Grubość i funkcja membrany może być oceniana u zdrowych osób i krytycznie chorych pacjentów za pomocą ultrasonografii przyłóżkowej. Technika ta oferuje dokładną, powtarzalną, wykonalną i dobrze tolerowaną metodę oceny struktury i funkcji membrany.
Artykuł metodologiczny
Pomiar grubości i funkcji membrany za pomocą ultradźwięków przyłóżkowych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Przepona jest głównym składnikiem pompy mięśniowej układu oddechowego. Dysfunkcja przepony może powodować duszność i nietolerancję wysiłku oraz predysponuje osoby dotknięte chorobą do niewydolności oddechowej. U pacjentów wentylowanych mechanicznie przepona jest podatna na atrofię i dysfunkcję w wyniku nieużywania i innych mechanizmów. Przyczynia się to do niepowodzenia w odstawieniu od piersi i słabych długoterminowych wyników klinicznych. Ultrasonografia przyłóżkowa zapewnia ważną i powtarzalną metodę oceny grubości membrany i aktywności skurczowej (frakcji pogrubiającej podczas wdechu), która może być z łatwością stosowana zarówno przez klinicystów, jak i badaczy. W tym artykule przedstawiono najlepsze praktyki pomiaru grubości membrany i ilościowego określania pogrubienia membrany podczas oddychania oddechowego lub maksymalnego wdechu. Po opanowaniu technika ta może być stosowana do diagnozowania i prognozowania dysfunkcji przepony oraz kierowania i monitorowania odpowiedzi na leczenie w czasie zarówno u osób zdrowych, jak i pacjentów z ostrymi lub przewlekłymi chorobami.
Wprowadzenie
Ultradźwięki odnoszą się do fal dźwiękowych wykraczających poza górne granice słyszalności ludzkiego słuchu. Ultradźwięki mają wiele zastosowań poza opieką zdrowotną, z których najbardziej znanym jest prawdopodobnie opracowanie SONAR (nawigacji dźwiękowej i zasięgu) do użytku wojskowego podczas I wojny światowej1; Ultradźwięki są obecnie rutynowo stosowane w diagnostyce medycznej i terapii. Ultrasonografia medyczna lub ultrasonografia diagnostyczna wykorzystuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (>20 kHz) do dostarczania obrazów struktur tkanek miękkich w ciele. Te fale dźwiękowe są pulsowane z częstotliwością od 1 do 20 milionów cykli/s (megaherców, MHz), które mogą być przesyłane do organizmu w celu zbadania struktur anatomicznych, takich jak wątroba, serce i mięśnie szkieletowe. Ultrasonografia przyłóżkowa coraz częściej staje się podstawą oceny i leczenia chorób krytycznych.
Pierwsze zastosowanie ultradźwięków w medycynie miało miejsce w latach czterdziestych XX wieku przez dr Karla Dussika, który próbował zlokalizować guzy mózgu, mierząc transmisję wiązek ultradźwiękowych przez głowę2. Wraz z postępem technologicznym opracowano nowe techniki, w tym tryb amplitudy (tryb A) i tryb jasności (tryb B)3, a następnie w 1960 roku opracowano skanery dwuwymiarowe4,5. Dziedzina ultrasonografii diagnostycznej stała się nieoceniona w praktyce klinicznej, ponieważ pozwala uniknąć narażenia na promieniowanie jonizujące i może być uzyskana przy łóżku pacjenta, unikając konieczności transportu wewnątrzszpitalnego z powiązanym ryzykiem. Ultradźwięki są bezpieczne, dobrze tolerowane, niezawodne i powtarzalne u pacjentów6,7.
Membrana to cienka, kopułkowata struktura mięśniowa, która działa jak główna pompa oddechowa napędzająca spontaniczną wentylację u ludzi. Przepona oddziela jamę piersiową i brzuszną i składa się z trzech oddzielnych segmentów: ścięgna centralnego, przepony żebrowej i przepony podudzia (Rysunek 1). Środkowe ścięgno przepony jest strukturą niekurczliwą, która umożliwia przejście głównych naczyń krwionośnych z klatki piersiowej do jamy brzusznej. Przepona żebrowa ma włókna biegnące od klatki piersiowej lub wyrostka mieczykowatego do ścięgna centralnego. Przepona podudzi wstawia się do pierwszych trzech kręgowców lędźwiowych. Podczas wdechu przepona żebrowa kurczy się, obniżając kopułę przepony, jednocześnie rozszerzając dolną klatkę piersiową. Membrana żebrowa podtrzymuje przeponę podniebienną w obniżaniu kopuły8,9,10.
