需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

成人膈肌超声：图像获取与解读

3.5K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/67684

⸱

2025年1月31日

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Anesthesiology, University of Pittsburgh Medical Center, 2Department of Anesthesiology, Duke University School of Medicine, Duke University Health System, 3Department of Anesthesiology, George Washington University, 4Durham Veterans Health Administration

本文内容

摘要

床旁超声（POCUS）因其便携性、无创性以及实时成像能力，成为筛查膈肌功能障碍的重要技术。尽管目前已有一些膈肌POCUS检查方案，但其操作者间重复性较差，且缺乏共识性指南。本文介绍一种可重复性强、操作简便的技术方法。

摘要

膈肌功能障碍是众多医学专业和临床环境中普遍关注的问题。及时且准确地评估膈肌功能至关重要，不仅在危重患者中具有重要意义——例如在机械通气撤机 及呼吸预后方面，也在围手术期作为检测膈神经功能的诊断工具发挥关键作用。传统的膈肌评估方法依赖于荧光透视和神经电生理检查，这些方法耗时较长、成本较高且设备不可移动。床旁超声（POCUS）克服了这些局限，可作为无创筛查膈肌功能的工具。然而，目前用于评估膈肌功能障碍的POCUS技术仍存在若干问题，包括缺乏共识性指南、多种操作流程并存，以及现有流程中操作者间一致性较差，尤其体现在对膈肌穹窿移动度和膈肌增厚率的评估上。为解决上述问题，本文综述了关于膈肌POCUS的现有文献，提出一种既易于操作又具有高操作者间一致性的图像采集技术。该技术首先描述对膈肌移动度的定性评估，继而进行对膈肌贴合区移动度的定量评估。文中逐步详述了该技术的操作流程，并涵盖患者体位、探头选择、探头放置、图像优化及结果解读等全部内容。

引言

诊断性超声可分为两类：会诊式超声和床旁超声。会诊式超声由专门的专家团队进行检查，而床旁超声（POCUS）则由负责患者诊疗的临床医生实时操作并解读1。

在过去几十年中，诊断性POCUS已成为现代医学中的一项变革性工具，其应用迅速扩展到各个专科领域。这些POCUS应用得益于超声的无创性、便携性以及实时成像能力。此外，在诊断性POCUS中，那些在临床医学中获得最高采纳率的应用通常都具备相对于金标准而言相对较高的准确性以及较高的观察者间可靠性2,3。例如，肺部POCUS已广泛用于缩小呼吸功能不全的鉴别诊断范围，并有明确的循证指南支持其标准化使用4。然而，尽管肺部POCUS已较为成熟，但仍存在未被满足的临床需求，即需要建立一种可重复的膈肌超声评估方法。

这种非侵入性膈肌评估方案将惠及多个专业领域和临床场景，包括但不限于重症监护、呼吸病学、围手术期管理（涵盖常规全身麻醉和专科区域麻醉情况）以及神经病学。在重症监护病房中，膈肌功能障碍是一个常见问题，通常由多种潜在病理因素引起，例如神经肌肉疾病、危重症肌病、创伤和营养不良5。危重患者常面临膈肌收缩功能受损以及该现象被忽视的高风险6。此外，早期诊断膈肌功能障碍至关重要，因为它不仅有助于指导通气管理策略，而且功能障碍本身可能提示感染和脓毒症的早期征象7,8。同时，长时间气管插管可能导致显著的并发症、死亡率升高以及医疗费用增加2。在这些情况下，一种非侵入性、便携式的膈肌评估方案可用于判断脱离机械通气的适宜性、评估呼吸做功，并预测拔管成功或失败的可能性6,8,9,10,11。

在区域麻醉中，膈肌POCUS可用于筛查臂丛神经阻滞所致的膈神经功能暂时性障碍相关的膈肌麻痹。尽管健康患者对此耐受良好，但膈神经麻痹可能导致肺功能储备有限的患者出现呼吸困难。此外，在围手术期环境中，膈肌POCUS可在术前、术中和术后阶段作为患者的诊断工具。例如，膈肌POCUS可用于检测由多种手术操作引起的膈神经损伤，包括但不限于采用内乳动脉取材的冠状动脉旁路移植术、心房颤动消融术以及颈椎或胸椎手术3,12。

