熊正彪，呂銘濤，段舒惠，閆俊紅（通信作者）

（濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科 山東 濱州 256603）

近年來肺和膈肌一體化保護的概念日益受到臨床醫(yī)師的關(guān)注。膈肌是人體中重要的解剖結(jié)構(gòu)，承擔(dān)了人體60%～80%的呼吸肌功能。膈肌功能障礙可導(dǎo)致患者呼吸功能減退，從而延長機械通氣時間、住院時間及增加患者病死率。超聲不僅能實時觀察膈肌解剖結(jié)構(gòu)及運動形態(tài)，同時能量化評估膈肌功能。本文就超聲成像技術(shù)評估膈肌功能的方法和評估參數(shù)及臨床應(yīng)用予以綜述，期望為臨床醫(yī)生提供有價值信息。

1 膈肌生理解剖及功能

膈肌位于胸腔和腹腔之間，是一個“穹頂樣”纖維肌性器官，由中央的肌腱和周圍的骨骼肌組成。膈肌收縮時協(xié)助吸氣作用；反之，膈肌舒張時協(xié)助呼氣。膈肌肌纖維分為慢型、抗疲勞型和快型三種，慢型肌纖維主要在膈肌低強度活動中發(fā)揮作用；抗疲勞型肌纖維主要在膈肌永久性呼吸循環(huán)活動中發(fā)揮作用；快型肌纖維主要在膈肌快速劇烈活動中發(fā)揮作用。膈肌和腹肌同時收縮時可增加腹腔壓力，以協(xié)助排便、咳嗽、嘔吐及分娩等活動。

2 膈肌超聲檢測方法

2.1 B 型超聲

B 型超聲可以動態(tài)觀察膈肌的形態(tài)和運動狀態(tài)，根據(jù)灰階圖像直接測量膈肌厚度，觀察膈肌不同部位的運動幅度、回聲。主要評估指標(biāo)包括膈肌厚度、增厚分?jǐn)?shù)及膈肌對合角。隨呼吸運動可測得吸氣末膈肌厚度、呼氣末膈肌厚度、膈肌增厚分?jǐn)?shù)。膈肌厚度是指胸膜線與腹膜線之間的垂直距離。膈肌增厚分?jǐn)?shù)=（最大吸氣末厚度-最大呼氣末厚度）/最大呼氣末厚度×100%。呼氣末膈肌厚度小于2 mm 時提示膈肌萎縮，但臨床應(yīng)用中單純膈肌厚度并不是評估膈肌功能的良好指標(biāo)。膈肌增厚分?jǐn)?shù)不僅能反映膈肌厚度變化情況，同時可作為膈肌收縮效能指標(biāo)，相對于膈肌厚度更具臨床價值和研究意義。Zambon 等[1]研究發(fā)現(xiàn)膈肌功能障礙患者的膈肌增厚分?jǐn)?shù)截斷值為30%～36%；也有研究表明當(dāng)膈肌增厚分?jǐn)?shù)小于20%時，可提示膈肌功能障礙[2]。膈肌對合角是指在膈肌舒縮過程中，右側(cè)肋膈角處膈肌與胸壁對合形成的角度可發(fā)生變化，該角度在平靜呼氣末與用力呼氣末的差值即膈肌對合角。COPD 患者因長時間肺部充氣過度，從而造成胸廓、膈肌發(fā)生形態(tài)上改變，膈肌對合角會發(fā)生變化。

2.2 M 型超聲

M 型超聲主要用于膈肌移動度及收縮速度的測量。膈肌移動度可反映患者的膈肌收縮功能，膈肌移動度變小可以直觀地提示患者出現(xiàn)膈肌疲勞或膈肌功能障礙，從而早期判斷膈肌病變。膈肌移動度＜10 mm 與脫機失敗有關(guān)。有研究表明正常人雙側(cè)平靜呼吸時膈肌移動度差異無統(tǒng)計學(xué)意義：左側(cè)膈肌平均移動度（1.8±0.4）cm，右側(cè)膈肌平均移動度（1.8±0.3）cm[3]。在用力呼吸時，左側(cè)膈肌移動度大于右側(cè)膈肌移動度，用力呼吸時，左側(cè)膈肌平均移動度（8.06±1.78）cm，右側(cè)膈肌平均移動度（7.13±1.39）cm[4]。左、右側(cè)膈肌平均移動度差異可能源于兩側(cè)膈肌周圍組織器官的固定性以及可變形性不同。因左側(cè)膈肌受脾、胃的影響顯示較差，右側(cè)膈肌超聲評估相對具有更高的重復(fù)性及可靠性[3]。另外，膈肌收縮速度常用于預(yù)測機械通氣患者撤機結(jié)局。機械通氣患者撤機后行自主呼吸實驗30 min 時，何振芬等[5]得出膈肌收縮速度臨界值1.45 cm/s，其靈敏度和特異度分別為89.30%、60.20%。Dinino 等[6]研究表明COPD 患者的膈肌收縮速度與FEV1、FVC 呈正相關(guān)。

2.3 超聲剪切波彈性成像

超聲剪切波彈性成像是一種用于檢測組織硬度的超聲成像技術(shù)，可通過剪切模量值定量評估膈肌的彈性硬度。Flatres 等[7]研究發(fā)現(xiàn)膈肌剪切模量的測量，具有極高的可重復(fù)性。剪切波超聲彈性成像可直接和實時量化組織的機械特性并且提供靜止時肌肉的額外信息。該方法通過量化組織的機械和彈性特性，SWE 補充了超聲的診斷，可能對疾病早期診斷、組織愈合以及治療后的隨訪具有重要價值。

