Waiting
Login processing...

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

Medicine

מדידת עובי הסרעפת ותפקודה באמצעות אולטרסאונד נקודתי

Published: November 3, 2023 doi: 10.3791/65431
Automatic Translation
1, 2,3,4, 1, 1,2,3,5
1Toronto General Hospital Research Institute, 2Interdepartmental Division of Critical Care Medicine, University of Toronto, 3Department of Physiology, Faculty of Medicine, University of Toronto, 4Deparatment of Intensive Care Medicine, Nepean Hospital, 5Division of Respirology, Department of Medicine, University Health Network

Summary

ניתן להעריך את עובי הסרעפת ותפקודה אצל אנשים בריאים וחולים במצב קריטי באמצעות אולטרסאונד נקודתי. טכניקה זו מציעה שיטה מדויקת, ניתנת לשחזור, ישימה ונסבלת היטב להערכת מבנה ותפקוד הסרעפת.

Abstract

הסרעפת היא המרכיב העיקרי של משאבת שריר הנשימה. תפקוד לקוי של הסרעפת עלול לגרום לקוצר נשימה ולאי סבילות לפעילות גופנית, וגורם לאנשים הסובלים מכשל נשימתי. בחולים מונשמים מכנית, הסרעפת רגישה לניוון ותפקוד לקוי באמצעות חוסר שימוש ומנגנונים אחרים. זה תורם לכישלון בגמילה ולתוצאות קליניות גרועות לטווח ארוך. אולטרסאונד נקודתי מספק שיטה תקפה וניתנת לשחזור להערכת עובי הסרעפת ופעילות ההתכווצות (עיבוי מקטע במהלך השראה) שניתן להשתמש בה בקלות על ידי רופאים וחוקרים כאחד. מאמר זה מציג שיטות עבודה מומלצות למדידת עובי הסרעפת ולכימות עיבוי הסרעפת במהלך נשימת גאות ושפל או השראה מרבית. לאחר השליטה, טכניקה זו יכולה לשמש כדי לאבחן ופרוגנוסטיקט תפקוד לקוי של הסרעפת, ולהנחות ולנטר תגובה לטיפול לאורך זמן הן אצל אנשים בריאים והן בחולים חריפים או כרוניים.

Introduction

אולטרסאונד מתייחס לגלי קול מעבר לגבולות השמיעתיים העליונים של השמיעה האנושית. לאולטרסאונד יישומים רבים מעבר לשירותי הבריאות, המפורסם שבהם הוא ככל הנראה פיתוח SONAR (ניווט קול וטווח) לשימוש צבאי במלחמת העולם הראשונה1; אולטרסאונד משמש כיום באופן שגרתי באבחון וטיפול רפואי. סונוגרפיה רפואית או אולטרסאונד אבחוני משתמשים בגלי קול בתדר גבוה (>20 קילוהרץ) כדי לספק תמונות של מבני רקמות רכות בגוף. גלי קול אלה פועמים בתדרים של 1 עד 20 מיליון מחזורים לשנייה (מגה-הרץ, מגה-הרץ), אשר יכולים להיות מועברים לגוף כדי לבחון מבנים אנטומיים, כגון הכבד, הלב ושרירי השלד. אולטרסאונד נקודתי הופך יותר ויותר לאבן פינה בהערכה וניהול של מחלות קריטיות.

היישום הראשון של אולטרסאונד ברפואה היה בשנות ה-40 של המאה ה-20 על ידי ד"ר קרל דוסיק, שניסה לאתר גידולי מוח על ידי מדידת העברת קרני אולטרסאונד דרך הראש2. עם התקדמות הטכנולוגיה, פותחו טכניקות חדשות, כולל מצב משרעת (מצב A) ומצב בהירות (מצב B)3, ואחריו פיתוח סורקים דו-ממדיים בשנת 1960 4,5. תחום האולטרסאונד האבחנתי הפך לרב ערך בפרקטיקה הקלינית, שכן הוא נמנע מחשיפה לקרינה מייננת וניתן להשיג אותו ליד המיטה, תוך הימנעות מהצורך בתחבורה בבית החולים עם הסיכונים הקשורים. אולטרסאונד הוא בטוח, נסבל היטב, אמין, וחוזר על עצמו בחולים 6,7.

