УЗИ диафрагмы в отделении интенсивной терапии

Изображения купола диафрагмы в режиме B и M. В режиме B строится двумерное изображение. В режиме M используется единый звуковой тракт для отслеживания изменений положения купола диафрагмы с течением времени.

Различия в акустическом импедансе между участками сопряжения тканей могут быть использованы в зоне прилегания диафрагмы к грудной клетке для визуализации диафрагмы и прилегающих к ней структур. Поскольку звуковая волна проникает в ткани организма, различия в акустическом импедансе на границах между париетальной плеврой, диафрагмой, брюшиной и печенью используются для идентификации этих структур. Мышцы, такие как межреберья и диафрагма, рассеивают звук и выглядят в виде пятнистого изображения на более высоких частотах ультразвука. Скопление однородной жидкости, такое как простой плевральный выпот, не имеет внутренних границ и, следовательно, не вызывает изменений акустического импеданса. Следовательно, оно не является эхогенным и выглядит невыразительным (черный цвет в режиме B). Напротив, воздух настолько эхогенный, что звуковая волна почти полностью отражается обратно к датчику и не проникает в более глубокие структуры. Такие различия в акустическом импедансе использовались для того, чтобы отличать диафрагму от прилегающих к ней структур, таких как плевра и брюшина (рис. 11.2). Поскольку легкое содержит воздух, структуры, расположенные глубоко в нем, не отображаются на изображении. При визуализации диафрагмы уникальные акустико-отражающие характеристики легкого могут быть использованы для определения местоположения нижней границы воздухосодержащего легкого. Когда легкое раздувается, его нижняя граница перемещается каудально и может быть использована для определения плевральной границы диафрагмы. Граница плевры выглядит как тонкая эхогенная структура ниже границы легкого и глубже грудной стенки, которая затем маскируется легким при опускании во время вдоха. Перитонеальная граница диафрагмы может быть распознана как вторая, несколько более толстая, эхогенная граница, проходящая вглубь плевры и отделенная от нее самой диафрагмой, которая появляется между этими двумя мембранами в виде менее эхогенной пятнистой структуры (рис. 11.2).

Рис. 11.2

Изображение диафрагмы в зоне расположения, демонстрирующее грудную стенку, диафрагму, печень и легкое

Получение и интерпретация изображений

Зона расположения диафрагмы

Защемление диафрагмы относится к области, где диафрагма прилегает к нижней части грудной клетки (рис. 11.3). В этой области диафрагма представляет собой относительно поверхностную структуру. Поскольку структуры, расположенные близко к поверхности тела, можно визуализировать с помощью высоких частот, для получения изображения диафрагмы в ZAP обычно используется преобразователь в диапазоне 5-15 МГц с разрешением от 0,1 до 0,2 мм. Этот преобразователь с более высоким частотным диапазоном обеспечивает изображение большего разрешения, чем преобразователи с более низкой частотой. После получения изображения его можно отобразить либо в M-режиме, либо В B-режиме (рис. 11.4). Преимуществом использования B-режима является возможность визуализации диафрагмы в двух измерениях, а не в виде определенного момента времени.

Рис. 11.3

Схема, иллюстрирующая размещение ультразвукового преобразователя для визуализации диафрагмы в зоне расположения

Рис. 11.4

B-режим и M-режим диафрагмы в зоне расположения. В режиме B мышца диафрагмы визуализируется как минимально эхогенная структура, “зажатая” между плеврой и брюшиной. Аналогичную информацию можно отобразить в режиме M

Для визуализации диафрагмы в области ЗАПА датчик помещают на поверхность кожи в корональной плоскости [3, 4] (рис. 11.3). Диафрагму при УЗИ диафрагмы лучше всего визуализировать по средне-подмышечной линии в области нижней части грудной клетки, обычно в 8-м или 9-м межреберье. Обычно B-режим используется для создания двумерного коронального изображения ZAP. Диафрагма идентифицируется как трехслойная структура, расположенная непосредственно над печенью, состоящая из двух параллельных эхогенных линий (брюшины и диафрагмальной плевры), прослоенных относительно неэхогенным слоем — самой диафрагмальной мышцей (рис. 11.5). Иногда в мышечном слое диафрагмы можно увидеть 4-ю прерывистую линию, которая может представлять нервную или сосудистую структуру. Диафрагму можно дополнительно идентифицировать динамически как наиболее поверхностную структуру, которая стирается передним краем легкого во время вдоха. Иногда датчик может потребоваться переместить в 6-е или 7-е межреберье, чтобы определить передний край легкого, особенно когда диафрагма приподнята. Однако облитерации диафрагмы передним краем легкого может и не быть при параличе диафрагмы или во время искусственной вентиляции легких.