Przezklatkowe badanie ultrasonograficzne przepony zyskuje coraz większą uwagę ze względu na swoją zdolność do monitorowania grubości membrany w strefie przystawienia (Rysunek 1)11,12,13. Przepona została po raz pierwszy uwidoczniona za pomocą ultradźwięków w 1975 roku przez Habera i wsp.14. Kurczliwość przepony i skrócenie mięśni podczas wdechu można określić ilościowo za pomocą ultradźwięków w trybie M do monitorowania grubości membrany (Tdi) i frakcji pogrubienia (TFdi). Ta ocena kurczliwości stanowi miarę wydolności mięśniowej przepony przy danym poziomie napędu wdechowego i wysiłku. Ultrasonografia przyłóżkowa zapewnia bezpieczne, powtarzalne i wiarygodne pomiary funkcji i architektury membrany. U pacjentów wentylowanych mechanicznie zmiany grubości przepony w czasie można wykorzystać do oceny negatywnych skutków wentylacji mechanicznej, w tym skutków miotraumy spowodowanej nadmierną pomocą (atrofia; zmniejszająca się grubość końcowo-wydechowa w czasie) lub niedostateczną pomocą (uraz wywołany obciążeniem prowadzący do stanu zapalnego, obrzęku; prawdopodobnie reprezentowany przez zwiększającą się grubość końcowo-wydechową w czasie)15. Zmiany te są skorelowane z niekorzystnymi wynikami klinicznymi16. Pomiar TFdi podczas oddychania oddechowego pozwala na ocenę aktywności przepony oddechowej (tj. wysiłku wdechowego). Pomiar TFdi podczas maksymalnego wysiłku wdechowego (TFdi,max) zapewnia ocenę wytrzymałości membrany (ponieważ zdolność membrany do generowania siły jest związana z jej zdolnością do kurczenia się i skracania).
Istnieje zasadniczy konsensus co do optymalnego protokołu do pozyskiwania i analizowania pomiarów17. Kompetencja w obrazowaniu ultrasonograficznym membrany wymaga umiarkowanie stromej krzywej uczenia się; Niezbędne jest dokładne przeszkolenie w zakresie techniki i jej potencjalnych pułapek. Badania wykazały, że biegłość w ultrasonografii membranowej można zdobyć w krótkim czasie dzięki zdalnemu szkoleniu internetowemu18. Dlatego protokół ten został zoptymalizowany, aby zapewnić spójny pomiar grubości membrany i frakcji pogrubienia, który można zastosować zarówno u osób zdrowych, jak i pacjentów z podejrzeniem patologii układu oddechowego19
Protokół
Badania wykorzystujące tę technikę uzyskały zgodę etyczną Komisji ds. Etyki Badań (Research Ethics Board) w University Health Network w Toronto w Kanadzie.
1. Ocena grubości przepony i frakcji pogrubienia podczas oddychania spoczynkowego
- Identyfikacja przepony
- Umieść pacjenta w pozycji półsiedzącej (30°-45° (z pozycji równoległej) na plecach. Zdjąć wszelką odzież z prawej strony klatki piersiowej.
UWAGA: Podobną procedurę można zastosować w celu wizualizacji lewej części przepony; lewa strona jest zazwyczaj trudniejsza do zwizualizowania, a zgłaszana precyzja pomiaru jest znacznie niższa19. - Włącz tablet zasilający przenośny aparat ultrasonograficzny i uruchom odpowiednią aplikację (patrz Tabela materiałów). Rozpocząć badanie układu mięśniowo-szkieletowego za pomocą liniowego przetwornika wysokiej częstotliwości (minimum 12 MHz).
UWAGA: Do wykonania tej techniki można użyć dowolnego systemu ultrasonograficznego. - Nanieś na końcówkę przetwornika liniowego odpowiednią ilość żelu do badań ultrasonograficznych i upewnij się, że aparat USG jest ustawiony w trybie B w celu pozycjonowania. Trzymaj sondę, obejmując jej końcówkę kciukiem i palcem wskazującym (Rysunek 2A).
- Palpuj powierzchnię klatki piersiowej, aby zlokalizować prawe ósme, dziewiąte lub dziesiąte żebroth przestrzenie międzyżebrowe między linią pachową środkową a przednią, jak pokazano w Rycina 1C i Rysunek 2Ai umieść głowicę w strefie przylegania (zazwyczaj w okolicy ósmej przestrzeni międzyżebrowej).
- Ustaw przetwornik pod kątem w płaszczyźnie strzałkowej tak, aby znajdował się w całości pomiędzy żebrami (Rycina 2A) i na obrazie nie są widoczne artefakty żebrowe (Rysunek 2B). Jeśli w obrazie pojawi się żebro, należy skorygować kąt nachylenia głowicy, pochylając ją do góry lub w dół. Jeśli żebro nadal jest widoczne, należy obracać głowicę do momentu, aż widoczny będzie tylko przepona. Jeśli wizualizacja przepony nadal sprawia problemy, należy przesunąć głowicę w górę lub w dół do kolejnej przestrzeni międzyżebrowej.
