健康成人膈肌厚度的高频超声评估及影响因素▲

南淑良 刘 莉 韦爱华 王水利 穆 靓

(陕西省人民医院1 超声诊断中心，2 呼吸与危重症科，西安市 710068， 电子邮箱：shuliangnan2020@163.com)

机械通气引起的膈肌失用性萎缩是膈肌功能障碍发生的重要原因，同时也是有创机械通气的重要并发症之一，与患者的病死率增加和脱机失败密切相关[1-2]。因此，评估和监测机械通气过程中膈肌收缩活动、强度和结构是临床研究的重点。然而,目前国内鲜见关于正常人膈肌厚度(diaphragm thickness,Tdi)及膈肌增厚率(diaphragm thickening fraction,DTF)的研究报道。本研究通过探讨应用高频超声测量Tdi的可行性和重复性，并分析与Tdi及DTF相关的影响因素，旨在尽早识别膈肌萎缩及收缩功能减低的问题，以避免呼吸机依赖问题的发生。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2020年1～6月在陕西省人民医院进行健康体检的156例受试者。纳入标准：年龄≥18岁，对本研究知情同意。排除标准：妊娠、重症糖尿病患者；既往有经鼻气管插管、无创机械通气、气管切开等病史者；合并T8以上脊髓损伤、神经肌肉疾病等机械通气者；既往有胸腔、腹腔相关病史者。记录受检者性别、年龄、身高、体重及吸烟史。受试者年龄18～80(47.37±15.70)岁，其中男性90例(57.69%)，女性66例(42.31%)；无女性吸烟者，男性吸烟者45例(50.0%)，男性非吸烟者45例(50.0%)。受检者体质指数为15.62～34.60(23.91±3.90)kg/m2。

1.2 检查方法 应用迈瑞Resona 8彩色多普勒超声诊断仪，配置L9-3S高频探头，频率为5.5～13.0 MHz。受检者取左侧卧位，将线阵探头置于第8～10肋间腋前线与肋弓下缘交界处，以肝脏作为膈肌透声窗，探头指向受试者头侧及背侧，使声束垂直于胸壁显示肋膈角处膈肌结构。膈肌声像图为3层结构，中间为低回声的膈肌纤维，两侧呈高回声，为胸膜和腹膜(见图1)，测量两侧高回声带中点之间的距离即为Tdi。分别测量受试者平静呼气末膈肌厚度(diaphragm thickness at function residual capacity,TdiFRC)、深吸气末膈肌厚度(diaphragm thickness at forced vital capacity,TdiFVC)及深呼气末膈肌厚度(diaphragm thickness at residual volume,TdiRV)，并计算DTF[3]=(TdiFVC-TdiRV)/ TdiRV×100%。每个呼吸时相均留存3张图像，每张图像进行2次测量，取平均值。本研究中每位受试者均由两位经过专业训练的超声医生(检查者1和检查者2)进行监测；2 d后，检查者1再次对上述受试者的Tdi进行测量，两位检查者间及检查者自身均采用盲法测量。

图1 深吸气末及用力呼气末Tdi注：①②分别为深吸气末、用力呼气末时采集的图像。箭头所示区域为膈肌,中间的低回声带为膈肌纤维组织，两侧的高回声带分别为胸膜及腹膜。

1.3 统计学分析 采用SPSS 21.0软件进行统计分析。计量资料以(x±s)表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料以例数(百分比)表示。超声测量可重复性以组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)及变异系数(coefficient of variation，CV)表示，其中ICC≤0.20为一致性差，0.21≤ICC≤0.40为一般，0.41≤ICC≤0.60为适中，0.61≤ICC≤0.80为好，0.81≤ICC≤1.0为非常好，同时CV数值越小表示变异度越好。采用多元线性回归分析模型TdiFRC和DTF与性别、年龄、身高、体重、体质指数之间的关系。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 156例受试者的TdiFRC和DTF值 所有受检者均配合良好，能满意地获得各呼吸时相膈肌声像图及测量值。156例受试者的TdiFRC为0.281～0.344(0.308±0.072)cm(95%CI：0.298，0.326)，DTF为57.78～150.71(108.38±45.65)%(95%CI:101.16，115.60)。