Рис. 11.5

Диафрагма в конце выдоха в зоне прикрепления. Диафрагма на ультразвуковом исследовании выглядит как относительно гипоэхогенная структура, зажатая между яркими эхогенными линиями плевры и брюшины. Эхогенная линия, проходящая внутри диафрагмы, представляет собой сосудисто-нервный пучок. Сплошная синяя линия указывает на толщину диафрагмы. Штангенциркули, расположенные рядом с сплошной синей линией, можно использовать для измерения толщины диафрагмы на замороженном изображении

После идентификации диафрагмы изображение замораживается в конце выдоха и толщина диафрагмы (tdi) измеряется как расстояние от середины диафрагмальной плевры до середины брюшины с точностью до 0,1 мм. Последующее изображение получают в конце вдоха, и измеряют tdi при данном объеме легких (рис. 11.6). Затем рассчитывается изменение толщины диафрагмы между вдохом и выдохом в конце (Δtdi) вместе с долей утолщения (Δtdi% = Δtdi/tdi в конце выдоха ×100). Фракция утолщения может быть измерена в диапазоне вдохнутых объемов и имеет тенденцию быть линейной с большим утолщением при больших объемах легких [4]. Изменение толщины диафрагмы во время вдоха можно измерить либо в режиме B, либо в режиме M, при этом пациенты находятся в положении стоя, сидя, лежа на спине или ничком. Нормальные значения толщины диафрагмы в конце выдоха обычно составляют от 2,0 до 3,5 мм. Нормальные значения утолщения диафрагмы при вдохе (Δtdi%) составляют от 20 % до 100 %. Поскольку толщина диафрагмы в этой области лишь незначительно варьируется от места к месту, утолщение диафрагмы в области ЗАП является показателем общего утолщения мышцы диафрагмы, а не движения прилегающей относительно более толстой части диафрагмы под датчиком [4].

Рис. 11.6

Диафрагма в конце вдоха. Линия с двойной стрелкой указывает на толщину диафрагмы. Обратите внимание на относительное утолщение мышцы по сравнению с рисунком 11.5. Обратите внимание на яркую эхогенную завесу в левой части экрана, указывающую на заполненное воздухом легкое, которое при вдохе опускается каудально

Купол диафрагмы

Для визуализации купола диафрагмы обычно используется подреберный доступ (рис. 11.7). Расстояние от передней брюшной стенки до задней диафрагмы намного больше, чем расстояние от поверхности кожи до диафрагмы в ЗАП. Поскольку звук проникает дальше на более низких частотах, купол диафрагмы обычно визуализируется с помощью преобразователя 3,5-5 МГц. Большая длина волны звука в этом диапазоне частот обеспечивает более глубокое проникновение ультразвукового луча, но разрешающая способность низкочастотного преобразователя снижается примерно до 0,3-0,6 мм. При использовании подреберного доступа для визуализации купола печень обеспечивает хорошее акустическое окно, позволяющее оценить движение правой гемидиафрагмы. К сожалению, воздух в желудочно-кишечном тракте может мешать визуализации левой гемидиафрагмы при использовании подреберного доступа. Этого можно избежать, частично используя селезенку в качестве акустического окна. Движение купола диафрагмы по направлению к датчику во время вдоха обычно оценивается с помощью M-режима, но также может быть просмотрено с помощью B-режима [5–8].

Рис. 11.7

Схема, иллюстрирующая размещение ультразвукового преобразователя для визуализации купола диафрагмы с использованием подреберного подхода

Обратите внимание, что при визуализации купола сама мышца диафрагмы не визуализируется. Как обсуждалось ранее, воздух обладает сильной эхогенностью. Поскольку легкое отражает весь передаваемый к нему звук, изображение купола диафрагмы состоит из интенсивно отраженного звука на границе диафрагмы и легкого, а не самой диафрагмальной мышцы. Движение диафрагмы можно определить по движению границы раздела легкое–диафрагма, но толщину мышц диафрагмы измерить невозможно. При использовании этого подхода мышцу диафрагмы можно увидеть только при наличии плеврального выпота между куполом и легким.