הסרעפת היא מבנה שרירי דק בצורת כיפה המשמש כמשאבת הנשימה העיקרית המניעה אוורור ספונטני בבני אדם. הסרעפת מפרידה בין חלל בית החזה לחלל הבטן ומורכבת משלושה מקטעים נפרדים: הגיד המרכזי, הסרעפת הקוסטלית והסרעפת (איור 1). הגיד המרכזי של הסרעפת הוא מבנה לא מתכווץ המאפשר לכלי דם מרכזיים לעבור דרך בית החזה לחלל הבטן. בסרעפת הקוסטלית סיבים הזורמים מכלוב הצלעות או תהליך הקסיפואיד ועד לגיד המרכזי. הסרעפת הגולמית מוחדרת לשלוש החוליות המותניות הראשונות. במהלך ההשראה, הסרעפת הקוסטלית מתכווצת, מורידה את כיפת הסרעפת תוך הרחבת כלוב הצלעות התחתון. הסרעפת הקוסטלית תומכת בסרעפת הקרנית בהנמכת הכיפה 8,9,10.

אולטרסאונד טרנס-חזי של הסרעפת זכה לתשומת לב הולכת וגוברת בשל יכולתו לפקח על עובי הסרעפת באזור האפפוזיציה (איור 1)11,12,13. הסרעפת הודגמה לראשונה באמצעות אולטרסאונד בשנת 1975 על ידי Haber et al.14. ניתן לכמת את התכווצות הסרעפת ואת קיצור השרירים במהלך ההשראה באמצעות אולטרסאונד במצב M כדי לפקח על עובי הסרעפת (Tdi) ומקטע העיבוי (TFdi). הערכה זו של התכווצות מספקת מדד של ביצועי שרירי הסרעפת תחת רמה נתונה של דחף השראה ומאמץ. אולטרסאונד נקודתי מספק מדדים בטוחים, חוזרים ואמינים של תפקוד וארכיטקטורה של הסרעפת. בחולים מונשמים מכנית, שינויים בעובי הסרעפת לאורך זמן יכולים לשמש להערכת ההשפעות השליליות של הנשמה מכנית, כולל ההשפעות של מיוטראומה עקב סיוע יתר (ניוון; ירידה בעובי הסופי לאורך זמן) או תת-סיוע (פציעה הנגרמת על ידי עומס וכתוצאה מכך דלקת, בצקת; ייתכן שהדבר מיוצג על ידי הגדלת עובי התפוגה הסופית לאורך זמן)15. שינויים אלה מתואמים עם תוצאות קליניות שליליות16. מדידת TFdi במהלך נשימת גאות מאפשרת הערכה של פעילות סרעפתית של גאות ושפל (כלומר, מאמץ השראתי). מדידת TFdi במהלך מאמץ השראתי מקסימלי (TFdi,max) מספקת הערכה של חוזק הסרעפת (שכן יכולת יצירת הכוח של הסרעפת קשורה ליכולתה להתכווץ ולהתקצר).

קיימת הסכמה מהותית על הפרוטוקול האופטימלי לרכישה וניתוח מדידות17. מיומנות בהדמיית אולטרסאונד בסרעפת כרוכה בעקומת למידה תלולה למדי; הכשרה יסודית בטכניקה ובמלכודות הפוטנציאליות שלה היא חיונית. מחקרים הראו כי מיומנות באולטרסאונד דיאפרגמה ניתן לרכוש בפרק זמן קצר באמצעות אימון מרחוק מבוסס אינטרנט18. לכן, פרוטוקול זה עבר אופטימיזציה כדי לספק מדידה עקבית של עובי הסרעפת ומקטע העיבוי שניתן ליישם הן על חולים בריאים והן על חולים עם חשד לפתולוגיה נשימתית19

Protocol

מחקרים המשתמשים בטכניקה זו קיבלו אישור אתי ממועצת האתיקה של המחקר ברשת הבריאות האוניברסיטאית, טורונטו, קנדה.

