Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Mätning av membrantjocklek och funktion med hjälp av Point-of-Care ultraljud

Published: November 3, 2023 doi: 10.3791/65431

Summary

Diafragmans tjocklek och funktion kan bedömas hos friska individer och kritiskt sjuka patienter med hjälp av patientnära ultraljud. Denna teknik erbjuder en exakt, reproducerbar, genomförbar och väl tolererad metod för att utvärdera membranstruktur och funktion.

Abstract

Diafragman är huvudkomponenten i andningsmuskelpumpen. Diafragmadysfunktion kan orsaka dyspné och träningsintolerans och predisponerar drabbade individer för andningssvikt. Hos mekaniskt ventilerade patienter är diafragman mottaglig för atrofi och dysfunktion genom att det inte används och genom andra mekanismer. Detta bidrar till utebliven avvänjning och dåliga långsiktiga kliniska resultat. Point-of-care ultraljud ger en giltig och reproducerbar metod för att utvärdera diafragmans tjocklek och kontraktil aktivitet (förtjockningsfraktion under inspiration) som lätt kan användas av både kliniker och forskare. I den här artikeln presenteras bästa praxis för att mäta diafragmans tjocklek och kvantifiera diafragmaförtjockningen under tidvattenandning eller maximal inspiration. När man väl behärskar denna teknik kan den användas för att diagnostisera och prognostisera diafragmadysfunktion och vägleda och övervaka svaret på behandling över tid hos både friska individer och akuta eller kroniskt sjuka patienter.

Introduction

Ultraljud avser ljudvågor bortom de övre hörbara gränserna för mänsklig hörsel. Ultraljud har många tillämpningar utanför sjukvården, den mest kända är troligen utvecklingen av SONAR (ljudnavigering och avstånd) för militärt bruk under första världskriget1; Ultraljud används nu rutinmässigt vid medicinsk diagnos och terapi. Medicinsk sonografi eller diagnostiskt ultraljud använder högfrekventa ljudvågor (>20 kHz) för att ge bilder av mjukvävnadsstrukturer i kroppen. Dessa ljudvågor pulseras med frekvenser på 1 till 20 miljoner cykler/s (megahertz, MHz), som kan överföras in i kroppen för att undersöka anatomiska strukturer, såsom levern, hjärtat och skelettmuskulaturen. Patientnära ultraljud blir alltmer en hörnsten i utvärderingen och hanteringen av kritisk sjukdom.

Den första tillämpningen av ultraljud inom medicinen var på 1940-talet av Dr. Karl Dussik, som försökte lokalisera hjärntumörer genom att mäta överföringen av ultraljudsstrålar genom huvudet2. I takt med att tekniken utvecklades utvecklades nya tekniker, bland annat amplitudläge (A-läge) och ljusstyrka (B-läge)3, följt av utvecklingen av tvådimensionella skannrar 1960 4,5. Området diagnostiskt ultraljud har blivit ovärderligt i klinisk praxis, eftersom det undviker exponering för joniserande strålning och kan erhållas vid sängen, vilket undviker behovet av transport på sjukhus med tillhörande risker. Ultraljud är säkert, väl tolererat, pålitligt och repeterbart hos patienter 6,7.

Diafragman är en tunn, kupolformad muskelstruktur som fungerar som den huvudsakliga andningspumpen som driver spontan ventilation hos människor. Diafragman separerar bröst- och bukhålan och består av tre separata segment: den centrala senan, costalmembranet och det korrala membranet (Figur 1). Den centrala senan i diafragman är en icke-kontraktil struktur som gör det möjligt för större blodkärl att passera från bröstkorgen till bukhålan. Costalmembranet har fibrer som löper från bröstkorgen eller xiphoidprocessen till den centrala senan. Den korrala diafragman sätts in i de tre första ländryggsdjuren. Under inandning drar costalmembranet ihop sig, vilket sänker membranets kupol samtidigt som det nedre bröstkorgen expanderar. Kustmembranet stöder det korrala membranet i sänkningen av kupolen 8,9,10.

