付旭明，王纪红，潘殿柱

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见的以持续性呼吸道症状和气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病。COPD患者常存在包括膈肌在内的全身骨骼肌营养不良、萎缩。膈肌功能障碍是此类患者病情进展的重要病理生理机制之一[1]。评价膈肌功能障碍的最佳方法是测量膈神经电刺激后的跨膈肌压力[2]，但由于具有侵入性、耗时长、耐受性差等缺点，很难广泛开展。有研究者通过磁共振成像（MRI）、X线等对膈肌进行了观察[3-4]，这些影像学的检查具有高成本、电离辐射、移动受限的缺点，对活动耐力下降严重的COPD患者难以完成临床观察。超声具有低成本、无创伤、便携等优点，能够解决上述问题[5]。近几年也有一些学者应用超声对膈肌的移动度、厚度等进行了观察，发现COPD患者膈肌移动度有不同程度的下降[6-7]。为进一步明确COPD患者膈肌功能障碍情况，本研究应用超声观察了不同程度COPD患者膈肌移动度变化的情况，分析了其与肺功能指标和呼吸困难的相关性，为观察COPD患者膈肌的形态和功能改变提供了参考依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2018年3月—2019年1月采用便利抽样法选择于鞍钢集团公司总医院就诊的COPD患者81例为研究对象，年龄40～80岁，平均年龄（60.0±9.5）岁，按COPD分级标准[8]分为轻、中、重度3组，具体分级情况见表1。另选取鞍钢集团公司总医院肺功能室做检查的健康体检者30例作为对照组。本研究经鞍钢集团公司总医院伦理委员会审查通过。所有研究对象经过同一研究者讲解此研究的项目内容，了解此研究的目的，并签署知情同意书。

表1 COPD组气流受限肺功能GOLD标准分级Table 1 Restricted pulmonary function classified by the GOLD criteria in COPD group

1.2 纳入及排除标准 COPD组患者纳入标准：符合《COPD全球诊断、管理和预防策略指南（2017版）》标准[8]，将吸入支气管扩张剂后第1秒用力呼气末容积占用力肺活量百分比（FEV1/FVC）＜0.70作为确定存在持续气流受限的证据。排除标准：（1）呼吸衰竭患者；（2）肺间质性疾病、胸廓脊柱胸膜疾病或神经肌肉疾病患者；（3）心、肝、肾等脏器发生严重疾病患者；（4）慢性代谢性疾病患者；（5）胸腹部手术史患者；（6）肿瘤患者；（7）肥胖〔体质指数（BMI）＞30 kg/m2〕及低体质量（BMI＜18.5 kg/m2）患者。对照组纳入标准：（1）肺功能检查FEV1/FVC≥0.70；（2）无长期吸烟或粉尘接触史，无呼吸系统疾病病史。排除标准：符合COPD组排除标准者。

1.3 检查方法 （1）肺功能检查方法：操作前询问患者病史，除外活动性咯血等禁忌证，向受试者讲述具体步骤，取得受试者的配合。受试者取坐立位，夹住鼻子，指导受试者通过口令配合即时做呼气和吸气动作，保证测试过程中不漏气，应用德国MasterScreen型号肺功能仪（CareFusion Germany 234GmbH）完成肺容量测定、通气功能测定和弥散功能测定。（2）超声测量膈肌移动度方法：应用美国索诺声超声（FUJIFILM SonoSite，Inc.），选用频率1～5 MHz腹部凸阵探头，受试者取平卧位，超声探头取右肋骨下缘锁骨中线附近斜切位。探头以近冠状位扫查，以期望获得膈肌最高点，便于获得最大的移动度。首先在平静呼吸时获取B型超声下膈肌的弧形图像（以显示肝右静脉为解剖标记），图像稳定后切换为M型，可见膈肌随呼吸运动的曲线。测量曲线波峰与波谷间垂直距离。再嘱其用力呼吸，同样测量上述距离。分别记录，获得平静呼吸时相膈肌移动度（FRC）和用力呼吸时相膈肌移动度（TLC）[9]（见图1～2）。采用mMRC评估呼吸困难，按0～4等级分别赋分 1～5 分[10]。

