摘要

膈肌是最主要的呼吸肌，其功能障碍会导致呼吸衰竭，与死亡风险增加、机械通气时间延长有明显的相关性。最新的机械通气策略指出膈肌保护与肺保护同样重要，提出了肺和膈肌一体化保护概念，因此膈肌的实时动态监测手段变得尤为重要。床旁超声因其无创、便携、快速、简单、耐受性良好的特点，成为了一种很有前景的实时监测膈肌功能的工具。目前，床旁超声监测膈肌功能已经在多种呼吸系统疾病中进行了研究，本文旨在综述床旁超声评估呼吸系统疾病膈肌功能的研究进展。

膈肌是分隔胸腔和腹腔的一种薄的、圆顶状的肌肉结构，是最主要的呼吸肌，占所有呼吸肌功能的60%~80%［1］，任何干扰膈神经支配、膈肌收缩功能以及膈肌与胸壁机械耦合的疾病都可能导致膈肌功能障碍，这种功能障碍会导致肺泡低通气，甚至呼吸衰竭［2, 3］。膈肌功能障碍在重症监护病房（ICU）很常见，超过60%的机械通气患者患有膈肌功能障碍，其与死亡风险增加、机械通气时间延长有明显的相关性［4］。最新的机械通气策略指出膈肌保护与肺保护同样重要，提出了肺和膈肌一体化保护概念，因此膈肌的实时动态监测手段变得尤为重要［5］。床旁超声是一种无创、便携、快速、简单、耐受性良好的检查方法，可以对膈肌功能进行定量和定性评估，是一种很有前景的监测膈肌活动的工具［2］。目前，床旁超声监测膈肌已经在多种呼吸系统疾病中进行了研究，如在预测机械通气患者撤机结局、评估慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者严重程度等中都取得了一些进展［6］。本文旨在综述床旁超声评估呼吸系统疾病膈肌功能的研究进展。

一、床旁超声评估膈肌功能的历史

床旁超声在1975年第一次被用于评估膈肌功能［7］。近10年，床旁超声作为一种快速、简便、准确的膈肌功能评估方法，越来越受到重视［4］。随着成像技术的发展，除了测量膈肌形态和单点膈肌运动的B模式和M模式外，测量一段膈肌运动的面积法、提供组织形变和更多维度运动信息的斑点追踪成像技术以及评估膈肌硬度的剪切波弹性成像可能更准确和可行［6，8, 9, 10］。

二、床旁超声评估机械通气患者撤机风险

约26%~39%的机械通气患者面临脱机困难，导致ICU住院时间延长，临床预后差［11, 12］。尽管导致撤机困难的原因有很多，但其中一个潜在的影响因素是膈肌功能障碍，床旁超声可以实时提供膈肌形态学和功能信息，具有预测撤机成功的潜力［12］。目前一般是通过测量膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction，DTF），膈肌位移（diaphragm excersion，DE）或膈肌位移时间指数动态评估膈肌功能预测撤机结局。其中膈肌增厚率=（深呼吸时膈肌厚度-平静呼吸时膈肌厚度）/深呼吸时膈肌厚度×100%；膈肌位移指的是呼气末端到下一个吸气末端期间膈肌运动的距离；膈肌位移时间指数=膈肌位移×吸气时间［1，13］。一项纳入13项研究共742个受试者的Meta分析结果表明，在预测撤机方面，DTF优于DE，因为DTF主要反映了机械通气时膈肌的主动收缩，而DE则与吸气量有关。DE的敏感度为0.786，特异度为0.711；DTF的敏感度为0.893，特异度为0.796。ROC曲线下面积用于评估总体诊断性能，DOR用于评价诊断的准确性，DE的ROC曲线下面积为0.859 0，DOR为10.623；DTF的ROC曲线下面积为0.838 1，DOR为32.521，表明在预测撤机成功时DTF的诊断准确性较高［14］。另一项纳入16项研究共816个受试者的Meta分析发现超声对预测危重患者撤机失败风险的特异度为中高，DTF和DE的特异度分别为0.84和0.80；而敏感度较低，DTF和DE分别为0.70和0.71，需要采用统一的撤机定义和测量方法再进一步评估膈肌超声预测撤机结局的准确性［15］。除了应用DTF和DE预测撤机之外，一项纳入73例患者的研究发现DTF≥27.78%结合最大吸气压力≥26.5 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）对撤机成功的预测价值更高，特异度较DTF≥27.78%提高了6.45%，但是敏感度略有降低，降低了5.48%［16］。此外，有研究发现在辅助/控制通气和自主呼吸试验之间，膈肌位移时间指数预测撤机成功的敏感度为79.2%，特异度为75%。因此位移时间指数可以作为一种新的方法来预测撤机的结果，维持或增加辅助/控制通气和自主呼吸试验之间的膈肌位移时间指数增加撤机成功的可能性［13］。