2.2 高频超声参数测量的组间及组内重复性 同一检查者前后2次高频超声参数测量的ICC为0.85～0.94(95%CI：0.80，0.96)，CV为2.61%～5.78%，提示一致性非常好，变异度较小；不同检查者间高频超声参数测量的ICC为0.78～0.90(95%CI：0.70～0.93)，CV为4.85%～6.75%，提示具有较好的一致性，变异度较小。见表1。

表1 高频超声参数测量的ICC及CV

2.3 不同特征受试者的TdiFRC和DTF比较 男性TdiFRC高于女性(P<0.05)，但男性和女性间的DTF差异无统计学意义(P>0.05)；男性吸烟者与非吸烟者的TdiFRC以及DTF差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表2 不同特征受试者的TdiFRC和DTF的比较(x±s)

2.5 TdiFRC和DTF的影响因素 以性别、年龄、身高、体重为自变量(性别赋值：男性=1，女性=2；其他变量赋值均为实际值)，分别以 TdiFRC和DTF为因变量，进行多元线性回归分析。结果显示，性别是TdiFRC的影响因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高；年龄是DTF的影响因素(P<0.05)，年龄越大DTF越小。见表3～4。

表3 TdiFRC影响因素的多元线性回归分析

表4 DTF影响因素的多元线性回归分析

3 讨 论

膈肌是重要的呼吸肌，在吸气、呼气及肺的扩张中起着至关重要的作用，膈肌功能障碍时可导致呼吸困难[4]。20世纪50年代以来，机械通气逐渐成为重症患者急性呼吸衰竭最主要的支持治疗手段，但长时间机械通气可导致膈肌萎缩和收缩功能障碍，即呼吸机相关膈肌功能障碍[5]。

目前，临床上评估膈肌功能障碍的方法有X线、CT、MRI、电生理以及力学指标等[6]。这些方法均有一定的价值，但是各有局限性，并且临床实际诊断效率差别较大，例如，应用MRI观察膈肌结构及功能状态，不仅价格昂贵，而且对于特殊病人无法在床旁进行检查[7]，给临床诊断带来一定困难。因此，有必要寻找一种无创、准确、简便易行的检查方法为重症患者进行床旁检查，从而建立准确的临床诊断标准。1975年Haber等[8]首次报告M型超声可以评估伴有腹腔疾病患者的膈肌运动曲线，评价一段时间内某部位膈肌运动的方向、幅度和速率。目前大多数膈肌的超声研究均采用M型超声用于评估膈肌的运动和位移。但是M型超声仅产生一维波形，不能提供膈肌本身的解剖信息。而高频超声可提供肌肉的二维图像并可进行测量，使肌肉厚度变化实时可视化，因此在监测Tdi变化及收缩功能状态方面具有更大的优势。

本研究中，我们发现高频超声可以清晰显示膈肌的3层结构：中间的低回声膈肌纤维和两侧高回声带(分别为胸膜和腹膜)，以及在呼吸过程中膈肌的收缩运动，其中膈肌的收缩运动可由DTF量化。1997年，Cohn等[9]应用二维超声测量26例尸检患者的Tdi，发现超声测值与用直尺直接测量的Tdi明显相关(r=0.89)，变异≤0.2 mm，肯定了应用超声测量Tdi的价值。本研究中，两名检查者间及同一检查者不同时间点超声参数测量的ICC分别为0.85～0.94和0.78～0.90，CV分别为2.61%～5.78%和4.85%～6.75%，均具有较好的一致性，变异度较小，与Goligher等[10]的研究结果相似，说明高频超声测量Tdi具有较好的准确性及可重复性。

