超聲評價慢性阻塞性肺疾病患者膈肌運動異常

黃秋霞，林 寧，張慧珍，盧鋒峰，陳夢奇

(1.福建省立金山醫院超聲科， 福建 福州 350028；2.福建醫科大學省立臨床醫學院 福建省立醫院超聲科，3.呼吸與危重癥醫學科，福建 福州 350001)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是以氣道阻塞和肺氣腫為主要特征的慢性疾病[1]，發病率較高，主要臨床表現為肺功能進行性減退，患者生存質量明顯下降，是目前全球第4位死亡原因，預計2020年將上升至第3位[2]。COPD患者長期氣流受限、肺過度充氣，膈肌發生形態學變化，如扁平、縮短、對合面積減少等，與膈肌功能障礙密切相關[3]。膈肌功能包括結構和功能學，后者包括最大吸氣壓、最大呼氣壓和跨膈壓。測量膈肌功能學的方法有創，且需要受檢者配合，臨床應用受限。CT、MRI雖可檢測膈肌形態，但因射線暴露、技術要求高等問題，也有一定局限性。膈肌超聲作為一種可重復性好、非侵入性、可隨時監測的診斷方法，日益受到臨床醫師的青睞[4]。本研究采用超聲檢測膈肌運動指標，包括膈肌厚度、運動幅度及對合角，旨在探討超聲觀察COPD患者膈肌運動異常的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年1—9月在福建省立金山醫院接受住院治療、根據2017GOLD指南診斷為COPD急性加重期的64例患者，男59例，女5例，年齡59～92歲，平均(74.9±8.0)歲。排除標準：年齡<18歲，急性肺水腫，合并間質性肺疾病，腦血管疾病，胸廓畸形，既往診斷膈肌麻痹、神經肌肉疾病及使用肌肉麻痹藥物者。根據2017GOLD指南，將呼吸困難評分≥2分、COPD評估測試評分≥10分歸入D組(n=30)，余為C組(n=34)。本研究獲得福建省立醫院及福建省立金山醫院倫理委員會批準?；颊呒凹覍倬炇鹬橥鈺?。

1.2 儀器與方法 采用意大利百勝MyLab Gamma便攜式超聲診斷儀,凸陣探頭(頻率1～5 MHz)、線陣探頭(頻率5～12 MHz)，Philips IU Elite超聲診斷儀凸陣探頭(頻率1～5 MHz)、線陣探頭(頻率5～12 MHz)。

1.2.1 膈肌厚度測量(圖1) 囑患者平臥，將線陣探頭置于鎖骨中線至腋前線中點與第7～8肋間交界處，于常規超聲模式下測量距離肋膈角10 mm處附著于胸廓的膈肌厚度。計算膈肌增厚分數(diaphragmatic thickening fraction, DTF)，DTF(%)=(膈肌吸氣末厚度-膈肌呼氣末厚度)/膈肌吸氣末厚度×100%。間隔2 min，重復測量3次，取平均值。

1.2.2 膈肌對合角測量(圖1) 囑患者平臥，將線陣探頭置于腋前線，分別測量肋膈角在平靜呼氣末及平靜吸氣末胸壁與膈肌對合角度，二者之差即為膈肌對合角(°)。

1.2.3 膈肌收縮速度測量(圖2) 囑患者平臥，將凸陣探頭置于鎖骨中線至腋前線中點與肋弓下緣交界處，膈肌透聲窗為肝臟(右側)、脾臟(左側)，探頭指向頭側及背側，使聲束到達并垂直于膈肌中后1/3部位，M超聲顯示膈肌運動，取樣線指向膈肌頂部并與長軸夾角< 30°。膈肌移動度(degree of diaphragm, DD)(mm)=吸氣末膈肌幅度-呼氣末膈肌幅度，膈肌收縮速度(mm/s)=DD/吸氣時間。間隔2 min，重復測量3次，取平均值。

1.3 統計學分析 采用SPSS 17.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，計數資料以例數和百分率(%)表示。2組間計數資料比較采用χ2檢驗，計量資料比較采用t檢驗；多組間計量資料比較采用F檢驗。以Spearson相關檢驗分析左側與右側膈肌功能參數、膈肌功能與肺功能的相關性，繪制ROC曲線評估膈肌功能超聲參數鑒別C組與D組COPD的效能。P<0.05為差異有統計學意義。

圖1 超聲測量膈肌厚度及對合角 于平靜呼氣末(A)及吸氣末(B)測量距離肋膈角10 mm處附著于胸廓的膈肌厚度、胸壁與膈肌對合角度 圖2 超聲測量膈肌移動度

分組年齡(歲)男性[例(%)]吸煙指數基礎病[例(%)]COPD病史(年)呼吸頻率(次/分)收縮壓(mmHg)C組(n=34)75.1±7.431(91.18)888.97±606.4414(41.18)8.41±4.3821.97±2.21133.62±20.91D組(n=30)74.7±8.928(93.33)808.50±602.1016(53.33)11.78±8.7321.33±2.23131.90±12.22t/χ2值0.220.100.530.95-1.911.140.41P值0.830.750.600.330.060.640.69分組舒張壓(mmHg)白細胞計數(×109/L)C反應蛋白(mmol/L)降鈣素原(mmol/L)FEV1(ml)FVC(ml)FEV1/FVC(%)C組(n=34)80.53±13.829.03±3.0935.03±4.690.38±1.63971.47±395.562159.35±496.0443.89±11.21D組(n=30)75.37±9.588.74±4.2127.19±3.630.82±3.45882.67±326.062217.00±544.2440.62±11.63t/χ2值1.750.320.78-0.670.97-0.441.15P值0.090.750.440.510.340.660.26

