膈肌超声在机械通气撤机中的应用
膈肌超声在机械通气撤机中的应用
临床案例：
一名65岁男子因肺炎感染性休克而入住重症监护病房（ICU）。他坚持机械通气96小时。他的休克已经缓解，不再需要静脉注射血管升压药治疗。他的生命体征包括血压105/70、心率85、呼吸频率22和血氧饱和度95%。他的呼吸机设置为容积控制/辅助控制，呼气末正压为5，吸入氧气分数设置为40%。在这些设置中，他的血气显示动脉氧分压为75mmHg。他遵循简单的命令，气管支气管分泌物较少。他被安排进行自主呼吸试验，采用7/5的自主通气模式和压力支持。他血流动力学稳定，在整个手术过程中没有表现出任何痛苦，因此他拔管后使用6L氧气鼻导管吸氧。18小时后，发现患者呼吸功增加。血气分析提示二氧化碳水平升高，所以给予再次插管。插管后，患者在较低的呼吸机设置下就感觉舒适。再插管前的胸片显示没有新的实质进展，但左膈升高。通过病情的检查后，确认呼吸衰竭的可能原因为膈肌无力。研究小组质疑是否有办法在拔管前检测到这种情况。
背景
大多数需要机械通气的患者在解决了呼吸衰竭的根本原因并通过了自主呼吸试验后被拔管。然而，约有26-39%的患者难以脱离呼吸机。这会导致机械通气时间延长、ICU住院时间延长和临床预后不佳。虽然撤机失败的原因有很多，但膈肌无力或萎缩是一个潜在的因素。
膈肌无力有两个主要的已知原因。一种是呼吸机诱导的膈肌功能障碍（VIDD），已经在一些研究中描述过。这在机械通气合并败血症时更为常见。每天使用呼吸机与膈肌厚度平均减少6%有关。因为至少有一项研究表明，膈肌功能障碍患者的死亡率高达49%，而无膈肌功能障碍患者的死亡率为7%。如上述案例所示，检测膈肌功能障碍的能力是预测拔管成功的一个重要部分，并具有确定撤机技术的潜力。这篇手稿将讨论使用床旁超声对膈肌功能的床边评估。我们将解读执行膈肌超声（DU）的技术、将获得的测量结果及其在预测机械通气成功率方面的临床相关性。
膈肌超声的优势
DU的优点包括能够在床边执行，ICU中超声的普遍可用性，缺乏电离辐射，以及易于学习该技术。评估膈肌功能的替代方法，如透视、跨膈肌压力测量和膈神经传导研究是有创性的，需要去放射科或存在电离辐射。
DU越来越多地被用于预测成功脱离机械通气。与单独使用快速浅呼吸指数（RSBI）相比，右膈肌增厚分数与快速浅呼吸指数（RSBI）的组合大大提高了预测成功撤机的准确性。下表1总结了显示类似效用的其他几项研究。在诊断膈肌功能障碍方面，至少有一项研究表明DU优于传统透视，可能是因为DU提供了增厚测量和位移量化，而透视仅测量后者。
图像采集：膈肌增厚和位移
膈肌是呼吸的主要肌肉。它是由中央肌腱和周围肌层组成的穹顶状结构。根据其来源，该外周肌层进一步分组为肋膈肌部分和脚膈肌部分。肋膈肌纤维沿着下胸腔的内表面以头背方向分布。肌肉纤维直接靠着下胸腔的区域称为对合区（ZOA）。
吸气时膈肌收缩并沿尾部方向下降。膈肌下降导致腹部内脏尾部移位，增加腹部压力。膈肌下降是针对该压力、肺弹性以及由此产生的胸内负压的主动肌肉收缩。这导致膈肌纤维增厚，这可以通过超声在ZOA处测量。
膈肌厚度
理想情况下，患者应处于仰卧或半卧位。膈肌厚度在ZOA处测量。高频线阵探头指示点朝向头部，横向放置于第8-10之间的肋间隙腋前线处的ZOA以获取矢状切面（图1A和图1B）。扫描预设应为“浅表”或“肌肉骨骼”，具体取决于机器设置。在B型模式下，跨越两条肋骨和肋间空间的图像是理想的。膈肌表现为胸膜和腹膜的两个回声层，其间夹有一个低回声肌肉层（图1B）。可以看到膈肌在吸气时增厚，在呼气时变薄（视频1A）。B型模式下萎缩的膈肌表现为低于肋间肌肉/肋骨的薄低回声条，膈肌麻痹明显，因为膈肌在吸气时不会增厚（视频1B）。应记录吸气和呼气时膈肌的B型模式下剪辑或静止图像。膈肌厚度是在冻结的B型图像上测量的，从胸膜线的中间到膈肌所在的腹膜线的中间。谨慎的做法是，至少获得三次吸气和呼气测量值（图2A和图2B）。这些测量值的平均值用于使用下面给出的方程式计算增厚分数。
