健康成人膈肌厚度的高頻超聲評估及影響因素▲

南淑良 劉 莉 韋愛華 王水利 穆 靚

(陜西省人民醫院1 超聲診斷中心，2 呼吸與危重癥科，西安市 710068， 電子郵箱：shuliangnan2020@163.com)

機械通氣引起的膈肌失用性萎縮是膈肌功能障礙發生的重要原因，同時也是有創機械通氣的重要并發癥之一，與患者的病死率增加和脫機失敗密切相關[1-2]。因此，評估和監測機械通氣過程中膈肌收縮活動、強度和結構是臨床研究的重點。然而,目前國內鮮見關于正常人膈肌厚度(diaphragm thickness,Tdi)及膈肌增厚率(diaphragm thickening fraction,DTF)的研究報道。本研究通過探討應用高頻超聲測量Tdi的可行性和重復性，并分析與Tdi及DTF相關的影響因素，旨在盡早識別膈肌萎縮及收縮功能減低的問題，以避免呼吸機依賴問題的發生。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2020年1～6月在陜西省人民醫院進行健康體檢的156例受試者。納入標準：年齡≥18歲，對本研究知情同意。排除標準：妊娠、重癥糖尿病患者；既往有經鼻氣管插管、無創機械通氣、氣管切開等病史者；合并T8以上脊髓損傷、神經肌肉疾病等機械通氣者；既往有胸腔、腹腔相關病史者。記錄受檢者性別、年齡、身高、體重及吸煙史。受試者年齡18～80(47.37±15.70)歲，其中男性90例(57.69%)，女性66例(42.31%)；無女性吸煙者，男性吸煙者45例(50.0%)，男性非吸煙者45例(50.0%)。受檢者體質指數為15.62～34.60(23.91±3.90)kg/m2。

1.2 檢查方法 應用邁瑞Resona 8彩色多普勒超聲診斷儀，配置L9-3S高頻探頭，頻率為5.5～13.0 MHz。受檢者取左側臥位，將線陣探頭置于第8～10肋間腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟作為膈肌透聲窗，探頭指向受試者頭側及背側，使聲束垂直于胸壁顯示肋膈角處膈肌結構。膈肌聲像圖為3層結構，中間為低回聲的膈肌纖維，兩側呈高回聲，為胸膜和腹膜(見圖1)，測量兩側高回聲帶中點之間的距離即為Tdi。分別測量受試者平靜呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at function residual capacity,TdiFRC)、深吸氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at forced vital capacity,TdiFVC)及深呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at residual volume,TdiRV)，并計算DTF[3]=(TdiFVC-TdiRV)/ TdiRV×100%。每個呼吸時相均留存3張圖像，每張圖像進行2次測量，取平均值。本研究中每位受試者均由兩位經過專業訓練的超聲醫生(檢查者1和檢查者2)進行監測；2 d后，檢查者1再次對上述受試者的Tdi進行測量，兩位檢查者間及檢查者自身均采用盲法測量。

圖1 深吸氣末及用力呼氣末Tdi注：①②分別為深吸氣末、用力呼氣末時采集的圖像。箭頭所示區域為膈肌,中間的低回聲帶為膈肌纖維組織，兩側的高回聲帶分別為胸膜及腹膜。

1.3 統計學分析 采用SPSS 21.0軟件進行統計分析。計量資料以(x±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料以例數(百分比)表示。超聲測量可重復性以組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)及變異系數(coefficient of variation，CV)表示，其中ICC≤0.20為一致性差，0.21≤ICC≤0.40為一般，0.41≤ICC≤0.60為適中，0.61≤ICC≤0.80為好，0.81≤ICC≤1.0為非常好，同時CV數值越小表示變異度越好。采用多元線性回歸分析模型TdiFRC和DTF與性別、年齡、身高、體重、體質指數之間的關系。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 156例受試者的TdiFRC和DTF值 所有受檢者均配合良好，能滿意地獲得各呼吸時相膈肌聲像圖及測量值。156例受試者的TdiFRC為0.281～0.344(0.308±0.072)cm(95%CI：0.298，0.326)，DTF為57.78～150.71(108.38±45.65)%(95%CI:101.16，115.60)。