最后，在神经病学专业领域内，POCUS 可有助于评估重症肌无力、杜氏肌营养不良、肌萎缩侧索硬化以及脑血管意外等神经系统疾病中的膈肌功能13。

由于膈肌在呼吸功能中起着至关重要的作用，对其准确评估至关重要。氧合与通气依赖于由膈肌收缩所产生的胸腔内负压 由膈肌构成，膈肌是一种圆顶状肌肉，分隔腹腔与胸腔，由多层肌性和腱性膜组成14,15膈肌在超声图像中至少可区分出两个主要组成部分：膈顶（DoD）和附着区（ZOA）。膈顶为中央肌腱部分，在超声下呈高回声且形态弯曲。附着区为膈肌的外侧部分，附着于肋骨，由平行于胸壁内表面且紧邻其分布的肌纤维构成。3,15。ZOA 较薄（通常 <厚度约为1 cm），但在吸气时随着膈肌收缩而增厚。在超声下，ZOA处的膈肌具有特征性表现，分为三层，包括中间无回声的肌肉层，其外侧由高回声的壁层胸膜界定，内侧由高回声的腹膜深层界定。3,13.

已有多种无创超声检查方案被提出用于膈肌功能评估，包括定性与定量两种方法。定性视觉评估是最简单的方法，通过二维超声（即亮度模式，B模式）在平静呼吸或深呼吸过程中双侧观察膈肌运动情况。相比之下，定量评估方案通常先使用B模式，再结合一维超声——即运动模式（M模式）——来测量以下两个参数之一：膈顶位移（DoD）和/或膈肌增厚率2,3,5,13。膈顶位移的测量采用低频探头，超声束以垂直角度穿过半侧膈肌的后三分之一区域。随后利用M模式在深呼吸过程中测量膈顶的位移幅度。

或者，可采用高频线性探头通过两个步骤测量膈肌增厚情况。首先，将高频探头置于患者侧腹壁膈肌上方，使用B型超声确定膈肌贴合区（zone of apposition, ZOA）3。 其次，采用M型超声测量膈肌厚度（单位：毫米），即从脏层胸膜至壁层胸膜的距离，并通过以下公式计算厚度变化2,3,5,13：

厚度变化 = （吸气末厚度 - 呼气末厚度） / 呼气末厚度

然而，定量方法（膈肌移动度和膈肌增厚率）存在操作者间可靠性差的问题。膈肌移动度测量的操作者间可靠性较低，原因有以下几点。首先，操作者难以 consistently 获得观察膈顶移动的可视化角度3。其次，由于脾脏声窗较小，对左侧膈肌的评估通常较为困难2,16。例如，有研究指出，在多达65%至79%的病例中无法识别左侧膈肌的移动17。第三，腹腔内容物和患者体位可能影响膈肌移动的范围2。

同样，膈肌增厚程度的测量具有较低的操作者间可靠性，原因至少有两点：第一，膈肌本身较薄，测量时的毫米级误差即可能产生显著影响；第二，膈肌厚度在不同肋间以及患者左右侧之间存在变异性。 进一步导致测量值离散2,3,17鉴于存在诸多局限性，2022年一项关于危重患者膈肌超声检查的专家共识指出，当前的方法尚未标准化，且多数方法依赖于熟练的超声操作人员。18他们指出，目前对于基于增厚分数判断膈肌功能障碍的截断值尚无统一标准，且增厚分数的测量是一项技术难度较高、学习曲线陡峭的操作技能。13,18此外，由于文献中采用了多种不同的超声检查方案，使得研究间的比较变得困难，从而加剧了研究的异质性19.

为解决这些问题，本文综述了关于膈肌床旁超声（POCUS）的现有文献，确定了一种既易于操作又具有高操作者间一致性的图像采集技术。这一切实可行且有效的方案首先对膈肌移动度进行定性评估，随后对ZOA最头侧点的移动度进行近期已获验证的定量评估17,19。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

涉及人类参与者的研究所进行的所有操作均符合杜克大学医疗系统机构研究委员会的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修正案或同等伦理标准的要求。所有参与者均签署了知情同意书。补充文件1包含每个视频中最重要的一些静态图像。

