811，P=0.000）。

表2 M 型超聲法與GOLD 分級的一致性分析

表3 B 超直接法與GOLD 分級的一致性分析

表4 X 線測量法與GOLD 分級的一致性分析

2.3 比較M 型超聲與X 線鑒別COPD 患者不同GOLD 等級的效能

選擇與GOLD 分級的一致性較好的M 型超聲法和X 線測量法進行進一步的ROC 曲線分析，探索COPD 患者用力呼氣時，M 型超聲記錄的DMA以及X 線記錄的DMAG 鑒別不同GOLD 等級的能力。結(jié)果如圖3 和表5 所示。M 型超聲法和X 線測量法在鑒別GOLD 1 級vs.GOLD 2 級方面AUC均較低（0.711，0.750），兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。在鑒別GOLD 2 級vs.GOLD 3 級方面，M型超聲法和X 線測量法均獲得最好的AUC（0.928，0.938），兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。其中M 型超聲法和X 線測量法的特異性均為96.67%，但敏感性一般（73.33%，76.67%）。在鑒別GOLD 3 級 vs.GOLD 4 級方面，M 型超聲法的AUC（0.916）大于X 線測量法（0.764），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（z=2.101，P=0.036）。M 型超聲法的最佳診斷點為4.58 cm，此時敏感性為100%，特異性為73.33%。

圖3 M 型超聲與X 線鑒別COPD 患者不同GOLD 等級的ROC 曲線。圖3a：GOLD 1 級vs.GOLD 2 級的ROC 曲線；圖3b：GOLD 2 級vs.GOLD 3 級的ROC 曲線；圖3c：GOLD 3 級vs.GOLD 4 級的ROC 曲線。Figure 3.ROC curves of M-mode ultrasound and X-ray to identify different GOLD grades in patients with COPD.Figure 3a:ROC curve of GOLD 1 vs.GOLD 2; Figure 3b:ROC curve of GOLD 2 vs.GOLD 3; Figure 3c:ROC curve of GOLD 3 vs.GOLD 4.

表5 M 型超聲與X 線鑒別COPD 患者不同GOLD 等級的效能

3 討論

膈肌是人體最主要的吸氣肌，承擔(dān)了人體90%以上的通氣功能[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，如果膈肌的位置下降1 cm，人體就可以獲得250～350 mL 的空氣[11]。COPD 是呼吸科的常見病，其可以導(dǎo)致膈肌的形態(tài)及功能發(fā)生變化。目前COPD 的診斷及療效評估主要依靠肺功能檢測，但是如果COPD 患者病情嚴(yán)重以至于無法配合完成肺功能檢查時，如何有效評估膈肌功能對于COPD 患者的監(jiān)測就顯得非常重要[12]。目前國內(nèi)外對膈肌功能的測量方法尚未統(tǒng)一，主要有X 線測量以及超聲測量評估膈肌形態(tài)學(xué)與功能變化的方法[13-14]。因此本研究通過比較不同膈肌測量方法評估不同嚴(yán)重程度COPD 的準(zhǔn)確性，以找出最準(zhǔn)確的膈肌功能評估方法，進而為COPD 的康復(fù)治療提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。

本研究主要比較三種膈肌檢測方法，它們分別是M 型超聲法、B 超直接法以及X 線測量法。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著COPD 患者GOLD 等級逐級升高，三種膈肌測量方法獲得的結(jié)果均逐漸降低。通過進一步的兩兩比較發(fā)現(xiàn)，除了B 超直接法在GOLD 1級和2 級之間差異不明顯外，其他檢測方法在GOLD 每一級的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。這提示M 型超聲法和X 線測量法測量的膈肌移動度均有助于評估不同嚴(yán)重程度的COPD，B 超直接法在鑒別GOLD 1 級和2 級COPD 患者的能力上可能價值不明顯，這可能是因為B 超直接法需要操作者憑經(jīng)驗在超聲圖像上選擇測量點并且需要人工選擇患者吸氣末和呼氣末的超聲圖像，難免存在誤差。但在鑒別GOLD 2～4 級COPD 患者方面同樣具有重要價值。

