机械通气是重症患者呼吸衰竭的重要支持手段。机械通气也能使膈肌去负载而导致呼吸机相关性膈肌功能障碍。既往评估膈肌功能的方法多因操作繁琐、有创伤性或准确性低而难以在临床广泛使用。近来有研究结果显示，通过床旁超声评估机械通气患者膈肌可反映自主呼吸能力^[1]。本研究拟通过床旁超声测量膈肌指标，比较不同机械通气时间患者的膈肌厚度及功能变化，探讨床旁超声对机械通气患者膈肌功能障碍的临床价值。

选择2015年7—12月间浙江大学附属邵逸夫医院危重医学科诊治的短期机械通气患者(short－term mechanical ventilation，SMV)及长期机械通气患者(prolonged mechanical ventilation，PMV)。SMV组入选标准为机械通气时间≥48 h同时<7 d，且满足临床撤机筛查条件^[2]进行自主呼吸试验(SBT)的患者。PMV组为机械通气时间≥21 d，且能进行自主呼吸试验(SBT)的患者。排除标准：(1)年龄<18周岁；(2)妊娠状态；(3)有神经肌肉疾病病史；(4)颈髓损伤；(5)拒绝签署知情同意书。本研究方案获得邵逸夫医院伦理委员会同意批准，所有研究对象均签署知情同意书。患者入组后进行SBT：spont模式，压力支持为5 cmH₂O(1 cmH₂O＝0.098 kPa)，呼气末正压为3 cmH₂O。SBT 30 min或者失败时^[2]床旁超声测量膈肌指标，同时记录生理参数。符合临床撤机标准的患者予撤机拔管或撤机保留人工气道(需气道保护患者)，SBT失败患者则改回原呼吸机支持水平。观察指标：(1)一般资料：入组后记录患者的病历号、性别、年龄、体质量指数、原发疾病、入组前机械通气时间、入组时急性生理与慢性健康评分Ⅱ(APACHE Ⅱ)等。(2)膈肌指标：由一名超声科医生及一名重症科医生分别对患者进行膈肌超声测量。采用S－ICU超声仪(美国索诺声公司)、6～13 MHz直线探头，B型超声模式。患者取头高30°仰卧位，于右侧膈肌与胸壁附着点处(右侧腋中线第8～10肋间附近)探头纵向垂直胸壁探测膈肌舒缩活动。根据呼吸机流速曲线分别于吸气末和呼气末冻结图像后测量膈肌厚度值，每次测量3个不同位点计算平均值，连续观察2个呼吸周期。吸气末膈肌厚度(diaphragm thickness at end－inspiration)以DTei表示，呼气末膈肌厚度(diaphragm thickness at end－expiration)以DTee表示。膈肌增厚分数(diaphragm thickening fraction，DTF)通过以下公式计算：(DTei－DTee)/DTee×100%。(3)生理参数指标：SBT结束时通过呼吸机记录潮气量、呼吸频率、分钟通气量参数，浅快呼吸指数由(呼吸频率/潮气量)计算；通过床边多功能监护仪记录心率、平均动脉压参数。

统计学处理：采用SPSS 19.0统计软件。计量资料以±s表示，经方差齐性检验后采用独立样本t检验进行两组间比较。计数资料以频数(百分比)[n(%)]表示，采用卡方检验进行组间比较。超声测量结果的可靠性分析采用组内相关系数(ICC)评价，ICC>0.8表明可靠性良好。双侧检验P<0.05为差异具有统计学意义。

(1)一般资料：PMV组23例，SMV组45例。PMV组的入组前平均机械通气时间为(39.8±15.9)d，SMV组为(4.8±1.3)d，差异有统计学意义(P<0.01)。两组间的年龄、性别、体重指数、原发疾病、入组时APACHE Ⅱ及血浆白蛋白水平差异无统计学意义(均P>0.05)。(2)膈肌指标比较：所有入组患者的膈肌均能被探及并进行测量。PMV组的DTei、DTee及DTF分别为(2.2±0.6)mm、(1.9±0.5)mm及(18.8±9.2)%，均显著低于SMV组[分别为(2.8±0.7)mm、(2.2±0.6)mm及(29.1±10.6)%，均P<0.05](表1)。(3)生理参数比较：PMV组的潮气量[(0.31±0.09)ml]显著低于SMV组[(0.39±0.09)ml，P<0.01]，呼吸频率[(26.8±8.1)次/min]则显著高于SMV组[( 23.2±6.5)次/min，P<0.05]。PMV组的浅快呼吸指数(99±54)显著高于SMV组(64±30，P<0.05)。两组之间的分钟通气量、平均动脉压差异无统计学意义(均P>0.05)。(4)超声测量结果的可靠性分析：DTei、DTee及DTF在每名测量者两次测量(测量者内)的ICC值为0.826～0.984，在两名测量者(测量者间)的ICC值为0.873～0.991，均>0.8。