Transthorax ultraljud av diafragman har fått ökad uppmärksamhet för sin förmåga att övervaka diafragmans tjocklek vid appositionszonen (Figur 1)11,12,13. Diafragman visualiserades först med ultraljud 1975 av Haber et al.14. Diafragmans kontraktilitet och muskelförkortning under inandning kan kvantifieras med hjälp av M-mode ultraljud för att övervaka diafragmans tjocklek (Tdi) och förtjockningsfraktion (TFdi). Denna bedömning av kontraktilitet ger ett mått på diafragmans muskelprestanda under en given nivå av inspiratorisk drift och ansträngning. Point-of-care ultraljud ger säkra, repeterbara och tillförlitliga mätningar av membranets funktion och arkitektur. Hos mekaniskt ventilerade patienter kan förändringar i diafragmans tjocklek över tid användas för att utvärdera de negativa effekterna av mekanisk ventilation, inklusive effekterna av myotrauma på grund av överhjälp (atrofi; minskande slutexpiratorisk tjocklek över tid) eller underassistans (belastningsinducerad skada som resulterar i inflammation, ödem; möjligen representerad av ökande slutexpiratorisk tjocklek över tid)15. Dessa förändringar är korrelerade med negativa kliniska resultat16. Mätning av TFdi under tidvattenandning gör det möjligt att bedöma tidvattendiafragmatisk aktivitet (dvs. inandningsansträngning). Mätning av TFdi under en maximal inandningsansträngning (TFdi,max) ger en bedömning av membranets styrka (eftersom membranets kraftgenererande kapacitet är relaterad till dess förmåga att dra ihop sig och förkortas).

Det råder stor enighet om det optimala protokollet för att samla in och analysera mätningar17. Kompetens inom membranultraljudsavbildning innebär en måttligt brant inlärningskurva; Grundlig utbildning i tekniken och dess potentiella fallgropar är avgörande. Studier har visat att kunskaper i membranultraljud kan förvärvas på kort tid genom webbaserad utbildningpå distans 18. Därför har detta protokoll optimerats för att ge en konsekvent mätning av membrantjocklek och förtjockningsfraktion som kan tillämpas på både friska och patienter med misstänkt andningspatologi19

Protocol

Studier som använder denna teknik har fått etiskt godkännande från Research Ethics Board vid University Health Network, Toronto, Kanada.