注： FEV1：第一秒用力呼氣量；FVC：用力肺活量：FEV1/FVC：一秒率

表2 C組與D組COPD患者膈肌功能超聲參數比較(±s)

表2 C組與D組COPD患者膈肌功能超聲參數比較(±s)

分組DTF(%)DD(mm)膈肌收縮速度(mm/s)膈肌對合角(°)C組(n=34)35.67±14.2619.15±9.3614.17±6.708.01±4.40D組(n=30)21.99±9.8115.47±8.4110.07±4.7010.51±7.59t值4.511.652.861.58P值<0.0010.110.010.12

2 結果

C組與D組COPD患者臨床資料、生命體征、炎癥指標、肺功能指標差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.1 左、右側膈肌相關性 左側與右側膈肌DTF(r=0.46，P<0.01)、DD(r=0.38，P<0.01)、收縮速度(r=0.50，P<0.01)、對合角(r=0.43，P<0.01)均呈正相關。

2.2 膈肌功能參數比較 C組膈肌DTF和收縮速度均明顯大于D組，而膈肌DD和對合角差異均無統計學意義。見表2。

2.3 膈肌功能參數與肺功能參數相關性分析 DTF與FEV1/FVC呈正相關(r=0.26，P=0.04)，DD (r=0.35，P<0.01)、膈肌收縮速度(r=0.43，P<0.01)均與FVC呈正相關。見表3。

表3 膈肌功能參數與肺功能參數的相關性

注： FEV1：1秒用力呼氣量，FVC：用力肺活量， FEV1/FVC：1秒率

2.4 膈肌功能超聲參數鑒別診斷C組與D組COPD的效能 ROC曲線顯示DTF鑒別診斷C、D組COPD的效能最高，AUC為0.78，以DTF=30.22%，鑒別診斷敏感度70.60%，特異度83.30%(表4、圖3)。

表4 膈肌功能超聲參數鑒別診斷C組與D組COPD的效能

3 討論

目前膈肌超聲已廣泛用于診斷COPD[5-6]、肌肉疾病[7]等及指導機械通氣脫機[8]等領域。COPD患者運動耐力下降的主要機制是膈肌功能不全，與氧化應激、酸中毒、系統性炎癥及高碳酸血癥等因素有關。研究[9]發現，COPD患者全身缺氧會在一定程度上影響呼吸肌，使其功能降低；通過鍛煉呼吸肌，提高呼吸肌的力量和耐力，可維持其功能或減緩其功能降低的速度[10]，這對于改善COPD患者肺功能和提高其生活質量有一定幫助[11]。

Amin等[12]發現膈肌功能障礙與肺功能(FEV1/FVC)呈正相關(r=0.80，P<0.01)；Scheibe等[13]對深呼吸時的膈肌運動幅度與肺功能指標進行相關性分析，結果顯示深呼吸時膈肌運動幅度與FEV1、FVC、肺活量均呈正相關。本研究也發現DTF與FEV1/FVC呈正相關，DD、膈肌收縮速度均與FVC呈正相關，提示M型超聲檢測膈肌運動幅度或許能方便、快捷地間接評估COPD患者肺功能；而DTF與肺功能的相關性較低(r=0.26)，提示DTF難以有效量化膈肌做功。聲像圖的產生有賴于聲窗，觀察膈肌主要靠肝臟和脾臟，而膈肌是非常薄的一層圓頂狀肌肉組織，大部分膈肌無法用超聲探查，因此本組數據是以超聲能夠觀察到的部分膈肌來代表整體膈肌情況，具有一定局限性。目前有學者[14]采用斑點追蹤成像測量膈肌組織形變和形變速度來量化吸氣做功，但其可否作為膈肌收縮性的可靠指標尚未得到驗證。

圖3 膈肌功能超聲參數鑒別診斷C組與D組COPD的ROC曲線

COPD患者活動能力下降主要是因為外周肌肉疲勞而致運動耐力下降，此時患者常采用淺而快的上胸式呼吸，效率差，易致呼吸肌疲勞，增加呼吸困難，引發惡性循環。因此，呼吸訓練的目標是鍛煉膈肌呼吸，減輕呼吸困難癥狀，改善運動耐量。膈肌超聲可以有效指導體外膈肌起搏時間、強度及呼吸訓練時間等。本研究顯示DTF評估C組與D組COPD的診斷效能較好(AUC為0.78)，而DD、膈肌收縮速度、膈肌對合角則參考意義相對較低(AUC分別為0.63、0.68、0.58)，提示二維超聲檢測膈肌厚度可為臨床按照病變嚴重程度對COPD進行分組提供客觀指標。COPD嚴重程度評估中，CAT評分、6 min步行試驗是重要指標，但易受主觀因素影響，而膈肌超聲參數DTF、DD、膈肌收縮速度等有望在經過更多大樣本研究后作為分組的客觀指標之一。

總之，膈肌超聲可以提供膈肌形態及功能數據，可作為診斷COPD膈肌運動異常策略的一部分。