1. הערכת עובי הסרעפת ועיבוי המקטע במהלך נשימת גאות ושפל

  1. זיהוי הסרעפת
    1. הניחו את המטופל במצב שכיבה למחצה (30°-45° מהמקביל) על הגב. יש להסיר כל פריט לבוש מצד ימין של החזה.
      הערה: הליך דומה עשוי לשמש כדי לדמיין את חצי הסרעפת השמאלית; הצד השמאלי בדרך כלל קשה יותר לדמיין, ודיוק המדידה מדווח להיות נמוך בהרבה19.
    2. הפעל את הטאבלט המפעיל את יחידת האולטרסאונד הניידת והפעל את היישום המתאים (ראה טבלת חומרים). התחל בדיקת שרירים ושלד עם מתמר מערך ליניארי בתדר גבוה (מינימום 12 MHz).
      הערה: ניתן להשתמש בכל מערכת אולטרסאונד לביצוע טכניקה זו.
    3. כסו את קצה מתמר המערך הליניארי בכמות מספקת של ג'ל אולטרסאונד וודאו שהאולטרסאונד נמצא במצב B למיקום. החזיקו את הגשושית על-ידי סגירת קצה הגשושית עם האגודל והאצבע המורה (איור 2A).
    4. מישוש משטח דופן בית החזה כדי לאתר אתהחללים הבין-קוסטליים הימניים, השמינית, התשיעית או העשירית בין קווי בית השחי האמצעיים והקדמיים, כפי שמוצג באיור 1C ובאיור 2A, ומקם את הגשושית באזור האפפוזיציה (בדרך כלל סביב החלל הבין-קוסטלי השמיני).
    5. סובבו את המתמר במישור הקשת כך שהוא ממוקם כולו בין הצלעות (איור 2A) ולא ייראו בתמונה ממצאי צלעות (איור 2B). אם מופיע צלע בתמונה, התאימו את זווית הבדיקה באמצעות הטיה למעלה או למטה. אם הצלע עדיין גלויה, סובבו את הבדיקה עד שרק הסרעפת נראית לעין. אם הדמיה של הסרעפת ממשיכה להיות בעייתית, החלק את הגשושית למעלה או למטה לחלל בין-קוסטלי חדש.
    6. על צג האולטרסאונד, זהו שני קווים מקבילים לבנים בהירים העולים מיד על הכבד, המציינים את הקרומים הפלאורליים והצפקיים (איור 2B). ניתן לדמיין את הסרעפת הקוסטלית היפואקואית יחסית בין שורות אלה.
    7. התאם את עומק התמונה על ידי לחיצה על כפתור הגדל או הקטן עומק כדי לייעל את גודל הסרעפת. ודא שהסרעפת ממורכזת על צג התצוגה. זה יבטיח רזולוציה מקסימלית של קווי pleural ו peritoneal מן המבנים הסובבים.
    8. אם התמונה נשארת תת-אופטימלית (כלומר, הריאות או הצלעות נראות בתמונה או שהקרומים הפלאורליים והצפקיים אינם מוצגים בבירור), התאימו את הגשושית להדמיה טובה יותר על ידי הזזת הגשושית למעלה ולמטה לאורך חלל הצלעות, קדימה ואחורה מהבסיס, או סיבוב. ראו טבלה 1 לדוגמאות לבעיות נפוצות באולטרה-סאונד טרנס-סרעפתי.
  2. מיטוב תמונות
    1. לאחר שהמתמר נמצא במיקום הנכון, מטב את איכות התמונה על-ידי שינוי הרכיבים הבאים לפני איסוף הנתונים.
      הערה: בתוכנות שונות של יחידות אולטרסאונד, קיימים הבדלי דגם ותוכנה. בתוכנה זו, ביצענו את לחיצות הכפתור הבאות כדי להשיג את המטרה.
    2. בתוכנת יחידת האולטרסאונד, לחץ על כפתור הרווח כדי לשנות את בהירות התמונה. הגדל את הרווח על-ידי לחיצה על לחצן הגדל , כדי לגרום לתמונה להיראות בהירה יותר. לעומת זאת, לחץ על לחצן ההקטנה כדי להכהות את התמונה. אם הרווח נמוך מדי, מבנים עשויים להיות קשים לבירור. אם הרווח גבוה מדי, יכולים להופיע הדים חיצוניים והתמונה תיראה בהירה מדי.
    3. אם זמין ביחידת האולטרסאונד, לחץ על לחצן המיקוד כדי להתאים את המיקוד כדי לשנות את איכות התמונה. לחץ על לחצן הגדל כדי להגביר את המיקוד או על לחצן הקטן כדי להנמיך את המיקוד.
  3. רכישת תמונות
