COPD患者膈肌厚度與肺功能的相關性研究

張黎娟，朱曉萍

COPD患者膈肌厚度與肺功能的相關性研究

張黎娟1，朱曉萍2

目的 觀察慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者膈肌厚度及其變化，評價其與肺功能的關系。方法 選取呼吸內科門診COPD患者為COPD組80例，對照組60例，分別行肺功能檢查、FRC和TLC時相測量膈肌厚度，計算從FRC至TLC時相膈肌厚度的變化。結果 COPD患者膈肌厚度較對照組顯著下降[FRC：(0.18±0.04)cm和(0.20±0.04)cm，t=3.071，P<0.05；TLC：(0.41±0.14)cm和(0.50±0.09)cm，t=4.701，P<0.05]。厚度分數較降低(1.19±0.28和1.50±0.26，t=6.479，P<0.05)。COPD患者TLC時相的膈肌厚度和厚度分數與氣道阻塞(FEV1.0，P<0.05)呈高度正相關性，與肺氣腫和最大自主通氣能力(TLC、MVV，P<0.05)呈中度相關性。COPD膈肌厚度及其變化在中度以上氣流受限變化明顯(>13.3%)。結論 超聲可以實時動態非侵入性的觀察膈肌空間變量，并能夠進行直接、準確、客觀地量化評價具有潛在的臨床應用價值。

慢性阻塞性肺疾??；膈??；肺功能;超聲

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一類以進行性不可逆性氣流受限為特征的慢性肺部疾病。COPD患者一般表現為氣道阻塞、肺氣腫，甚至出現呼吸肌功能障礙[1]。膈肌是人類最主要的呼吸肌，占人體肺通氣的60%～80%。長期慢性氣流受限時，膈肌長度縮短、對合區面積減少、膈肌纖維走向改變、呼吸驅動增加，最終導致活動耐力減低，甚至出現呼吸衰竭[2]。以上膈肌形態學變化與膈肌功能變化密切相關。因此，如何評價膈肌結構及與肺功能關系的研究具有臨床意義。傳統采用MRI、CT等[3-4]影像學方法評估尚不能經濟、便攜地用于觀察膈肌形態。本研究采用超聲觀察COPD患者膈肌厚度及其變化，評價其與肺功能的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象:本研究選取自2015年5月-2016年8月就診于上海市東方醫院呼吸門診的COPD患者共80例(均滿足下述研究對象的納入和排除標準)，其中男性40例，女性40例。COPD患者輕度、中度、重度、極重度組，分別為17例、21例、24例、18例。另選取本院職工中60例年齡、身高、體重與之接近的健康中老年人(男性30例，女性30例)作為對照組。

1.2 入選標準:所有納入的COPD患者均根據病史、臨床癥狀、體征、胸部CT和肺功能等檢查進行明確診斷，該研究經上海市同濟大學附屬東方醫院醫學倫理委員會批準，取得所有入選者知情同意并簽署知情同意書。選80例COPD患者參考《COPD全球診斷、管理和預防策略指南》(2010版)[5]。排除標準：慢性呼吸衰竭；慢性代謝性疾??；神經或肌肉病史；氣胸、胸腔積液，胸、腹部手術史；腫瘤史；肥胖 (BMI > 30 kg/m2)及低體重(BMI<18.5 kg/m2)；精神異常，拒絕參加本次研究相關檢查及依從性差的患者。對照組入選標準:①年齡50～80歲；②既往無慢性呼吸系統、心血管系統疾病，無腹部相關疾??；③肺功能檢查FEV1.0/FVC>0.7和FEV1.0>0.8；④無長期吸煙史；⑤無精神、神經異常，自覺參加本次研究相關檢查的患者。

1.3 儀器及方法

1.3.1 檢查儀器：①彩色多普勒超聲診斷儀Vivid E9(美國GE公司)，配備的探頭類型為頻率為8～10 MHz變頻線陣探頭。②Master Screen Diffusion型肺功能儀，德國Jager公司。

1.3.2 實驗方法

1.3.2.1 肺功能檢查：按照美國胸科協會/歐洲協會(ATS/ARS)的標準進行檢查，記錄FEV1.0、FEV1.0/FVC、RV、TLC、RV/TLC、MVV。

