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Methodenartikel

Zwerchfellultraschall bei Erwachsenen: Bilderfassung und Interpretation

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DOI:

10.3791/67684

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31. Januar 2025

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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

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) ist aufgrund seiner Tragbarkeit, Nicht-Invasivität und Echtzeit-Bildgebungsfunktionen eine unverzichtbare Technik für das Screening auf Zwerchfelldysfunktion. Obwohl es aktuelle Membran-POCUS-Protokolle gibt, leiden sie unter einer schlechten Interoperator-Zuverlässigkeit und fehlen Konsensrichtlinien. Hier beschreiben wir eine Technik, die reproduzierbar und einfach durchzuführen ist.

Zusammenfassung

Zwerchfelldysfunktion ist ein weithin anerkanntes Problem in zahlreichen medizinischen Fachgebieten und klinischen Umgebungen. Eine rechtzeitige und genaue Beurteilung des Zwerchfells ist nicht nur bei kritisch kranken Patienten von entscheidender Bedeutung, wo es eine Rolle bei der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung und den Beatmungsergebnissen spielt, sondern auch im perioperativen Bereich als diagnostisches Instrument zur Erkennung der Funktion des Nervus phrenicus. Bei der Zwerchfellbeurteilung wurden traditionell Fluoroskopie- und Nervenuntersuchungen eingesetzt, die zeitaufwändig, kostspielig und nicht tragbar sind. Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) überwindet diese Barrieren und kann als Instrument für das nicht-invasive Screening der Zwerchfellfunktion eingesetzt werden. POCUS für Membrandysfunktion leidet jedoch derzeit unter mehreren Problemen, wie z. B. dem Fehlen von Konsensrichtlinien, einer Vielzahl von Protokollen und einer schlechten Interoperator-Zuverlässigkeit unter den bestehenden Protokollen, insbesondere bei der Bewertung der Dom-of-Membran-Auslenkung und der Membranverdickung. Um diese Probleme zu lösen, gibt dieses Manuskript einen Überblick über die verfügbare Literatur zu Membran-POCUS und identifiziert eine Bilderfassungstechnik, die sowohl einfach durchzuführen ist als auch eine hohe Interoperator-Zuverlässigkeit aufweist. Diese Technik beschreibt zunächst eine qualitative Bewertung der Zwerchfellauslenkung, gefolgt von einer quantitativen Bewertung der Auslenkung der Appositionszone. Die Technik wird schrittweise beschrieben, zusammen mit allen folgenden Punkten: Patientenpositionierung, Auswahl des Schallkopfs, Sondenplatzierung, Bildoptimierung und Interpretation.

Einleitung

Diagnostischer Ultraschall kann in zwei Abteilungen unterteilt werden: beratend und Point-of-Care. Beim beratenden Ultraschall wird eine Untersuchung durchgeführt, die von einem bestimmten Spezialistenteam durchgeführt wird, während der POCUS von dem behandelnden Arzt in Echtzeit durchgeführt und interpretiert wird1.

In den letzten Jahrzehnten hat sich der diagnostische POCUS zu einem transformativen Werkzeug in der modernen Medizin entwickelt, dessen Anwendungen sich in allen Fachgebieten schnell ausbreiten. Diese POCUS-Anwendungen basieren auf der nicht-invasiven Natur, der Portabilität und den Echtzeit-Bildgebungsfunktionen von Ultraschall. Darüber hinaus weisen die Anwendungen, die in der klinischen Medizin die höchste Akzeptanz in der klinischen Medizin erreicht haben, tendenziell sowohl eine relativ hohe Genauigkeit im Vergleich zu einem Goldstandard als auch eine hohe Interobserver-Reliabilitätauf 2,3. Zum Beispiel ist der POCUS der Lunge gut etabliert, um die Differentialdiagnose der respiratorischen Insuffizienz einzugrenzen, und es gibt klare evidenzbasierte Richtlinien, die seine standardisierte Anwendung unterstützen4. Obwohl der POCUS der Lunge gut etabliert ist, besteht nach wie vor ein ungedeckter Bedarf, eine reproduzierbare sonographische Beurteilung des Zwerchfells zu entwickeln.