    1. לאחר אופטימיזציה של המיקום ואיכות התמונה, מקם את האולטרסאונד במצב M על ידי לחיצה על כפתור M-mode בתוכנת האולטרסאונד.
    2. קו סריקה אנכי יחיד יופיע על מסך ההדמיה. מקם את הקו בין הקטע שבו הקווים הפלאורליים והצפקיים ברורים ביותר.
      הערה: תיתכן שונות מסוימת בין מכשירי אולטרסאונד בקבלת תמונות במצב M. ודא אזור ברור שבו ממברנות pleural ו peritoneal מוגדר היטב הם דמיינו לפני תחילת M-mode. מקם את קו הסריקה במיקום שבו קרומי הצפק והצפק מוגדרים היטב לאורך מחזור הנשימה ולא נכנסים ריאות או צלעות לשדה הראייה.
    3. הפעל את מצב M על פני מחזור מלא של השראה ותפוגה במהלך נשימת גאות ושפל ולאחר מכן לחץ על ההקפאה ולאחר מכן שמור כפתורים כדי ללכוד את המצב בפועל ולשמור את התמונה. אם זמין, התאם את מהירות הטאטוא על ידי לחיצה על לחצן מהירות הטאטוא כדי להתאים את קצב האיסוף כדי להבטיח קבלת שני מחזורי נשימה. חזור על תהליך זה כדי לקבל תמונה אחרת.
    4. בעזרת סמן בטוח לעור, סמן את מיקום הבדיקה על גופו של המטופל, כדי להבטיח שאותו מיקום בדיוק של הסרעפת נמדד לאורך זמן. זה חיוני כדי לשמור על יכולת השחזור של המדד, כמו עובי הסרעפת משתנה על פני שטח הפנים שלה19.
    5. מתמונות אלה ניתן למדוד את עובי הסרעפת (Tdi) ואת מקטע העיבוי (TFdi). אם הערכים מהתמונה השניה במצב M אינם בטווח של 10% מהתמונה הראשונה, חזרו על רכישת התמונה במצב M עד לקבלת שתי תמונות עם ערכת ערכים בטווח של 10% זו מזו. ראה פרטים על ניתוח תמונות למטה.
    6. לאחר סיום המבחן, לחץ על כפתור סיום המבחן בתוכנת האולטרסאונד.
    7. כדי לייצא קבצים, לחץ על Export images וודא שהקבצים מיוצאים בתבנית DICOM.
    8. יש לנגב את הצד של המטופל אם נותר ג'ל ולחטא את ציוד האולטרסאונד במגבוני חיטוי מתאימים.
  4. ניתוח תמונות
    1. פתח את קבצי DICOM הדרושים במציג DICOM של MicroDicom או בתוכנה דומה.
    2. לחץ על הכלי "מרחק" (יכול להיקרא קליפרים או קו ישר) וצייר קו ישר מהקצה הפנימי של הממברנה הפלאורלית לקצה הפנימי של קרום הצפק בפקיעת הקצה (Tdi,ee).
    3. ודא ששני הקרומים אינם נכללים במדידה זו וששני הקצוות של הקו הישר ממוקמים ישירות לרוחב (אנכית) זה מזה, כך שלא יהיה הפרש זמן בין הסמנים, מה שעשוי להגדיל באופן מלאכותי את המרחק, לפי איור 2B17.
    4. רשום ערך זה כעובי הסרעפת (Tdi,ee).
    5. חזור על שלב 4.2 בשיא ההשראה של אותה נשימה כדי לקבל את עובי הסרעפת בשיא ההשראה (Tdi,pi).
    6. אם נראה שהמטופל אינו נושם, ולא ניכר מקטע עיבוי של הסרעפת במהלך ההשראה, מדדו את ה-Tdi,pi במיקום המייצג את עובי הסרעפת במהלך שלב ההשראה (במקרה זה, הוא יהיה בערך זהה ל-Tdi,ee), כפי שניתן לראות באיור 3.
    7. גם Tdi,ee וגם Tdi,pi צריכים להיות מנותחים מאותה נשימה, כפי שניתן לראות באיור 2C, כדי להעריך את מקטע התעבות הסרעפת במהלך נשימת גאות ושפל (TFdi).
    8. באמצעות Tdi,pi ו- Tdi,ee, חשב את ה- TFdi עבור כל נשימה:
      Equation 1
    9. קבלו זוג מדידות שני מאותה תמונה במצב M (ראו איור 2C).
    10. חזור על שלבים 1.4.1-1.4.9 בתמונה השניה במצב M. בשלב זה התקבלו ארבע מדידות של Tdi,ee וארבע מדידות של TFdi.
    11. אם הערכים מהתמונה השניה במצב M אינם בטווח של 10% מהתמונה הראשונה, חזרו על רכישת התמונה במצב M עד לקבלת שתי תמונות עם ערכת ערכים בטווח של 10% זו מזו.