- Na monitorze ultrasonograficznym należy zidentyfikować dwie jasnobiałe linie równoległe, znajdujące się bezpośrednio powyżej wątroby, które wskazują na błony opłucną i otrzewną (Rycina 2B). Pomiędzy tymi liniami można zwizualizować względnie hipoechogeniczną przeponę żebrową.
- Dostosuj głębokość obrazu, klikając przycisk zwiększania lub zmniejszania głębokości, aby zoptymalizować wielkość przepony. Upewnij się, że przepona znajduje się w centrum monitora. Pozwoli to na uzyskanie maksymalnej rozdzielczości linii opłucnej i otrzewnej względem struktur otaczających.
- Jeśli obraz pozostaje nieoptymalny (tzn. w obrazie widoczne są płuca lub żebra, a błony opłucnej i otrzewnej nie widać wyraźnie), należy skorygować położenie głowicy w celu lepszej wizualizacji, przesuwając ją w górę i w dół wzdłuż przestrzeni międzyżebrowej, do przodu i do tyłu względem podstawy lub obracając. Patrz Tabela 1 przykłady typowych problemów w transprzeponowym badaniu ultrasonograficznym.
- Umieść pacjenta w pozycji półsiedzącej (30°-45° (z pozycji równoległej) na plecach. Zdjąć wszelką odzież z prawej strony klatki piersiowej.
- Optymalizacja obrazów
- Po umieszczeniu przetwornika w odpowiedniej lokalizacji należy zoptymalizować jakość obrazu poprzez zmianę następujących parametrów przed rozpoczęciem zbierania danych.
UWAGA: W zależności od oprogramowania różnych aparatów USG występują różnice w modelach i wersjach systemowych. W przypadku stosowanego tutaj oprogramowania, w celu osiągnięcia zamierzonego rezultatu, wykonaliśmy następującą sekwencję kliknięć. - W oprogramowaniu urządzenia do ultrasonografii kliknij wzmocnienie przycisk do zmiany jasności obrazu. Zwiększ wzmocnienie, klikając zwiększyć przycisk, aby obraz stał się jaśniejszy. I odwrotnie, kliknij zmniejszyć przycisk do przyciemnienia obrazu. Jeśli wzmocnienie jest zbyt niskie, struktury mogą być trudne do zidentyfikowania. Jeśli wzmocnienie jest zbyt wysokie, mogą pojawić się echa pozasieciowe, a obraz będzie zbyt jasny.
- Jeśli jest to dostępne w aparacie do ultrasonografii, kliknij w ogniskowanie przycisk do regulacji ostrości w celu zmiany jakości obrazu. Kliknij zwiększyć przycisk do zwiększenia ostrości lub zmniejszyć przycisk do obniżenia ostrości.
- Po umieszczeniu przetwornika w odpowiedniej lokalizacji należy zoptymalizować jakość obrazu poprzez zmianę następujących parametrów przed rozpoczęciem zbierania danych.
- Pozyskiwanie obrazów
- Po zoptymalizowaniu ułożenia przetwornika i jakości obrazu, przełącz aparat ultrasonograficzny w tryb M, klikając Tryb M przycisk w oprogramowaniu do USG.
- Na ekranie obrazującym pojawi się pojedyncza pionowa linia skanowania. Należy umieścić tę linię w przekroju, w którym linie opłucnej i otrzewnej są najbardziej wyraźne.
UWAGA: W zależności od urządzenia do ultrasonografii mogą wystąpić różnice w uzyskiwaniu obrazów w trybie M. Przed uruchomieniem trybu M należy upewnić się, że obraz obejmuje obszar, w którym wyraźnie widać błonę opłucnową i otrzewną. Linię skanowania należy ustawić w miejscu, w którym błony te są wyraźnie zarysowane przez cały cykl oddechowy, a w polu widzenia nie znajdują się płuca ani żebra. - Uruchom tryb M (M-mode) przez pełny cykl wdechu i wydechu podczas oddychania spokojnego, a następnie kliknij w zamrozić a następnie zapisz przyciski służące do rejestracji stanu aktualnego i zapisu obrazu. Jeśli jest to dostępne, należy dostosować szybkość sweepu, klikając w prędkość sweepowania przycisk do regulacji szybkości zbierania danych, aby zapewnić zarejestrowanie dwóch cykli oddechowych. Powtórz ten proces, aby uzyskać kolejny obraz.
- Za pomocą bezpiecznego dla skóry markera zaznacz miejsce przyłożenia głowicy na ciele pacjenta, aby pomóc zapewnić pomiar dokładnie tej samej pozycji przepony w czasie. Jest to niezbędne dla zachowania powtarzalności pomiaru, ponieważ grubość przepony różni się w zależności od obszaru jej powierzchni.19.