Ein solches nicht-invasives Zwerchfellbewertungsprotokoll würde mehreren Fachgebieten und klinischen Situationen zugute kommen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Intensivmedizin, die Pneumologie, die perioperative Versorgung (einschließlich sowohl der Allzweckanästhesie als auch der subspezialisierten Regionalanästhesie) und der Neurologie. Auf der Intensivstation ist die Zwerchfelldysfunktion ein häufiges Problem, das häufig auf mehrere zugrunde liegende Pathologien wie neuromuskuläre Erkrankungen, Myopathie bei kritischen Erkrankungen, Traumata und Mangelernährung zurückzuführenist 5. Kritisch kranke Patienten haben oft ein hohes Risiko sowohl für eine gestörte Kontraktion des Zwerchfells als auch für eine Untererkennung dieses Phänomens6. Darüber hinaus ist es wichtig, eine Zwerchfelldysfunktion frühzeitig zu diagnostizieren, da sie nicht nur bei Beatmungsmanagementstrategien hilfreich sein kann, sondern auch eine Dysfunktion ein Frühindikator für Infektionen und Sepsis sein kann 7,8. Darüber hinaus kann eine längere Intubation zu einer erheblichen Morbidität, Mortalität und erhöhten Gesundheitskosten führen2. In diesen Szenarien könnte ein nicht-invasives, tragbares Protokoll zur Zwerchfellbeurteilung nützlich sein, um die Angemessenheit der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung zu beurteilen, die Atemarbeit zu bewerten und die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Extubationserfolgs im Vergleich zum Misserfolg vorherzusagen 6,8,9,10,11.

Im Rahmen der Regionalanästhesie könnte der Zwerchfell-POCUS einen Wert beim Screening auf Zwerchfellparese im Zusammenhang mit einer vorübergehenden Dysfunktion des Nervus pharenicus aus Blockaden des Plexus brachialis haben. Obwohl sie von gesunden Patienten gut vertragen werden, können Lähmungen des Nervus phrenicus bei Patienten mit begrenzter Lungenreserve zu Atemnot führen. Darüber hinaus kann der Pocus des Zwerchfells im perioperativen Bereich als diagnostisches Instrument für Patienten im präoperativen, intraoperativen und postoperativen Bereich dienen. Zum Beispiel könnte Zwerchfell-POCUS verwendet werden, um Schädigungen des Nervus phrenicus zu erkennen, die sich aus einer Vielzahl von Verfahren ergeben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Bypass-Transplantation der Koronararterien mit Entnahme der inneren Brustarterien, die Ablation von Vorhofflimmern und zervikale oder thorakale Operationen 3,12.

Schließlich könnte POCUS im Fachgebiet der Neurologie die Beurteilung der Zwerchfellfunktion bei neurologischen Erkrankungen wie Myasthenia gravis, Duchene-Muskeldystrophie, amyotropher Lateralsklerose und zerebrovaskulären Unfällen erleichtern13.

Eine genaue Beurteilung des Zwerchfells ist aufgrund seiner wichtigen Rolle bei der Reparaturfunktion unerlässlich. Die Sauerstoffversorgung und Ventilation hängen von der Erzeugung eines negativen intrathorakalen Drucks ab, der durch das Zwerchfell erzeugt wird, einen kuppelförmigen Muskel, der Abdomen und Thorax trennt und aus mehreren Muskel- und Sehnenmembranen besteht 14,15. Die Membran besteht aus mindestens zwei Hauptkomponenten, die im Ultraschall unterschieden werden können: die Kuppel der Membran (DoD) und die Zone der Apposition (ZOA). Das DoD ist der zentrale Sehnenanteil, der im Ultraschall ein hyperechoisches und gekrümmtes Aussehen aufweist. Die ZOA ist der laterale Teil des Zwerchfells, der am Brustkorb befestigt ist und aus Muskelfasern besteht, die parallel und proximal zur Innenfläche der Brustwand verlaufen 3,15. Das ZOA ist dünn (normalerweise <1 cm dick), nimmt aber während der Inspiration an Dicke zu, wenn sich die Membran zusammenzieht. An der ZOA hat das Zwerchfell im Ultraschall ein charakteristisches Erscheinungsbild mit drei Schichten, einschließlich einer reflexionsarmen Muskelschicht, die extern durch die oberflächliche echoarme parietale Pleura und intern durch das tiefe echoarme Peritoneum begrenzt wird 3,13.