1.3.2.2 超聲檢查方法：超聲觀察膈肌厚度和厚度分數[6]，受試者取仰臥位，取高頻探頭橫切于右側第8～9肋間與腋前線或鎖骨中線交界區，即膈肌對合區域，得出右側膈肌二維冠狀面圖像。超聲下聲像圖像由三層結締組織組成，即兩側高回聲區：胸膜層、腹膜層；中間低回聲區：膈肌肌肉層。移動光標測量兩側平行的高回聲內側區膈肌層寬度，在相鄰處測量3次取均值即為膈肌厚度(TD，cm)。分別在FRC、TLC時相測量并記錄膈肌厚度，即TDFRC、TDTLC，計算膈肌厚度分數(TF)，TF=(TDTLC-TDFRC)/TDFRC。

2 結果

2.1 2組患者一般資料比較：本研究共152例患者符合納入標準，其中排除圖像不清晰10例，尚未完成超聲檢查就出現呼吸乏力者2例。對80例患者進行統計分析，其中男性64例(80%)，女性16例(20%)；年齡44～87歲，中位年齡69歲。對照組60例，其中男性50例(83.3%)，女性10例(16.7%)；年齡48～78歲，中位年齡66歲。2組患者一般資料比較見表1。

2.2 COPD患者膈肌形態學變化趨勢:COPD患者膈肌厚度較對照組顯著下降[FRC(0.18±0.04)cm和(0.20±0.04)cm，t=3.071，P<0.05；TLC(0.41±0.14)cm和(0.50±0.09)cm，t=4.701，P<0.05]，且在肺總量時相(FRC 11.1%,TLC 22%)差異更顯著；在TLC時相，隨著氣流受限嚴重程度增加，膈肌厚度逐漸下降。COPD中度組患者膈肌移動度明顯降低[(0.39±0.08)cm和(0.50±0.09)cm，P<0.05]，重度、極重度組的變化更加明顯。但是，COPD輕度組膈肌厚度較對照組顯著增大(0.57±0.19) cm和(0.50±0.09)cm，P<0.05。

表1 COPD患者和對照組的一般資料比較±s)

相應的COPD患者膈肌厚度分數較對照組顯著降低(1.19±0.28和1.50±0.26，t=6.479，P<0.05)。COPD中度組患者膈肌厚度分數明顯降低(1.30±0.26和1.50±0.26，P<0.05)，重度、極重度組的變化更加明顯。但是，COPD輕度組膈肌厚度分數變化無明顯差異。

TLC位，膈肌厚度與氣道阻塞(FEV1.0，r=0.551，P<0.05)呈中度正相關性，與通氣能力(FVC，r=0.473，P<0.05；MVV，r=0.389，P<0.05)和肺氣腫程度(TLC，r=0.334，P<0.05；RV/TLC，r=-0.311，P<0.05)呈顯著相關性；FRC位，膈肌厚度與氣道阻塞(FEV1.0，r=0.230，P<0.05)和肺氣腫(TLC，r=0.250，P<0.05)有相關性。

膈肌厚度分數與氣道陷閉程度(FEV1.0，r=0.693，P<0.05)呈高度正相關性，與通氣能力(FVC，r=0.657，P<0.05；MVV，r=0.485，P<0.05)和肺氣腫程度(TLC，r=0.448，P<0.05；RV/TLC，r=-0.281，P<0.05)呈中度相關性(圖1-圖3，目錄后)。

3 討論

人體的呼吸泵主要由呼吸中樞、呼吸肌和胸廓三部分組成，而呼吸肌是產生呼吸所需壓力的動力源，是保證肺組織持續通氣和節律性進行的肌肉，其中膈肌提供吸氣所需動力的50%以上，是最重要的吸氣肌。當出現神經肌肉病變、機械通氣和心功能不全等時會直接影響膈肌功能，導致膈肌結構和功能障礙，最終影響患者的生活質量。因此，膈肌功能的檢測顯得尤其重要。

臨床實踐中膈肌功能監測的方法眾多，包括自主功能測試(肺功能、血氣分析、最大呼吸壓、胃食道囊管法測跨膈壓和影像學方法，如透視、CT、MRI)和非自主功能測試(膈神經電刺激或磁刺激)[7-8]。但是上述方法存在較多缺點，如主觀性強、有創性操作和電離輻射性的風險、觀察者重復性差、耐受度不佳、價格昂貴、操作煩瑣和便攜度差等，臨床實施困難。近年來，超聲醫學不斷發展，國外采用超聲技術評價膈肌結構和功能的臨床研究日益普遍。由于該項檢查安全、無創、經濟、便攜，且準確性和重復性高等優點，因此，超聲成為臨床評估膈肌結構和功能的一項有意義的工具，尤其對危重病機械通氣的患者。