- Na podstawie tych obrazów można zmierzyć grubość przepony (Tdi) oraz frakcję pogrubienia (TFdi). Jeśli wartości z drugiego obrazu w trybie M nie mieszczą się w granicach 10% wartości z pierwszego obrazu, należy powtórzyć akwizycję obrazu w trybie M do momentu uzyskania dwóch obrazów, dla których zestaw wartości różni się o nie więcej niż 10%. Szczegóły dotyczące analizy obrazu znajdują się poniżej.
- Po zakończeniu badania kliknij zakończ egzamin przycisk w oprogramowaniu USG.
- Aby wyeksportować pliki, kliknij Eksportowanie obrazów oraz upewnij się, że pliki zostały wyeksportowane w formacie DICOM.
- Wytrzyj bok pacjenta, jeśli pozostał na nim żel, a sprzęt do ultrasonografii zdezynfekuj za pomocą odpowiednich chusteczek dezynfekujących.
- Analiza obrazów
- Otwórz niezbędne pliki DICOM w programie MicroDicom DICOM viewer lub podobnym oprogramowaniu.
- Kliknij w „odległośćnarzędzie (może być nazywane suwmiarka lub linia prosta) i narysować linię prostą od wewnętrznej krawędzi opłucnej do wewnętrznej krawędzi otrzewnej w końcowym wydechu (Tdi,ee).
- Należy upewnić się, że obie membrany nie są uwzględnione w tym pomiarze oraz że oba końce linii prostej są umieszczone bezpośrednio naprzeciw siebie (pionowo), tak aby nie występowała różnica czasu między markerami, co mogłoby sztucznie zwiększyć odległość, zgodnie z Rycina 2B17.
- Wartość tę należy zapisać jako grubość przepony (Tdi,ee).
- Powtórz krok 4.2 w szczycie wdechu tego samego cyklu oddechowego, aby uzyskać grubość przepony w szczycie wdechu (Tdi,pi).
- Jeśli pacjent nie wydaje się oddychać i podczas wdechu nie stwierdzono frakcji pogrubienia przepony, należy zmierzyć Tdi,pi w miejscu reprezentatywnym dla grubości przepony w fazie wdechowej (w tym przypadku będzie ona w przybliżeniu taka sama jak Tdi,ee), jak pokazano w Rysunek 3.
- Zarówno Tdi,ee, jak i Tdi,pi powinny zostać przeanalizowane z tego samego oddechu, co pokazano w Rycina 2C, aby ocenić frakcję pogrubienia przepony podczas oddychania spoczynkowego (TFdi).
- Wykorzystując wartości Tdi,pi oraz Tdi,ee, oblicz TFdi dla każdego oddechu:
- Wykonaj drugą parę pomiarów z tego samego obrazu w trybie M (patrz Rycina 2C).
- Powtórz kroki 1.4.1–1.4.9 na drugim obrazie w trybie M. W tym momencie uzyskano cztery pomiary Tdi,ee oraz cztery pomiary TFdi.
- Jeśli wartości z drugiego obrazu w trybie M nie mieszczą się w granicach 10% wartości z pierwszego obrazu, należy powtórzyć akwizycję obrazu w trybie M aż do uzyskania dwóch obrazów, których zestawy wartości różnią się od siebie o nie więcej niż 10%.
Rycina 1: Przegląd anatomii przepony i rozmieszczenia głowicy ultradźwiękowej. (A) Struktury anatomiczne w badaniu USG żebrowej części przepony. Przepona składa się ze ścięgna centralnego, żebrowej części przepony i części słupowej przepony. (B,C) Aby zwizualizować żebrową część przepony w strefie przyłożenia w badaniu USG, pacjenta ustawia się w pozycji półleżącej i lokalizuje ósmą, dziewiątą lub 10tą przestrzeń międzyżebrową. Wysokoczęstotliwościową (>12 MHz) liniową głowicę ultradźwiękową umieszcza się równolegle do żeber w przestrzeni międzyżebrowej wzdłuż linii pachowej środkowej, aby uzyskać obraz żebrowej części przepony w przekroju poprzecznym. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina 2: Grubość przepony w badaniu USG oraz jej pogrubienie podczas oddychania spoczynkowego. (A) Głowicę umieszcza się w ósmym, dziewiątym lub 10tym odstępie międzyżebrowym, aby zobrazować przekrój poprzeczny przepony. (B) Na obrazie w trybie B białe strzałki wskazują hiperechogeniczne błony opłucnową i otrzewną. (C) Obraz w trybie M przedstawia zmianę grubości przepony w konkretnym punkcie w czasie. Od lewej do prawej żółte linie mierzą grubość przepony na koniec wydechu (Tdi,ee) oraz grubość przepony w szczycie wdechu (Tdi,pi) podczas pierwszego oddechu, a czerwone linie oznaczają te same parametry dla drugiego oddechu. Grubość przepony (Tdi,ee) wynosi odpowiednio 1,20 i 1,25 mm, a TFdi 26% i 23% u zdrowego mężczyzny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
Tabela 1: Typowe problemy w ultrasonografii transprzeponowej Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
2. Ocena maksymalnego ułamka pogrubienia przepony
UWAGA: Maksymalną frakcję pogrubienia przepony można ocenić podczas tej samej sesji eksperymentalnej, co grubość przepony.