Für die Zwerchfellbeurteilung wurden mehrere nicht-invasive sonographische Protokolle vorgeschlagen, die sowohl qualitative als auch quantitative Ansätze umfassen. Die qualitative visuelle Beurteilung, der einfachste Ansatz, beinhaltet die beidseitige Bewertung der Zwerchfellbewegung während der Gezeiten- oder Vitalatmung mit Hilfe von zweidimensionalem Ultraschall, der auch als Helligkeitsmodus (B-Modus) bekannt ist. Im Gegensatz dazu beginnen quantitative Protokolle in der Regel mit dem B-Modus und fügen eindimensionalen Ultraschall hinzu – auch bekannt als Bewegungsmodus (M-Modus) –, um eines von zwei Dingen zu messen: die Auslenkung der Zwerchfellkuppel (DoD) und/oder die Zwerchfellverdickung 2,3,5,13. Die Messung der DoD-Auslenkung erfolgt mit einem niederfrequenten Schallkopf, wobei der Ultraschallstrahl in einem senkrechten Winkel durch das hintere Drittel des Hemidiaphragmas gerichtet wird. Der M-Modus wird dann verwendet, um die Exkursion während der Vitalatmung zu messen.

Alternativ wird bei der Messung der Membranverdickung ein hochfrequenter Linearaufnehmer in zwei Stufen eingesetzt. Zunächst wird der Hochfrequenzwandler mit dem B-Modus entlang der Flanke des Patienten über dem Zwerchfell platziert, um die Appositionszone (ZOA)3 zu identifizieren. Zweitens wird die Schätzung der Zwerchfellverdickung im M-Modus durchgeführt, indem die Zwerchfelldicke (in Millimetern) von der viszeralen zur parietalen Pleura gemessen und die Dickenänderung nach der folgenden Gleichungberechnet wird: 2,3,5,13:

Änderung der Dicke = (Dicke am Ende Inspiration - Dicke am Ende des Ablaufs) / Dicke am Ende des Ablaufs

Quantitative Methoden (DoD-Auslenkung und Zwerchfellverdickung) leiden jedoch unter einer geringen Interoperator-Zuverlässigkeit. Die Interoperator-Zuverlässigkeit bei der Messung der DoD-Auslenkung ist aus mehreren Gründen gering. Erstens haben die Anbieter Schwierigkeiten, einen konsistenten Visualisierungswinkel der Auslenkung der Kuppel der Membran3 zu finden. Zweitens stellt sich die Beurteilung auf der linken Seite aufgrund des kleinen akustischen Fensters durch die Milz häufig als schwierigdar 2,16. So wurde in Studien zitiert, dass die Identifizierung einer linksseitigen Zwerchfellauslenkung in bis zu 65-79% der Fälle nicht möglich ist17. Drittens können der intraabdominale Inhalt und die Patientenpositionierung den Bereich der Zwerchfellauslenkungbeeinflussen 2.

In ähnlicher Weise weist die Messung der Zwerchfellverdickung aus mindestens zwei Gründen eine geringe Interoperator-Zuverlässigkeit auf. Erstens führt die natürliche Dünnheit der Membran dazu, dass Millimeterfehler bei der Messung folgenreich sind. Zweitens führt die Variabilität der Dicke des Zwerchfells über die Rippenzwischenräume und durch die Lateralität des Patienten zu einer weiteren Messdispersion 2,3,17. In Anerkennung dieser vielen Einschränkungen kam ein Expertenkonsens zur Zwerchfellsonographie bei kritisch kranken Patienten im Jahr 2022 zu dem Schluss, dass die derzeitigen Methoden nicht standardisiert sind und dass viele einen erfahrenen Sonographen erfordern18. Sie stellten fest, dass es keine Einigung über die Grenzwerte für die Zwerchfelldysfunktion auf der Grundlage der Verdickungsfraktion gab und dass die Messung der Verdickungsfraktion eine schwierige Fähigkeit mit einer steilen Lernkurve ist13,18. Darüber hinaus hat die Verwendung mehrerer verschiedener sonographischer Protokolle in der Literatur zu inhärenten Herausforderungen geführt, indem sie den Vergleich von Studien erschwert hat, was zu einer Heterogenität in der Forschung geführt hat19.