Figure 1
איור 1: סקירה כללית של אנטומיה של הסרעפת ומיקום בדיקת אולטרסאונד. (A) מבנים אנטומיים לאולטרסאונד של הסרעפת הקוסטלית. הסרעפת מורכבת מהגיד המרכזי, הסרעפת הקוסטלית והסרעפת הקרנית. (ב,ג) כדי לדמיין את הסרעפת הקוסטלית באזור ההקצאה באולטרסאונד, המטופל ממוקם במצב שכיבה למחצה והחלל הבין-קוסטלי השמיני, התשיעי אוהעשירי נמצא. בדיקת אולטרסאונד מערך ליניארי בתדר גבוה (>12 MHz) ממוקמת במקביל לצלעות בחלל הבין-קוסטלי לאורך קו בית השחי כדי לדמיין את הסרעפת הקוסטלית כחתך רוחב. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: עובי הסרעפת באולטרסאונד והתעבותה במהלך נשימת גאות. (A) הגשושית ממוקמת בחלל הבין-קוסטלי השמיני, התשיעי או העשירי כדי לדמיין את הסרעפת כחתך רוחב. (B) בתמונה במצב B, החיצים הלבנים מדגימים את הקרומים הפלאורליים והצפקיים ההיפראקואיים. (C) התמונה במצב M מקרינה שונות בעובי הסרעפת בנקודה מסוימת לאורך זמן. משמאל לימין, הקווים הצהובים מודדים את עובי הסרעפת בסוף (Tdi,ee) ואת עובי הסרעפת בשיא ההשראה (Tdi,pi) של הנשימה הראשונה, והקווים האדומים מציינים את עובי הנשימה השנייה. עובי הסרעפת (Tdi,ee) הוא 1.20 ו-1.25 מ"מ, ו-TFdi 26% ו-23%, בהתאמה, בנבדק זכר בריא. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה 1: בעיות נפוצות באולטרה-סאונד טרנס-סרעפתי לחץ כאן להורדת טבלה זו.