1.4 观察指标 身高、体质量、BMI、改良版英国医学研究会呼吸困难量表（mMRC）评分、第1秒用力呼气末容积占预计值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量占预计值百分比（FVC%pred）、FEV1/FVC、FRC、TLC、不同呼吸时相下膈肌移动度的差值（TLC-FRC）、吸气量占预计值百分比（IC%pred）、最大通气量占预计值百分比（MVV%pred）、残气量/肺总量占预计值百分比（RV/TLC%pred）。

1.5 统计学方法 采用SPSS 23.0统计学软件进行数据分析。计量资料以（±s）表示，两组比较采用独立样本t检验，多组间比较采用方差分析，样本间两两比较采用SNK-q检验；相关性分析采用Pearson相关性分析；采用多元线性回归分析探讨膈肌移动度的影响因素。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 两组性别、年龄、BMI比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。COPD组身高、体质量、mMRC评分高于对照组，FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC%低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

2.2 四组间不同呼吸时相膈肌移动度比较 四组间FRC、TLC、TLC-FRC比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。重度组FRC高于对照组、轻度组、中度组，TLC、TLC-FRC低于对照组、轻度组、中度组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；中度组FRC高于对照组，TLC、TLC-FRC低于对照组、轻度组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；轻度组TLC-FRC低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表3）。

2.3 COPD组膈肌移动度与研究变量间的相关性分析COPD组膈肌移动度与BMI、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、IC%pred、MVV%pred呈正相关，与mMRC评分、RV/TLC%pred呈负相关（P＜0.05，见表4）。

2.4 膈肌移动度与相关因素的多元线性回归分析 以膈肌移动度（赋值：连续变量）为因变量，以BMI（赋值：连续变量）、mMRC评分（赋值：连续变量）、FEV1%pred（赋值：连续变量）、FVC%pred（赋值：连续变量）、FEV1/FVC（赋值：连续变量）、IC%pred（赋值：连续变量）、MVV%pred（赋值：连续变量）、RV/TLC%pred（赋值：连续变量）为自变量，进行多元线性回归分析，结果显示，FEV1%pred〔β=0.728，95%CI（0.027，0.042），P=0.001〕是膈肌移动度的影响因素。

图1 平静呼吸时相膈肌移动度Figure 1 Diaphragm mobility during quiet breathing

图2 用力呼吸时相膈肌移动度Figure 2 Diaphragm mobility during forced breathing

表2 两组一般资料比较Table 2 General data of subjects in two groups

表3 四组间不同呼吸时相膈肌移动度比较（±s，cm）Table 3 Comparison of diaphragm mobility at different respiratory phases

表3 四组间不同呼吸时相膈肌移动度比较（±s，cm）Table 3 Comparison of diaphragm mobility at different respiratory phases

注：FRC=平静呼吸时相膈肌移动度，TLC=用力呼吸时相膈肌移动度，TLC-FRC=不同呼吸时相下膈肌移动度的差值；与对照组比较，aP＜0.05；与轻度组比较，bP＜0.05；与中度组比较，cP＜0.05

组别 例数 FRC TLC TLC-FRC对照组 30 1.61±0.28 6.11±0.66 4.50±0.73轻度组 27 1.74±0.26 5.89±0.57 4.15±0.58a中度组 28 1.88±0.26a 5.19±0.57ab 3.32±0.60ab重度组 26 2.11±0.28abc 3.97±0.43abc 1.88±0.44abc F值 17.576 78.702 101.735 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表4 COPD组膈肌移动度与研究变量间的相关性分析Table 4 The correlation between diaphragm mobility and research variables in COPD group

3 讨论

膈肌是人体最重要的呼吸肌，承担着60%～ 80%的通气支持功能，观察COPD患者的膈肌运动和形态学改变具有重要意义[11]。本研究通过观察COPD患者膈肌移动度和肺功能来评估膈肌功能障碍的情况，发现随着肺功能损害程度逐渐加重，平静呼吸时相膈肌移动度逐渐增加，用力呼吸时相膈肌移动度逐渐减少，不同呼吸时相膈肌移动度差值逐渐减少。用力呼吸时相的膈肌移动度与一些肺功能指标相关，与呼吸困难程度相关。