研究表明，膈肌體積(V)等于膈肌長度(Ldi)乘以寬度(Wdi)再乘以厚度(Tdi)。吸氣時，膈肌體積恒定，寬度與胸腔腹圍相關且相對恒定，因此膈肌厚度變化，即厚度分數(TF)，與膈肌長度變化成負相關性，即ΔTdi(TF)=1/ΔLdi。而膈肌長度的改變可間接評估膈肌收縮功能[9]。膈肌厚度分數，類似于心臟射血分數，是評價膈肌收縮時縮短的指數，是膈肌效能的能力發生器[10]。因此，膈肌厚度和厚度分數可以作為間接評價膈肌功能的一項重要參數。

COPD患者膈肌厚度和厚度分數較對照組顯著下降，且在TLC下降更明顯。本研究結果與Gottesman等[11]的研究一致。Gottesman測量膈肌厚率(TR,TR=TDTLC/TDFRC，與TF表達相同現象)，發現膈肌功能障礙患者TR較對照組顯著下降。但Harper等[12]研究發現COPD患者FRC時相的膈肌厚度、厚率與正常人基本一致?？赡芘cHarper研究中受試者年齡小、體重指數高、肌肉萎縮不明顯有關；另外，Harper主要比較FRC時相膈肌厚度。因本研究發現，COPD患者膈肌厚度在TLC位改變較FRC位明顯。受超聲檢查半臥位的影響，由于胸、腹腔器官的重力作用，膈肌厚度變化明顯。研究表明，仰臥位時，腹腔器官產生向上的牽拉力，使處于放松狀態的膈肌長度增加，膈肌變??；直立位時，胸、腹腔器官牽拉力向下，膈肌縮短、增厚。

本研究發現COPD患者膈肌厚度和厚度分數與FEV1.0、TLC、MVV有很好的相關性，且隨著氣流受限嚴重程度增加，膈肌厚度和厚度分數逐漸下降，中度及以上氣流受限患者的降幅超過22%。這與Smargiassi等研究結果一致。他們提出COPD患者膈肌厚度與吸氣容積顯著相關，從RV至TLC時相膈肌厚度逐漸增加，且自FRC至TLC時相的變化趨勢更顯著；膈肌厚度和厚度分數隨疾病嚴重程度IC/TLC增加不斷降低。由此說明，COPD患者膈肌結構的變化和氣流受限、異常肺通氣之間密切相關，這進一步提示可以應用超聲來觀察膈肌厚度，以此判斷肺功能的狀態具有潛在臨床價值。

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The correlation research between the Diaphragm Thickness and the Pulmonary Function in COPD patients

ZHANGLijuan1，ZHUXiaoping2.

1.ClinialMedical,NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan750004，China;2.DepartmentofRespiratoryMedicine,DongfangHospital,TongjiUniversity,Shanghai20000,China

ZHUXiaoping，Email：z_xping@hotmail.com

Objective To assess alterations of diaphragm thickness in patients with COPD and to evaluate the influence of alterations of diaphragm thickness on pulmonary function in COPD patients.Methods 80 COPD patients were recruited from the respiratory outpatient of Shanghai East Hospital of Tongji University and 60 control subjects were included.All subjects were performed with the pulmonary function and ultrasound measurement of diaphragm thickness.The diaphragm thickening fraction was calculated by diaphragm thickness from FRC to TLC.Results The COPD patients presented with lower diaphragm thickness and thickening fraction (TF) compared with the control subjects(TD，FRC:0.18±0.04 vs.0.20±0.04；TLC 0.41±0.14 vs.0.50±0.09；TF，1.19±0.28 vs.1.50±0.26，P<0.05).The diaphragm thickness at TLC and thickening fraction presented a strongly positive with FEV1，TLC and MVV (P<0.05).TD shifts of subjects with COPD were reduced with values over 13.3%，significantly occurred in the moderate，severe and very severe airway obstruction,except for the mild one.Conclusion The application of ultrasound can sensitively show diaphragmatic spatial variable.The ultrasound observation was real-time，noninvasive and dynamic which may have potential value of clinical application.

COPD;Diaphragm;Pulmonaryfunction;Ultrasound

10.13621/j.1001-5949.2017.06.0491

國家自然科學基金項目(81170074)；上海市科委科研課題(20134336)

1.寧夏醫科大學臨床醫學院，寧夏 銀川 750004 2.上海同濟大學附屬東方醫院呼吸科，上海 200000

張黎娟(1989-)，女，碩士研究生，主要從事COPD與膈肌病診治研究方向。

朱曉萍，Email:z_xping@hotmail.com

http://kns.cnki.net/kcms/detail/64.1008.R.20170614.1314.008.html

R563

A

2017-02-16 [責任編輯]馬興忠