Um diese Probleme zu lösen, gibt dieses Manuskript einen Überblick über die verfügbare Literatur zu Zwerchfell-POCUS und identifiziert eine Bilderfassungstechnik, die sowohl einfach durchzuführen ist als auch eine hohe Interoperator-Zuverlässigkeit aufweist. Dieses praktikable und dennoch effektive Protokoll beginnt mit einer qualitativen Bewertung der Zwerchfellexkursion, gefolgt von einer kürzlich validierten quantitativen Bewertung der Exkursion des kranialsten Punktes der ZOA17,19.

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Protokoll

Alle Verfahren, die in Studien mit menschlichen Teilnehmern durchgeführt wurden, entsprachen den ethischen Standards des institutionellen Forschungsausschusses des Gesundheitssystems der Duke University sowie der Erklärung von Helsinki von 1964 und ihren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards. Von allen Teilnehmern wurde eine Einverständniserklärung eingeholt. Ergänzende Datei 1 enthält die wichtigsten Standbilder aus jedem Video.

1. Phase 1: Qualitative Beurteilung der Zwerchfellexkursion (Visuelles Screening auf grobe hemidiaphragmatische Dysfunktion)

  1. Maschineneinrichtung und Patientenpositionierung
    1. Tastkopfauswahl: Wählen Sie einen niederfrequenten (≤ 5 MHz) Wandler (krummliniges oder Sektor-Array [auch bekannt als "Phased-Array"]19.
    2. Tragen Sie das Ultraschall-Kopplungsgel auf die Sonde auf.
    3. Instrumenteneinstellungen: Wählen Sie die Bauchvoreinstellung.
    4. Positionieren Sie den Patienten in der halbliegenden Position.
  2. Scan-Technik
    1. Beurteilung des rechten Hemidiaphragmas
      1. Platzieren Sie die Sonde auf der rechten Flanke, 5-7. Interkostalraum, mittlere Achsellinie, wobei der Strahl auf die koronale Ebene des Körpers ausgerichtet ist und der Sondenindikator nach kranial zeigt (Abbildung 1 und Abbildung 2A).
      2. Passen Sie die Sondenpositionierung (Schieber, Fächer, Gestein nach Bedarf) an, bis der Blick auf das Zwerchfell zentriert ist und die folgenden Strukturen ebenfalls sichtbar sind: Subzwerchfellorgan (Leber oder Milz), Zwerchfell, Wirbelsäule und supradiaphragmatischer Raum (d. h. Pleuraraum)19 (Abbildung 2B, C).
      3. Bitten Sie den Patienten, langsam einzuatmen und langsam auszuatmen.
      4. Klicken Sie auf "Erfassen " (oder gleichwertig), um einen kurzen Clip während der Beatmung des Patienten aufzunehmen.
      5. Beurteilen Sie die Zwerchfellauslenkung visuell als eine der folgenden Eigenschaften: Grob intakt (Video 1 und Video 2), Grob abwesend (Video 3 und Video 4) oder Unbestimmt (Video 5 und Video 6).
      6. Wenn eine unbestimmte oder weitere Quantifizierung erforderlich ist, fahren Sie mit Abschnitt 2 (Phase 2) des Protokolls fort.
    2. Beurteilung des linken Hemidiaphragmas: Wiederholen Sie die Schritte 1.2.1.1-1.2.1.6 auf der linken Seite des Patienten.