1. 第一阶段：膈肌移动度的定性评估（半膈肌功能障碍的视觉筛查）

  1. 仪器设置与患者体位
    1. 探头选择：选择低频（≤ 5 MHz）探头（凸阵或相控阵探头［又称 "相控阵"]19.
    2. 在探头上涂抹超声耦合凝胶。
    3. 仪器设置：选择 腹部预设.
    4. 将患者置于半卧位。
  2. 扫描技术
    1. 右侧膈肌评估
      1. 将探头置于右侧肋腹部，5-7th 肋间隙，腋中线，超声束与身体冠状面平行，探头指示器指向头侧（图1 和 图2A).
      2. 调整探头位置（根据需要滑动、扇形摆动或 rocking 动作），直至视野中心对准膈肌，同时可见以下结构：膈下器官（肝脏或脾脏）、膈肌、脊柱以及膈上空间（即胸膜腔）。19 (图2B, C).
      3. 让患者缓慢吸气至最大肺活量，然后缓慢呼气。
      4. 点击 获取 （或同等功能设备）以在患者呼吸期间采集一段短小的视频片段。
      5. 视觉评估膈肌移动度，分为以下几种情况：明显完整（视频 1 和 视频 2），明显缺失（视频 3 和 视频 4），或不确定（Indeterminate）视频 5 和视频 6).
      6. 若结果不确定或需进一步定量，继续进行方案的第2部分（第二阶段）。
    2. 左侧膈肌评估：在患者左侧重复步骤 1.2.1.1–1.2.1.6。

2. 第2阶段：ZOA位移的定量评估

  1. 仪器设置与患者体位
    1. 探头选择：选择高频（>10-13 MHz）线阵探头。
    2. 在探头上涂抹超声耦合凝胶。
      1. 仪器设置：如有条件，选择肌肉骨骼（MSK）预设模式。若无MSK预设模式，可选择任意预设模式，并在所有高频膈肌扫描中保持使用同一预设模式。
    3. 将患者置于半卧位（重复步骤1.1.4）。
  2. 扫描技术
    1. 右侧膈肌评估
      1. 将探头置于腋中线第八或第九肋间隙水平，探头标记朝向患者头部方向（图3 和 图4A）。
      2. 调整声束方向，使其垂直于胸壁，并将轴线居中，使肋间隙位于屏幕中央，颅侧和尾侧肋骨可见于屏幕边缘（图4B）。
      3. 调节深度，使胸膜线或膈肌位于屏幕中三分之一区域。
        注：通常深度为3-5 cm，但如果皮下组织较厚，深度可能更大。
      4. 调节增益，使膈肌/胸膜线与周围结构清晰可辨。
      5. 在屏幕上识别胸膜线。
      6. 测量吸气末ZOA的位置。
        1. 向患者发出以下指令："请深吸气，然后屏气4秒。如果无法坚持4秒，请按您感到舒适的时长屏气。"
        2. 在患者屏气期间，沿胸膜线向尾侧移动，直至观察到胸膜线仅占据部分肋间隙，而其余部分显示与胸膜线深度相近的膈肌（视频7 和 视频8）。
          注：同时包含胸膜和膈肌的这一肋间隙被称为贴合区（Zone of Apposition, ZOA）。
        3. 调整探头位置（根据需要滑动、扇形摆动或 rocking），使视野中心对准ZOA，并确保以下结构可见：上方的皮下组织以及屏幕两侧的肋骨（图4C）。
        4. 使用非永久性皮肤标记笔，在患者皮肤上画一条线，该线垂直于超声探头的长轴，并平分探头，以标记发现ZOA的肋间隙（图5A）。 标记应与ZOA对齐，位于胸膜与膈肌的过渡处（图4B、C）。
        5. 让患者呼气，然后"正常呼吸"（即潮式呼吸）。
        6. 若不确定是否已识别出ZOA，重复步骤2.2.1.6.1–2.2.1.6.3，并在此视图下观察假定膈肌在呼吸周期中的变化。
          注：真正的膈肌在吸气时应增厚，在呼气时厚度减小。
        7. 重复测量一次（即步骤2.2.1.6.1–2.2.1.6.5）。
        8. 取两次测量结果的平均值，作为ZOA吸气末位置的最终数值（图5B）。
      7. 测量ZOA呼气末位置。
        1. 向患者发出以下指令："请深吸气，然后完全呼气，再屏气4秒。如果无法坚持4秒，请按您感到舒适的时长屏气。"
        2. 将探头向颅侧滑动，以找到ZOA的呼气末位置。
        3. 重复步骤2.2.1.6.3–2.2.1.6.4。
        4. 让患者"正常呼吸。"
        5. 重复测量一次（即步骤2.2.1.7.1–2.2.1.7.4）。
        6. 取两次测量结果的平均值，作为ZOA呼气末位置的最终数值。
      8. ZOA位移的测量
        1. 使用直尺测量吸气末和呼气末两个平均皮肤标记之间的距离（单位：cm）。两个外部皮肤标记之间的距离代表膈肌最大位移（图5C）。
    2. 左侧 膈肌评估
      1. 在左侧胸壁重复步骤2.2.1中的所有子步骤。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