1. Utvärdering av diafragmans tjocklek och förtjockningsfraktion under tidvattenandning

  1. Identifiera membranet
    1. Placera patienten i en halvliggande position (30°-45° från parallell) på rygg. Ta bort eventuellt klädesplagg från höger sida av bröstet.
      OBS: En liknande procedur kan användas för att visualisera vänster hemidiafragma; Den vänstra sidan är i allmänhet svårare att visualisera, och mätprecisionen rapporteras vara mycket lägre19.
    2. Slå på surfplattan som driver den bärbara ultraljudsenheten och initiera lämplig applicering (se materialförteckning). Initiera en muskuloskeletal undersökning med en högfrekvent linjär arraygivare (minst 12 MHz).
      OBS: Alla ultraljudssystem kan användas för att utföra denna teknik.
    3. Täck spetsen på den linjära matrisgivaren med en tillräcklig mängd ultraljudsgel och se till att ultraljudet är i B-läge för positionering. Håll sonden genom att omsluta sondens spets med tummen och pekfingret (Figur 2A).
    4. Palpera bröstväggens yta för att lokalisera de högra åttonde, nionde eller 10:e interkostala utrymmena mellan de mellersta och främre axillära linjerna, som visas i figur 1C och figur 2A, och placera sonden i appositionszonen (vanligtvis runt det åttonde interkostala utrymmet).
    5. Vinkla givaren i sagittalplanet så att den ligger helt mellan revbenen (Figur 2A) och inga revbensartefakter syns i bilden (Figur 2B). Om ett revben visas i bilden, justera sondens vinkel genom att luta uppåt eller nedåt. Om ett revben fortfarande är synligt, vrid sonden tills endast membranet är synligt. Om visualisering av membranet fortsätter att vara problematiskt, skjut sonden uppåt eller nedåt till ett nytt interkostalt utrymme.
    6. På ultraljudsmonitorn identifierar du två ljusa vita parallella linjer omedelbart ovanför levern, vilket indikerar pleura- och peritonealmembranen (Figur 2B). Det relativt hypoekoiska costalmembranet kan visualiseras mellan dessa linjer.
    7. Justera bildens djup genom att klicka på knappen för att öka eller minska djupet för att optimera storleken på membranet. Se till att membranet är centrerat på bildskärmen. Detta kommer att säkerställa maximal upplösning av pleura- och peritoneallinjerna från omgivande strukturer.
    8. Om bilden förblir suboptimal (dvs. lungorna eller revbenen är synliga i bilden eller pleura- och peritonealmembranen inte är tydligt visualiserade), justera sonden för bättre visualisering genom att flytta sonden upp och ner längs revbensutrymmet, fram och tillbaka från basen eller rotera. Se tabell 1 för exempel på vanliga problem vid transdiafragmatiskt ultraljud.
  2. Optimera bilder
    1. När givaren är på rätt plats, optimera bildkvaliteten genom att ändra följande komponenter före datainsamling.
      OBS: På olika ultraljudsenhetsprogram finns det modell- och programvaruskillnader. I den här programvaran har vi utfört följande knappklick för att uppnå målet.
    2. På ultraljudsenhetens programvara klickar du på förstärkningsknappen för att ändra bildens ljusstyrka. Öka förstärkningen genom att klicka på ökningsknappen för att få bilden att se ljusare ut. Omvänt, klicka på minska knappen för att göra bilden mörkare. Om förstärkningen är för låg kan strukturerna vara svåra att fastställa. Om förstärkningen är för hög kan främmande ekon uppstå och bilden blir för ljus.
    3. Om det finns på ultraljudsenheten, klicka på fokusknappen för att justera fokus för att ändra bildkvaliteten. Klicka på förökningsknappen om du vill öka skärpan eller på förminskningsknappen om du vill sänka skärpan.
  3. Hämta bilder
    1. När placering och bildkvalitet har optimerats, placera ultraljudet i M-läge genom att klicka på M-lägesknappen på ultraljudsprogramvaran.
    2. En enda vertikal skanningslinje visas på bildskärmen. Placera linjen mellan den sektion där pleura- och peritoneallinjerna är tydligast.
      OBS: Det kan finnas en viss variation mellan ultraljudsenheter när det gäller att få M-lägesbilder. Säkerställ ett fritt område där väldefinierade pleura- och peritonealmembran visualiseras innan M-mode initieras. Placera skanningslinjen på en plats där pleura- och peritonealmembranen är väldefinierade under hela andningscykeln och inga lungor eller revben kommer in i synfältet.
    3. Kör M-mode över en hel cykel av inspiration och utgång under tidvattenandning och klicka sedan på frys - och sedan spara-knapparna för att fånga det faktiska tillståndet och spara bilden. Om tillgängligt, justera svephastigheten genom att klicka på svephastighetsknappen för att justera insamlingshastigheten för att säkerställa att två andningscykler erhålls. Upprepa denna process för att få en annan bild.
    4. Med en hudsäker markör markerar du sondens placering på patientens kropp för att säkerställa att exakt samma position för membranet mäts över tid. Detta är viktigt för att bibehålla måttets reproducerbarhet, eftersom membranets tjocklek varierar över dess yta19.
    5. Från dessa bilder kan membrantjockleken (Tdi) och förtjockningsfraktionen (TFdi) mätas. Om värdena från den andra M-lägesbilden inte ligger inom 10 % av den första bilden, upprepa bildtagningen i M-läge tills två bilder med en uppsättning värden inom 10 % från varandra erhålls. Se detaljer om bildanalys nedan.
    6. När undersökningen är klar klickar du på knappen avsluta prov i ultraljudsprogramvaran.
    7. Om du vill exportera filer klickar du på Exportera bilder och ser till att filerna exporteras i DICOM-format.
    8. Torka av patientens sida om det finns någon gel kvar och desinficera ultraljudsutrustningen med lämpliga desinfektionsservetter.
  4. Analysera bilder
    1. Öppna de nödvändiga DICOM-filerna i MicroDicom DICOM-visaren eller liknande programvara.
    2. Klicka på "avståndsverktyget" (kan kallas skjutmått eller rak linje) och dra en rak linje från pleuramembranets innerkant till peritonealmembranets innerkant vid slutet av utmattningen (Tdi,ee).
    3. Se till att båda membranen inte ingår i denna mätning och att båda ändarna av den raka linjen är placerade rakt över (vertikalt) från varandra så att det inte finns någon tidsskillnad mellan markörerna, vilket artificiellt kan öka avståndet, enligt figur 2B17.
    4. Anteckna detta värde som membrantjocklek (Tdi,ee).
    5. Upprepa steg 4.2 vid maximal inandning av samma andetag för att erhålla membranets tjocklek vid maximal inandning (Tdi,pi).
    6. Om patienten inte verkar andas, och ingen diafragmaförtjockningsfraktion är uppenbar under inandning, mät Tdi,pi på en plats som är representativ för membranets tjocklek under inandningsfasen (i detta fall kommer den att vara ungefär densamma som Tdi,ee), som visas i figur 3.
    7. Både Tdi,ee och Tdi,pi bör analyseras från samma andetag, som visas i figur 2C, för att bedöma diafragmans förtjockningsfraktion under tidvattenandning (TFdi).
    8. Använd Tdi,pi och Tdi,ee för att beräkna TFdi för varje andetag:
      Equation 1
    9. Skaffa ett andra par mätningar från samma M-lägesbild (se figur 2C).
    10. Upprepa steg 1.4.1-1.4.9 på den andra M-lägesbilden. Vid denna tidpunkt har fyra mätningar av Tdi,ee och fyra mätningar av TFdi erhållits.
    11. Om värdena från den andra M-lägesbilden inte ligger inom 10 % av den första bilden, upprepa bildtagningen i M-läge tills två bilder med en uppsättning värden inom 10 % från varandra erhålls.

