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方法論記事

成人における横隔膜超音波:画像取得と解釈

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10.3791/67684

2025年1月31日

この記事について

サマリー

ポイントオブケア超音波(POCUS)は、その携帯性、非侵襲性、およびリアルタイムのイメージング機能により、横隔膜の機能障害のスクリーニングに不可欠な技術です。現在の横隔膜POCUSプロトコルは存在しますが、オペレーター間の信頼性が低く、コンセンサスガイドラインがありません。ここでは、再現性があり、簡単に実行できる手法について説明します。

要約

横隔膜の機能障害は、多くの医療専門分野や臨床現場で広く認識されている懸念事項です。横隔膜のタイムリーで正確な評価は、機械換気や呼吸器転帰からの離脱に役割を果たす重篤な患者だけでなく、横隔神経機能を検出するための診断ツールとして周術期の領域でも重要です。横隔膜評価は、従来、時間と費用がかかり、携帯不可能な透視法と神経研究を利用してきました。ポイントオブケア超音波(POCUS)は、これらの障壁を克服し、横隔膜機能の非侵襲的スクリーニングのツールとして使用できます。ただし、横隔膜機能障害の POCUS は、現在、コンセンサス ガイドラインの欠如、プロトコルの多様性、既存のプロトコル間のオペレーター間信頼性の低さなど、いくつかの問題に悩まされています。これらの問題に対処するために、この原稿では、ダイアフラムPOCUSに関する入手可能な文献をレビューし、実行が簡単でオペレーター間の信頼性が高い画像取得技術を特定します。この手法では、最初にダイアフラムのエクスカーションの定性的評価について説明し、次に同位ゾーンのエクスカーションの定量的評価について説明します。この手法は、患者の位置決め、トランスデューサーの選択、プローブの配置、画像の最適化、および解釈のすべてとともに、段階的に説明されています。

概要

超音波診断は、コンサルテーションとポイントオブケアの2つの部門に分けることができます。協議型超音波検査には、異なる専門家チームによって実施される検査が組み込まれていますが、POCUSは、患者をケアする臨床医によってリアルタイムで実施および解釈されます1

過去数十年の間に、診断用POCUSは現代医学における変革的なツールとして登場し、その応用は専門分野を超えて急速に拡大しています。これらのPOCUSアプリケーションは、超音波の非侵襲性、携帯性、およびリアルタイムのイメージング機能によって推進されています。さらに、診断用POCUS内では、臨床医学で最も高い採用を達成したアプリケーションは、ゴールドスタンダードと比較して適度に高い精度と高い観察者間信頼性の両方を備えている傾向があります2,3。たとえば、肺のPOCUSは、呼吸不全の鑑別診断を狭めるために十分に確立されており、その標準化された使用をサポートする明確な証拠に基づくガイドラインがあります4。ただし、肺のPOCUSは十分に確立されていますが、横隔膜の再現可能な超音波評価を開発するという満たされていないニーズが残っています。

このような非侵襲的な横隔膜評価プロトコルは、クリティカルケア、呼吸器科、周術期ケア(汎用麻酔とサブスペシャリティの局所麻酔コンテキストの両方を含む)、および神経学を含むがこれらに限定されない、複数の専門分野および臨床状況に利益をもたらします。集中治療室では、横隔膜機能障害が一般的な懸念事項であり、多くの場合、神経筋疾患、重篤な疾患、ミオパチー、トラウマ、栄養失調などの複数の根本的な病状から生じます5。重症患者は、横隔膜の収縮障害とこの現象の認識不足の両方に対して高いリスクにさらされることがよくあります6。さらに、横隔膜機能障害を早期に診断することは重要です。これは、換気管理戦略に役立つだけでなく、機能障害が感染症や敗血症の早期指標となる可能性があるためです7,8。さらに、挿管が長引くと、重大な罹患率、死亡率、医療費の増加につながる可能性があります2。これらのシナリオでは、横隔膜評価のための非侵襲的でポータブルなプロトコルは、人工呼吸器からの離脱の適切性を評価し、呼吸の仕事を評価し、抜管の成功と失敗の確率を予測するのに役立つ可能性があります6,8,9,10,11。

