超声影像学技术在膈肌功能评估中的应用进展

陈姝米，徐晓红,2

·综 述·

超声影像学技术在膈肌功能评估中的应用进展

陈姝米1，徐晓红1,2

1.广东医科大学第一临床医学院，广东湛江 524000；2.广东医科大学附属医院超声医学科，广东湛江 524001

膈肌介于胸腹腔之间，是构成胸腔底和腹腔顶的薄肌，是人体重要的“呼吸泵”和“咳嗽泵”。膈肌发生失用性萎缩的速度远超其他骨骼肌，对膈肌功能的评估可在一定程度上反映个体的心肺功能及运动耐力。超声影像学技术可对膈肌提供多种实时可视化检查结果。本文对超声影像学技术在膈肌功能评估中的应用进展进行综述。

膈肌；超声检查；功能评估

膈肌是人体最主要的吸气肌，不仅可协同呼吸，还可与腹肌配合，维持胸腹腔及胃食管压力，影响心脏的血液循环，以及参与机体排便、排尿、分娩及呕吐等动作的完成。神经肌肉疾病、慢性呼吸系统疾病、肌松药残余阻滞、膈神经阻滞、过度机械通气等均会在生理和心理上促使患者发生膈肌功能障碍和膈肌萎缩。有效、及时地对膈肌功能进行评估有助于提高患者的生存质量并改善预后。跨膈压和最大吸气压（maximal inspiratory pressure，MIP）常用于评估膈肌功能，但作为入侵检查方式，其评估结果在一定程度上受被测者主观因素的影响[1]。CT、磁共振等影像学技术对操作者的要求较高、耗费时间长、价格昂贵，且需要患者在检查室内接受检查，限制了其在危重症患者中的使用。超声作为一种便捷的诊断工具，可避免辐射风险且价格合理、准确性高，能实时监测患者的膈肌功能。本文对超声影像学技术评价膈肌功能的超声指标、新兴技术、发展趋势等进展进行综述。

1 膈肌功能评估中的常用超声指标

1.1 膈肌移动度（diaphragmatic excursion，DE）

在呼吸过程中，膈肌不同部位的移动度不同。临床检查常取移动度较大的膈肌后部进行测量。研究显示，DE在不同性别、年龄、体质量指数患者中存在差异[2-3]。Boussuges等[4]研究认为，单侧膈肌麻痹的临床症状通常不明显，患者深呼吸时两侧DE的比值超出0.5～1.6范围，被认为其膈肌异常。多项肺功能相关研究证实，DE与用力肺活量呈中高度相关性[5-6]。王舰尧等[6]利用DE协助诊断慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD），结果显示其特异性良好。Rutka等[7]利用DE评估COPD患者的肺康复情况，结果发现患者深吸气时的DE平均值上升。刘江等[8]通过DE对重症监护室中的机械通气患者进行撤机结局预测，结果发现DE预测撤机失败的曲线下面积（area under the curve，AUC）为0.871，撤机失败的平均值为14.62mm，提示DE在撤机结果预测中具有良好价值。另有研究发现，DE撤机失败的平均值为9.8mm，推测其差别可能与患者的基础性疾病种类、病情的严重程度等相关[9]。DE对撤机成功的诊断效能与浅快呼吸指数（rapid shallow breathing index，RSBI）的优劣存在争议，推测其可能与样本量和个体差异相关[10]。DE易受吸气的影响，持续的高吸气易造成呼吸肌疲劳，导致较高的DE误诊率。同时，DE可辅助临床对胸腹部术后患者的膈肌功能障碍进行诊断。在心脏手术术后，DE可反映患者膈肌功能的变化，为患者术后膈肌功能的恢复提供时间方面的参考依据[11]。

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

DTF=（吸气时膈肌厚度–呼气时膈肌厚度）/吸气时膈肌厚度×100%，其准确性和可重复性较好，是可靠的膈肌功能预测指标[12]。Li等[13]研究显示，健康人群中，男性的TDI高于女性。TDI受个体影响的敏感度不大，而DTF更能反映膈肌功能[14]，用力吸气时DTF为20%的阈值被诊断为膈肌麻痹[4]。Rittayamai等[15]开展的一项前瞻性研究结果显示，COPD患者的膈肌力量储备率低于健康对照组，表明DTF在预测COPD患者急性重症风险方面具有重要价值。徐迪等[16]在中重度稳定期COPD患者的肺康复训练中发现，患者治疗后DTF有显著提高，表明DTF可有效评估抗阻力训练增加膈肌厚度及呼吸肌力量的作用。但肺实质中不同类型的过度充气分布可能会影响隔膜的形状和运动，因此DTF在COPD患者中的应用价值需进一步评估。有研究以不同压力模式评估膈肌在自主呼吸和无创呼吸时的功能，结果发现DTF评估膈肌的总体可重复性良好，观察者内部及观察者之间的重复性系数较高[17]。对自主呼吸试验期间患者的膈肌进行超声测量，结果显示其撤机成功的敏感度、准确性和特异性分别为97.67%、95.71%和92.59%，提示DTF是反映膈肌主动收缩功能的良好指标[18]。DTF对膈肌功能的评估可使临床医生更好地了解患者围手术期的呼吸功能情况。研究表明，肺叶切除术后1d患者的两侧膈肌DTF较术前明显降低，术后7d患者的两侧膈肌DTF有所回升[19]。在另一项膈肌康复训练研究中，对腹腔镜胆囊切除术患者在术后1～3d连续进行膈肌超声测量，结果发现患者的TDI及DTF均明显升高[20]。