Figure 1
Figur 1: Översikt över membrananatomi och placering av ultraljudssond. (A) Anatomiska strukturer för ultraljud av costalmembranet. Diafragman består av den centrala senan, costalmembranet och crural diafragman. (B,C) För att visualisera costalmembranet vid appositionszonen på ultraljud placeras patienten i halvliggande position och det åttonde, nionde eller 10:e interkostala utrymmet är beläget. En högfrekvent (>12 MHz) linjär array-ultraljudssond placeras parallellt med revbenen i det interkostala utrymmet längs midaxillärlinjen för att visualisera costalmembranet som ett tvärsnitt. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Ultraljudsmembranets tjocklek och förtjockning under tidvattenandning. (A) Sonden placeras vid det åttonde, nionde eller 10:e interkostala utrymmet för att visualisera membranet som ett tvärsnitt. (B) I bilden i B-läge visar de vita pilarna de hyperekoiska pleura- och peritonealmembranen. (C) M-mode-bilden projicerar variation i membrantjocklek vid en viss punkt över tiden. Från vänster till höger mäter de gula linjerna membranets tjocklek vid slutet av utandningen (Tdi,ee) och membranets tjocklek vid toppinandningen (Tdi,pi) i det första andetaget, och de röda linjerna anger tjockleken vid det andra andetaget. Membrantjockleken (Tdi,ee) mäter 1,20 och 1,25 mm, och TFdi 26 % respektive 23 % hos en frisk manlig försöksperson. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Tabell 1: Vanliga problem vid transdiafragmatiskt ultraljud Klicka här för att ladda ner denna tabell.

2. Utvärdering av den maximala membranförtjockningsfraktionen

OBS: Den maximala membranförtjockningsfraktionen kan bedömas under samma experimentsession som membrantjockleken.

