慢性阻塞性肺疾病患者膈肌移动度分析

南淑良，姚筱，刘博，刘富强，温红侠，刘莉，穆靓

膈肌是最主要的吸气肌，其做功占所有吸气肌做功的60%～80%，且肺通气高度依赖膈肌运动［1-2］。慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）可累及全身，引起许多肺外不良反应，其中膈肌功能障碍是其突出表现之一［3］。COPD患者膈肌功能障碍主要表现为膈肌萎缩、膈肌力量下降、膈肌活动度下降，其可直接影响患者的呼吸效率，是导致疾病进行性加重、呼吸衰竭的重要病理机制之一，且与患者死亡率密切相关［4-5］。本研究旨在分析COPD患者膈肌移动度。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2022年1月至2023年1月陕西省人民医院呼吸与危重症科收治的COPD患者76例为病例组。纳入标准：符合《2020版慢性阻塞性肺疾病全球倡议》中COPD的诊断标准［6］。排除标准：（1）合并其他呼吸系统疾病，如呼吸系统良恶性肿瘤、气胸、胸腔积液、肺栓塞等；（2）行气管插管或气管切开；（3）合并慢性充血性心力衰竭、严重脑血管疾病、糖尿病、肝肾衰竭、神经或肌肉疾病等；（4）有胸部、上腹部手术史；（5）合并肥胖症（BMI＞30.0 kg/m2）。根据第1秒用力呼气容积占预计值的百分比（forced expiratory volume in one second as percentage of predicted volume，FEV1%pred）评估患者气流受限程度，并将其分为轻度亚组（FEV1%pred≥80%，15例）、中度亚组（50%≤FEV1%pred＜80%，21例）、重度亚组（30%≤FEV1%pred＜50%，19例）、极重度亚组（FEV1%pred＜30%，21例）。根据患者合并呼吸衰竭情况，将其分为呼吸衰竭亚组（28例）和无呼吸衰竭亚组（48例）。呼吸衰竭的诊断标准为：动脉血氧分压（partial pressure of oxygen，PaO2）＜60 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）伴或不伴动脉血二氧化碳分压（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）＞50 mm Hg［7］。

选取同期于陕西省人民医院体检中心体检且性别、年龄、BMI与病例组接近的健康者50例作为对照组。纳入标准：第1秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）/用力肺活量（forced vital capacity，FVC）＞70%且FEV1%pred＞80%。排除标准：有长期吸烟史及粉尘和化学物质接触史。

本研究通过陕西省人民医院伦理委员会批准（2022-K173），所有受试者同意参加本研究，并签署相关知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 一般资料收集 收集受试者一般资料，包括性别、年龄、BMI、肺通气功能指标（包括FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred）。

1.2.2 超声检查 COPD患者于入院时、健康者于体检时应用便携式彩色多普勒超声诊断仪（迈瑞M9）进行超声检查，配置S4-2相控阵探头，频率为2～4 MHz。受检者取仰卧位，将超声探头置于腋前线和锁骨中线间低位肋骨下缘，以肝脏作为透声窗，此时膈肌显示为线状强回声，启动解剖M型超声，保持取样线垂直于膈肌，可见膈肌随呼吸运动的曲线呈波浪状，分别测量平静呼吸时膈肌移动度（movement amplitude in diaphragmatic calm breathing，DCB）和用力呼吸时膈肌移动度（movement amplitude in diaphragmatic deep breathing，DDB），膈肌移动度为波谷至波峰的垂直距离，均测量3个呼吸周期，DCB取平均值，DDB取最大值。由同一位经过专业训练的超声科医生（从事超声检查时间＞6年）进行测量。

1.3 统计学方法 采用SPSS 21.0统计学软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用Bonferrnoi检验；不符合正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，两组间比较采用Mann-WhitneyU检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病例组和对照组一般资料、超声检查指标比较 两组性别、年龄、BMI比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；病例组FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred低于对照组，DCB、DDB小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 病例组和对照组一般资料、超声检查指标比较Table 1 Comparison of general information and ultrasound examination indicators between the case group and the control group

2.2 对照组、轻度亚组、中度亚组、重度亚组、极重度亚组超声检查指标比较 对照组、轻度亚组、中度亚组、重度亚组、极重度亚组DCB、DDB比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。极重度亚组DCB小于对照组、轻度亚组，差异有统计学意义（P＜0.05）；中度亚组、重度亚组、极重度亚组DDB小于对照组、轻度亚组，差异有统计学意义（P＜0.05）；重度亚组、极重度亚组DDB小于中度亚组，差异有统计学意义（P＜0.05）；极重度亚组DDB小于重度亚组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 对照组、轻度亚组、中度亚组、重度亚组、极重度亚组超声检查指标比较（±s，cm）Table 2 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，mild subgroup，moderate subgroup，severe subgroup and extremely severe subgroup

表2 对照组、轻度亚组、中度亚组、重度亚组、极重度亚组超声检查指标比较（±s，cm）Table 2 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，mild subgroup，moderate subgroup，severe subgroup and extremely severe subgroup

注：a表示与对照组比较，P ＜0.05；b表示与轻度亚组比较，P＜0.05；c表示与中度亚组比较，P＜0.05；d表示与重度亚组比较，P＜0.05

组别例数DCBDDB对照组502.04±0.395.59±0.73轻度亚组152.14±0.495.65±0.95中度亚组211.83±0.504.58±1.28ab重度亚组191.85±0.383.79±0.66abc极重度亚组211.70±0.43ab2.95±0.69abcd F值3.68345.303 P值0.007＜0.001