- Pozyskiwanie obrazów
- Stosując tę samą metodologię, która została opisana powyżej, zidentyfikuj przeponę za pomocą ultradźwięków w trybie B i odpowiednio zoptymalizuj obraz.
- U pacjentów wentylowanych mechanicznie upewnij się, że napęd oddechowy jest wystarczający do oceny czynnościowej przepony, mierząc ciśnienie okluzji dróg oddechowych (P0.1) na respiratorze. Wartość P0.1 powinna wynosić co najmniej 2 cm H2O, aby kontynuować badanie. Jeśli jest mniejsza niż 2 cm H2O, rozważ zmniejszenie sedacji lub wsparcia wentylacyjnego w celu zwiększenia napędu oddechowego przed wykonaniem badania USG.
- Gdy napęd oddechowy u pacjentów wentylowanych mechanicznie będzie wystarczający, ogranicz wsparcie wentylacyjne do minimalnego poziomu (np. wentylacja z wsparciem ciśnieniowym (PSV): 0 cm H2O; dodatnie ciśnienie końcowowydechowe (PEEP): 0 cm H2O; umiarkowane poziomy PSV lub PEEP mogą być utrzymane, jeśli są niezbędne do wymiany gazowej), aby tymczasowo zwiększyć kurczliwość przepony.
UWAGA: Odstawienie wsparcia wentylacyjnego zwiększa napęd i wysiłek oddechowy, co ułatwia ocenę funkcji przepony.
- Przełącz aparat USG w tryb M, klikając przycisk M-mode.
- Podczas pracy w trybie M, poproś uczestnika o wykonanie maksymalnego, świadomego wysiłku wdechowego przy niezablokowanych drogach oddechowych (tj. manewr pojemności wdechowej), instruując uczestnika, aby w miarę możliwości „wziął głęboki wdech”.
- Jeśli pacjent nie jest w stanie stosować się do poleceń dotyczących wykonywania maksymalnych wdechów, zastosuj krótki manewr okluzji dróg oddechowych (manewr Marini)20 przez maksymalnie 20 s, aby pobudzić zwiększony wysiłek oddechowy. Następnie zwolnij okluzję i zmierz TFdi,max po zwolnieniu okluzji.
- Zatrzymaj rejestrację i zapisz obraz.
- Powtórz kroki 2.1–2.4 jeszcze dwukrotnie, aby uzyskać łącznie trzy obrazy w trybie M do analizy, lub do momentu, gdy sonograf będzie przekonany, że pacjent podjął maksymalny świadomy wysiłek.
- Wyeksportuj obrazy z trybu M w formacie DICOM do dokładnej, ślepej analizy offline.
- Przetrzyj bok pacjenta, aby usunąć pozostałości żelu, a urządzenie USG zdezynfekuj za pomocą odpowiednich chusteczek dezynfekujących.
- Analiza obrazów
- Otwórz niezbędne pliki DICOM w przeglądarce MicroDicom DICOM viewer lub podobnym oprogramowaniu.
- Kliknij narzędzie odległości (może nazywać się suwkami lub linią prostą) i narysuj linię prostą od wewnętrznej krawędzi błony opłucnej do wewnętrznej krawędzi błony otrzewnej w końcowym wydechu (Tdi,ee) oraz w szczycie wdechu (Tdi,pi) podczas maksymalnej próby wdechowej, jak pokazano na Rysunku 3B.
- Upewnij się, że wszystkie pomiary wykluczają błony opłucną i otrzewną, a oba końce linii prostej są umieszczone bezpośrednio naprzeciw siebie (pionowo), tak aby nie było różnicy czasu.
- TFdi,max dla każdego oddechu oblicza się następująco:
- Najwyższą wartość z co najmniej trzech spójnych prób zapisz jako TFdi,max.