  1. Hämta bilder
    1. Använd samma metodik som beskrivits ovan, identifiera membranet med hjälp av B-mode ultraljud och optimera därefter.
    2. Hos mekaniskt ventilerade patienter, säkerställ att det finns tillräcklig andningsdrivning för bedömning av diafragmans funktionsbedömning genom att mäta luftvägsocclusionstrycket (P0,1) på ventilatorn. P0.1 bör vara minst 2 cm H2O för att fortsätta. Om det är mindre än 2 cm H2O, överväg att få sedering eller ventilationsstöd reducerat för att öka andningskraften före ultraljudsavbildning.
    3. När andningsdrivningen är tillräcklig hos mekaniskt ventilerade patienter, reducera ventilationsstödet till en miniminivå (t.ex. tryckstödsventilation (PSV): 0 cm H2O; positivt slutexpiratoriskt tryck (PEEP): 0 cm H2O; måttliga nivåer av PSV eller PEEP kan bibehållas om det behövs för gasutbyte) för att tillfälligt öka diafragmatisk kontraktilitet.
      OBS: Avlägsnandet av ventilationsstöd ökar andningsdriften och ansträngningen för att underlätta bedömningen av diafragmans funktion.
  2. Placera ultraljudet i M-läge genom att klicka på M-lägesknappen .
  3. När du kör M-läge, coacha deltagaren att utföra en maximal viljemässig inandningsansträngning mot en icke-tilltäppt luftväg (dvs. inandningskapacitetsmanöver), instruera deltagaren att "ta ett stort andetag" om det är möjligt.
    1. Om patienten inte kan följa kommandon för att göra maximala inandningsansträngningar, applicera en kort luftvägstoppningsmanöver (Marini-manövern)20 i upp till 20 s för att stimulera ökad andningsansträngning. Släpp sedan ocklusionen och mät TFdi,max efter att ocklusionen släppts.
  4. Frys inspelningen och spara bilden.
  5. Upprepa steg 2.1-2.4 två gånger till för att få totalt tre M-mode-bilder för analys, eller tills sonografen är säker på att patienten har gjort maximala viljemässiga ansträngningar.
  6. Exportera bilder i M-läge i DICOM-format för noggrann blindad offlineanalys.
  7. Torka av patientens sida för att rengöra eventuell kvarvarande gel och desinficera ultraljudsutrustningen med lämpliga desinficerande våtservetter.
  8. Analysera bilder
    1. Öppna de nödvändiga DICOM-filerna i MicroDicom DICOM-visaren eller liknande programvara.
    2. Klicka på avståndsverktyget (kan kallas skjutmått eller rätlinjiga) och dra en rak linje från pleuramembranets innerkant till peritonealmembranets innerkant vid slututgången (Tdi,ee) och toppinandning (Tdi,pi) under ett maximalt inandningsförsök, som visas i figur 3B.
    3. Se till att alla mätningar utesluter pleura- och peritonealmembranen och att båda ändarna av den raka linjen placeras rakt över (vertikalt) från varandra, så att det inte finns någon tidsskillnad.
    4. TFdi,max för varje andetag beräknas som:
      Equation 2
    5. Registrera det högsta värdet av minst tre konsekventa försök som TFdi,max.

Figure 3
Figur 3: Exempel på minimal och maximal membranförtjockningsfraktion. (A) Ultraljudsmembrantjocklek (Tdi) och förtjockningsfraktion (TFdi) mättes i närvaro av minimal membrankontraktion. Justera svephastigheten vid behov; två andetag används för att bedöma TFdi. I frånvaro av tydlig maximal inspiratorisk tjocklek bestäms tidpunkten för inspiratorisk ansträngning kliniskt vid sängen. TFdi beräknas här som 11 %, men skulle vara ett genomsnitt över ytterligare två andetag (totalt fyra andetag fångade i två bilder). (B) Maximal diafragmaförtjockningsfraktion mätt under maximal inandningsansträngning (TFdi,max) stimuleras antingen genom att coacha patienten till maximal viljestyrka, eller genom att följa en Marini mauver om patienten inte kan coachas och det finns en P0,1 >2 cm H2O. TFdi,max beräknas här som 208 %, Det största värdet som erhålls efter flera (minst tre) försök skulle dock registreras som TFdi,max. Det finns en uttalad skillnad i TFdi och Tdi under en maximal inspiration (B) jämfört med en minimal inandningsansträngning (A). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Representative Results

Enligt detta protokoll kan membrantjocklek och förtjockningsfraktion mätas som icke-invasiva och reproducerbara metoder för att utvärdera membranets struktur och funktion. Mätningar kan göras vid sängkanten och sparas för blindad offlineanalys. Dessa mått kan erhållas upprepade gånger över tid för att bedöma förändringar i membranstruktur och funktion longitudinellt.

