超声监测重症患者膈肌功能应用进展

戴卫星，胡静瑜

（浙江大学医学院附属第四医院 浙江 义乌 322000）

膈肌功能障碍（diaphragm dysfunction，DD）在重症患者中非常见，目前病原学尚不明确，一侧或双侧膈肌无力、麻痹或扑动，导致呼吸功能暂时性或者永久性瘫痪的疾病[1]。目前已知呼吸机使用、慢性肺部疾病、重症感染性疾病、胸腔脏器手术、严重创伤伤、电解质紊乱、内环境酸碱失衡等均可影响膈肌运动功能[2]。有研究提出，在脓毒性休克的患者中膈肌功能障碍发生率约为60%，重症监护病房（ICU）住院患者中呼吸机使用者发生率为80%，同时提出腹腔内病因以及皮质类固醇和阿片类药物的给药均与DD发生有关[3]。在重症患者治疗过程中膈肌功能检测越来越被重视起来，目前常用监测手段有X线、CT、磁共振、肌电图、透视等，膈肌超声是通过对膈肌厚度、活动度及变化率来实现功能监测，与其他方法相比是一种重要的非侵入性、可在床边实时开展、无创伤、避免危重患者转运及检查相关风险、简单方便、可重复性高的检查评估手段。在危重患者治疗、呼吸机使用策略、脱机拔管等治疗中起到重要作用。文章通过描述床旁超声在危重患者膈肌功能监测中应用的进展及存在的问题进行综述，为以后危重患者治疗提供一些有用的信息。

1 膈肌的生理及解剖

膈肌是由运动神经元从第三个分布到第五个颈椎脊髓，喙部至尾部膈骨神经池节段支配调控腹侧、内侧和背侧膈膜[4]。一种将胸部与腹部分隔开来的由肌肉成分和中央肌腱组成肌肉发达的薄圆顶形结构。腹部表面衬有腹膜，胸内表面有胸膜。膈肌是吸气的主要肌肉，其作用通常约占吸潮量的70%，也是腹部压力传递到胸部的屏障。当膈肌收缩时，导致膜穹顶的尾部运动，增加腹内压，降低胸腔内压。胸膜压的降低导致肺泡内压降低。当肺泡内压力变为亚大气压时，空气就会从大气中进入肺泡[2]。

2 膈肌超声技术

膈肌超声是利用超声B模式、M模式对呼吸期间肌肉厚度和增厚分数的评估分别用于评估肌肉功能和肌肉收缩活性[5]。通常建议在第8和第11肋间隙之间的中腋窝线进行，可视化为三层结构：由回声胸膜和腹膜包围的低回声层，回声纤维层穿过其中间，但并未有明确指出其优势。有研究提出膈膜是结构复杂的肌肉，在腋窝中线的变异性最低，腋窝后部和腋窝中线的平均厚度相当，而腋窝中段厚度明显较高，在实际应用中应根据情况调整检查位置[6]。横波弹性成像的应用是依赖于通过聚焦超声束的声辐射力产生振动源，从而产生横波。跟踪与此超声束正交的传播横波可以量化横波速度（v）和直接相关的SM（即SM=ρ×v2，ρ为组织的密度）。SM反映了弹性组织特性，膈肌SM越高，表明肌肉更硬，横波弹性成像可能是定性评估膈肌特性的最有希望的方法[7]。希望越来越多的超声技术被开发应用，帮助临床解决更多的问题。

3 临床应用

3.1 膈肌超声应用优势

胸部X线片和CT扫描、透射需要患者配合屏气及呼吸，而且辐射暴露、设备笨重和成本高，MRI无法获得金属植入物患者的图像，以及在需要有创通气危重患者中难以进行测试，膈肌超声成像是一种廉价且便携的技术，可以评估非卧床患者和机械通气患者在某个时间点或随时间推移的膈肌厚度、增厚和偏移。该技术还有助于识别导致膈肌功能障碍的疾病过程和临床决策[8]。膈肌无力是膈肌功能障碍和萎缩的结果，在ICU中很常见由于有创机械通气、药物、脓毒症和营养不良之间复杂的病理生理学相互作用而发生的，使用超声评估隔膜结构（厚度，增厚）和迁移率（尾部位移）似乎是可行且可重复的，但没有大规模的“现实生活”研究可用[9]。