局所麻酔内では、横隔膜POCUSは、腕神経叢ブロックからの一過性横隔神経機能障害に関連する横隔膜麻痺のスクリーニングに価値がある可能性があります。健康な患者には十分に耐えられますが、横隔神経麻痺は、肺予備能が限られている患者では呼吸困難を引き起こす可能性があります。さらに、周術期の分野では、横隔膜のPOCUSは、術前、術中、および術後の患者の診断ツールとして機能します。例えば、横隔膜POCUSは、内乳動脈採取を伴う冠動脈バイパス移植、心房細動アブレーション、および頸部または胸部手術3,12を含むがこれらに限定されない、広範囲の処置から生じる横隔神経損傷を検出するために使用できる。

最後に、神経学の専門分野内で、POCUSは、重症筋無力症、デュシェン筋ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、および脳血管障害などの神経疾患における横隔膜機能の評価を容易にする可能性があります13

ダイヤフラムの正確な評価は、修復機能において重要な役割を果たすため、不可欠です。酸素化と換気は、いくつかの筋肉と腱の膜14,15で構成される腹部と胸部を分離するドーム型の筋肉である横隔膜によって生成される負の胸腔内圧の生成に依存する。ダイヤフラムには、超音波で区別できる少なくとも2つの主要なコンポーネントがあります:ダイヤフラムのドーム(DoD)と同位ゾーン(ZOA)。DoDは、超音波で高エコーで湾曲した外観を示す中央の腱部分です。ZOAは、胸郭に付着する横隔膜の外側部分であり、胸壁3,15の内面に平行かつ近位に走る筋線維からなる。ZOAは薄い(通常は<1cmの厚さ)が、吸気時にはダイヤフラムが収縮するにつれて厚さが増します。ZOAでは、横隔膜は、表在性高エコー性頭頂胸膜によって外部的に境界付けられ、内部的に深部高エコー性腹膜3,13によって境界付けられた無響筋層を含む3つの層からなる超音波で特徴的な外観を有する。

いくつかの非侵襲的超音波検査プロトコルが、定性的アプローチと定量的アプローチの両方を含む横隔膜評価のために提案されています。最も単純なアプローチである定性的視覚評価は、明るさモード(Bモード)とも呼ばれる2次元超音波を使用して、潮汐呼吸または肺活量呼吸中の両側の横隔膜運動の評価を伴います。対照的に、定量プロトコルは通常、Bモードから始まり、1次元超音波(モーションモード(Mモード)とも呼ばれる)を追加して、ダイアフラムのドーム(DoD)および/またはダイヤフラム肥厚2,3,5,13のエクスカーションのいずれかを測定します。DoDエクスカーションの測定は、超音波ビームが半横隔膜の後部3分の1を垂直な角度で通過する低周波トランスデューサを使用して行われます。その後、Mモードは、肺活量呼吸中のエクスカーションを測定するために使用されます。

あるいは、横隔膜の増粘の測定には、高周波線形トランスデューサを2段階で使用します。まず、高周波トランスデューサーをBモードでダイアフラムを覆う患者の側面に沿って配置し、同位ゾーン(ZOA)3を特定します。次に、横隔膜の肥厚の推定は、内臓から頭頂胸膜までの横隔膜の厚さ (ミリメートル単位) を測定し、次の式 2,3,5,13 で厚さの変化を計算することにより、M モードを使用して実行されます。