Движение купола диафрагмы неравномерно от области к области. В норме у пациентов, лежащих на спине, при больших вдохах смещение диафрагмы в средней и задней областях больше, чем в передней [9]. Аналогичные результаты были описаны у детей [10]. Эти различия в региональных движениях в положении лежа на спине объясняются большим давлением в брюшной полости, которое воздействует на заднюю диафрагму, что пассивно смещает заднюю диафрагму выше в грудную полость в конце выдоха, чем переднюю гемидиафрагму. Следовательно, задняя часть диафрагмы должна опускаться еще ниже во время вдоха, чтобы придавать ей относительно плоскую конфигурацию при полном вдохе.

Для визуализации купола диафрагмы низкочастотный ультразвуковой преобразователь (3,5–5 МГц) размещается с правой или левой стороны в подреберной области значительно ниже нижней границы легкого и направлен под углом вверх [11, 12]. Для установки датчика можно использовать правую или левую срединно-ключичную линию или правую или левую переднюю подмышечную линию в зависимости от качества изображения. Датчик направлен цефально и дорсально к задней трети гемидиафрагмы. При таком подходе купол просматривается в сагиттальной (продольной) плоскости, а печень или селезенка обеспечивают акустические “окна”. В качестве альтернативы купол диафрагмы можно визуализировать, поместив низкочастотный преобразователь (3,5–5 МГц) над мечевидным отростком и сканируя в поперечной плоскости. Такое расположение может позволить просматривать обе гемидиафрагмы одновременно. Диафрагма обычно изначально идентифицируется с помощью B-режима как двумерная структура, затем используется M-режим для отслеживания движения в один момент времени (рис. 11.1). Обратите внимание, что эта точка представляет собой не одну анатомическую точку на диафрагме, а несколько точек диафрагмы, пересекающих путь ультразвукового луча.

Сообщалось о нормальных значениях движения диафрагмы при спокойном дыхании и глубоком вдохе. Во время спокойного дыхания задний купол диафрагмы смещается кпереди и каудально со средним смещением 1,6 см [11, 13]. При более глубоких вдохах среднее смещение диафрагмы составляло 4,8 см, при этом примерно две трети движения диафрагмы приходились на середину вдоха [9]. Отслеживание движения диафрагмы в режиме M позволяет рассчитать время вдоха и выдоха, амплитуду движения диафрагмы (максимальная высота в см) и скорость сокращения диафрагмы (наклон в см / с).

Ряд патологических процессов влияют на движение купола диафрагмы. Скопления субфренальной жидкости или дефекты развития, такие как эвентрация, могут уменьшать региональные или глобальные движения диафрагмы. У пациентов с асцитом экскурсия диафрагмы может быть уменьшена, особенно если асцит вызван злокачественным процессом. В этом случае движение может быть затруднено вследствие шинирования из-за боли или фиксации диафрагмы из-за злокачественного процесса [2]. При субфренальном абсцессе движение диафрагмы может быть нарушено, отсутствовать или даже быть парадоксальным при наличии воспаления [14]. Общее смещение диафрагмы при пассивной искусственной вентиляции легких меньше, чем при активном дыхании, и заднее смещение больше не доминирует над передним [10]. Меньшее смещение диафрагмы во время пассивного вдоха может отражать более симметричное воздействие положительного давления на грудную клетку / перегородки диафрагмы или различия в напряжении диафрагмы между активным и пассивным вдохами.

Базовые и расширенные компетенции

Визуализация диафрагмы в отделении интенсивной терапии с использованием B-режима с измерением и интерпретацией tdi, ∆tdi и ∆tdi% — это основная компетенция при ультразвуковом исследовании диафрагмы. Овладение этой компетенцией позволит наиболее точно оценить предполагаемый паралич диафрагмы и ее дисфункцию. Визуализацию купола диафрагмы с использованием M-режима, как при спокойном дыхании, так и при выполнении маневров, таких как нюхательный тест (см. Ниже), и соответствующую интерпретацию движения диафрагмы с помощью этих маневров следует рассматривать как более продвинутую компетенцию в области ультразвукового исследования диафрагмы. Это связано с техническими трудностями получения изображений, особенно левой гемидиафрагмы, а также с трудностями надлежащей интерпретации движения диафрагмы, обсуждаемыми ниже.