3.2 膈肌功能障碍早期识别

有研究利用超声评估COVID-19幸存者的膈肌功能，发现需要住院的患者膈肌功能障碍患病率很高，若患者出现持续存在呼吸短促，应考虑完善神经肌肉膈肌超声检查，提出了膈肌超声可有助于COVID-19患者的膈肌功能障碍诊断[10]。但是该研究并未对轻症患者进行监测，故将来需要对COVID-19后非住院患者的膈肌状态进行更多研究。文强等[11]提出膈肌超声参数作为诊断肌萎缩性侧索硬化症（ALS）肺功能障碍的替代指标，为ALS患者膈肌功能损害的诊断和随访提供了新的视角，特别是对不能进行传统肺功能检查的患者。该结论纳入数据不多，还需进行多中心研究进一步探究价值。Lang等[12]提出了术后残留治疗（PORC）仍然是一项重要的临床挑战，发生率为7%～88%，残留阻滞导致呼吸系统并发症（包括气道阻塞、缺氧和再插管）的风险增加，以及麻醉后监护病房（PACU）住院时间延长。神经肌肉监测仍然是识别PORC的黄金标准，但它需要专用设备以及精确的校准，并且可能会引起患者的不适。当神经肌肉监测不可用时，膈肌超声可以用作预测膈肌力量的替代品，因为直接测量将是侵入性的，并且可能导致严重的并发症，其对膈肌功能的围手术期检查具有很大的价值，但很少在手术室进行。因膜便偏移差（DED）在识别PORC方面具有低敏感性和高特异性，DUS可能是有助于识别PORC的另一种方法。胸部心脏和腹部手术可能会影响膈肌功能，可能会影响术后DUS参数，可能需要专门的且专业水平高的医师完成。

3.3 监测膈肌功能及指导康复治疗

呼吸机（MV）在ICU中常规用于危及生命的疾病患者，呼吸机诱导的膈肌功能障碍（VIDD），MV时间延长和脱机失败是ICU患者发病和死亡的两个主要危险因素。采用超声早期监测患者膈肌功能，早期康复是可行的，并且有利于改善MV延长引起的膈肌功能障碍，并提前从呼吸机中退出并拔管[13]。Laghlam等[14]提出利用床边超声对心脏手术后的患者进行膈肌功能监测，发现此类患者DD发生率为7.6%，其中右侧DD为43%，左侧DD为42.3%，双侧DD为14.7%，它导致呼吸系统并发症的增加，如肺炎、长时间通气和重症监护。对于心脏术后的病人应进行早期超声检查，寻找膈肌功能障碍，并且通过呼吸运动及物理疗法帮助膈肌恢复。Hadda等[15]通过床边超声对脓血症患者的膈肌功能进行检测，膈肌厚度下降在脓毒症患者中很常见，膈肌厚度的下降与脱机困难、住院死亡率增高以及幸存者出院后90 d结局恶化有关。同时提出，膈肌厚度的早期下降确实可以预测随后的结果。有研究利用超声对颈髓损伤的病人膈肌功能监测，提出了颈椎脊髓损伤患者的膈肌肥厚，膈肌偏移更大，是一种可靠的工具。为颈髓损伤患者呼吸功能监测提供了新思路，同时在康复治疗中具有重要指导意义[16]。

3.4 预测有创机械支持及脱机时机

一项前瞻性研究通过研究者通过受控机械通气（CMV）和辅助机械通气（AMV）的通气模式交替的方法，检测膈肌功能变化，运用超声监测呼吸机支持患者膈肌厚度变化。提出膈肌萎缩与控制机械通气的持续时间较长有关，AMV导致膈肌厚度的部分恢复，为膈肌保护性机械通气提供了新的思路[17]。无创通气（NIV）适用于新发急性呼吸衰竭（ARF）患者，他们往往需要吸入高浓度氧气，呼吸急促，不适合转运。超声监测膈肌增厚分数（DTF）和呼吸频率/DTF比值都可能是预测从头ARF患者NIV结果的有效、可行和非侵入性工具[18]。Kocyigit等[19]通过床旁超声对60名急诊室慢性阻塞性疾病急性发作（AECOPD）的患者检测膈肌功能，发现了超声监测DD的敏感度为84.6%，特异度为91.5%，阳性预测值为73.3%，阴性预测值为95.6%，合理地利用超声评估急性呼吸衰竭患者的DTF和呼吸频率/DTF，可以帮我们评估NIV停用以及正确的插管时机。体外膜肺（ECMO）是重症患者治疗的一种利器，它可以替代心肺功能做临时支持。但如何合理掌握脱机时机，一直困扰着临床工作人员，采用床旁超声监测患者DTF，因为DTF与LVEF评估的心脏功能有关，而ECMO的有效下机与纳入时较高的LVEF相关35%，所以在ECMO支持的患者中进行DTF监测有助于调整运行参数、指导治疗和下机时机[20]。通过对危重患者膈肌功能进行实时超声监测，可以让我们早发现膈肌病变，及时调整呼吸机参数并启用肺及膈肌保护性通气策略，早期进行膈肌功能康复治疗，制定脱机拔管计划。

4 小结

随着科技及医疗水平的不断发展，重症超声发展越来越受到重视，主要用于各脏器功能监测、胸腹水监测及气管切开、深静脉穿刺等各种操作引导。膈肌超声同样越来越多地进入我们的认知，它是一种廉价且便携的技术，可以实时评估非卧床患者和机械通气患者隔膜厚度、增厚和偏移。膈肌超声成像高度依赖于操作者经验及医疗素养，而且和检查位置密切相关，这需要我们有足够的训练能力，才能熟练执掌握这项技术。希望超声技术进一步改进提高, 横波弹性成像与膈肌压力输出相关，可能代表了超声成像进展的一个有希望的领域。目前这一领域尚未统一标准及相关指南，研究均无大样本量参与，将来能有更多人员参与膈肌超声的研究，在膈肌功能监测方面提供更有力的临床支持，为患者早期康复、实施保护性通气、早期脱机拔管提供更优质的治疗方案。