厚さの変化 = (終了吸気時の厚さ - 終了有効期限時の厚さ) / 終了時有効期限の厚さ

ただし、定量的手法 (DoD エクスカーションと横隔膜の肥厚) は、オペレーター間の信頼性が低いという問題があります。オペレーター間の信頼性は、いくつかの理由から、DoDエクスカーションの測定では低くなっています。まず、プロバイダーは、ダイヤフラム3のドームのエクスカーションの一貫した視覚化角度を見つけるのが困難です。第二に、左側での評価は、脾臓2,16を通る小さな音響窓のためにしばしば困難である。たとえば、研究では、左側の横隔膜エクスカーションの特定は、ケースの最大65〜79%で不可能であると引用されています17。第三に、腹腔内内容物と患者のポジショニングは、横隔膜のエクスカーション2の範囲に影響を与える可能性があります。

同様に、横隔膜の増粘の測定は、少なくとも2つの理由でオペレーター間の信頼性が低くなっています。まず、ダイアフラムの自然な薄さにより、測定のミリメートル誤差が重要になります。第二に、横隔膜の厚さが肋骨の隙間間を横切って、および患者の横方向によって変動することが、測定の分散をさらに引き起こします2,3,17。これらの多くの制限を認めて、2022 年に、重症患者における横隔膜超音波検査に関する専門家のコンセンサスは、現在の方法は標準化されておらず、多くは熟練した超音波検査技師が必要であると結論付けました18。彼らは、肥厚率に基づく横隔膜機能障害のカットオフ値について合意がないこと、および肥厚率の測定は急な学習曲線13,18を伴う難しいスキルであると指摘しました。さらに、文献で複数の異なる超音波検査プロトコルを使用すると、研究の比較が困難になり、研究の異質性につながるという固有の課題が追加されています19

これらの問題に対処するために、この原稿では、ダイアフラムPOCUSに関する入手可能な文献をレビューし、実行が簡単で、オペレーター間の信頼性が高いことが示されている画像取得技術を特定します。この実現可能でありながら効果的なプロトコルは、横隔膜エクスカーションの定性的評価から始まり、続いて最近検証された ZOA17,19 の頭蓋骨最点のエクスカーションの定量的評価が続きます。

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プロトコル

人間の参加者を対象とした研究で実施されたすべての手順は、デューク大学医療システム機関研究委員会の倫理基準、1964年のヘルシンキ宣言とそのその後の修正、または同等の倫理基準に準拠していました。インフォームドコンセントは、すべての参加者から得られました。 補足ファイル1 には、各ビデオの最も重要な静止画像が含まれています。

1. フェーズ 1: 横隔膜エクスカーションの定性的評価 (肉眼的半横隔膜機能障害の視覚的スクリーニング)

  1. 機械のセットアップと患者の位置決め
    1. プローブの選択:低周波(≤ 5 MHz)トランスデューサー(曲線またはセクターアレイ[別名「フェーズドアレイ」)19]を選択します。
    2. 超音波カップリングゲルをプローブに塗布します。
    3. 機器の設定: 腹部プリセットを選択します。
    4. 患者を半横臥位に位置させます。
  2. スキャン技術
    1. 右半横隔膜の評価
      1. プローブを右側の側面、5〜7番目の 肋間スペース、腋窩中央線に配置し、ビームを体の冠状面に揃え、プローブインジケーターを頭蓋に向けて配置します(図1 および 図2A)。
      2. ビューが横隔膜の中央に配置され、次の構造も見えるようになるまで、プローブの位置(スライド、ファン、岩)を調整します:横隔膜下臓器(肝臓または脾臓)、横隔膜、脊椎、および横隔膜上腔(すなわち、胸膜腔)19 (図2B、C)。
      3. 患者にゆっくりとした肺活量を吸い込み、ゆっくりと息を吐くように依頼します。
      4. 「Acquire」(または同等のもの)をクリックして、患者の呼吸中の短いクリップをキャプチャします。
      5. 横隔膜の逸脱を次のいずれかとして視覚的に評価します: 全体的に無傷 (ビデオ 1 および ビデオ 2)、全体的に存在しない (ビデオ 3 および ビデオ 4)、または不確定 (ビデオ 5 およびビデオ 6)。
      6. 不確定またはさらなる定量が必要な場合は、プロトコルのセクション2(フェーズ2)に進みます。
    2. 左半横隔膜の評価: 患者の左側で手順 1.2.1.1-1.2.1.6 を繰り返します。