2. Phase 2: Quantitative Bewertung der ZOA-Exkursion

  1. Maschineneinrichtung und Patientenpositionierung
    1. Tastkopfauswahl: Wählen Sie einen Hochfrequenz-Längenwandler (>10-13 MHz).
    2. Tragen Sie das Ultraschall-Kopplungsgel auf die Sonde auf.
      1. Instrumenteneinstellungen: Wählen Sie die Voreinstellung für den Bewegungsapparat (MSK) aus, falls verfügbar. Wenn die MSK-Voreinstellung nicht verfügbar ist, wählen Sie eine beliebige Voreinstellung aus und verwenden Sie dieselbe Voreinstellung für alle Hochfrequenz-Membranscans.
    3. Positionieren Sie den Patienten in der halbliegenden Position (Schritt 1.1.4 wiederholen).
  2. Scan-Technik
    1. Beurteilung des rechten Hemidiaphragmas
      1. Platzieren Sie die Sonde an der mittleren Achsellinie auf Höhe des achten oder neunten Interkostalraums, wobei der Sondenindikator nach cephalad in Richtung des Kopfes des Patienten zeigt (Abbildung 3 und Abbildung 4A).
      2. Winkeln Sie den Strahl senkrecht zur Brustwand und zentrieren Sie die Achse so, dass der Rippenzwischenraum im Bildschirm zentriert ist und die Schädel- und Schwanzrippen an den Rändern des Bildschirms sichtbar sind (Abbildung 4B).
      3. Stellen Sie die Tiefe so ein, dass die Pleuralinie oder das Zwerchfell im mittleren Drittel des Bildschirms sichtbar ist.
        HINWEIS: In der Regel bedeutet dies eine Tiefe von 3-5 cm, kann aber auch größer sein, wenn zusätzliches Unterhautgewebe vorhanden ist.
      4. Stellen Sie die Verstärkung so ein, dass sich die Zwerchfell-/Pleuralinie sichtbar von den umgebenden Strukturen unterscheidet.
      5. Identifiziere die Pleuralinie auf dem Bildschirm.
      6. Messen Sie die endinspiratorische Position des ZOA.
        1. Geben Sie dem Patienten folgende Anweisungen: "Atmen Sie vollständig ein und halten Sie dann den Atem 4 s lang an. Wenn Sie 4 s nicht vertragen, dann halten Sie bitte den Atem an, so lange Sie möchten."
        2. Während des Atemanhaltens des Patienten folgen Sie der Pleuralinie kaudal, bis die Stelle erreicht ist, an der die Pleuralinie nur in einem Teil des Rippenzwischenraums sichtbar ist und der verbleibende Zwischenraum das Zwerchfell in einer ähnlichen Tiefe wie die Pleuralinie enthält (Video 7 und Video 8).
          HINWEIS: Dieser Rippenzwischenraum, der gleichzeitig Pleura und Zwerchfell enthält, wurde als Zone of Apposition (ZOA) bezeichnet.
        3. Passen Sie die Sondenpositionierung (Schieber, Fächer, Stein nach Bedarf) an, bis die Ansicht auf dem ZOA zentriert ist und die folgenden Strukturen ebenfalls sichtbar sind: das subkutane Gewebe darüber und eine Rippe in beiden Größen des Bildschirms (Abbildung 4C).
        4. Zeichnen Sie mit einem nicht-permanenten Hautmarker eine Linie auf dem Patienten, die senkrecht zur Längsachse des Ultraschallwandlers verläuft und die Sonde halbiert, um den Zwischenraum zu markieren, in dem die ZOA gefunden wurde (Abbildung 5A). Die Markierung sollte mit der ZOA am Übergang zwischen Pleura und Zwerchfell ausgerichtet werden (Abbildung 4B, C).
        5. Bitten Sie den Patienten, auszuatmen und dann "normal zu atmen" (auch bekannt als Gezeitenatmung).
        6. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Sie die ZOA identifiziert haben, wiederholen Sie die Schritte 2.2.1.6.1 bis 2.2.1.6.3 und untersuchen Sie das vermutete Zwerchfell in dieser Ansicht, um seine Veränderungen während des Atemzyklus zu sehen.
          HINWEIS: Die wahre Membran sollte sich während der Inspiration verdicken und während der Exspiration an Dicke abnehmen.
        7. Wiederholen Sie die Messung einmal (d. h. die Schritte 2.2.1.6.1-2.2.1.6.5).
        8. Nehmen Sie den Durchschnitt der beiden Messungen und verwenden Sie diesen für den endgültigen Wert der endinspiratorischen Position des ZOA (Abbildung 5B).
      7. Messen Sie die Position der ZOA am Ende der Sühne.
        1. Geben Sie dem Patienten folgende Anweisungen: "Atmen Sie vollständig ein, dann atmen Sie ganz aus und halten Sie dann den Atem 4 s lang an. Wenn Sie 4 s nicht vertragen, dann halten Sie bitte den Atem an, so lange Sie möchten."
        2. Schieben Sie die Sonde nach vorne, um die endexspiratorische Position des ZOA zu finden.
        3. Wiederholen Sie die Schritte 2.2.1.6.3 bis 2.2.1.6.4.
        4. Bitten Sie den Patienten, "normal zu atmen".
        5. Wiederholen Sie die Messung einmal (d. h. die Schritte 2.2.1.7.1-2.2.1.7.4).
        6. Nehmen Sie den Durchschnitt der beiden Messungen und verwenden Sie diesen für den endgültigen Wert der endexspiratorischen Lokalisation des ZOA.
      8. Messung der ZOA-Exkursion
        1. Messen Sie mit einem Lineal den Abstand zwischen der gemittelten endinspiratorischen und der gemittelten endexspiratorischen Hautmarkierung in cm. Der Abstand zwischen den beiden äußeren Hautmarkierungen stellt die maximale Membranauslenkung dar (Abbildung 5C).
    2. Beurteilung des linken Hemidiaphragmas
      1. Wiederholen Sie alle Unterschritte in Schritt 2.2.1 auf der linken Brust.

