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          膈肌功能评估及其在机械通气中的重要意义研究进展                    【Summary】本文为膈肌功能影像学评估方法综述，包括X线、CT、MRI等技术在膈肌功能评估方面的研究进展，并为呼吸衰竭等需要机械通气患者的撤机拔管时机选择提供新的参考依据Keys】膈肌功能；机械通气；影像学进展R459.7A2095-1752（2018）25-0009-02呼吸肌是人体呼吸运动的动力泵，驱动肺的气体交换，是人体赖以生存的骨骼肌[1]膈肌由膈神经支配，其呼吸运动占呼吸动力学的60%～80%以上，是最重要的呼吸肌[2]膈肌功能状态对机械通气患者的呼吸运动、膈肌形态和功能的改变有重要影响Goligher等[3]针对107例机械通气患者的研究显示，机械通气一周后，约44%的患者膈肌厚度减少超过10%，而对照组的非机械通气患者则未发生明显变化机械通气的患者一旦出现膈肌功能障碍，可能导致延迟撤机、困难撤机甚至未能撤离呼吸机，因而延长了ICU停留时间并影响长期预后[4]鉴于膈肌在呼吸运动中的主导作用，在机械通气患者中，出现膈肌功能障碍则意味着脱机困难和总机械通气时间延长[5]，因此，膈肌功能评估成为评价患者自主呼吸能力及能否脱机的重要环节。

我们将传统的膈肌功能评估方法及临床应用新进展作一综述，以求进一步明确膈肌功能在机械通气中的重要意义目前膈肌功能的评估方法包括X线、CT、MRI、膈神经功能监测、跨膈压监测等1.常规X线X线平片成像原理是通过X射线穿透成像和不同结构的X射线吸收测量的差异[6]我们通常用胸部正侧位片来观察正常或异常膈肌的起始点，间接地通过肺下边界确定膈肌的位置和轮廓；但是如果在胸腔观察膈肌，则需要进一步的成像技术（CT或MRI）来确定膈肌的形态和结构在X线透视下，我们可以动态观察膈肌在一个呼吸循环中的运动[7]Sharp等[8]对8例慢性阻塞性肺疾病患者和23例正常人进行了研究，站立状态慢性阻塞性肺疾病患者膈肌长度比正常人短32%Rochester等[9]研究了32例COPD患者和22例正常人在站立位置RV（残气量）的膈肌长度指数DLI（膈肌长度指数），发现慢性阻塞性肺疾病患者膈肌短于正常人（28%）BeleMayf等利用人体解剖标记测量胸片上正常和肺气肿患者的膈肌长度指数（DLI），并验证该方法估计膈肌长度的有效性，进一步指出该方法在评估肺功能方面的意义结果表明，肺气肿患者膈肌长度指数小于正常人，通过肺减容术可增加膈肌长度指数[10]。

2.CT的原理是将通过人体的X射线经计算机处理后获得横断面图像，可准确反映病变的存在并测量病灶的大小、形状、密度和体积它还可以充分显示病变周围的形态学特征，如病灶的平滑边缘和毛刺，并了解病灶与其他器官的毗邻结构，这有助于病灶的定位和表征[11]CT诊断的敏感性和特异性均高于常规胸片CT扫描时间短，不受呼吸伪影的影响，图像的空间分辨率高，肺实质解剖清晰，价格低于MRI因此，CT已成为研究膈肌功能的主要影像学方法近二十年来，各种后处理软件的应用，可获得冠状面和其他多平面重建图像，使得CT的研究越来越广泛研究的主要内容包括膈肌及其周围区域的结构、长度、曲率和表面积，以及肺容积的确定2.1早期膈肌重建NaidichDP在1987年用5mm厚的CT间隔首次研究正常人在膈肌松弛和收缩时，比较两种呼吸相的不同形态从连续扫描平面的冠状面和矢状面重建两个状态下的膈穹窿模型，并通过测量膈肌的长度和位移，绘制膈肌与肋骨之间的面积分布图结果显示：膈肌移位680ml，膈穹窿右半部缩短约6.7～7.2cm，膈穹窿左半部缩短约4～4.3cm[12]2.2三维重建技术的应用JurrandA和TobinMJ等[13]在1997年应用螺旋CT重建4例正常人膈肌。

在每个图像中，通过OSIRIS软件对膈穹窿、膈肌和胸壁的图像进行数字化处理，然后将数字化膜片发送到MATLAB工作站进行重建结论：（1）膈肌长度、表面积、膈穹窿、膈肌、胸壁面积与MRI检查结果相似，证实螺旋CT技术重建膈肌形态的可靠性；（2）无论是正常人或肺功能障碍者，MRI检查都适合受试者，既避免辐射，又提高了检查的依从性3.MRI磁共振是对氢质子在磁场中共振产生的信号进行成像的技术磁共振成像的优点是：无创伤、无辐射、高分辨率的软组织对比、直接冠状位、矢状位、横向和斜位成像特别是对呼吸运动的动态研究可以根据研究需求选择目标层面进行扫描，同时也可以对胸部和膈膜进行研究，扩大研究范围MRI的缺陷主要是时间和经济成本高，但近年来，利用不同的MRI扫描序列进行快速成像已成为国际上的一个热门话题，研究包括膈肌在不同呼吸状态下的运动、膈肌的三维重建、胸廓、肺容积和整个肺的运动3.1快速梯度回波脉冲序列（MRI）来研究膈肌的运动Gierada等人通过快速梯度回波脉冲序列证实了膈肌呼吸研究的可靠性，通过测量上矢状横膈膜不同点来观察膈肌的运动结果表明，膈肌绝对位移在右侧为4.4cm，左侧为4.2cm膈肌运动幅度中部为其最大值。