该膈肌超声检查方案首先在受试者进行最大吸气量呼吸时，对每一侧胸腔进行定性评估，以将每侧膈肌划分为以下三类之一：明显正常的运动、明显受限的运动或无法判定。右侧和左侧膈肌明显正常的最大吸气量运动示例分别见于视频1和视频2。右侧和左侧膈肌明显受限的最大吸气量运动示例分别见于视频3和视频4。右侧和左侧膈肌定性上无法判定的最大吸气量运动示例分别见于视频5和视频6。

定性评估很可能足以回答大多数情况下是否存在明显的半侧膈肌功能障碍。然而，如果定性检查结果不明确，或临床医生需要更精细的半侧膈肌功能数据（例如，在研究中量化区域神经阻滞对半侧膈肌功能的影响），则本方案要求对ZOA最 cranial 部分的移动度进行定量测量。目前，ZOA移动度的正常值尚缺乏充分的验证数据。

然而，可以从相关测量指标——膈肌圆顶（DoD）位移的正常值中得出一些推论...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

POCUS 在膈肌评估中具有明显优势，包括便携性、无创性以及实时成像能力。通过本可行且易于实施的方案，可充分利用这些优势，并将其应用于多种临床场景。本方案首先对膈肌移动度进行定性评估，以判断是否存在明显的半侧膈肌功能障碍。若结果不明确或需要更具体的信息，则可通过该方案的第二步，对 ZOA 的移动度进行定量测量以进一步明确情况。这些测量结果可通过个体内的横向对比、干预前与干预后的比较，或随时间变化的评估，辅助临床决策。

传统上，膈肌功能评估依赖于胸部X光、荧光透视、CT成像、膈神经传导研究以及跨膈压测量等方法。尽管这些技术能够提供有价值的信息，但往往耗时较长、成本较高、缺乏便携性，有时仅能提供静态影像2。超声技术在克服这些局限方面具有优势。值得注意的是，目前一些用于膈肌评估的先进超声技术正在发展中，包括二维斑点追踪成像和剪切波弹性成像。这些方法可评估膈肌组织的力学特性，并已有实验依据支持其有效性3。然而，斑点追踪和剪切波弹性成像需要高级的超声操作技能和设备，而这些在普通临床医生中很少具备。...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

我们没有相关的披露或利益冲突。

致谢

感谢 Fintan Hughes 博士在摄影方面提供的协助。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
医用尺MediChoiceNA我们使用Medichoice，因为这是我们机构 readily available 的产品，且附带皮肤标记笔；但任何医用尺均可使用。大多数皮肤标记笔都配有某种尺子或测量系统，若无，也可单独使用其他尺子。
皮肤标记笔MediChoiceNA我们再次选用Medichoice，因为这是我们机构 readily available 的产品，且与尺子配套；但任何标准皮肤标记笔均可使用。
超声耦合凝胶AquasonicNA任何标准凝胶均可使用。无菌包装并非必需，但可根据具体情况由操作人员自行决定是否使用。
超声设备 Samsung 和 GENA任何标准便携式超声设备均可满足需求。