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Ergebnisse

Dieses Zwerchfell-Ultraschallprotokoll beginnt mit der qualitativen Beurteilung jedes Hemithorax während eines Atemzugs mit vitaler Kapazität, um jedes Hämidiaphragma in eine von drei Kategorien einzuteilen: grob intakte Exkursion, grob beeinträchtigte Exkursion oder unbestimmt. Beispiele für eine grobnormal ausgeprägte Vitalkapazitätsauslenkung des rechten und linken Hemidiaphragms sind in Video 1 bzw. Video 2 dargestellt. Beispiele für eine stark beeinträchtigte Exkursion der Vitalkapa...

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Diskussion

POCUS bietet klare Vorteile für die Zwerchfellbeurteilung, einschließlich Portabilität, Nicht-Invasivität und Echtzeit-Bildgebungsfunktionen. Diese Stärken können mit diesem praktikablen und zugänglichen Protokoll genutzt und in einer Vielzahl von klinischen Umgebungen angewendet werden. Dieses Protokoll beginnt mit einer qualitativen Beurteilung der Zwerchfellexkursion, um die Frage zu beantworten, ob eine grobe hemi-zwerchfellische Dysfunktion vorliegt. Wenn die Antwort unklar ist oder...

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Offenlegungen

Wir haben keine relevanten Offenlegungen oder Interessenkonflikte.

Danksagungen

Vielen Dank an Dr. Fintan Hughes für die Unterstützung beim Fotografieren.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Medizinisches LinealMediChoiceNAWir haben Medichoice verwendet, da es in unserer Einrichtung leicht erhältlich ist und mit dem Hautmarker geliefert wird, aber jedes medizinische Lineal funktioniert. Die meisten Hautmarker werden mit einer Art Lineal oder Messsystem geliefert, aber wenn nicht, kann ein separates Lineal verwendet werden.
Skin MarkerMediChoiceNAWir haben wieder Medichoice verwendet, da dies das ist, was in unserer Einrichtung leicht erhältlich ist und mit dem Lineal geliefert wird, aber jeder Standard-Hautmarker funktioniert.
Ultraschall-GelAquasonicNAJedes Standard-Gel funktioniert. Sterile Packungen sind nicht notwendig, können aber von Fall zu Fall nach Ermessen des Anbieters verwendet werden.
Ultraschallgerät Samsung und GENAJedes tragbare Standard-Ultraschallgerät reicht aus.

Referenzen

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