解剖学上，附着于第8～10肋间的膈肌在呼吸运动中相对固定，能够真实反映呼吸周期中Tdi的变化。膈肌右侧与肝脏相毗邻，左侧与脾脏相毗邻，使用高频超声以肝脏和脾脏作为透声窗可以较好地观察膈肌结构及其收缩功能。但是由于脾脏较肝脏体积小，而且左侧膈肌的下方为胃肠等含气的空腔脏器，容易对膈肌的超声图像造成干扰，测量误差大，可重复性低，因此本研究中仅采用右侧膈肌作为测量对象，并在相对固定的位置进行观察和测量，取得了较好的一致性和可重复性。

本研究中我们通过高频超声测量右侧TdiFRC值的波动范围为0.281～0.344 cm，与既往国外研究[11]报告的范围相似。Harper等[11]采用B型超声测量了150例美国健康成年人的Tdi，结果显示TdiFRC值的波动范围为0.30～0.34 cm。上述结果提示TdiFRC可能在不同种族、地域人群之间无明显差异。但由于使用的测量仪器不同，文献数量有限，TdiFRC与种族、地域之间的关系还需要大样本、多中心研究进一步分析。此外，本研究结果显示，性别是TdiFRC的影响因素(P<0.05)，男性的TdiFRC更高，而TdiFRC与年龄不相关，与其他研究[11-12]结果相似。

根据肌肉收缩时长度-张力曲线可知，用力吸气后，膈肌收缩明显，张力保持不变，肌纤维变短，Tdi明显增加。目前临床上广泛采用最大吸气压作为呼吸肌功能的评估指标，最大吸气压能够反映呼吸肌的收缩能力，但是其代表所有呼吸肌的功能，而不能独立反映膈肌的功能。前期研究表明，DTF与最大吸气压之间有显著相关性[13]，因此DTF可用于膈肌无力的临床评估，以诊断呼吸机诱发的膈肌功能障碍。研究表明，膈肌麻痹或者肌无力的患者Tdi并没有发生变化[12]，而且部分机械通气患者Tdi增加[1]，但是从吸气末到呼气末的Tdi变化不明显，因此DTF亦是膈肌功能障碍诊断及功能恢复的可靠监测指标。但是目前对于正常人DTF的研究较少。本研究结果显示，受试者的DTF为(108.38±45.65)%，与性别无明显相关性，与年龄呈负相关，即随着年龄增大DTF逐渐降低，考虑可能是由于随着年龄增大，内脏脂肪含量增加而肌纤维含量减少，肌肉质量下降，膈肌收缩力减弱，从而影响膈肌的收缩效能，DTF也随之降低。

本研究同时分析了TdiFRC和DTF与男性吸烟史的关系，发现两者可能与吸烟均无关。考虑可能是由于吸烟会对肺组织产生不良影响，而不影响膈肌结构及功能，但当长期大量吸烟导致呼吸系统问题产生时，患者呼吸做功增加，可能会对膈肌结构及功能产生影响[14]。因此后期我们会继续对慢性阻塞性肺疾病等疾病的膈肌形态结构进行监测。

另外，本研究结果还提示，无论是TdiFRC还是DTF均与身高、体重无明显相关性，考虑Tdi及DTF与肌肉结构及收缩功能有关，而身高、体重是反映人体的肥胖程度的指标之一，与体脂关系密切，因此身高、体重并不影响Tdi及DTF。

综上所述，高频超声可以准确监测膈肌的Tdi及收缩功能，重复性较高，可以作为监测膈肌变化的重要的影像学指标，而且超声无创、便捷、可在床旁实时监测，可作为重症监护室呼吸机相关膈肌功能障碍中膈肌萎缩及收缩功能评估的手段。TdiFRC及DTF与性别或年龄等因素相关，但是仍然有很多潜在的影响因素，同时本研究的样本量较小且受试者仅来源于一家医院，今后仍需要更大样本量的研究进一步探讨。