在气道阻塞的情况下，肺的动态顺应性下降，弹性负荷、阻力负荷均增加。本研究结果显示，膈肌移动度与FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相关。DAVACHI等[12]研究发现，气流阻塞导致呼气工作负荷增加，呼气时间延长，使膈肌在力学上处于不利地位。SCHEIBE等[13]应用超声测量发现，膈肌运动与FEV1之间有很强的相关性。本研究中多元线性回归分析也显示，FEV1%pred对膈肌移动度的变化起重要作用。可能是因为气道阻塞增加了呼吸肌尤其是膈肌的工作负荷，其阻塞引起的肺气肿降低了膈肌移动和产生压力的能力，导致膈肌偏移减少[14-16]。

气流受限是由于气道阻塞增加而导致的通气能力降低。在本研究中发现COPD患者膈肌移动度与MVV%pred、IC%pred、FVC%pred呈正相关。这一发现与KANG等[17]的发现是一致的，其发现膈肌移动度与MVV有明显相关性，并提示COPD患者膈肌移动度降低与高碳酸血症有关，膈肌移动度下降导致呼吸驱动不足，通气能力下降，二氧化碳潴留。

本研究结果显示，膈肌移动度与RV/TLC呈负相关，而RV/TLC是反映肺气肿程度的指标。肺气肿是COPD患者的主要改变之一，残气量增加是限制COPD患者膈肌移动的主要因素。肺气肿增加了膈肌移动的阻力，导致膈肌偏移减少[16]。发生肺气肿时，患者胸壁的形态会发生改变，继而导致膈肌形态改变。这种位置变化阻碍了膈肌参与吸气作用的两个关键部分：（1）膈肌穹顶的活塞状轴向位移；（2）肋骨和胸壁的扩张作用。此外，肺气肿还会使膈肌的脚部和肋部的力学方向改变为接近平行排列，从而进一步降低膈肌参与吸气的能力。不但肺过度充气会减少膈肌的长度，而且胸壁直径的增大也限制了肋间肌的吸气力学效能。这种结构改变导致膈肌重塑，横膈膜变平，从而使膈肌移动度减少[18]。上述变化解释了COPD患者和健康人在膈肌移动度和肺功能方面产生差异的原因。

本研究结果显示，COPD患者膈肌移动度与mMRC评分呈负相关，提示膈肌位置的改变使患者呼吸能力降低，呼吸困难的感觉增加。PAULIN等[19]发现，COPD患者在运动负荷增加后呼吸困难感也相应增加，其运动能力随疾病的进展而降低。与健康老年人相比，大多数COPD患者的步行或站立时间明显减少[20]。这造成了运动受限与呼吸困难加重的恶性循环，运动能力下降加速了身体调节能力下降[21]。BMI是一个很好的评估营养状况的指标，本研究结果显示，膈肌移动度与BMI呈正相关。WU等[22]研究发现BMI与肺功能通气指标呈正相关。在一定程度上，BMI可能是预测COPD患者预后的有意义的指标。

综上所述，膈肌移动度是一个可以用于观察COPD患者膈肌功能的呼吸力学参数，其与某些肺功能指标、呼吸困难指标、BMI相关。然而，本研究没有对重度COPD呼吸衰竭患者进行评估，主要是因为这部分患者无法配合肺功能检查，而且进行膈肌移动度检查也难以获得期望的配合状态，如反复快速深吸气、屏气等。所以在本研究中取得的结果不能推广到重症COPD人群。此外，本研究样本量较小，且未考虑立位和仰卧位的差异对结果的影响，在今后的膈肌移动度评估中应当扩大样本量，充分考虑立位和仰卧位的差异对结果的影响。

作者贡献：付旭明、潘殿柱进行文章的构思与设计，论文的修订；付旭明、王纪红进行研究的实施与可行性分析，数据收集、整理；付旭明进行统计学处理，结果的分析与解释，撰写论文；潘殿柱负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。