2.3 对照组、无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组超声检查指标比较 对照组、无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组DCB、DDB比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。呼吸衰竭亚组DCB小于对照组、无呼吸衰竭亚组，差异有统计学意义（P＜0.05）；无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组DDB小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；呼吸衰竭亚组DDB小于无呼吸衰竭亚组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 对照组、无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组超声检查指标比较（±s，cm）Table 3 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，non respiratory failure subgroup and respiratory failure subgroup

表3 对照组、无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组超声检查指标比较（±s，cm）Table 3 Comparison of ultrasound examination indicators among the control group，non respiratory failure subgroup and respiratory failure subgroup

注：a表示与对照组比较，P＜0.05；b表示与无呼吸衰竭亚组比较，P＜0.05

组别例数DCBDDB对照组502.04±0.395.59±0.73无呼吸衰竭亚组481.97±0.494.47±1.23a呼吸衰竭亚组281.66±0.35ab3.59±1.34ab F值7.32332.520 P值0.001＜0.001

3 讨论

COPD患者由于长期存在气流受限，其胸廓前后径和左右径常会增加并呈桶状，肋骨走形变得平直，膈肌形态发生改变，导致运动功能受限，患者更易发生肌肉疲劳和膈肌功能不全［8］。研究表明，COPD患者膈肌无力与呼吸困难及患者的生存情况有关［9］。因此，评估COPD患者的膈肌功能尤为重要。

本研究结果显示，病例组FVC、FEV1/FVC、FEV1%pred低于对照组，说明COPD患者存在不同程度的气流受限，其气道阻力增加，膈肌需要加强收缩才能保证肺泡通气，因此患者容易发生膈肌疲劳。

本研究结果显示，病例组DCB小于对照组，提示COPD患者存在膈肌功能障碍。本研究结果还显示，极重度亚组DCB小于对照组、轻度亚组，分析原因，COPD患者肺组织过度充气，肺内残气量增加，膈肌穹隆曲度变小，膈肌低平，早期气流受限程度较轻，对DCB影响稍小；而极重度气流受限患者肺泡塌陷、肺泡内活瓣形成，残气量不断增加，加之呼吸肌持续呈疲劳状态，平静呼吸时膈肌无法完成正常的生理移动，导致DCB减小。而国内学者付旭明等［10］研究显示，重度气流受限组COPD患者DCB大于对照组、轻度气流受限组和中度气流受限组，其认为COPD患者由于通气不足，迫使其在平静呼吸时呼吸幅度加大，因而膈肌移动度增大。两项研究结果的差异是否与各组样本量及测量方法不同有关，尚需要进一步研究。此外，本研究结果还显示，COPD组DDB小于对照组，与ROCHA等［11］的研究结果一致，分析原因，COPD患者膈肌纤维缩短，膈肌整体面积缩小，运动幅度减小。相关研究发现，与对照组相比，COPD患者膈肌面积在平静呼吸时相和用力呼吸时相分别减少约20%和50%，膈肌纤维也有所缩短［12］。而RAMACHANDRAN等［13］的小样本量研究（24例COPD患者和18例健康者）结果显示，COPD组DDB较对照组有所降低，但无统计学差异，本研究结果与之不同，分析原因可能为RAMACHANDRAN等［13］样本量较小或膈肌移动度测量方法不同，其采用二维超声测量膈肌移动度，但因气体干扰无法直接显示膈肌，而本研究采用解剖M型超声测量膈肌移动度，可直接监测膈肌移动曲线，并准确测量膈肌移动度。此外，本研究结果还显示，中度亚组、重度亚组、极重度亚组DDB小于轻度亚组，重度亚组、极重度亚组DDB小于中度亚组，极重度亚组DDB小于重度亚组，提示随着肺功能受损程度的加重，COPD患者DDB逐渐变小，笔者推测，相较于DCB，DDB对COPD患者肺通气功能受限严重程度的评估可能更有指导意义。

本研究结果显示，呼吸衰竭亚组DCB小于对照组、无呼吸衰竭亚组；无呼吸衰竭亚组、呼吸衰竭亚组DDB小于对照组，呼吸衰竭亚组DDB小于无呼吸衰竭亚组；提示呼吸衰竭对COPD患者膈肌功能影响较大，分析原因，合并呼吸衰竭的COPD患者因膈肌细胞凋亡而易发生呼吸肌疲劳［14］，导致患者呼吸减弱、膈肌移动度变小。

综上所述，COPD患者膈肌移动度变小，且随着气流受限程度的加重，其DDB逐渐变小；此外，合并呼吸衰竭的COPD患者膈肌移动度较未合并呼吸衰竭的患者小。但本研究为单中心研究，且样本量较小，可能存在一定偏倚，未来需要多中心、大样本量的研究进一步验证本研究结论。此外，本研究纳入病例中女性占比较低，尚需要进一步分析性别差异对COPD患者膈肌移动度的影响。

作者贡献：南淑良、穆靓进行文章的构思与设计，结果分析与解释，负责撰写、修订论文；刘博、刘富强、温红侠、刘莉进行研究的实施与可行性分析；南淑良、姚筱、穆靓进行数据收集、整理、分析；穆靓负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。