2. הערכת מקטע עיבוי הסרעפת המקסימלי

הערה: ניתן להעריך את מקטע עיבוי הסרעפת המרבי במהלך אותה פגישת ניסוי כמו עובי הסרעפת.

  1. רכישת תמונות
    1. תוך שימוש באותה מתודולוגיה שתוארה לעיל, זהה את הסרעפת באמצעות אולטרסאונד במצב B ובצע אופטימיזציה בהתאם.
    2. בחולים מונשמים מכנית, יש לוודא שיש כונן נשימתי מספיק להערכה תפקודית של הסרעפת על ידי מדידת לחץ חסימת דרכי הנשימה (P0.1) על מכונת ההנשמה. P0.1 צריך להיות לפחות 2 ס"מ H2O כדי להמשיך. אם הוא פחות מ 2 ס"מ H2O, לשקול טשטוש או תמיכה הנשמה מופחת כדי להגביר את הכונן הנשימתי לפני הדמיה אולטרסאונד.
    3. ברגע שהכונן הנשימתי מספיק בחולים מונשמים מכנית, הפחיתו את התמיכה המנשמת לרמה מינימלית (למשל, אוורור תומך לחץ (PSV): 0 ס"מ H2O; לחץ חיובי בסוף פקיעת הנשימה (PEEP): 0 ס"מ H2O; רמות צנועות של PSV או PEEP עשויות להישמר במידת הצורך להחלפת גזים) כדי להגביר את ההתכווצות הסרעפתית באופן זמני.
      הערה: הסרת תמיכת ההנשמה מגבירה את הדחף הנשימתי ואת המאמץ להקל על הערכת תפקוד הסרעפת.
  2. מקם את האולטרסאונד במצב M על ידי לחיצה על כפתור M-mode .
  3. תוך כדי הפעלת מצב M, אמן את המשתתף לבצע מאמץ השראה רצוני מקסימלי כנגד נתיב אוויר לא חסום (כלומר, תמרון יכולת השראה), והנחה את המשתתף "לקחת נשימה גדולה" אם הוא יכול.
    1. אם המטופל אינו מסוגל למלא אחר פקודות לביצוע מאמצי השראה מרביים, בצע תמרון קצר לחסימת דרכי הנשימה (תמרון מריני)20 למשך עד 20 שניות כדי לעורר מאמץ נשימתי מוגבר. לאחר מכן, שחררו את החסימה ומדדו את ה-TFdi,max לאחר שחרור החסימה.
  4. הקפיא את ההקלטה ושמור את התמונה.
  5. חזור על שלבים 2.1-2.4 פעמיים נוספות כדי לקבל סך של שלוש תמונות במצב M לניתוח, או עד שהסונוגרף בטוח שהמטופל עשה מאמצים רצוניים מקסימליים.
  6. ייצוא תמונות במצב M בתבנית DICOM לניתוח עיוור זהיר במצב לא מקוון.
  7. נגבו את צד המטופל כדי לנקות את שאריות הג'ל וחיטאו את ציוד האולטרסאונד במגבוני חיטוי מתאימים.
  8. ניתוח תמונות
    1. פתח את קבצי DICOM הדרושים במציג DICOM של MicroDicom או בתוכנה דומה.
    2. לחצו על כלי המרחק (יכול להיקרא קליפרים או קו ישר) וציירו קו ישר מהקצה הפנימי של הממברנה הפלאורלית אל הקצה הפנימי של קרום הצפק בפקיעה הסופית (Tdi,ee) ובשיא ההשראה (Tdi,pi) במהלך ניסוי השראה מקסימלי, כפי שניתן לראות באיור 3B.
    3. ודא שכל המדידות אינן כוללות את הקרומים הפלאורליים והצפקיים ושני הקצוות של הקו הישר ממוקמים ישירות לרוחב (אנכית) זה מזה, כך שאין הפרש זמן.
    4. TFdi,מקסימום עבור כל נשימה מחושב כ:
      Equation 2
    5. רשום את הערך הגבוה ביותר של לפחות שלושה ניסיונות עקביים כ- TFdi,max.

