超聲影像學技術在膈肌功能評估中的應用進展

陳姝米，徐曉紅,2

·綜 述·

超聲影像學技術在膈肌功能評估中的應用進展

陳姝米1，徐曉紅1,2

1.廣東醫科大學第一臨床醫學院，廣東湛江 524000；2.廣東醫科大學附屬醫院超聲醫學科，廣東湛江 524001

膈肌介于胸腹腔之間，是構成胸腔底和腹腔頂的薄肌，是人體重要的“呼吸泵”和“咳嗽泵”。膈肌發生失用性萎縮的速度遠超其他骨骼肌，對膈肌功能的評估可在一定程度上反映個體的心肺功能及運動耐力。超聲影像學技術可對膈肌提供多種實時可視化檢查結果。本文對超聲影像學技術在膈肌功能評估中的應用進展進行綜述。

膈肌；超聲檢查；功能評估

膈肌是人體最主要的吸氣肌，不僅可協同呼吸，還可與腹肌配合，維持胸腹腔及胃食管壓力，影響心臟的血液循環，以及參與機體排便、排尿、分娩及嘔吐等動作的完成。神經肌肉疾病、慢性呼吸系統疾病、肌松藥殘余阻滯、膈神經阻滯、過度機械通氣等均會在生理和心理上促使患者發生膈肌功能障礙和膈肌萎縮。有效、及時地對膈肌功能進行評估有助于提高患者的生存質量并改善預后。跨膈壓和最大吸氣壓（maximal inspiratory pressure，MIP）常用于評估膈肌功能，但作為入侵檢查方式，其評估結果在一定程度上受被測者主觀因素的影響[1]。CT、磁共振等影像學技術對操作者的要求較高、耗費時間長、價格昂貴，且需要患者在檢查室內接受檢查，限制了其在危重癥患者中的使用。超聲作為一種便捷的診斷工具，可避免輻射風險且價格合理、準確性高，能實時監測患者的膈肌功能。本文對超聲影像學技術評價膈肌功能的超聲指標、新興技術、發展趨勢等進展進行綜述。

1 膈肌功能評估中的常用超聲指標

1.1 膈肌移動度（diaphragmatic excursion，DE）

在呼吸過程中，膈肌不同部位的移動度不同。臨床檢查常取移動度較大的膈肌后部進行測量。研究顯示，DE在不同性別、年齡、體質量指數患者中存在差異[2-3]。Boussuges等[4]研究認為，單側膈肌麻痹的臨床癥狀通常不明顯，患者深呼吸時兩側DE的比值超出0.5～1.6范圍，被認為其膈肌異常。多項肺功能相關研究證實，DE與用力肺活量呈中高度相關性[5-6]。王艦堯等[6]利用DE協助診斷慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD），結果顯示其特異性良好。Rutka等[7]利用DE評估COPD患者的肺康復情況，結果發現患者深吸氣時的DE平均值上升。劉江等[8]通過DE對重癥監護室中的機械通氣患者進行撤機結局預測，結果發現DE預測撤機失敗的曲線下面積（area under the curve，AUC）為0.871，撤機失敗的平均值為14.62mm，提示DE在撤機結果預測中具有良好價值。另有研究發現，DE撤機失敗的平均值為9.8mm，推測其差別可能與患者的基礎性疾病種類、病情的嚴重程度等相關[9]。DE對撤機成功的診斷效能與淺快呼吸指數（rapid shallow breathing index，RSBI）的優劣存在爭議，推測其可能與樣本量和個體差異相關[10]。DE易受吸氣的影響，持續的高吸氣易造成呼吸肌疲勞，導致較高的DE誤診率。同時，DE可輔助臨床對胸腹部術后患者的膈肌功能障礙進行診斷。在心臟手術術后，DE可反映患者膈肌功能的變化，為患者術后膈肌功能的恢復提供時間方面的參考依據[11]。

1.2 膈肌厚度（diaphragmatic thickness，TDI）和膈肌增厚分數（diaphragmatic thickening fraction，DTF）

DTF=（吸氣時膈肌厚度–呼氣時膈肌厚度）/吸氣時膈肌厚度×100%，其準確性和可重復性較好，是可靠的膈肌功能預測指標[12]。Li等[13]研究顯示，健康人群中，男性的TDI高于女性。TDI受個體影響的敏感度不大，而DTF更能反映膈肌功能[14]，用力吸氣時DTF為20%的閾值被診斷為膈肌麻痹[4]。Rittayamai等[15]開展的一項前瞻性研究結果顯示，COPD患者的膈肌力量儲備率低于健康對照組，表明DTF在預測COPD患者急性重癥風險方面具有重要價值。徐迪等[16]在中重度穩定期COPD患者的肺康復訓練中發現，患者治療后DTF有顯著提高，表明DTF可有效評估抗阻力訓練增加膈肌厚度及呼吸肌力量的作用。但肺實質中不同類型的過度充氣分布可能會影響隔膜的形狀和運動，因此DTF在COPD患者中的應用價值需進一步評估。有研究以不同壓力模式評估膈肌在自主呼吸和無創呼吸時的功能，結果發現DTF評估膈肌的總體可重復性良好，觀察者內部及觀察者之間的重復性系數較高[17]。對自主呼吸試驗期間患者的膈肌進行超聲測量，結果顯示其撤機成功的敏感度、準確性和特異性分別為97.67%、95.71%和92.59%，提示DTF是反映膈肌主動收縮功能的良好指標[18]。DTF對膈肌功能的評估可使臨床醫生更好地了解患者圍手術期的呼吸功能情況。研究表明，肺葉切除術后1d患者的兩側膈肌DTF較術前明顯降低，術后7d患者的兩側膈肌DTF有所回升[19]。在另一項膈肌康復訓練研究中，對腹腔鏡膽囊切除術患者在術后1～3d連續進行膈肌超聲測量，結果發現患者的TDI及DTF均明顯升高[20]。

