COPD患者膈肌厚度与肺功能的相关性研究

张黎娟，朱晓萍

COPD患者膈肌厚度与肺功能的相关性研究

张黎娟1，朱晓萍2

目的 观察慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者膈肌厚度及其变化，评价其与肺功能的关系。方法 选取呼吸内科门诊COPD患者为COPD组80例，对照组60例，分别行肺功能检查、FRC和TLC时相测量膈肌厚度，计算从FRC至TLC时相膈肌厚度的变化。结果 COPD患者膈肌厚度较对照组显著下降[FRC：(0.18±0.04)cm和(0.20±0.04)cm，t=3.071，P<0.05；TLC：(0.41±0.14)cm和(0.50±0.09)cm，t=4.701，P<0.05]。厚度分数较降低(1.19±0.28和1.50±0.26，t=6.479，P<0.05)。COPD患者TLC时相的膈肌厚度和厚度分数与气道阻塞(FEV1.0，P<0.05)呈高度正相关性，与肺气肿和最大自主通气能力(TLC、MVV，P<0.05)呈中度相关性。COPD膈肌厚度及其变化在中度以上气流受限变化明显(>13.3%)。结论 超声可以实时动态非侵入性的观察膈肌空间变量，并能够进行直接、准确、客观地量化评价具有潜在的临床应用价值。

慢性阻塞性肺疾病；膈肌；肺功能;超声

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一类以进行性不可逆性气流受限为特征的慢性肺部疾病。COPD患者一般表现为气道阻塞、肺气肿，甚至出现呼吸肌功能障碍[1]。膈肌是人类最主要的呼吸肌，占人体肺通气的60%～80%。长期慢性气流受限时，膈肌长度缩短、对合区面积减少、膈肌纤维走向改变、呼吸驱动增加，最终导致活动耐力减低，甚至出现呼吸衰竭[2]。以上膈肌形态学变化与膈肌功能变化密切相关。因此，如何评价膈肌结构及与肺功能关系的研究具有临床意义。传统采用MRI、CT等[3-4]影像学方法评估尚不能经济、便携地用于观察膈肌形态。本研究采用超声观察COPD患者膈肌厚度及其变化，评价其与肺功能的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象:本研究选取自2015年5月-2016年8月就诊于上海市东方医院呼吸门诊的COPD患者共80例(均满足下述研究对象的纳入和排除标准)，其中男性40例，女性40例。COPD患者轻度、中度、重度、极重度组，分别为17例、21例、24例、18例。另选取本院职工中60例年龄、身高、体重与之接近的健康中老年人(男性30例，女性30例)作为对照组。

1.2 入选标准:所有纳入的COPD患者均根据病史、临床症状、体征、胸部CT和肺功能等检查进行明确诊断，该研究经上海市同济大学附属东方医院医学伦理委员会批准，取得所有入选者知情同意并签署知情同意书。选80例COPD患者参考《COPD全球诊断、管理和预防策略指南》(2010版)[5]。排除标准：慢性呼吸衰竭；慢性代谢性疾病；神经或肌肉病史；气胸、胸腔积液，胸、腹部手术史；肿瘤史；肥胖 (BMI > 30 kg/m2)及低体重(BMI<18.5 kg/m2)；精神异常，拒绝参加本次研究相关检查及依从性差的患者。对照组入选标准:①年龄50～80岁；②既往无慢性呼吸系统、心血管系统疾病，无腹部相关疾病；③肺功能检查FEV1.0/FVC>0.7和FEV1.0>0.8；④无长期吸烟史；⑤无精神、神经异常，自觉参加本次研究相关检查的患者。

1.3 仪器及方法

1.3.1 检查仪器：①彩色多普勒超声诊断仪Vivid E9(美国GE公司)，配备的探头类型为频率为8～10 MHz变频线阵探头。②Master Screen Diffusion型肺功能仪，德国Jager公司。

1.3.2 实验方法

1.3.2.1 肺功能检查：按照美国胸科协会/欧洲协会(ATS/ARS)的标准进行检查，记录FEV1.0、FEV1.0/FVC、RV、TLC、RV/TLC、MVV。