但是有部分学者认为床旁超声评估膈肌功能的结果并不能预测患者能否撤机。一项多中心研究发现撤机成功组和失败组患者超声诊断的膈肌功能障碍比例相似：通过DE<10 mm诊断的分别为46% vs 51%（P=0.55）；通过DTF<30%诊断的为71% vs 68%（P=0.73）。DE和DTF在成功组和失败组之间没有差异：右侧膈肌的DE分别为14.7和11.8 mm（P=0.13），DTF分别为29.29%和38.48%（P=0.83）［17］。

目前膈肌超声能否应用于评估撤机尚存在争议，还需要更多撤机定义和测量方法均统一的多中心研究来明确它的准确性。

三、床旁超声评估慢阻肺患者膈肌功能

床旁超声评估膈肌功能在慢阻肺中的应用很广泛。Antenora等［18］的一项研究表明，在ICU的慢阻肺急性加重期患者中，近四分之一的患者出现严重的膈肌功能障碍（DTF<20%）。一项单中心试验发现，在接受无创机械通气治疗的严重慢阻肺急性加重期患者中，当床旁超声诊断其患有膈肌功能障碍（DTF<20%）时，患者死亡风险更高，是没有诊断为膈肌功能障碍患者的4.4倍［19］。一项回顾性研究结果显示，慢阻肺急性加重组在最大吸气时的DTF和DE较慢阻肺稳定组低，因此床旁超声评估膈肌功能有可能成为区分慢阻肺急性加重期和慢阻肺稳定状态的影像学标志物［20］。因此，床旁超声监测膈肌功能有助于早期识别具有不良预后的患者，对改善慢阻肺患者的预后有很大的价值。

除了应用传统的B模式和M模式之外，目前有很多新技术用于评估慢阻肺患者的膈肌功能。王舰尧等［21］研究发现，DE与面积法均可评估慢阻肺患者严重程度，轻中度组患者膈肌运动面积、用力呼吸时DE均高于重度组。对于诊断重症慢阻肺，面积法的ROC曲线下面积为0.833，敏感度为88.9%，特异度为73.3%；DE的ROC曲线下面积为0.856，敏感度为77.8%，特异度为80%；二者联合的ROC曲线下面积为0.933、敏感度为88.9%、特异度为90%。超声剪切波弹性成像是一种检测剪切波在组织中传播的超声成像方法，通过测量剪切模量来确定组织的硬度，剪切波速度与剪切模量呈正比［10］。Xu等［22］通过测量功能残气量（functional residual capacity，FRC）下的剪切波速度表示膈肌硬度，发现慢阻肺组膈肌剪切波速度高于对照组（中位数2.5 m/s vs 2.1 m/s），表明膈肌剪切波速度可作为膈肌纤维重组和纤维化程度的指标，可评价慢阻肺的严重程度。