Figure 3
איור 3: דוגמאות למקטע עיבוי מינימלי ומקסימלי של הסרעפת. (A) עובי הסרעפת באולטרסאונד (Tdi) ומקטע התעבות (TFdi) נמדדו בנוכחות התכווצות סרעפתית מינימלית. במידת הצורך, התאם את מהירות הטאטוא; שתי נשימות משמשות להערכת TFdi. בהיעדר עובי השראתי שיא ברור, תזמון המאמץ ההשראתי נקבע קלינית ליד המיטה. TFdi כאן מחושב כ -11%, אך יהיה ממוצע על פני שתי נשימות נוספות (סה"כ ארבע נשימות שצולמו בשתי תמונות). (B) מקטע עיבוי מקסימלי של הסרעפת הנמדד במהלך מאמצי השראה מקסימליים (TFdi,max) מגורה או על ידי אימון המטופל לעשות מאמצים רצוניים מקסימליים, או בעקבות מאובר מריני אם המטופל אינו מסוגל להיות מאומן ויש P0.1 >2 ס"מ H2O. TFdi,max מחושב כאן כ 208%, עם זאת, הערך הגדול ביותר שיתקבל לאחר מספר (לפחות שלושה) ניסיונות יירשם כ- TFdi,max. יש הבדל בולט בין TFdi ו-Tdi במהלך השראה מקסימלית (B) לעומת מאמץ השראה מינימלי (A). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Representative Results

בעקבות פרוטוקול זה, ניתן למדוד את עובי הסרעפת ואת מקטע העיבוי כאמצעי לא פולשני וניתן לשחזור להערכת מבנה הסרעפת ותפקודה. ניתן לבצע מדידות ליד המיטה ולשמור אותן לניתוח לא מקוון עיוור. ניתן להשיג מדדים אלה שוב ושוב לאורך זמן כדי להעריך שינויים במבנה הסרעפת ובתפקוד האורכי.

אצל מבוגרים בריאים, עובי הסרעפת הסופי במנוחה יכול לנוע בין 1.5 מ"מ ל-5.0 מ"מ, תלוי בגובה, מין ומיקום בדיקה21. אצל מבוגרים בריאים הנושמים במנוחה, TFdi גאות ושפל נע בדרך כלל בין 15%-30%. במהלך מאמצי השראה מקסימליים, TFdi,max בדרך כלל נע בין 30% ל 130% 13,21,22. TFdi מקסימלי <20% הוא אבחון לתפקוד לקוי חמור של הסרעפת13,21. טבלה 2 מסכמת את עובי הסרעפת הבריאה והחולה אנושות ואת מקטע העיבוי.

טבלה 2: ערכי ייחוס עבור עובי הסרעפת ומקטע עיבוי 11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

בחולים במצב קריטי המקבלים הנשמה מכנית פולשנית, עובי הסרעפת הבסיסי שנמדד בתחילת הכשל הנשימתי נמצא בקורלציה לתוצאות קליניות (Tdi בסיסי גבוה יותר מנבא תמותה נמוכה יותר ושחרור מהיר יותר מהנשמה מכנית). בחולים אלה, האבולוציה הבאה של Tdi לאורך זמן משתנה במידה רבה בין מטופלים. כ-40%-50% מהחולים מפתחים ניוון (ירידה של יותר מ-10% ב-Tdi מנקודת ההתחלה) בשבוע הראשון להנשמה מכנית15. תת-קבוצה קטנה של מטופלים מציגה עלייה מוקדמת מהירה ב-Tdi העולה על 10% מהבסיס, מה שעשוי להצביע על פציעה, דלקת או בצקת בשריר (אך לא היפרטרופיה של שרירים, שכן היפרטרופיה נמשכת שבועות). TFdi,max <30% מנבא סיכון גבוה יותר לגמילה כושלת מהנשמה מכנית23.