表1 SMV组与PMV组的膈肌超声指标比较

表1

SMV组与PMV组的膈肌超声指标比较

组别	例数	DTei(mm)	DTee(mm)	DTF(%)
SMV组	45	2.79±0.74	2.19±0.58	29.1±10.6
PMV组	23	2.22±0.58	1.90±0.51	18.8±9.2
t值		3.178	2.028	3.951
P值		0.002	0.047	<0.001

注：SMV：短期机械通气组；PMV：长期机械通气组；DTei：吸气末膈肌厚度；DTee：呼气末膈肌厚度；DTF：膈肌增厚分数

膈肌的功能状态决定着机械通气患者自主呼吸能力及呼吸机是否能顺利撤离。通过床旁超声评估膈肌厚度及其舒缩变化与以往膈肌功能评估方法有良好相关性^[3]。正常人群的DTee为2.2～2.8 mm，DTF为28%～96%，若DTee≤2 mm且DTF<20 %则提示膈肌萎缩伴功能障碍^[4]。超声检查不仅具有无创、简便、可重复性好等特点，还能反复观察进行前后对比，尤其适用于重症机械通气患者。超声评估膈肌的潜在不足在于膈肌的可探及性，以及不同操作者之间的结果一致性。根据本研究采用的方法，所有患者的膈肌均能探及并进行测量。重症医生经过超声培训后，与超声专科医生相比，两者的测量结果一致性以及个人重复测量之间的一致性均较高，表明采用床旁超声进行膈肌评估方法可行、结果可信。

呼吸衰竭患者接受机械通气时，由于膈肌去负载和失活，可导致呼吸机相关性膈肌功能障碍，表现为膈肌萎缩变薄以及收缩力下降。本研究结果显示，长期机械通气患者的膈肌厚度明显小于短期机械通气患者。膈肌厚度的降低与膈肌肌纤维萎缩有关。动物研究结果显示，控制性通气12～18 h就产生膈肌肌纤维萎缩，而同时肢体骨骼肌未出现萎缩表现，是一种快速且独特的肌肉萎缩^[5]。Jaber等^[6]通过对脑死亡器官捐赠患者的膈肌活检发现，接受长期机械通气患者的膈肌肌纤维平均横截面积较短期机械通气患者减少39%。

机械通气时，膈肌萎缩常伴有膈肌收缩力下降。Corpeno等^[7]发现接受9～14 d机械通气的小鼠膈肌肌纤维收缩力较对照组下降85%以上。临床上，有学者分别通过测定刺激膈神经诱发的跨膈压和气道闭合压证实，长期机械通气患者的膈肌收缩能力显著下降^[6,8]。超声评估中的DTF是反映膈肌收缩力的指标，与膈肌电活动、跨膈压等其他膈肌功能指标有很好的相关性^[3]。本研究中PMV组的膈肌在发生变薄的同时，DTF也显著下降，而且其下降幅度明显大于膈肌厚度的变化。DTF对膈肌功能障碍的诊断尤为重要。在膈肌功能障碍发生早期，其收缩力指标已经有下降时，膈肌厚度不一定变薄^[9]；另外，膈肌的绝对厚度受人体体型影响较大，瘦小体型者的膈肌绝对厚度也相对较小。

导致机械通气患者产生膈肌功能障碍的原因除了呼吸机使用时间的因素外，其他原因包括通气模式、炎症反应、糖皮质激素、营养不良等也可能有参与作用^[10]。本研究未对上述因素进行分层对照，不排除PMV组的膈肌变化有上述因素的共同作用，需进一步研究明确。但根据Schepens等^[11]的研究结果，机械通气时间是患者发生膈肌功能障碍的最主要原因。

综上所述，通过超声对机械通气患者膈肌功能进行床旁评估具有可行性及可信性。长期机械通气患者的膈肌出现功能障碍，表现为膈肌厚度下降和收缩能力降低。