目前床旁超声评估膈肌功能在慢阻肺中的应用前景非常广泛，有助于早期识别具有不良预后风险的患者，为早期预防干预提供依据，有助于改善慢阻肺患者的预后。

四、床旁超声评估脓毒症患者膈肌功能

脓毒症是导致膈肌功能障碍的主要危险因素之一。一项前瞻性的单中心研究显示脓毒症患者的膈肌功能障碍的患病率为58%［23］。一项纳入52例危重患者研究中发现，与非脓毒症患者相比，脓毒症患者在开始通气时表现出早期膈肌收缩活动障碍，DTF降低、膈肌厚度无明显差异；在机械通气期间，脓毒症患者的膈肌厚度和DTF均比非脓毒症患者显著降低，表明脓毒症患者膈肌收缩活动严重减少，膈肌萎缩［24］。而在没有机械通气的脓毒症患者中研究，发现SOFA评分≤5分脓毒症患者7 d内已出现膈肌收缩力下降，脓毒症组DTF、平静呼吸及深呼吸DE均小于对照组；此时两组间平静呼气末膈肌厚度及最大吸气末膈肌厚度无明显差异，膈肌未见萎缩。这表明脓毒症患者膈肌功能障碍早于萎缩发生［25］。Hadda等［26］发现在脱机困难、死亡和90 d结局恶化的患者中，吸气末和呼气末的膈肌厚度在第3、5和7天时下降更明显，表明超声监测到的膈肌厚度早期下降可以预测院内和出院后短期结局的恶化。应用床旁超声可对脓毒症患者膈肌功能进行实时监测，有利于早期发现膈肌功能下降并进行早期干预，有利于患者的预后。

五、其他

与健康对照组相比，肺间质纤维化性疾病患者深呼吸时DE较低，膈肌增厚，大多数肺间质纤维化性疾病患者表现为DTF降低，这与患者呼吸困难增加、运动耐量降低、健康相关的生活质量下降和肺功能下降下相关［27］。深吸气时特发性肺纤维化患者的DE低于健康对照组，这与用力肺活量降低呈正相关［28］。阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者的膈肌厚度较正常组增加，且与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的严重程度呈正相关。然而，阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者的膈肌DTF与正常受试者没有差异［29］。毛细支气管炎患者的吸气斜率值与住院时间相关，是预后的良好预测指标［30］。在非囊性纤维化支气管扩张患者中膈肌厚度与疾病严重程度、肺功能及体力活动有关，而DE与疾病严重程度及肺功能有关［31］。

目前床旁超声评估膈肌功能已经在多种呼吸系统疾病中进行了研究，但都是在特定的人群中进行的，且大部分都是测量方法不完全统一的单中心研究，结果尚未得到充分的认证，所以其是否能应用于临床需要测量方法统一的多中心大样本的研究来进行验证。

参考文献（略）

问答题

1、关于膈肌增厚率下列说法正确的是（）

A.膈肌增厚率=（深呼吸时膈肌厚度-平静呼吸时膈肌厚度)/深呼吸时膈肌厚度×100%

B.膈肌增厚率=（深呼吸时膈肌厚度-平静呼吸时膈肌厚度)/平静呼吸时膈肌厚度×100%

C.膈肌增厚率指的是呼气末端到下一个吸气末端期间膈肌运动的距离

D.膈肌增厚率=膈肌位移×吸气时间

2、关于膈肌移动度下列说法错误的是（）

A.膈肌位移表示的是单点膈肌的运动

B.机械通气时膈肌位移反映的是膈肌的主动收缩

C.膈肌位移呼气末端到下一个吸气末端期间膈肌运动的距离

D.预测撤机结果时膈肌增厚率优于膈肌位移

3、膈肌占所有呼吸肌功能的（）

A.60%~80%

B.30%~40%

C.60%~70%

D.50%~60%

4、下列说法错误的是（）

A.膈肌移动度反映单点膈肌的运动

B.剪切波弹性成像可以评估膈肌硬度

C.膈肌移动度反映一段膈肌的运动

D.斑点追踪成像技术可以提供组织形变和更多维度运动信息

5、下列说法错误的是（）

A.增加辅助/控制通气和自主呼吸试验之间的膈肌位移时间指数可以增加成功撤机的可能性

B.DTF联合最大吸气压力较单独的DTF对预测撤机成功的价值更高

C.阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者的膈肌厚度较正常组减小

D.脓毒症患者膈肌功能障碍早于萎缩发生

作者：赵帅 陈云秋 张文妍 柳文娟 焦光宇；单位：中国医科大学附属盛京医院呼吸与危重症医学科

引用本文: 赵帅, 陈云秋, 张文妍, 等. 床旁超声评估呼吸系统疾病膈肌功能的研究进展 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2022, 45(9) : 947-950. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20220320-00219.

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考