2.2 高頻超聲參數測量的組間及組內重復性 同一檢查者前后2次高頻超聲參數測量的ICC為0.85～0.94(95%CI：0.80，0.96)，CV為2.61%～5.78%，提示一致性非常好，變異度較?。徊煌瑱z查者間高頻超聲參數測量的ICC為0.78～0.90(95%CI：0.70～0.93)，CV為4.85%～6.75%，提示具有較好的一致性，變異度較小。見表1。

表1 高頻超聲參數測量的ICC及CV

2.3 不同特征受試者的TdiFRC和DTF比較 男性TdiFRC高于女性(P<0.05)，但男性和女性間的DTF差異無統計學意義(P>0.05)；男性吸煙者與非吸煙者的TdiFRC以及DTF差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 不同特征受試者的TdiFRC和DTF的比較(x±s)

2.5 TdiFRC和DTF的影響因素 以性別、年齡、身高、體重為自變量(性別賦值：男性=1，女性=2；其他變量賦值均為實際值)，分別以 TdiFRC和DTF為因變量，進行多元線性回歸分析。結果顯示，性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高；年齡是DTF的影響因素(P<0.05)，年齡越大DTF越小。見表3～4。

表3 TdiFRC影響因素的多元線性回歸分析

表4 DTF影響因素的多元線性回歸分析

3 討 論

膈肌是重要的呼吸肌，在吸氣、呼氣及肺的擴張中起著至關重要的作用，膈肌功能障礙時可導致呼吸困難[4]。20世紀50年代以來，機械通氣逐漸成為重癥患者急性呼吸衰竭最主要的支持治療手段，但長時間機械通氣可導致膈肌萎縮和收縮功能障礙，即呼吸機相關膈肌功能障礙[5]。

目前，臨床上評估膈肌功能障礙的方法有X線、CT、MRI、電生理以及力學指標等[6]。這些方法均有一定的價值，但是各有局限性，并且臨床實際診斷效率差別較大，例如，應用MRI觀察膈肌結構及功能狀態，不僅價格昂貴，而且對于特殊病人無法在床旁進行檢查[7]，給臨床診斷帶來一定困難。因此，有必要尋找一種無創、準確、簡便易行的檢查方法為重癥患者進行床旁檢查，從而建立準確的臨床診斷標準。1975年Haber等[8]首次報告M型超聲可以評估伴有腹腔疾病患者的膈肌運動曲線，評價一段時間內某部位膈肌運動的方向、幅度和速率。目前大多數膈肌的超聲研究均采用M型超聲用于評估膈肌的運動和位移。但是M型超聲僅產生一維波形，不能提供膈肌本身的解剖信息。而高頻超聲可提供肌肉的二維圖像并可進行測量，使肌肉厚度變化實時可視化，因此在監測Tdi變化及收縮功能狀態方面具有更大的優勢。

本研究中，我們發現高頻超聲可以清晰顯示膈肌的3層結構：中間的低回聲膈肌纖維和兩側高回聲帶(分別為胸膜和腹膜)，以及在呼吸過程中膈肌的收縮運動，其中膈肌的收縮運動可由DTF量化。1997年，Cohn等[9]應用二維超聲測量26例尸檢患者的Tdi，發現超聲測值與用直尺直接測量的Tdi明顯相關(r=0.89)，變異≤0.2 mm，肯定了應用超聲測量Tdi的價值。本研究中，兩名檢查者間及同一檢查者不同時間點超聲參數測量的ICC分別為0.85～0.94和0.78～0.90，CV分別為2.61%～5.78%和4.85%～6.75%，均具有較好的一致性，變異度較小，與Goligher等[10]的研究結果相似，說明高頻超聲測量Tdi具有較好的準確性及可重復性。