1.3.2.2 超声检查方法：超声观察膈肌厚度和厚度分数[6]，受试者取仰卧位，取高频探头横切于右侧第8～9肋间与腋前线或锁骨中线交界区，即膈肌对合区域，得出右侧膈肌二维冠状面图像。超声下声像图像由三层结缔组织组成，即两侧高回声区：胸膜层、腹膜层；中间低回声区：膈肌肌肉层。移动光标测量两侧平行的高回声内侧区膈肌层宽度，在相邻处测量3次取均值即为膈肌厚度(TD，cm)。分别在FRC、TLC时相测量并记录膈肌厚度，即TDFRC、TDTLC，计算膈肌厚度分数(TF)，TF=(TDTLC-TDFRC)/TDFRC。

2 结果

2.1 2组患者一般资料比较：本研究共152例患者符合纳入标准，其中排除图像不清晰10例，尚未完成超声检查就出现呼吸乏力者2例。对80例患者进行统计分析，其中男性64例(80%)，女性16例(20%)；年龄44～87岁，中位年龄69岁。对照组60例，其中男性50例(83.3%)，女性10例(16.7%)；年龄48～78岁，中位年龄66岁。2组患者一般资料比较见表1。

2.2 COPD患者膈肌形态学变化趋势:COPD患者膈肌厚度较对照组显著下降[FRC(0.18±0.04)cm和(0.20±0.04)cm，t=3.071，P<0.05；TLC(0.41±0.14)cm和(0.50±0.09)cm，t=4.701，P<0.05]，且在肺总量时相(FRC 11.1%,TLC 22%)差异更显著；在TLC时相，随着气流受限严重程度增加，膈肌厚度逐渐下降。COPD中度组患者膈肌移动度明显降低[(0.39±0.08)cm和(0.50±0.09)cm，P<0.05]，重度、极重度组的变化更加明显。但是，COPD轻度组膈肌厚度较对照组显著增大(0.57±0.19) cm和(0.50±0.09)cm，P<0.05。

表1 COPD患者和对照组的一般资料比较±s)

相应的COPD患者膈肌厚度分数较对照组显著降低(1.19±0.28和1.50±0.26，t=6.479，P<0.05)。COPD中度组患者膈肌厚度分数明显降低(1.30±0.26和1.50±0.26，P<0.05)，重度、极重度组的变化更加明显。但是，COPD轻度组膈肌厚度分数变化无明显差异。

TLC位，膈肌厚度与气道阻塞(FEV1.0，r=0.551，P<0.05)呈中度正相关性，与通气能力(FVC，r=0.473，P<0.05；MVV，r=0.389，P<0.05)和肺气肿程度(TLC，r=0.334，P<0.05；RV/TLC，r=-0.311，P<0.05)呈显著相关性；FRC位，膈肌厚度与气道阻塞(FEV1.0，r=0.230，P<0.05)和肺气肿(TLC，r=0.250，P<0.05)有相关性。

膈肌厚度分数与气道陷闭程度(FEV1.0，r=0.693，P<0.05)呈高度正相关性，与通气能力(FVC，r=0.657，P<0.05；MVV，r=0.485，P<0.05)和肺气肿程度(TLC，r=0.448，P<0.05；RV/TLC，r=-0.281，P<0.05)呈中度相关性(图1-图3，目录后)。

3 讨论

人体的呼吸泵主要由呼吸中枢、呼吸肌和胸廓三部分组成，而呼吸肌是产生呼吸所需压力的动力源，是保证肺组织持续通气和节律性进行的肌肉，其中膈肌提供吸气所需动力的50%以上，是最重要的吸气肌。当出现神经肌肉病变、机械通气和心功能不全等时会直接影响膈肌功能，导致膈肌结构和功能障碍，最终影响患者的生活质量。因此，膈肌功能的检测显得尤其重要。

临床实践中膈肌功能监测的方法众多，包括自主功能测试(肺功能、血气分析、最大呼吸压、胃食道囊管法测跨膈压和影像学方法，如透视、CT、MRI)和非自主功能测试(膈神经电刺激或磁刺激)[7-8]。但是上述方法存在较多缺点，如主观性强、有创性操作和电离辐射性的风险、观察者重复性差、耐受度不佳、价格昂贵、操作烦琐和便携度差等，临床实施困难。近年来，超声医学不断发展，国外采用超声技术评价膈肌结构和功能的临床研究日益普遍。由于该项检查安全、无创、经济、便携，且准确性和重复性高等优点，因此，超声成为临床评估膈肌结构和功能的一项有意义的工具，尤其对危重病机械通气的患者。