3 膈肌超聲的臨床應(yīng)用

3.1 保護性機械通氣及預(yù)測機械通氣患者脫機結(jié)局

研究表明危重患者中30%～60%會出現(xiàn)膈肌功能障礙[8]。超聲評估膈肌功能對臨床上機械通氣支持以及脫機具有重要的預(yù)測意義。Goligher 等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)在膈肌功能障礙的病理生理中，呼吸機過度輔助或輔助不足可分別導(dǎo)致膈肌萎縮和膈肌損傷，且進一步證實重癥患者膈肌厚度的減少或增加都與不良預(yù)后相關(guān)。Farghaly等[[11]監(jiān)測機械通氣患者通過SBT 試驗后的膈肌活動度發(fā)現(xiàn)，膈肌移動度大于10.5 mm 對脫機成功的預(yù)測的ROC 曲線下面積為0.88。一項Meta 分析匯總出膈肌移動度預(yù)測撤機失敗的AUC 為0.82，靈敏度為71%，特異度為80%；同時得出膈肌增厚率預(yù)測撤機失敗的AUC 為0.82，靈敏度為70%，特異度為84%[12]。

近年來，由膈肌移動度衍生膈肌收縮速度、膈肌偏移-時間指數(shù)、膈肌-快速淺呼吸指數(shù)等指標(biāo)對預(yù)測撤機結(jié)局有較好可靠性。趙永華等[13]得出預(yù)測撤機結(jié)局的膈肌-快速淺呼吸指數(shù)臨界值1.5 次/（min·mm），其靈敏度和特異度分別為87.0%、80.0%。因此，膈肌超聲監(jiān)測指標(biāo)對預(yù)測撤機失敗是可靠且具有較高臨床意義。

3.2 輔助診斷和評估COPD 患者病情嚴(yán)重程度

Scheibe 等[14]研究表明膈肌移動度與FEV1、FVC 以及FEV1/FVC 等肺功能指標(biāo)呈正相關(guān)。Okura 等[15]發(fā)現(xiàn)相對于健康成人，COPD 患者的膈肌增厚率明顯降低。有研究表明，在FRC 時COPD 患者的膈肌剪切波橫波速度顯著高于正常對照組[16]。因此，膈肌多個超聲監(jiān)測指標(biāo)可用于COPD 輔助診斷以及病情嚴(yán)重程度的評估。在臨床中，當(dāng)危重癥患者還無法進行肺功能檢測時，膈肌超聲監(jiān)測指標(biāo)對于COPD 的診斷和病情評估尤為重要。

3.3 預(yù)測術(shù)后恢復(fù)及指導(dǎo)康復(fù)治療

膈肌功能障礙導(dǎo)致肺部并發(fā)癥發(fā)生率增高，超聲監(jiān)測膈肌功能可預(yù)測術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生，進而改善預(yù)后。因此，手術(shù)前、機械通氣前、激素藥物治療前可以利用膈肌超聲來評估術(shù)前或治療前膈肌的基礎(chǔ)厚度和功能，進而及時發(fā)現(xiàn)或診斷膈肌功能障礙，并可為預(yù)測術(shù)后撤機提供數(shù)據(jù)的支持。研究表明通過超聲動態(tài)評估膈肌功能，指導(dǎo)膈肌靶向康復(fù)治療（如膈神經(jīng)電刺激等）已被證明是有效的[17]。

4 膈肌超聲在新冠疫情中的應(yīng)用

新型冠狀病毒感染（COVID-19）導(dǎo)致死亡最主要的原因之一是急性呼吸衰竭。COVID-19 膈肌功能障礙的理論機制包括危重病性肌病、呼吸機誘導(dǎo)的膈肌功能障礙、醫(yī)源性膈神經(jīng)損傷、感染后的膈神經(jīng)炎性病變以及或者可能是由于血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（angiotensinconverting enzyme 2，ACE2）受體在周圍神經(jīng)系統(tǒng)和骨骼肌中的表達(dá)導(dǎo)致病毒直接損傷神經(jīng)肌肉[18-19]。COVID-19 重癥患者膈肌中纖維化途徑（成纖維細(xì)胞生長因子信號）被激活，致其膈肌腱膜和腱周纖維化是其他重癥患者的2 倍以上[20]。在診治COVID-19 患者的臨床經(jīng)驗表明膈肌超聲對于難以擺脫機械通氣的患者以及成功擺脫長時間機械通氣但仍有呼吸困難或吸氧需求的患者尤為重要。Severin 等[21]提出監(jiān)測COVID-19 患者的呼吸肌功能，以幫助在危急時刻對患者進行分診，并指導(dǎo)呼吸肌訓(xùn)練的實施，同時建議對嚴(yán)重肺部感染者進行常規(guī)的膈肌超聲篩查，作為優(yōu)化治療和干預(yù)的手段。

5 結(jié)語

膈肌功能超聲監(jiān)測因其無輻射、無創(chuàng)性、方便性、實時性以及準(zhǔn)確性得到臨床認(rèn)可。M 型超聲和B 型超聲聯(lián)合不僅可同時監(jiān)測膈肌形態(tài)學(xué)和功能，而且能更客觀、更準(zhǔn)確地評估膈肌運動；SWE 在判斷疾病的嚴(yán)重程度和肌肉骨骼組織的后續(xù)治療、隨訪等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然，膈肌超聲仍然有不足之處和缺陷，但其作為一個新的研究領(lǐng)域以及當(dāng)前體現(xiàn)出來的臨床優(yōu)勢，值得進一步的研究和探索。