膈肌位移
膈肌位移是横膈膜从呼气结束时的水平面移动到吸气结束时的水平面。可从多个位置测量：剑突下入路、前肋下入路或后肋下入路。虽然没有直接比较这三种方法的性能，但仰卧插管患者都可以实现剑突下和前肋下，而后肋下要求患者直立或俯卧。低频相控阵或曲线传感器用于测量位移。扫描预设应根据机器设置设置为“腹部”。膈肌的可视化是利用肝脏或脾脏的锚定解剖结构作为声学窗口。
剑突下入路
尽可能将患者置于仰卧或半卧位。探头横向放置在剑突下方，探头指示点指向9点钟方向（图3）。探头朝着膈肌后部倾斜。在B型模式下，膈肌呈明亮的高回声线在肝脏周围。这种方法下右侧或左侧的膈肌穹顶的被获取，以及可以实时比较他们的位移。通过将M模式成像应用于膈肌穹顶并测量从吸气末到呼气末的距离，最容易测量位移（图4）。
前肋下入路
在这种方法中，患者应尽可能处于仰卧或半卧位。在右侧膈肌，探头置于右侧锁骨中线和腋前线之间矢状面上的肋缘（图5）。探头束指向内侧、头侧和背侧，以显示膈肌的后部。对于左膈肌，探头放置在腋前线和腋中线之间矢状面的肋间下部区域。探头指向内侧、头侧和背侧，以显示膈肌的后部。由于脾脏的窗口有限和胃气的干扰，左膈肌通常更难显示。在B型中，膈肌被视为围绕肝脏或脾脏的明亮高回声线。它在吸气时向传感器移动，在呼气时离开。与剑突下入路类似，采用M型测量位移幅度（图4）。
后肋下入路
在这种方法中，患者直立或俯卧。探头纵向放置，指示器头端位于肋下锁骨中线。膈肌以肝脏或脾脏为声学窗口。M模式用于测量位移。
临床应用
膈肌增厚分数（DTF）和膈肌位移是使用超声预测机械通气撤机的变量。通过获得吸气结束和呼气结束时的膈肌厚度并代入下面给出的方程式，计算DTF。增厚分数=[（吸气末膈肌厚度-呼气末膈肌厚度）/呼气末膈肌厚度]x 100。DTF大于30-36%被认为是预测成功脱离机械通气的临界值，其敏感性和特异性分别为82-88%和71-88%。DTF小于20%已被证明是膈肌麻痹的可靠预测指标。
应在自主呼吸试验期间获得DTF，以帮助预测成功脱离呼吸机。在较低的压力支持水平下，DTF的性能特征更好，因为这更准确地显示了拔管后的预期膈肌做功负荷。在至少一项研究中，压力支持10以上的DTF测量值对预测撤机成功率没有帮助。直接与RSBI相比，DTF在预测成功拔管方面更具特异性。事实上，将DTF与RSBI相结合显示出优于单独使用。DTF用于预测拔管失败的高特异性能用于识别拔管的高风险，但是还没有研究证明这种技术对结果的影响。
与DTF相似，膈肌位移可用于预测拔管失败。超过10-14 mm的位移量可预测成功拔管，其敏感性和特异性分别为78.9-87.5%和70.8-71.5%。然而，机械通气患者的位移限制性比DTF更为显著。因为即使是完全麻痹的膈肌也会有与肺顺应性和驱动压力成比例的位移，所以在所有患者的自主呼吸试验中确定一个特定的阈值是一个挑战。
潜在的应用
鉴于膈肌萎缩的患病率和重要性，DU最有趣的潜在应用可能是设置呼吸机参数。虽然尚未进行研究，但DU代表了一种了解不同撤机策略是否会导致或多或少的VIDD的机制。在理想的情况下，可以制定个性化的自动撤机方案，通过持续评估DTF或不同压力支持水平下的位移，确保最大限度地减少膈肌萎缩。
说明
膈肌超声的使用和迄今为止所做的研究存在一些局限性。获取和分析膈肌图像取决于操作员，需要专门培训。已经描述了显示左膈肌的技术困难，导致临床医生仅使用右膈肌测量。正压通气时位移测量的局限性使其难以解释。对于DTF，高水平的压力支持也会影响诊断性能。同样，研究时的镇静也会影响测量。最重要的是，到目前为止，所有预测成功撤机和评估萎缩或膈肌无力的DU研究都是观察性的。在进行基于结果的试验之前，了解这些技术的实际价值是一项挑战。
结论
在床边进行DU是无创、可行和可重复的。这是一项相对容易执行的技能，可提供膈肌解剖和功能的实时信息，并具有预测呼吸机成功脱机的真正潜力。未来的研究需要评估DU对结果的影响，无论是预测拔管失败还是设置呼吸机设置。