2. フェーズ2:ZOAエクスカーションの定量的評価

  1. 機械のセットアップと患者の位置決め
    1. プローブの選択:高周波(>10-13 MHz)リニアトランスデューサーを選択します。
    2. 超音波カップリングゲルをプローブに塗布します。
      1. インストゥルメント設定:可能な場合は 、筋骨格(MSK)プリセット を選択します。MSKプリセットが利用できない場合は、任意のプリセットを選択し、すべての高周波ダイアフラムスキャンに同じプリセットを使用します。
    3. 患者を半横臥位に配置します(手順1.1.4を繰り返します)。
  2. スキャン技術
    1. 右半横隔膜の評価
      1. プローブを8番目または9番目の肋間腔のレベルの腋窩中央線に配置し、プローブインジケーターがセファラッドを患者の頭に向けています(図3 および 図4A)。
      2. ビームを胸壁に対して垂直に傾け、軸を中央に配置して、肋骨の隙間が画面の中央に配置され、頭蓋肋骨と尾肋骨が画面の端に表示されるようにします(図4B)。
      3. 胸膜ラインまたは横隔膜が画面の中央3分の1に見えるように深さを設定します。
        注:通常、これは3〜5 cmの深さを意味しますが、追加の皮下組織がある場合はさらに大きくなる可能性があります。
      4. 横隔膜/胸膜ラインが周囲の構造から視覚的に区別されるようにゲインを設定します。
      5. 画面上の胸膜ラインを特定します。
      6. ZOAの吸気終末位置を測定します。
        1. 患者に次の指示を与えます:「完全に息を吸い込んでから、4秒間息を止めます。4秒に耐えられない場合は、快適な時間だけ息を止めてください。」
        2. 患者の息止め中に、胸膜ラインが肋骨の隙間の一部にのみ見え、残りの隙間に胸膜ラインと同様の深さの横隔膜が含まれる位置に到達するまで、胸膜ラインを尾側にたどります(ビデオ7 および ビデオ8)。
          注:胸膜と横隔膜を同時に含むこの肋骨の隙間は、同位ゾーン(ZOA)と呼ばれています。
        3. プローブの位置(必要に応じてスライド、ファン、岩)を調整し、ビューがZOAの中央に配置され、上の皮下組織とスクリーンのいずれかのサイズのリブの構造も見えるようにします(図4C)。
        4. 非永久性皮膚マーカーを使用して、超音波トランスデューサーの長軸に垂直な線を患者に引き、プローブを二等分してZOAが見つかった隙間をマークします(図5A)。マーキングは、胸膜と横隔膜の間の移行部で、ZOAと位置合わせする必要があります(図4BC)。
        5. 患者に息を吐いてから「普通に呼吸する」(別名、潮汐呼吸)するように依頼します。
        6. ZOA が特定されたかどうかわからない場合は、手順 2.2.1.6.1-2.2.1.6.3 を繰り返し、このビューで推定される横隔膜を調べて、呼吸周期中の変化を確認します。
          注:真のダイヤフラムは、吸気時には厚くなり、呼気時には厚さが減少するはずです。
        7. 測定を一度繰り返します(つまり、ステップ2.2.1.6.1-2.2.1.6.5)。
        8. 2つの測定値の平均を取り、これをZOAの吸気終末位置の最終値に使用します(図5B)。
      7. ZOA の呼気終了位置を測定します。
        1. 患者に次の指示を与えます:「完全に息を吸い込み、次に完全に息を吐き、4秒間息を吐き続けます。4秒に耐えられない場合は、快適な時間だけ息を止めてください。」
        2. プローブを頭蓋方向にスライドさせて、ZOAの呼気終了位置を見つけます。
        3. 手順2.2.1.6.3-2.2.1.6.4を繰り返します。
        4. 患者に「普通に呼吸してください」と頼んでください。
        5. 測定を一度繰り返します(つまり、ステップ2.2.1.7.1-2.2.1.7.4)。
        6. 2 つの測定値の平均を取り、これを ZOA の呼気終末位置の最終値に使用します。
      8. ZOAエクスカーションの測定
        1. 定規を使用して、平均化された吸気終末皮膚マーキングと平均呼気終末皮膚マーキングの間の距離をcm単位で測定します。2つの外部スキンマーキング間の距離は、最大の横隔膜の逸脱を表します(図5C)。
    2. 左半横隔膜の評価
      1. ステップ2.2.1に含まれるすべてのサブステップを左胸で繰り返します。