Hos friska vuxna kan tjockleken på slutexpiratoriska membran i vila variera från 1,5 mm till 5,0 mm, beroende på längd, kön och sondposition21. Hos friska vuxna som andas i vila varierar tidal TFdi vanligtvis mellan 15 % och 30 %. Under maximala inandningsinsatser varierar TFdi,max vanligtvis mellan 30 % och 130 %13,21,22. Maximal TFdi <20 % är diagnostiskt för svår diafragmadysfunktion13,21. Tabell 2 sammanfattar friska och kritiskt sjuka diafragmatjocklek och förtjockningsfraktion.

Tabell 2: Referensvärden för membrantjocklek och förtjockningsfraktion 11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. Klicka här för att ladda ner denna tabell.

Hos kritiskt sjuka patienter som får invasiv mekanisk ventilation är diafragmans tjocklek vid baslinjen, mätt i början av andningssvikt, korrelerad till det kliniska resultatet (högre utgångsvärde för Tdi förutsäger lägre dödlighet och snabbare frigörelse från mekanisk ventilation). Hos dessa patienter varierar den efterföljande utvecklingen av Tdi över tid kraftigt mellan olika patienter. Cirka 40–50 % av patienterna utvecklar atrofi (en minskning av Tdi från baslinjen med mer än 10 %) inom den första veckan med mekanisk ventilation15. En liten undergrupp av patienter uppvisar en snabb tidig ökning av Tdi som överstiger 10 % av baslinjen, vilket möjligen tyder på skada, inflammation eller ödem i muskeln (men inte muskelhypertrofi, eftersom hypertrofi tar veckor att inträffa). TFdi,max <30% förutsäger en högre risk för misslyckad avvänjning från mekanisk ventilation23.

I exemplet som visas i figur 2A var membranets tjocklek i det första andetaget (i gult) 1,20 mm vid slutet av utandningen och 1,51 mm vid maximal inandning. Förtjockningsfraktionen kan sedan beräknas med hjälp av formeln nedan och uttryckas i procent.
Equation 3
Equation 4
Equation 5

Discussion

Membranultraljud ger en icke-invasiv, pålitlig och giltig teknik för att övervaka diafragmans struktur och funktion hos friska försökspersoner och kritiskt sjuka patienter. Membranförtjockningsfraktion ger ett mått på membranets kontraktila aktivitet och funktion som är mycket mer genomförbart än magnetiska transdiafragmatiska tryckmätningar, den traditionella guldstandardmetoden för att utvärdera membranfunktion33. Övervakning av diafragmafunktion och tjocklek med patientnära ultraljud ger ett sätt att upptäcka diafragmatrofi. Experter rekommenderar därför att minst 15 separata transdiafragmatiska ultraljud utförs och analyseras för att utveckla kompetens17.

För att säkerställa reproducerbara och exakta mätningar är det absolut nödvändigt att markera sondens placering19. B-lägesbilden bör optimeras genom att justera sondens placering, såväl som instrumentets djup, förstärkning och fokus. Svephastigheten för det använda ultraljudet bör justeras för att få minst två andetag inom en tagen bild om möjligt. Slutligen bör mätningarna upprepas tills konsekventa värden (inom 10 %) erhålls.

Några av svårigheterna med att erhålla Tdi och TFdi är placeringen och orienteringen av den linjära sonden. Tabell 1 visar några vanliga scenarier och tillhörande felsökningsåtgärder som användare bör vidta.

Vissa begränsningar med denna ultraljudsteknik måste noteras. För det första varierar diafragmans tjocklek kraftigt mellan olika patienter, och förändringar i tjocklek över tid måste refereras till baslinjevärdet (till exempel för att diagnostisera atrofi). För det andra, trots teknikens enkelhet, krävs utbildning för att säkerställa kompetens. En webbaserad online-utbildningsplattform har validerats för att uppnå kompetens inom tekniken18. För det tredje ger den beskrivna ultraljudstekniken begränsade data om muskelstruktur (massa) och funktion (kontraktilitet). Nya tekniker, som skjuvultraljud och ultraljudselastografi, kan ge ytterligare information om muskelstelhet och fibros 34,35,36,37,38.