参考文献

  1. Bronshteyn, Y. S., Blitz, J., Hashmi, N., Krishnan, S. Logistics of perioperative diagnostic point-of-care ultrasound: Nomenclature, scope of practice, training, credentialing/privileging, and billing. Int Anesthesiol Clin. 60 (3), 1-7 (2022).
  2. Osman Elew, A. N. E., Abd Alrahman, A. A. H., El Khayat, H. M. H. Diaphragmatic ultrasound: Review article. The Egyptian Journal of Hospital Medicine. 87 (1), 1006-1009 (2022).
  3. Boussuges, A., Rives, S., Finance, J., Bregeon, F. Assessment of diaphragmatic function by ultrasonography: Current approach and perspectives. World J Clin Cases. 8 (12), 2408-2424 (2020).
  4. Volpicelli, G., et al. International evidence-based recommendations for point-of-care lung ultrasound. Intensive Care Med. 38 (4), 577-591 (2012).
  5. Saad, M., et al. Ultrasonographic assessment of diaphragmatic function and its clinical application in the management of patients with acute respiratory failure. Diagnostics (Basel). 13 (3), 411(2023).
  6. Santana, P. V., Cardenas, L. Z., Albuquerque, A. L. P. Diaphragm ultrasound in critically ill patients on mechanical ventilation-evolving concepts. Diagnostics (Basel). 13 (6), 1116(2023).
  7. Petrof, B. J. Diaphragm weakness in the critically ill: Basic mechanisms reveal therapeutic opportunities. Chest. 154 (6), 1395-1403 (2018).
  8. Chu, S. E., et al. Point-of-care application of diaphragmatic ultrasonography in the emergency department for the prediction of development of respiratory failure in community-acquired pneumonia: A pilot study. Front Med. 9, 960847(2022).
  9. Suttapanit, K., Wongkrasunt, S., Savatmongkorngul, S., Supatanakij, P. Ultrasonographic evaluation of the diaphragm in critically ill patients to predict invasive mechanical ventilation. J Intensive Care. 11 (1), 40(2023).
  10. Vivier, E., et al. Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation. Intensive Care Med. 38 (5), 796-803 (2012).
  11. Eduardo Garrido-Aguirre, S. aN. S. Diaphragmatic ultrasonography, a novel approach in critical care. Ultrasound Q. 36, 54-58 (2020).
  12. Sferrazza Papa, G. F., et al. A review of the ultrasound assessment of diaphragmatic function in clinical practice. Respiration. 91 (5), 403-411 (2016).
  13. Santana, P. V., Cardenas, L. Z., Albuquerque, A. L. P., Carvalho, C. R. R., Caruso, P. Diaphragmatic ultrasound: A review of its methodological aspects and clinical uses. J Bras Pneumol. 46 (6), e20200064(2020).
  14. Qian, Z., Yang, M., Li, L., Chen, Y. Ultrasound assessment of diaphragmatic dysfunction as a predictor of weaning outcome from mechanical ventilation: A systematic review and meta-analysis. BMJ Open. 8 (9), e021189(2018).
  15. Kharma, N. Dysfunction of the diaphragm: Imaging as a diagnostic tool. Curr Opin Pulm Med. 19 (4), 394-398 (2013).
  16. Tsui, J. J., Tsui, B. C. A novel systematic abc approach to diaphragmatic evaluation (abcde). Can J Anaesth. 63 (5), 636-637 (2016).
  17. Da Conceicao, D., et al. Validation of a novel point-of-care ultrasound method to assess diaphragmatic excursion. Reg Anesth Pain Med. 49 (11), 800-804 (2023).
  18. Haaksma, M. E., et al. EXpert consensus on diaphragm ultrasonography in the critically ill (EXODUS): A delphi consensus statement on the measurement of diaphragm ultrasound-derived parameters in a critical care setting. Crit Care. 26 (1), 99(2022).
  19. El-Boghdadly, K., Goffi, A., Chan, V. Point of care diaphragmatic ultrasound made easy. Can J Anaesth. 64 (3), 327-328 (2017).
  20. Kim, D. H., et al. Superior trunk block: A phrenic-sparing alternative to the interscalene block: A randomized controlled trial. Anesthesiology. 131 (3), 521-533 (2019).
  21. Bellissimo, C. A., Morris, I. S., Wong, J., Goligher, E. C. Measuring diaphragm thickness and function using point-of-care ultrasound. J Vis Exp. 201, e65431(2023).
  22. Goligher, E. C., et al. Measuring diaphragm thickness with ultrasound in mechanically ventilated patients: feasibility, reproducibility and validity. Intensive Care Med. 41 (4), 642-649 (2015).
  23. Pereira, R. O. L., et al. Point-of-care lung ultrasound in adults: Image acquisition. J Vis Exp. (193), e64722(2023).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

标签

床旁超声膈肌功能障碍半侧膈肌运动膈肌位移膈肌贴附区膈神经功能机械通气超声图像采集探头放置
成人膈肌超声：图像获取与解读
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。