高子瑞，郭瑞君

(首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院超聲醫(yī)學科，北京 100020)

膈肌是位于胸腔與腹腔之間的肌肉-纖維結(jié)構(gòu)，作為人體的“呼吸泵”，膈肌每移動1 cm，貢獻通氣量約350 ml，占靜息呼吸的50%～80%[1]，而耗氧量不到全部呼吸肌群的20%。此外，膈肌還是人體的“咳嗽泵”，確?？人詴r充分吸入氣體，以產(chǎn)生較大的胸腔內(nèi)正壓。機械通氣(mechanical ventilation，MV)通過改善氧合、減少呼吸肌群負荷而可為其他治療爭取時間[2]，但可能導致膈肌萎縮和功能障礙，即MV相關(guān)性膈肌功能障礙(ventilation-induced diaphragmatic dysfunction，VIDD)。超聲已成為危重癥病患管理的重要方法之一。本文對膈肌在MV過程中的改變及其超聲征象進行綜述，探討超聲對于監(jiān)測膈肌的作用，以期更好地預(yù)防VIDD所致?lián)p傷。

1 超聲檢查膈肌

以肝臟和脾臟為透聲窗，應(yīng)用M型超聲可測量左、右側(cè)膈肌運動情況[3]。由于左側(cè)膈肌易受周圍毗鄰組織臟器的干擾，故通常首選右側(cè)膈肌進行評估[4]。膈肌活動度(diaphragm excursion，DE)在不同部位存在差異，膈肌穹窿后部半徑小于前部，呼吸運動過程中需要較大收縮力，使膈肌移動范圍相應(yīng)增加；膈腳部完全受膈神經(jīng)支配，且主要引起膈肌后部運動，故主選后部觀察DE，常用測量指標包括膈肌增厚分數(shù)(diaphragmatic thickening fraction，TDF)、對合角、DE及收縮速度等[5]；測量部分指標時需患者配合進行深呼吸、憋氣等動作，遇兒童或昏迷患者等難以配合自主呼吸運動時，可與之交談甚至在其哭喊時識別呼吸時相，或以觸診判斷胸廓運動[6]，對于不能配合的成人也可通過特殊動作如咳嗽、嗅覺測試等方法探查膈肌情況[6]。超聲檢查膈肌的主要缺點是難以獲得左側(cè)膈肌的清晰圖像及相關(guān)參數(shù)。BIH等[7]通過腎臟縱向位移間接反映膈肌功能狀態(tài)，其診斷膈肌麻痹的敏感度和特異性均為100%。

二維超聲聲像圖中，膈肌表現(xiàn)為兩條強回聲線(胸膜線和腹膜線)之間的低回聲層[8]。COHN等[9]于1997年采用二維超聲測量膈肌厚度(thickness of diaphragm，TDI)，與尸檢結(jié)果的差距<0.2 mm，表明超聲測量準確度高，并通過觀察膈肌不同狀態(tài)下TDI得出吸氣運動時膈肌增厚的結(jié)論。BOUSSUGES等[10]提出應(yīng)用M型超聲觀察健康成年人膈肌運動，發(fā)現(xiàn)膈肌運動幅度存在個體差異，且與第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)、用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)及FEV1/FVC等肺功能指標具有較好的相關(guān)性。黃秋霞等[5]認為TDF與FEV1/FVC呈正相關(guān)，DE、收縮速度與FVC均呈正相關(guān)。此外，超聲還可量化膈肌功能狀態(tài)，如根據(jù)TDF量化膈肌收縮能力。

2 VIDD病理機制

膈肌功能障礙分為膈肌虛弱及膈肌癱瘓，分別代表膈肌產(chǎn)生壓力能力部分或完全喪失。約63% 患者撤除后MV出現(xiàn)膈肌功能障礙[11]，可能與失用性萎縮、全身性炎癥反應(yīng)、肌纖維長度改變、鈣離子通道改變及應(yīng)用糖皮質(zhì)激素等因素有關(guān)。

2.1 失用性萎縮 膈肌發(fā)生失用性萎縮的速度是其他骨骼肌的8倍、其概率是四肢肌肉發(fā)生肌無力概率的2倍，長期不運動觸發(fā)蛋白水解途徑，導致肌纖維萎縮和線粒體功能障礙。泛素-蛋白水解酶復合體活性增加、肌球蛋白重量降低以及蛋白激酶B/叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O信號通路調(diào)節(jié)在引發(fā)肌纖維萎縮和膈肌力量減低方面起著重要作用[12]。另一方面，保持相對較低水平的膈肌活動可在一定程度上防止線粒體功能障礙。

2.2 全身炎癥反應(yīng) 既往研究[13]發(fā)現(xiàn)，重癥監(jiān)護病房(intensive care unit，ICU)患者膈肌中的炎性細胞(包括嗜中性粒細胞和巨噬細胞)計數(shù)明顯增加，提示炎癥介質(zhì)對于肌肉萎縮或損傷具有一定作用。

2.3 肌纖維長度改變 MV撤機評估過程中，呼氣末正壓突然減低會使膈肌肌肉纖維迅速下降，造成膈肌超微結(jié)構(gòu)損傷，改變膈肌肌纖維最佳長度，影響膈肌功能[14]。JABER等[15]發(fā)現(xiàn)MV 72 h以上患者膈肌纖維直徑低于接受短期(<3 h)MV者。