Sammanfattningsvis ger transdiafragmatiskt ultraljud viktiga mått på diafragmans struktur och funktion som enkelt kan utföras på friska och kritiskt sjuka patienter. Denna teknik är tillförlitlig och giltig, med tanke på en kompetent användare med tillräcklig utbildning. Den här artikeln beskriver hur man utför transdiafragmatiskt ultraljud och uppmanar användare att genomgå tillräcklig utbildning innan datainsamling.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10-15 MHz linear array transducer  Philips L12-4 Any 10-15MHz linear array transducer may be used
Any DICOM viewer software  Example: MicroDicom DICOM viewer MicroDicom Free for non-commerical use analysis software: https://www.microdicom.com/company.html
Lumify Ultrasound Application Philips  Other systems will use their own software
Lumify Ultrasound System Philips Any ultrasound system may be used
Skin Safe Marker  Viscot 1450XL Used for marking location of probe
Ultrasound Gel Wavelength  NTPC201X  Any ultrasound gel may be used

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hagen-Ansert, S. L. Textbook of Diagnostic Sonography-E-Book. , Elsevier Health Sciences. (2017).
  2. Dussik, K. T. On the possibility of using ultrasound waves as a diagnostic aid. Neurol Psychiat. 174, 153-168 (1942).
  3. Shampo, M. A., Kyle, R. A. John Julian Wild-pioneer in ultrasonography. Mayo Clinin Proceedings. 72 (3), 234 (1997).
  4. Kurjak, A. Ultrasound scanning - Prof. Ian Donald (1910-1987). European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 90 (1910-1987), 187-189 (2000).
  5. Donald, I., Macvicar, J., Brown, T. G. Investigation of abdominal masses by pulsed ultrasound. Lancet. 1 (7032), 1188-1195 (1958).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Pickering, M., Jones, J. F. X. The diaphragm: two physiological muscles in one. Journal of Anatomy. 201 (4), 305-312 (2002).
  9. De Troyer, A., Sampson, M., Sigrist, S., Macklem, P. T. The diaphragm: two muscles. Science. 213 (4504), 237-238 (1981).
  10. Mittal, R. K. The crural diaphragm, an external lower esophageal sphincter: a definitive study. Gastroenterology. 105 (5), 1565-1567 (1993).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Gottesman, E., McCool, F. D. Ultrasound evaluation of the paralyzed diaphragm. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (5), 1570-1574 (1997).
  14. Haber, K., Asher, M., Freimanis, A. K. Echographic evaluation of diaphragmatic motion in intra-abdominal diseases. Radiology. 114 (1), 141-144 (1975).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Boon, A. J., et al. Two-dimensional ultrasound imaging of the diaphragm: quantitative values in normal subjects. Muscle & Nerve. 47 (6), 884-889 (2013).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Carrillo-Esper, R., et al. Standardization of sonographic diaphragm thickness evaluations in healthy volunteers. Respiratory Care. 61 (7), 920-924 (2016).
  25. Schepens, T., et al. The course of diaphragm atrophy in ventilated patients assessed with ultrasound: a longitudinal cohort study. Critical Care. 19, 422 (2015).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Vivier, E., et al. Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation. Intensive Care Medicine. 38 (5), 796-803 (2012).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Ferrari, G., et al. Diaphragm ultrasound as a new index of discontinuation from mechanical ventilation. Critical Ultrasound Journal. 6 (1), 8 (2014).
  33. 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).
  34. Drakonaki, E. E., Allen, G. M., Wilson, D. J. Ultrasound elastography for musculoskeletal applications. The British Journal of Radiology. 85 (1019), 1435-1445 (2012).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).

Tags

Medicin utgåva 201 membran ultraljud tjocklek förtjockningsfraktion membranfunktion ultraljud
Mätning av membrantjocklek och funktion med hjälp av Point-of-Care ultraljud
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bellissimo, C. A., Morris, I. S.,More

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, doi:10.3791/65431 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter