马 瑛，叶 熊，胡利华，马 媛，陈 明

(1.上海健康医学院附属周浦医院超声诊断科，上海 201318；2.上海健康医学院临床医学院，上海 201318；3.同济大学附属上海市东方医院超声功能科，上海 200120)

图1 超声检查膈肌运动，取样线与膈肌垂直，记录膈肌运动时间及运动幅度 A.平静呼吸状态； B.深呼吸状态

膈肌是最主要的呼吸肌，其功能占所有呼吸肌的65%～70%[1-2]。临床上鉴别呼吸困难的原因及有创机械通气撤机前均需评估患者膈肌的功能与状况[3]，测量跨膈压、肌电图、X线透视、动态CT及MR等是主要的评价方法[4]，但均存在局限性。M型超声能显示组织器官的运动情况，且操作简便，无辐射。本研究采用M型超声观察并评估慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease， COPD)患者与健康志愿者膈肌的运动情况，探讨超声诊断COPD的效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2015年3月—2016年11月于我院就诊的稳定期COPD患者68例(COPD组)，男40例，女28例，年龄35～64岁，平均(52.2±9.7)岁，诊断标准为WHO发布的《COPD全球倡议指南》[5]。选取同期身高、体质量和年龄匹配的近期无呼吸系统疾病的健康志愿者68名为对照组，男38名，女30名，年龄34～65岁，平均(50.3±9.0)岁。所有研究对象均无胸廓畸形、胸腹腔手术史，未使用影响肌肉功能的药物，且排除胸腹腔积液、恶性肿瘤、代谢性疾病等。本研究获得本院伦理委员会的审核，所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 超声检查 采用Philips Epiq 7C型彩色多普勒超声诊断仪，xMATRIX矩阵探头，频率3.5～5.0 MHz。受检者取平卧位，自主呼吸，先以二维超声对膈肌进行整体扫查，评估图像质量。确定剑突下第一肝门、第二肝门及右肋间叶间裂对应的右侧膈肌顶部的位置，固定灰阶深度为20 cm，若深呼吸时图像移动较大，目标丢失，则增加图像深度，取样线与膈肌保持垂直。切换至B/M模式，待患者平稳呼吸后指导患者深呼吸，频率为20 s呼吸5次，吸气与呼气时间尽量相等。分别在平静及深呼吸状态下各取3个切面扫查，从吸气相开始采集20 s，取同一图像上2个吸气相膈肌运动幅度最大处，记录膈肌运动幅度和运动时间(图1)。所有操作由2名高年资超声科医师分别独立完成，取其平均值。

1.2.2 肺功能检测 采用S-980A Ⅱ型肺功能检测仪。嘱患者平静呼吸，呼气末进行最大吸气后尽力呼气，记录第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second, FEV1)，再继续呼气至最大呼气状态，记录用力肺活量(forced vital capacity, FVC)，重复测量3次，取平均值，计算FEV1/FVC的比值。

1.3 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料以±s表示，两组间膈肌运动幅度及运动时间比较采用两独立样本t检验。膈肌的运动幅度与肺功能的相关性采用Pearson相关分析，r<0.4为相关性差，0.4≤r<0.6为相关性中等，r≥0.6为相关性好。绘制ROC曲线评价膈肌运动幅度和运动时间对COPD的诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 膈肌运动情况 平静呼吸时，COPD组双侧膈肌运动幅度均大于对照组(P均<0.05)；深呼吸时，对照组双侧膈肌运动幅度大于COPD组(P均<0.05)；平静呼吸和深呼吸时，对照组的右侧膈肌运动时间大于COPD组(P均<0.05)；见表1、2。

表1 2组平静呼吸时膈肌运动情况比较(±s)

表1 2组平静呼吸时膈肌运动情况比较(±s)

组别运动幅度(cm)左侧右侧运动时间(s)左侧右侧COPD组1.91±0.721.93±0.781.02±0.331.01±0.42对照组1.59±0.581.45±0.431.13±0.341.17±0.31t值2.8544.444-1.914-2.528P值0.005<0.0010.0580.013

表2 2组深呼吸时膈肌运动情况比较(±s)

表2 2组深呼吸时膈肌运动情况比较(±s)

组别运动幅度(cm)左侧右侧运动时间(s)左侧右侧COPD组6.56±1.275.85±1.442.03±0.431.80±0.47对照组8.06±1.787.13±1.391.96±0.492.27±0.51t值-5.657-5.2330.885-5.588P值<0.001<0.0010.378<0.001

2.2 膈肌运动幅度与肺功能的相关性 平静呼吸时，对照组及COPD组的膈肌运动幅度与FEV1、FEV1/FVC无相关性(P均>0.05)；深呼吸时，对照组与COPD组的膈肌运动幅度与FEV1、FEV1/FVC均呈正相关(P均<0.05)，对照组左侧膈肌与COPD组右侧膈肌的运动幅度与FEV1相关系数较高(r=0.613、0.639，P均<0.05)。见表3。

表3 深呼吸时膈肌运动幅度与肺功能的相关性

2.3 膈肌运动情况诊断COPD的效能 平静呼吸时，膈肌运动幅度诊断COPD的ROC曲线下面积(area under curve， AUC)为0.823，最佳诊断界值为1.96 cm，敏感度为52.82%，特异度为98.53%；深呼吸时，AUC、最佳诊断值、敏感度及特异度分别为0.858、5.99 cm、52.94%、100%。平静呼吸时，膈肌运动时间诊断COPD的AUC为0.620，最佳诊断点为0.73 s，敏感度91.18%，特异度30.88%；深呼吸时，AUC、最佳诊断点、敏感度及特异度分别为0.678、2.04 s、42.65%、86.76%。见图2。

3 讨论

COPD患者为阻塞性呼吸困难，伴呼吸道气流受限、膈肌疲劳及气道阻力增加[6-7]，因此COPD患者在平静呼吸时为获取更多的空气以保证肺泡通气量，需要用力呼吸[8]。本研究结果显示，平静呼吸时，COPD组两侧膈肌的运动幅度均大于对照组；深呼吸时，COPD组两侧膈肌的运动幅度均小于对照组，原因为COPD患者长期慢性、进展性、持续性气流受限，肺闭合容积增大、动态肺顺应性降低[9]，致肺泡扩大、回缩障碍及肺组织弹性降低[10]。本研究结果提示无论平静呼吸还是深呼吸，M型超声均可通过对膈肌运动幅度的客观量化判断膈肌疲劳，以筛查COPD患者。平静呼吸或深呼吸时，对照组右侧膈肌运动时间均大于COPD组(P均<0.05)，而左侧差异无统计学意义(P均>0.05)，原因考虑为右侧膈肌下的肝脏为实质脏器，而左侧膈肌下为空腔脏器胃，对膈肌运动的抵抗力较小。

图2 膈肌运动幅度及运动时间诊断COPD的ROC曲线

研究[11]表明COPD患者膈肌的运动幅度与膈肌功能密切相关，而膈肌作为最重要的呼吸肌之一，其功能与肺功能有关[12]。FEV1值是最大呼气第1秒呼出的气体量，是诊断COPD的常用指标，并可对COPD严重程度进行分级。FEV1/FVC主要评估肺通气功能，当FEV1/FVC≤70%时提示呼吸道气流受限，可初步判定为阻塞性呼吸困难而非限制性呼吸困难[13]。本研究结果显示，深呼吸时COPD组和对照组的膈肌运动幅度与FEV1、FEV1/FVC均呈正相关，且对照组左侧膈肌及COPD组右侧膈肌的运动幅度与肺功能相关性好(r>0.60)，提示可采用M型超声观察膈肌的运动幅度间接评估肺功能。

本研究显示平静呼吸及深呼吸时，膈肌运动幅度对COPD的诊断效能较好，AUC为0.823、0.858，优于运动时间(AUC分别为0.620和0.678)，提示M型超声检测膈肌运动幅度是一个潜在的诊断COPD的指标，可进一步采用大样本、多中心的研究，探索其可用于临床的最佳诊断值。

综上所述，M型超声具有无创、便捷、经济、禁忌证少等优点，可通过判断膈肌运动情况，方便、快捷地评估膈肌疲劳，辅助诊断COPD。

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