2.4 鈣離子通道改變 MV與膈肌肌漿網(wǎng)鈣釋放通道/雷諾丁受體(ryanodine receptor，RyR)快速重構(gòu)有關(guān)[16]。MV后RyR1大分子復合物發(fā)生氧化、S-亞硝基化以及絲氨酸-2844磷酸化等變化。RyR1的翻譯后修飾是由MV介導的氧化應(yīng)激和麻醉引起的腎上腺素能信號刺激介導，持續(xù)較長時間的MV會引起異常靜息肌漿網(wǎng)鈣離子泄漏，從而降低收縮功能，最終導致肌纖維萎縮[16]。

3 MV所致膈肌變化

JABER等[17]的實驗表明，接受MV的幼齡豬膈肌發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)而變薄、萎縮，肌原纖維生成減少。周以明等[18]通過臨床研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)12～18 h的MV會造成明顯的膈肌收縮功能障礙及萎縮。GOLIGHER等[19]發(fā)現(xiàn)MV過程中膈肌進行性萎縮與MV時間延長、ICU入院時間延長及急性呼吸衰竭并發(fā)癥風險增加有關(guān)。膈肌萎縮造成其功能改變，膈肌收縮水平和TDI隨時間變化存在明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系[20]。TDI變化僅見于MV期間，撤機后不會發(fā)生改變，且主要發(fā)生在MV的前72 h[21]。

此外，不同MV模式會對膈肌產(chǎn)生不同影響，呼氣末正壓水平會通過增加呼氣末肺容積來降低膈肌運動[1]，且呼吸機輔助水平越高，TDF下降速度越快。TDI在較低呼吸機輔助水平時降低，而在較高輔助水平時增加，推測某種中等輔助水平對膈肌的影響最小[22]，有待進一步研究。ZAMBON等[22]將通氣設(shè)置模式分為自主呼吸或持續(xù)氣道正壓通氣、低壓支持通氣、高壓支持通氣及控制性MV四類，并以超聲量化膈肌萎縮程度，發(fā)現(xiàn)支持程度與膈肌萎縮率呈線性關(guān)系。另有研究者關(guān)注MV過程中膈肌增厚，如GOLIGHER等[19-20]發(fā)現(xiàn)約24% MV患者膈肌增厚，12% 患者膈肌增厚超過10%。TDI減小和增加均與膈肌功能障礙明顯相關(guān)，增厚可能與通氣期間吸氣負荷過大或全身炎癥有關(guān)。

4 超聲評價MV

VIDD可能是影響MV撤機時間的重要因素之一。對VIDD敏感且特異的診斷試驗可為醫(yī)生提供有價值的信息，進而影響治療決策[23]。積極預(yù)防MV過程中膈肌受損可極大地改善患者預(yù)后[14]，在此過程中，超聲可用于預(yù)判呼吸機撤機結(jié)局。周亮等[24]測量21例接受MV 24 h以上患者的膈肌，發(fā)現(xiàn)撤機成功組DE、吸氣末TDI、呼氣末膈肌厚度及膈肌增厚率等參數(shù)均高于失敗組。接受MV的老年患者更易發(fā)生VIDD，MV撤機失敗率亦可能增加[25]。HUANG等[25]發(fā)現(xiàn)右側(cè)膈肌運動和右側(cè)膈肌收縮速度可能對預(yù)測老年患者能否成功撤機具有較高價值。

此外，超聲還能通過監(jiān)測膈肌狀態(tài)指導MV后治療方案，可直接監(jiān)測膈肌變化，及時調(diào)整通氣參數(shù)以達到所需水平。陳小雅等[26]通過DE及收縮速度等超聲指標指導MV后補液治療，該組患者心率及心力衰竭標志物水平均較對照組降低，而氧合指數(shù)較對照組增高，表明通過超聲指導治療能顯著改善心功能水平，減少不良事件和死亡。

5 不足與展望

目前關(guān)于膈肌超聲的報道較多，但少見考慮性別、測量時間點及左、右膈肌解剖位置等因素對膈肌運動情況影響的研究。膈肌運動受體位的影響，成人仰臥時腹內(nèi)容物壓迫膈肌，可能對相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生一定影響。嬰兒與成人的生理呼吸差異較大，嬰兒胸廓更接近于圓形，肋間肌較弱，Ⅰ型肌纖維占比較小，膈肌收縮效率較低，故年齡越小越易發(fā)生VIDD[27]。有報道[28]稱膿毒癥患者膈肌萎縮更為明顯，但多數(shù)臨床試驗未將膿毒癥列為排除標準。電生理監(jiān)測膈肌是衡量神經(jīng)呼吸驅(qū)動力和呼吸力的方法，在臨床試驗中加入電生理監(jiān)測可更好地驗證超聲評估膈肌功能狀態(tài)的準確性。

綜上所述，膈肌在呼吸運動中具有重要作用，MV過程中膈肌變化較大，涉及復雜的病理生理機制。超聲可在MV過程中實時監(jiān)測膈肌，調(diào)整呼吸機使用參數(shù)，預(yù)測撤機時機，及時判斷是否發(fā)生VIDD，還可為MV后治療方案提供指導。