Rycina 3: Przykłady minimalnego i maksymalnego ułamka pogrubienia przepony. (A) Grubość przepony w badaniu USG (Tdi) oraz ułamek pogrubienia (TFdi) mierzono przy minimalnym skurczu przepony. W razie potrzeby należy dostosować prędkość przesuwu; do oceny TFdi wykorzystuje się dwa oddechy. W przypadku braku wyraźnej maksymalnej grubości w fazie wdechowej, czas wysiłku wdechowego określa się klinicznie przy łóżku pacjenta. TFdi obliczono tutaj jako 11%, jednak wartość ta byłaby uśredniona z kolejnych dwóch oddechów (łącznie cztery oddechy zarejestrowane na dwóch obrazach). (B) Maksymalny ułamek pogrubienia przepony mierzony podczas maksymalnych wysiłków wdechowych (TFdi,max) jest stymulowany albo poprzez instruowanie pacjenta do podjęcia maksymalnego wysiłku wolicjonalnego, albo poprzez wykonanie manewru Marini, jeśli pacjent nie może być instruowany i występuje P0.1 >2 cm H2O. TFdi,max obliczono tutaj jako 208%, jednak za TFdi,max uznaje się najwyższą wartość uzyskaną po kilku (co najmniej trzech) próbach. Występują wyraźne różnice w TFdi i Tdi podczas maksymalnego wdechu (B) w porównaniu do minimalnego wysiłku wdechowego (A). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Wyniki
Zgodnie z tym protokołem, grubość przepony oraz frakcja pogrubienia mogą być mierzone jako nieinwazyjne i powtarzalne sposoby oceny struktury i funkcji przepony. Pomiary mogą być wykonywane przy łóżku pacjenta i zapisywane do utajnionej analizy offline. Pomiary te mogą być powtarzane w czasie, aby podłużnie ocenić zmiany w strukturze i funkcji przepony.
U zdrowych dorosłych grubość przepony w spoczynkowym końcu wydechu może wynosić od 1,5 mm do 5,0 mm, w zależności od wzrostu, płci oraz położenia głowicy21. U zdrowych dorosłych oddychających w spoczynku, tidal TFdi zazwyczaj mieści się w przedziale 15%–30%. Podczas maksymalnego wysiłku inspiracyjnego TFdi,max zazwyczaj mieści się w przedziale od 30% do 130%13,21,22. Maksymalna wartość TFdi <20% jest diagnostyczna dla ciężkiej dysfunkcji przepony13,21. Tabela 2 podsumowuje grubość przepony oraz frakcję pogrubienia u osób zdrowych i ciężko chorych.
Tabela 2: Wartości referencyjne dla grubości przepony i frakcji pogrubienia11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
U pacjentów w stanie krytycznym poddawanych inwazyjnej wentylacji mechanicznej, wyjściowa grubość przepony zmierzona na początku niewydolności oddechowej koreluje z wynikiem klinicznym (wyższa wyjściowa Tdi zwiastuje niższą śmiertelność i szybsze odłączenie od wentylacji mechanicznej). U tych pacjentów późniejsza ewolucja Tdi w czasie znacząco różni się między osobnikami. Około 40%-50% pacjentów rozwija zanik (spadek Tdi względem wartości wyjściowej o ponad 10%) w ciągu pierwszego tygodnia wentylacji mechanicznej15. Niewielka grupa pacjentów wykazuje szybki, wczesny wzrost Tdi przekraczający 10% wartości wyjściowej, co może wskazywać na uszkodzenie, stan zapalny lub obrzęk mięśnia (ale nie na przerost mięśnia, ponieważ przerost trwa tygodnie). TFdi,max <30% zwiastuje wyższe ryzyko niepowodzenia odstawienia od wentylacji mechanicznej23.
W przykładzie przedstawionym na Rysunku 2A grubość przepony podczas pierwszego oddechu (zaznaczona na żółto) wynosiła 1,20 mm w końcowej fazie wydechu oraz 1,51 mm w szczycie wdechu. Ułamek pogrubienia można następnie obliczyć za pomocą poniższego wzoru i wyrazić w procentach.
Dyskusja
Ultrasonografia membranowa zapewnia nieinwazyjną, niezawodną i ważną technikę monitorowania struktury i funkcji przepony u zdrowych osób i pacjentów w stanie krytycznym. Frakcja pogrubiająca membranę zapewnia przyłóżkową miarę aktywności i funkcji kurczliwości membrany, która jest znacznie bardziej wykonalna niż magnetyczne pomiary ciśnienia transprzeponowego drgania, tradycyjna złota metoda oceny funkcji membrany33. Monitorowanie funkcji i grubości membrany za pomocą ultradźwięków przyłóżkowych umożliwia wykrywanie atrofii membrany. W związku z tym eksperci zalecają wykonanie i przeanalizowanie co najmniej 15 oddzielnych ultradźwięków przezprzeponowych w celu rozwinięcia kompetencji17.
Aby zapewnić powtarzalne i precyzyjne pomiary, konieczne jest oznaczenie położenia sondy19. Obraz w trybie B należy zoptymalizować, dostosowując położenie sondy, a także głębokość, wzmocnienie i ostrość instrumentu. Prędkość przemiatania użytych ultradźwięków powinna być dostosowana tak, aby uzyskać co najmniej dwa oddechy w obrębie uchwyconego obrazu, jeśli to możliwe. Na koniec pomiary należy powtarzać, aż do uzyskania spójnych wartości (w granicach 10%).