解剖學上，附著于第8～10肋間的膈肌在呼吸運動中相對固定，能夠真實反映呼吸周期中Tdi的變化。膈肌右側與肝臟相毗鄰，左側與脾臟相毗鄰，使用高頻超聲以肝臟和脾臟作為透聲窗可以較好地觀察膈肌結構及其收縮功能。但是由于脾臟較肝臟體積小，而且左側膈肌的下方為胃腸等含氣的空腔臟器，容易對膈肌的超聲圖像造成干擾，測量誤差大，可重復性低，因此本研究中僅采用右側膈肌作為測量對象，并在相對固定的位置進行觀察和測量，取得了較好的一致性和可重復性。

本研究中我們通過高頻超聲測量右側TdiFRC值的波動范圍為0.281～0.344 cm，與既往國外研究[11]報告的范圍相似。Harper等[11]采用B型超聲測量了150例美國健康成年人的Tdi，結果顯示TdiFRC值的波動范圍為0.30～0.34 cm。上述結果提示TdiFRC可能在不同種族、地域人群之間無明顯差異。但由于使用的測量儀器不同，文獻數量有限，TdiFRC與種族、地域之間的關系還需要大樣本、多中心研究進一步分析。此外，本研究結果顯示，性別是TdiFRC的影響因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高，而TdiFRC與年齡不相關，與其他研究[11-12]結果相似。

根據肌肉收縮時長度-張力曲線可知，用力吸氣后，膈肌收縮明顯，張力保持不變，肌纖維變短，Tdi明顯增加。目前臨床上廣泛采用最大吸氣壓作為呼吸肌功能的評估指標，最大吸氣壓能夠反映呼吸肌的收縮能力，但是其代表所有呼吸肌的功能，而不能獨立反映膈肌的功能。前期研究表明，DTF與最大吸氣壓之間有顯著相關性[13]，因此DTF可用于膈肌無力的臨床評估，以診斷呼吸機誘發的膈肌功能障礙。研究表明，膈肌麻痹或者肌無力的患者Tdi并沒有發生變化[12]，而且部分機械通氣患者Tdi增加[1]，但是從吸氣末到呼氣末的Tdi變化不明顯，因此DTF亦是膈肌功能障礙診斷及功能恢復的可靠監測指標。但是目前對于正常人DTF的研究較少。本研究結果顯示，受試者的DTF為(108.38±45.65)%，與性別無明顯相關性，與年齡呈負相關，即隨著年齡增大DTF逐漸降低，考慮可能是由于隨著年齡增大，內臟脂肪含量增加而肌纖維含量減少，肌肉質量下降，膈肌收縮力減弱，從而影響膈肌的收縮效能，DTF也隨之降低。

本研究同時分析了TdiFRC和DTF與男性吸煙史的關系，發現兩者可能與吸煙均無關?？紤]可能是由于吸煙會對肺組織產生不良影響，而不影響膈肌結構及功能，但當長期大量吸煙導致呼吸系統問題產生時，患者呼吸做功增加，可能會對膈肌結構及功能產生影響[14]。因此后期我們會繼續對慢性阻塞性肺疾病等疾病的膈肌形態結構進行監測。

另外，本研究結果還提示，無論是TdiFRC還是DTF均與身高、體重無明顯相關性，考慮Tdi及DTF與肌肉結構及收縮功能有關，而身高、體重是反映人體的肥胖程度的指標之一，與體脂關系密切，因此身高、體重并不影響Tdi及DTF。

綜上所述，高頻超聲可以準確監測膈肌的Tdi及收縮功能，重復性較高，可以作為監測膈肌變化的重要的影像學指標，而且超聲無創、便捷、可在床旁實時監測，可作為重癥監護室呼吸機相關膈肌功能障礙中膈肌萎縮及收縮功能評估的手段。TdiFRC及DTF與性別或年齡等因素相關，但是仍然有很多潛在的影響因素，同時本研究的樣本量較小且受試者僅來源于一家醫院，今后仍需要更大樣本量的研究進一步探討。