Unal等采用梯度回波序列和透视检查对COPD患者膈肌运动功能进行研究，结论指出，慢性阻塞性肺疾病患者膈肌的位移减少，膈肌的位移与Fev1密切相关WilsonTA等人采用1.5T磁共振成像评价膈肌异常运动，明确了肺气肿患者深呼吸时膈肌运动的平均振幅为（10±0.04）cm，明显高于正常人（0.5±0.002）cm[14]3.2MRI三维重建研究膈肌面积PaivaM等运用MRI测量膈肌的三维结构，并计算隔膜的总面积、隔膜和胸壁的表面积以及隔膜的曲率半径，膈肌面积和胸壁面积占膈肌总面积的45±1.5%3.3膈肌、胸廓和肺容积的三维重建HeidiC等对慢性阻塞性肺功能障碍和其他正常受试者的矢状位扫描，描述RV、TLC和FRC时膈肌和胸肌的形态和体积的变化，三维重建体积模型与实际值吻合良好，膈肌长度随肺容积增加而减少37%，冠状位28%，膈肌的总表面积、膈肌面积和胸壁面积在RV最大，TLC的最小值减少了48%和100%，但膈穹窿面积增加了37%[15]3.4动态回波平面MRI序列（EPI）对膈肌的三维动态研究LevinS使用动态回波平面MRI序列（EPI）将受试者的MRI图像与连续记录的呼吸信号同步，获得受试者两个呼吸周期的动态实时膈肌三维重建，测量膈肌在动态变化中的位移距离和表面积、体积，证实了在自由呼吸状态下EPI具有足够的空间和时间分辨率来动态研究膈肌功能[16]。

综上所述，影像学由于其无创性、直观性、客观性和良好的随访性，对膈肌形态和功能的研究具有极大的临床前景不仅可以对机械通气患者的膈肌功能进行评估，还可为指导撤机、预测撤机的结果提供新的参考依据，因此对膈肌的形态结构和膈肌的生理和病理生理学的研究有着非常广阔的前景和意义Reference】[1]PetkovS,CarrilloX,RadevaP,etal.DiaphragmborderdetectionincoronaryX-rayangiographies:Newmethodandapplication.ComputMedImagingGraph,2014,38:296-305.[2]WilsonTA,LegrandA.Respiratoryeffectsoftheexternalandinternalinte-rcostalmusclesinhumans.JPhysiol,2001,15(2):319.[3]GoligherEC,FanE,HerridgeMS,etal.Evolutionofdiaphragmthicknessduringmechanicalventilation.Impactofinspiratoryeffort.AmJRespirCareMed,2015,192:1080-1088.[4]LaghiF,CattapanSE,JubranA,etal.Isweaningfailurecausedbylow-frequencyfatigueofthediaphragm?AmJRespirCritCareMed,2003,167:120-127.[5]KimWY,SuhHJ,HongSB,etal.Diaphragmdysfunctionassessedbyultrasonography:influenceonweaningfrommechanicalventilation.CritCareMed,2011,39:2627-2630.[6]朱铭.儿童胸部影像学诊断[J].中国实用儿科杂志,2004,22(1):29.[7]HeidiC,RobertsMD.ImagingtheDiaphragm[J].ChestSurgClinNAm,2009,8(2):237.[8]ShagJT,DanonJ,DruzWS,etal.Respiratorymusclefunctioninpatientswithchronicobstructivepulmonarydisease:itsrelationshiptodisabilityandtorespiratorytherapy[J].AmRevRespirDis,1974,6(1):154.[9]RochesterDF,BraunNM.Determinantsofmaximalinspiratorypressureinchronicobstructivepulmonarydisease[J].AmRevRespirDis,1985,132(1):42.[10]BellemareF,CoutureJ,CordeauMP,eta1.Anatomiclandmarkstoestimatethelengthofthediaphragmfromchestradiographs:effectsofemphysemaandlungvolumereductionsurgery[J].Chest,2001,120(2):444.[11]BudweiserS,JorresRA,PfeiferM.TreatmentofrespiratoryfailureinCOPD[J].IntJChronObstructPulmonDis,2008,3(4):605.[12]NaidichDP,MegibowAJ,RossCR,etal.Computedtomographyofthediaphragm:normalanatomyandvariants[J].ComPutAssistTomogr,1983,7(4):633.[13]JubranA,TobinMJ.Pathophysiologicbasisofacuterespiratorydistressinpatientswhofailatrialofweaningfrommechanicalventilation.AmJRespirCritCareMed,1997,16(5):996.[14]WilsonTA,LegrandA.Respiratoryeffectsoftheexternalandinternalinte-rcostalmusclesinhumans.JPhysiol,2001,15(2):319.15.HeidiC,RobertsMD.ImagingtheDiaphragm.ChestSurgClinNAm,2009,8(2):237.16.LevineS,NguyenT,TaylorN,etal.Rapiddisuseatrophyofdiaphragmfibersinmechanicallyventilatedhumans.NEnglJMed,2008,358:1327-1335.。