בדוגמה שמוצגת באיור 2A, עובי הסרעפת בנשימה הראשונה (בצהוב) היה 1.20 מ"מ בסוף התפוגה ו-1.51 מ"מ בשיא ההשראה. לאחר מכן ניתן לחשב את שבר העיבוי באמצעות הנוסחה שלהלן ולבטא אותו באחוזים.
Equation 3
Equation 4
Equation 5

Discussion

אולטרסאונד דיאפרגמה מספק טכניקה לא פולשנית, אמינה ותקפה לניטור מבנה ותפקוד הסרעפת בנבדקים בריאים ובחולים קריטיים. מקטע עיבוי הסרעפת מספק מדד לצד המיטה של פעילות ותפקוד כיווץ הסרעפת שהוא הרבה יותר אפשרי מאשר מדידות לחץ טרנס-סרעפתי מגנטי, שיטת תקן הזהב המסורתית להערכת פונקציית הסרעפת33. ניטור תפקוד ועובי הסרעפת על ידי אולטרסאונד נקודתי מספק אמצעי לאיתור ניוון הסרעפת. לפיכך, מומחים ממליצים לבצע ולנתח מינימום של 15 אולטרסאונד טרנס-סרעפתי נפרד כדי לפתח יכולת17.

כדי להבטיח מדידות ניתנות לשחזור ומדויקות, חובה לסמן את מיקום הגשושית19. יש למטב את התמונה במצב B על ידי התאמת מיקום הבדיקה, כמו גם את העומק, הרווח והמיקוד של המכשיר. יש להתאים את מהירות הטאטוא של האולטרסאונד המשמש להשגת מינימום של שתי נשימות בתוך תמונה שצולמה במידת האפשר. לבסוף, יש לחזור על המדידות עד לקבלת ערכים עקביים (בטווח של 10%).

חלק מהקשיים הקשורים בהשגת Tdi ו- TFdi הם המיקום והכיוון של הגשושית הליניארית. טבלה 1 מדגישה כמה תרחישים נפוצים ואת אמצעי פתרון הבעיות המשויכים שעל המשתמשים לנקוט.

יש לציין כמה מגבלות של טכניקת אולטרסאונד זו. ראשית, עובי הסרעפת משתנה מאוד בין מטופלים, ויש להתייחס לשינויים בעובי לאורך זמן לערך הבסיס (למשל, כדי לאבחן ניוון). שנית, למרות פשטות הטכניקה, נדרשת הכשרה כדי להבטיח מיומנות. פלטפורמת הדרכה מקוונת מבוססת אינטרנט אומתה כדי להשיג מיומנות בטכניקה18. שלישית, טכניקת האולטרסאונד המתוארת מספקת נתונים מוגבלים על מבנה השריר (מסה) ותפקוד (התכווצות). טכניקות חדשות, כגון אולטרה-סאונד גזירה ואלסטוגרפיה אולטרסאונד, יכולות לספק מידע נוסף לגבי נוקשות שרירים ופיברוזיס 34,35,36,37,38.

לסיכום, אולטרה-סאונד טרנס-סרעפתי מספק מדדים מרכזיים של מבנה ותפקוד הסרעפת שניתן לבצע בקלות בחולים בריאים וקריטיים. טכניקה זו היא אמינה ותקפה, בהתחשב משתמש מוכשר עם הכשרה מספקת. מאמר זה מתאר כיצד לבצע אולטרסאונד טרנס-סרעפתי ומזהיר את המשתמשים לעבור הכשרה מספקת לפני רכישת נתונים.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

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

רפואה גיליון 201 אולטרה-סאונד בסרעפת עובי מקטע עיבוי תפקוד הסרעפת אולטרסאונד
מדידת עובי הסרעפת ותפקודה באמצעות אולטרסאונד נקודתי
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