Niektóre z trudności związanych z uzyskaniem Tdi i TFdi to umiejscowienie i orientacja sondy liniowej. W tabeli 1 przedstawiono niektóre typowe scenariusze i związane z nimi środki rozwiązywania problemów, które użytkownicy powinni podjąć.
Należy zwrócić uwagę na pewne ograniczenia tej techniki ultrasonograficznej. Po pierwsze, grubość membrany różni się znacznie u poszczególnych pacjentów, a zmiany grubości w czasie muszą być odniesione do wartości wyjściowej (na przykład w celu zdiagnozowania atrofii). Po drugie, pomimo prostoty techniki, wymagane jest szkolenie, aby zapewnić kompetencje. Internetowa platforma szkoleniowa online została zwalidowana w celu osiągnięcia kompetencji w zakresie techniki18. Po trzecie, opisana technika ultrasonograficzna dostarcza ograniczonych danych na temat struktury (masy) i funkcji mięśni (kurczliwości). Nowe techniki, takie jak ultrasonografia ścinania i elastografia ultrasonograficzna, mogą dostarczyć dodatkowych informacji na temat sztywności i zwłóknienia mięśni 34,35,36,37,38.
Podsumowując, ultrasonografia przezprzeponowa zapewnia kluczowe pomiary struktury i funkcji przepony, które można łatwo wykonać u zdrowych i krytycznie chorych pacjentów. Ta technika jest niezawodna i ważna, biorąc pod uwagę kompetentnego użytkownika z wystarczającym przeszkoleniem. W tym artykule opisano, jak wykonać ultrasonografię przezprzeponową i ostrzega użytkowników, aby przeszli odpowiednie szkolenie przed pozyskaniem danych.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przetwornik liniowy 10-15 MHz | Philips | L12-4 | Można użyć dowolnego przetwornika liniowego 10-15MHz |
| Dowolne oprogramowanie przeglądarki DICOM Przykład: Przeglądarka MicroDicom DICOM | MicroDicom | Bezpłatne oprogramowanie do analizy zastosowań niekomercyjnych: https://www.microdicom.com/company.html | |
| Aplikacja ultrasonograficzna Lumify | Philips | Inne systemy będą korzystać z własnego oprogramowania | |
| System ultrasonograficzny Lumify | Philips | Można użyć dowolnego systemu ultrasonograficznego | |
| Marker bezpieczny dla skóry | Viscot | 1450XL | Służy do oznaczania lokalizacji sondy |
| Żel ultradźwiękowy | Długość fali | NTPC201X | Można użyć dowolnego żelu do ultradźwięków |
Bibliografia
- Hagen-Ansert, S. L. Textbook of Diagnostic Sonography-E-Book. , Elsevier Health Sciences. (2017).
- Dussik, K. T. On the possibility of using ultrasound waves as a diagnostic aid. Neurol Psychiat. 174, 153-168 (1942).
- Shampo, M. A., Kyle, R. A. John Julian Wild-pioneer in ultrasonography. Mayo Clinin Proceedings. 72 (3), 234(1997).
- Kurjak, A. Ultrasound scanning - Prof. Ian Donald (1910-1987). European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 90 (1910-1987), 187-189 (2000).
- Donald, I., Macvicar, J., Brown, T. G. Investigation of abdominal masses by pulsed ultrasound. Lancet. 1 (7032), 1188-1195 (1958).
- Fowlkes, J. B. American Institute of Ultrasound in Medicine consensus report on potential bioeffects of diagnostic ultrasound: executive summary. Journal of Ultrasound in Medicine. 27 (4), 503-515 (2008).
- Jenssen, C., et al. European federation of societies for ultrasound in medicine and biology (EFSUMB) policy document development strategy - clinical practice guidelines, position statements and technological reviews. Ultrasound International Open. 5 (1), E2-E10 (2019).
- Pickering, M., Jones, J. F. X. The diaphragm: two physiological muscles in one. Journal of Anatomy. 201 (4), 305-312 (2002).
- De Troyer, A., Sampson, M., Sigrist, S., Macklem, P. T. The diaphragm: two muscles. Science. 213 (4504), 237-238 (1981).
- Mittal, R. K. The crural diaphragm, an external lower esophageal sphincter: a definitive study. Gastroenterology. 105 (5), 1565-1567 (1993).
- Boussuges, A., Rives, S., Finance, J., Brégeon, F. Assessment of diaphragmatic function by ultrasonography: Current approach and perspectives. World Journal of Clinical Cases. 8 (12), 2408-2424 (2020).
- Ueki, J., De Bruin, P. F., Pride, N. B. In vivo assessment of diaphragm contraction by ultrasound in normal subjects. Thorax. 50 (11), 1157-1161 (1995).
- Gottesman, E., McCool, F. D. Ultrasound evaluation of the paralyzed diaphragm. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (5), 1570-1574 (1997).