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結果

この横隔膜超音波プロトコルは、肺活量呼吸中の各半胸郭の定性的評価から始まり、各半横隔膜を 3 つのカテゴリのいずれかに分類します: 大幅に無傷のエクスカーション、大幅に損なわれたエクスカーション、または不確定。右半隔膜と左半隔膜の肉眼的に正常な肺活量の変動の例を、 それぞれビデオ1ビデオ2に示します。右半隔膜と左半隔膜の著しい肺活量変動の例を、 それぞれビデオ 3ビデオ 4 に示します。左右の半横隔膜の質的に不確定な肺活量の変動の例を、 それぞれビデオ5 および ビデオ6に示します。

定性的評価は、ほとんどの場合、肉眼的半横隔膜機能障害があるかどうかという質問に答えるのに十分である可能性が高いです。ただし、定性的検査で不確定な結果が得られる場合、または臨床医が半横隔膜機能に関するより詳細なデータが必要な場合 (たとえば、調査研究の一部として半横隔膜機能に対する局所神経ブ...

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ディスカッション

POCUSは、携帯性、非侵襲性、リアルタイムイメージング機能など、横隔膜評価に明確な利点を提供します。これらの強みは、この実現可能でアクセス可能なプロトコルで活用でき、さまざまな臨床現場に適用できます。このプロトコルは、横隔膜のエクスカーションの定性的評価から始まり、肉眼的半横隔膜機能障害が存在するかどうかの質問に答えます。答えが不明確な場合、またはより具体的な情報が必要な場合は、プロトコルの2番目のステップで、ZOAのエクスカーションを定量的に測定することで明確化します。これらの測定は、被験者内の側性の比較、介入前と介入後の比較、または経時的な変化の評価を利用することで、臨床上の意思決定を支援します。

従来、横隔膜評価は、胸部X線、透視法、CTイメージング、横隔神経伝導研究、経横隔膜圧力測定などの方法に依存してきました。これらの手法は貴重な情報を提供しますが、多くの場合、時間とコストがかかり、移植性に欠け、静的イメージング2 しか提供しないこともあります。超音波は、...

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開示事項

当社グループは、関連する開示や利益相反はありません。

謝辞

写真撮影にご協力いただいたフィンタン・ヒューズ博士に感謝します。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
医療定規MediChoiceNAは、それが私たちの機関で容易に利用可能であり、それは皮膚マーカーが付属していますが、しかし、任意の医療定規が機能するため、Medichoiceを使用しました。スキンマーカーの大部分には、定規または測定システムの一種が付属していますが、そうでない場合は別の定規を使用できます。
スキンマーカーMediChoiceNAは、それが私たちの機関で容易に利用可能であり、定規が付属しているものであるため、再びMedichoiceを使用しましたが、標準のスキンマーカーは機能します。
超音波ジェルアクアソニックNA標準的なゲルなら何でも使えます。滅菌パックは必須ではありませんが、プロバイダーの裁量でケースバイケースで使用できます。
超音波装置 SamsungとGENA標準のポータブル超音波装置で十分です。

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).

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