2 膈肌功能评估中的其他超声指标

2.1 膈肌收缩速度（diaphragmatic contraction velocity，DCV）

DCV=（吸气末膈肌运动幅度-呼气末膈肌运动幅度）/吸气时间，其与膈肌肌力有关。在DCV的相关研究中，因缺少健康人群公开数据，未能将其与其他膈肌功能评估方法进行比较，研究的可重复性未得到多中心验证[21]。目前，DCV被更多地用于指导临床撤机。研究显示，自主呼吸试验开始20min后，当其DCV>８mm/s时，预测撤机成功的敏感度、特异性、AUC分别为100.00%、86.67%和0.93，略低于RSBI，DCV在一定程度上可代替RSBI用于预测撤机[22]。但Palkar等[23]研究发现，成功拔管组与再次插管组患者的DCV无明显差异，表明DCV对于预测撤机结果无明显价值。

2.2 膈肌浅快呼吸指数（diaphragmatic rapid shallow breathing index，D-RSBI）

D-RSBI是用DE替代潮气量，将膈肌功能与快速浅呼吸相结合，其在预测撤机方面具有良好价值。Spadaro等[24]应用D-RSBI预测撤机失败的敏感度、特异性和AUC分别为94.1%、64.7%和0.89，与RSBI有很好的相关性，结合DE后D-RSBI预测撤机结局的准确性更高。周俊等[25]在进行多因素回归分析后认为，D-RSBI并不是撤机失败的独立因素，其在指导脱机中的作用需要更多的研究数据予以验证。Whebell等[21]研究发现，D-RSBI的变化与呼吸频率的显著增加有关，但DE没有统计学上的显著下降。

3 新兴超声影像学技术

3.1 组织多普勒成像技术

膈肌的运动类似心肌，可发出低频、高振幅运动信号。组织多普勒成像通过位移–时间曲线及速度–时间曲线对膈肌的运动状态进行整体观测。Meng等[26]在对迟发性庞贝病患者的膈肌研究中发现，双侧膈肌舒张期峰值速度与呼吸力学指标相关性较高。利用M型超声和组织多普勒成像技术分析评估COPD患者的膈肌运动状态发现，患者深呼吸时的右膈脚活动度及运动速度低于对照组，而患者深呼吸时并非所有部位的DE都与正常人群有明显差异，表明组织多普勒在一定程度上对于膈肌萎缩的“假性正常化”具有鉴别价值，更能体现膈肌各部分的真实状态[27]。赵浩天等[22]在评估长期机械通气和短期机械通气患者的膈肌情况时发现，平稳呼吸时患者的膈肌收缩期峰值速度和舒张期峰值速度均较低，浅快呼吸时膈肌收缩期峰值速度和舒张期峰值速度均较高，表明该指标与患者吸气努力程度相关。组织多普勒成像技术监测膈肌收缩期峰值速度、舒张期峰值速度具有应用前景，然而现阶段应用组织多普勒成像技术评估膈肌的研究较少，仍需大样本研究进行进一步探究。

3.2 超声剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）技术

超声弹性成像技术是一项有发展前景的临床诊断技术，可用于肌肉质量和体内收缩特性的评估和监测。Flatres等[28]利用定量SWE对健康受试者和危重患者进行肢体肌肉和膈肌测量，结果发现操作人员间重复性及内靠性的组内相关系数超过0.9。施惠青[29]对COPD患者和健康成人进行比较分析，结果发现膈肌硬度与肺功能之间呈显著的负相关，其中用力吸气末时膈肌剪切波速度与第1秒用力呼气容积百分比预计值之间的相关性最强，提示膈肌剪切波速度可用于肺功能的评价，从而间接评估COPD患者的严重程度。虽然SWE在评价膈肌质量方面具有较高的准确性和可行度，但其应用也存在局限性，当患者呼吸过速时，采样率降低，需进一步优化其在重症监护病房的使用。

3.3 超声斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）技术

STI可利用膈肌组织自然产生的斑点来跟踪评估患者吸气负荷下肌肉的收缩能力。应用STI测量应变和应变率，可分别作为膈肌组织形变和形变速度的指标。Oppersma等[30]研究发现，随着膈肌负荷的逐步增加，应变和应变率增加，其与跨膈压和膈肌电活动高度相关。STI是一种创新的超声技术，可很好地用于评估肌肉功能，弥补M型超声技术在膈肌横向移动时的误差。但STI是否可作为评估膈肌收缩性的可靠指标尚未得到证实。

4 小结与展望

近年来，超声影像学技术作为一种实时、安全、便捷的检查方式，逐渐成为呼吸、急诊危重症、康复医疗等领域的重要辅助手段，其不仅可实时监测患者的膈肌功能、床旁操作无需转运患者，且价格合理，准确度高。未来膈肌超声影像学技术有望基于膈肌的运动及结构标记实现三维重建，实现膈肌形态学的三维创新。尽管超声影像学技术的评估方式多样，但其亦依赖于检查者的操作，且检查结果常受患者个体因素及体位的影响，未来需要更多的研究进行探索。

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徐晓红，电子信箱：13828297586@qq.com

（2022–11–16）

（2022–11–21）

R730.41

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.23.032