已知COPD 患者在進行了肺功能檢測后可以根據(jù)GOLD 分為4 級，本研究針對GOLD 的4 個等級各納入了30 例患者作為研究對象。為了比較不同膈肌測量方法對不同嚴(yán)重程度的COPD 的評估價值，我們參照了GOLD 對COPD 分級的方法，同樣也對COPD 的超聲以及X 線的膈肌檢測結(jié)果進行了分級。然后將三種膈肌測量方法的分級結(jié)果與GOLD分級結(jié)果進行了一致性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)3 種膈肌測量方法中，M 型超聲法與GOLD 分級的一致性最好，X 線測量法次之，B 超直接法一致性相對最低。筆者認(rèn)為M 型超聲法一致性最好的原因是M 型超聲的取樣線最容易垂直于膈肌，所以其記錄的膈肌移動軌跡最準(zhǔn)確。而B 超直接法是依靠超聲醫(yī)生在患者吸氣末時，用箭頭標(biāo)記右腎最長徑標(biāo)準(zhǔn)切面下膈肌最低點，然后等患者用力呼氣后通過肉眼再次用箭頭標(biāo)記，并計算兩者之間的距離。所以B 超直接法的測量數(shù)據(jù)容易受人為操作誤差的影響。X 線測量法由于可以觀察到膈肌的整體形態(tài)，所以受人為誤差的影響較少。

本研究進一步選擇與GOLD 分級一致性較好的M 型超聲法和X 線測量法進行ROC 曲線分析，以探索COPD 患者用力呼氣時M 型超聲法和X 線測量法鑒別不同嚴(yán)重程度COPD 的能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)M 型超聲法和X 線測量法在鑒別GOLD 1 級 vs.GOLD 2 級方面AUC 均較低（0.711，0.750），提示輕度COPD 患者在呼吸各時相上的移動度沒有顯著的差異性。這可能是因為輕度COPD 患者的膈肌可能出現(xiàn)代償性的增厚，使得膈肌的收縮力增加，因此移動度改變不明顯。在鑒別GOLD 2 級vs.GOLD 3級方面，M 型超聲法和X 線測量法均獲得最好的AUC（0.928，0.938）。提示M 型超聲法和X 線測量法均可以區(qū)分中重度COPD。在鑒別GOLD 3 級vs.GOLD 4 級方面，M 型超聲法的AUC（0.916）大于X線測量法（0.764）。提示M 型超聲法在區(qū)分重度和極重度COPD 的準(zhǔn)確性上優(yōu)于X 線測量法。筆者認(rèn)為其可能原因是重度和極重度COPD 患者一般配合度不佳，所以可能會增加X 線測量法的測量誤差，另外X 線測量法主要測量膈肌的移動角度，而重度COPD 患者膈肌移動角度一般比較小，給測量帶來一定的困難，而M 型超聲法主要依靠利用采樣線觀察膈肌局部移動度，準(zhǔn)確性更優(yōu)，所以鑒別GOLD 3級vs.GOLD 4 級的準(zhǔn)確性更好。另外超聲還具有攜帶方便，可以床旁觀察患者膈肌運動變化的特點，更適合應(yīng)用于配合度不高的重度COPD 患者[15]。

綜上所述，M 型超聲法相比X 線測量法和B 超直接法能夠更準(zhǔn)確的區(qū)分不同嚴(yán)重程度的COPD，有望用于嚴(yán)重COPD 患者的長期監(jiān)測與管理。值得注意的是本研究為了和GOLD 分級做比較，觀察的是患者用力呼吸時的膈肌移動度，并沒有觀察患者平靜呼吸時的膈肌運動狀態(tài)。所以M 型超聲的膈肌檢測還有待進一步的探索，以制定一套更準(zhǔn)確的診斷標(biāo)準(zhǔn)。