- Haber, K., Asher, M., Freimanis, A. K. Echographic evaluation of diaphragmatic motion in intra-abdominal diseases. Radiology. 114 (1), 141-144 (1975).
- Goligher, E. C., et al. Evolution of diaphragm thickness during mechanical ventilation. impact of inspiratory effort. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 192 (9), 1080-1088 (2015).
- Goligher, E. C., et al. Mechanical ventilation-induced diaphragm atrophy strongly impacts clinical outcomes. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 197 (2), 204-213 (2018).
- 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. Critical Care. 26 (1), 99(2022).
- Dugar, S., et al. Validation of a web-based platform for online training in point-of-care diaphragm ultrasound. ATS Scholar. 3 (1), 13-19 (2022).
- Goligher, E. C., et al. Measuring diaphragm thickness with ultrasound in mechanically ventilated patients: feasibility, reproducibility and validity. Intensive Care Medicine. 41 (4), 642-649 (2015).
- Truwit, J. D., Marini, J. J. Validation of a technique to assess maximal inspiratory pressure in poorly cooperative patients. Chest. 102 (4), 1216-1219 (1992).
- Boon, A. J., et al. Two-dimensional ultrasound imaging of the diaphragm: quantitative values in normal subjects. Muscle & Nerve. 47 (6), 884-889 (2013).
- Harper, C. J., et al. Variability in diaphragm motion during normal breathing, assessed with B-mode ultrasound. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 43 (12), 927-931 (2013).
- DiNino, E., Gartman, E. J., Sethi, J. M., McCool, F. D. Diaphragm ultrasound as a predictor of successful extubation from mechanical ventilation. Thorax. 69 (5), 423-427 (2014).
- Carrillo-Esper, R., et al. Standardization of sonographic diaphragm thickness evaluations in healthy volunteers. Respiratory Care. 61 (7), 920-924 (2016).
- Schepens, T., et al. The course of diaphragm atrophy in ventilated patients assessed with ultrasound: a longitudinal cohort study. Critical Care. 19, 422(2015).
- Haaksma, M. E., et al. Anatomical variation in diaphragm thickness assessed with ultrasound in healthy volunteers. Ultrasound in Medicine and Biology. 48 (9), 1833-1839 (2022).
- Farghaly, S., Hasan, A. A. Diaphragm ultrasound as a new method to predict extubation outcome in mechanically ventilated patients. Australian Critical Care. 30 (1), 37-43 (2017).
- Vivier, E., et al. Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation. Intensive Care Medicine. 38 (5), 796-803 (2012).
- Pirompanich, P., Romsaiyut, S. Use of diaphragm thickening fraction combined with rapid shallow breathing index for predicting success of weaning from mechanical ventilator in medical patients. Journal of Intensive Care. 6, 6(2018).
- Scarlata, S., Mancini, D., Laudisio, A., Raffaele, A. I. Reproducibility of diaphragmatic thickness measured by M-mode ultrasonography in healthy volunteers. Respiratory Physiology & Neurobiology. 260, 58-62 (2019).
- van Doorn, J. L. M., et al. Association of diaphragm thickness and echogenicity with age, sex, and body mass index in healthy subjects. Muscle & Nerve. 66 (2), 197-202 (2022).
- Ferrari, G., et al. Diaphragm ultrasound as a new index of discontinuation from mechanical ventilation. Critical Ultrasound Journal. 6 (1), 8(2014).
- Cattapan, S. E., Laghi, F., Tobin, M. J. Can diaphragmatic contractility be assessed by airway twitch pressure in mechanically ventilated patients. Thorax. 58 (1), 58-62 (2003).
- Drakonaki, E. E., Allen, G. M., Wilson, D. J. Ultrasound elastography for musculoskeletal applications. The British Journal of Radiology. 85 (1019), 1435-1445 (2012).
- Şendur, H. N., Cerit, M. N., Şendur, A. B., Özhan Oktar, S., Yücel, C. Evaluation of diaphragm thickness and stiffness using ultrasound and shear-wave elastography. Ultrasound Quarterly. 38 (1), 89-93 (2022).
- Tuinman, P. R., et al. Respiratory muscle ultrasonography: methodology, basic and advanced principles and clinical applications in ICU and ED patients-a narrative review. Intensive Care Medicine. 46 (4), 594-605 (2020).
- Bachasson, D., et al. Diaphragm shear modulus reflects transdiaphragmatic pressure during isovolumetric inspiratory efforts and ventilation against inspiratory loading. Journal of Applied Physiology. 126 (3), 699-707 (2019).
- Fossé, Q., et al. Ultrasound shear wave elastography for assessing diaphragm function in mechanically ventilated patients: a breath-by-breath analysis. Critical Care. 24 (1), 669(2020).
Przedruki i uprawnienia