研究表明，膈肌体积(V)等于膈肌长度(Ldi)乘以宽度(Wdi)再乘以厚度(Tdi)。吸气时，膈肌体积恒定，宽度与胸腔腹围相关且相对恒定，因此膈肌厚度变化，即厚度分数(TF)，与膈肌长度变化成负相关性，即ΔTdi(TF)=1/ΔLdi。而膈肌长度的改变可间接评估膈肌收缩功能[9]。膈肌厚度分数，类似于心脏射血分数，是评价膈肌收缩时缩短的指数，是膈肌效能的能力发生器[10]。因此，膈肌厚度和厚度分数可以作为间接评价膈肌功能的一项重要参数。

COPD患者膈肌厚度和厚度分数较对照组显著下降，且在TLC下降更明显。本研究结果与Gottesman等[11]的研究一致。Gottesman测量膈肌厚率(TR,TR=TDTLC/TDFRC，与TF表达相同现象)，发现膈肌功能障碍患者TR较对照组显著下降。但Harper等[12]研究发现COPD患者FRC时相的膈肌厚度、厚率与正常人基本一致。可能与Harper研究中受试者年龄小、体重指数高、肌肉萎缩不明显有关；另外，Harper主要比较FRC时相膈肌厚度。因本研究发现，COPD患者膈肌厚度在TLC位改变较FRC位明显。受超声检查半卧位的影响，由于胸、腹腔器官的重力作用，膈肌厚度变化明显。研究表明，仰卧位时，腹腔器官产生向上的牵拉力，使处于放松状态的膈肌长度增加，膈肌变薄；直立位时，胸、腹腔器官牵拉力向下，膈肌缩短、增厚。

本研究发现COPD患者膈肌厚度和厚度分数与FEV1.0、TLC、MVV有很好的相关性，且随着气流受限严重程度增加，膈肌厚度和厚度分数逐渐下降，中度及以上气流受限患者的降幅超过22%。这与Smargiassi等研究结果一致。他们提出COPD患者膈肌厚度与吸气容积显著相关，从RV至TLC时相膈肌厚度逐渐增加，且自FRC至TLC时相的变化趋势更显著；膈肌厚度和厚度分数随疾病严重程度IC/TLC增加不断降低。由此说明，COPD患者膈肌结构的变化和气流受限、异常肺通气之间密切相关，这进一步提示可以应用超声来观察膈肌厚度，以此判断肺功能的状态具有潜在临床价值。

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The correlation research between the Diaphragm Thickness and the Pulmonary Function in COPD patients

ZHANGLijuan1，ZHUXiaoping2.

1.ClinialMedical,NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan750004，China;2.DepartmentofRespiratoryMedicine,DongfangHospital,TongjiUniversity,Shanghai20000,China

ZHUXiaoping，Email：z_xping@hotmail.com

Objective To assess alterations of diaphragm thickness in patients with COPD and to evaluate the influence of alterations of diaphragm thickness on pulmonary function in COPD patients.Methods 80 COPD patients were recruited from the respiratory outpatient of Shanghai East Hospital of Tongji University and 60 control subjects were included.All subjects were performed with the pulmonary function and ultrasound measurement of diaphragm thickness.The diaphragm thickening fraction was calculated by diaphragm thickness from FRC to TLC.Results The COPD patients presented with lower diaphragm thickness and thickening fraction (TF) compared with the control subjects(TD，FRC:0.18±0.04 vs.0.20±0.04；TLC 0.41±0.14 vs.0.50±0.09；TF，1.19±0.28 vs.1.50±0.26，P<0.05).The diaphragm thickness at TLC and thickening fraction presented a strongly positive with FEV1，TLC and MVV (P<0.05).TD shifts of subjects with COPD were reduced with values over 13.3%，significantly occurred in the moderate，severe and very severe airway obstruction,except for the mild one.Conclusion The application of ultrasound can sensitively show diaphragmatic spatial variable.The ultrasound observation was real-time，noninvasive and dynamic which may have potential value of clinical application.

COPD;Diaphragm;Pulmonaryfunction;Ultrasound

10.13621/j.1001-5949.2017.06.0491

国家自然科学基金项目(81170074)；上海市科委科研课题(20134336)

1.宁夏医科大学临床医学院，宁夏 银川 750004 2.上海同济大学附属东方医院呼吸科，上海 200000

张黎娟(1989-)，女，硕士研究生，主要从事COPD与膈肌病诊治研究方向。

朱晓萍，Email:z_xping@hotmail.com

http://kns.cnki.net/kcms/detail/64.1008.R.20170614.1314.008.html

R563

A

2017-02-16 [责任编辑]马兴忠