2 膈肌功能評估中的其他超聲指標

2.1 膈肌收縮速度（diaphragmatic contraction velocity，DCV）

DCV=（吸氣末膈肌運動幅度-呼氣末膈肌運動幅度）/吸氣時間，其與膈肌肌力有關。在DCV的相關研究中，因缺少健康人群公開數據，未能將其與其他膈肌功能評估方法進行比較，研究的可重復性未得到多中心驗證[21]。目前，DCV被更多地用于指導臨床撤機。研究顯示，自主呼吸試驗開始20min后，當其DCV>８mm/s時，預測撤機成功的敏感度、特異性、AUC分別為100.00%、86.67%和0.93，略低于RSBI，DCV在一定程度上可代替RSBI用于預測撤機[22]。但Palkar等[23]研究發現，成功拔管組與再次插管組患者的DCV無明顯差異，表明DCV對于預測撤機結果無明顯價值。

2.2 膈肌淺快呼吸指數（diaphragmatic rapid shallow breathing index，D-RSBI）

D-RSBI是用DE替代潮氣量，將膈肌功能與快速淺呼吸相結合，其在預測撤機方面具有良好價值。Spadaro等[24]應用D-RSBI預測撤機失敗的敏感度、特異性和AUC分別為94.1%、64.7%和0.89，與RSBI有很好的相關性，結合DE后D-RSBI預測撤機結局的準確性更高。周俊等[25]在進行多因素回歸分析后認為，D-RSBI并不是撤機失敗的獨立因素，其在指導脫機中的作用需要更多的研究數據予以驗證。Whebell等[21]研究發現，D-RSBI的變化與呼吸頻率的顯著增加有關，但DE沒有統計學上的顯著下降。

3 新興超聲影像學技術

3.1 組織多普勒成像技術

膈肌的運動類似心肌，可發出低頻、高振幅運動信號。組織多普勒成像通過位移–時間曲線及速度–時間曲線對膈肌的運動狀態進行整體觀測。Meng等[26]在對遲發性龐貝病患者的膈肌研究中發現，雙側膈肌舒張期峰值速度與呼吸力學指標相關性較高。利用M型超聲和組織多普勒成像技術分析評估COPD患者的膈肌運動狀態發現，患者深呼吸時的右膈腳活動度及運動速度低于對照組，而患者深呼吸時并非所有部位的DE都與正常人群有明顯差異，表明組織多普勒在一定程度上對于膈肌萎縮的“假性正常化”具有鑒別價值，更能體現膈肌各部分的真實狀態[27]。趙浩天等[22]在評估長期機械通氣和短期機械通氣患者的膈肌情況時發現，平穩呼吸時患者的膈肌收縮期峰值速度和舒張期峰值速度均較低，淺快呼吸時膈肌收縮期峰值速度和舒張期峰值速度均較高，表明該指標與患者吸氣努力程度相關。組織多普勒成像技術監測膈肌收縮期峰值速度、舒張期峰值速度具有應用前景，然而現階段應用組織多普勒成像技術評估膈肌的研究較少，仍需大樣本研究進行進一步探究。

3.2 超聲剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）技術

超聲彈性成像技術是一項有發展前景的臨床診斷技術，可用于肌肉質量和體內收縮特性的評估和監測。Flatres等[28]利用定量SWE對健康受試者和危重患者進行肢體肌肉和膈肌測量，結果發現操作人員間重復性及內靠性的組內相關系數超過0.9。施惠青[29]對COPD患者和健康成人進行比較分析，結果發現膈肌硬度與肺功能之間呈顯著的負相關，其中用力吸氣末時膈肌剪切波速度與第1秒用力呼氣容積百分比預計值之間的相關性最強，提示膈肌剪切波速度可用于肺功能的評價，從而間接評估COPD患者的嚴重程度。雖然SWE在評價膈肌質量方面具有較高的準確性和可行度，但其應用也存在局限性，當患者呼吸過速時，采樣率降低，需進一步優化其在重癥監護病房的使用。

3.3 超聲斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）技術

STI可利用膈肌組織自然產生的斑點來跟蹤評估患者吸氣負荷下肌肉的收縮能力。應用STI測量應變和應變率，可分別作為膈肌組織形變和形變速度的指標。Oppersma等[30]研究發現，隨著膈肌負荷的逐步增加，應變和應變率增加，其與跨膈壓和膈肌電活動高度相關。STI是一種創新的超聲技術，可很好地用于評估肌肉功能，彌補M型超聲技術在膈肌橫向移動時的誤差。但STI是否可作為評估膈肌收縮性的可靠指標尚未得到證實。

4 小結與展望

近年來，超聲影像學技術作為一種實時、安全、便捷的檢查方式，逐漸成為呼吸、急診危重癥、康復醫療等領域的重要輔助手段，其不僅可實時監測患者的膈肌功能、床旁操作無需轉運患者，且價格合理，準確度高。未來膈肌超聲影像學技術有望基于膈肌的運動及結構標記實現三維重建，實現膈肌形態學的三維創新。盡管超聲影像學技術的評估方式多樣，但其亦依賴于檢查者的操作，且檢查結果常受患者個體因素及體位的影響，未來需要更多的研究進行探索。

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徐曉紅，電子信箱：13828297586@qq.com

（2022–11–16）

（2022–11–21）

R730.41

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.23.032