Обзор фактических данных и их использование на основе фактических данных

Функциональные корреляции

Измерения толщины диафрагмы в конце выдоха и утолщения диафрагмы во время вдоха отражают силу и укорочение диафрагмы соответственно. В целом, площадь поперечного сечения скелетных мышц в состоянии покоя пропорциональна максимальному напряжению, которое они могут развить. Аналогично, толщина диафрагмы в состоянии покоя (tdi в конце выдоха) должна быть пропорциональна максимальному чреспищеводному давлению (Pdimax), которое она может развить. Как Pdimax, так и максимальное давление вдоха (PImax) достоверно коррелировали с толщиной диафрагмы, измеренной в конце выдоха в ZAP у здоровых испытуемых (R = 0,94 и 0,76 соответственно) [15]. Дополнительные доказательства, подтверждающие идею о том, что показатели tdi отражают силу диафрагмы, получены из исследований продольных измерений изменений толщины и силы диафрагмы после выздоровления от паралича диафрагмы [16], исследований силовых тренировок и толщины диафрагмы [17-19] и расчетов удельного напряжения, которые аналогичны тем, которые были получены для других групп скелетных мышц [20, 21]. Восстановление после паралича диафрагмы и силовые тренировки диафрагмы приводят к значительному увеличению толщины диафрагмы, Pdimax и PImax.

Вторая функциональная корреляция существует между утолщением диафрагмы во время вдоха и сокращением мышц диафрагмы [4]. Объем мышечной массы диафрагмы (vdi) зависит от ее ширины (wdi), толщины и длины (ldi) следующим образом: vdi = ldi x wdi x tdi. Исходя из предположения, что vdi постоянен, а wdi мало меняется при вдохе (wdi зависит от периметра грудной полости), ldi будет изменяться обратно пропорционально tdi. Эта зависимость может быть применена к ультразвуковым измерениям утолщения диафрагмы следующим образом: Δtdi ≈ 1 / Δldi. Используя это соотношение, расчет Δldi на основе показателей Δtdi во время вдоха и общей емкости легких (TLC) находится в пределах того, что было измерено у людей [22]. Очень практическое применение, полученное на основе показателей Δtdi, относится к определению наличия или отсутствия паралича диафрагмы [23]. Парализованная диафрагма не утолщается, а нормально функционирующая диафрагма утолщается более чем на 20 % во время вдоха. Измерения толщины диафрагмы в состоянии покоя и утолщения во время вдоха предоставляют мощные инструменты для оценки последовательных изменений функции диафрагмы и должны дать представление о выявлении факторов, которые являются миопатическими или миотрофическими для диафрагмы.

Паралич диафрагмы

Ультразвуковое исследование может иметь диагностическую ценность при оценке наличия одностороннего или двустороннего паралича диафрагмы [24]. Односторонний паралич диафрагмы приводит к парадоксальному движению пораженной гемидиафрагмы во время вдоха. Это парадоксальное движение можно оценить с помощью визуализации купола диафрагмы в М-режиме, и оно является следствием нормального действия контралатеральной гемидиафрагмы, повышающей внутрибрюшное давление и смещающей пассивно парализованную головную часть диафрагмы. Его можно получить, попросив пациента принюхаться или с силой вдохнуть. Ультразвук более чувствителен, чем рентгеноскопия, при диагностике одностороннего паралича [11]. Однако ложноположительные результаты наблюдаются у целых 6 % пациентов без паралича диафрагмы [25], а ложноотрицательные тесты возникают, когда задействование мышц грудной клетки приводит к каудальному смещению парализованной гемидиафрагмы [26]. Эти ограничения можно обойти, непосредственно визуализировав мышцу диафрагмы в ZAP в B- или M-режиме. Парализованная диафрагма не утолщается, в то время как нормально функционирующая диафрагма утолщается более чем на 20 % [23].

Двусторонний паралич диафрагмы может быть трудно диагностировать при использовании М-режима для оценки движения купола диафрагмы. Можно увидеть нормальное каудальное движение парализованной диафрагмы, которое является следствием стратегий, используемых пациентами для компенсации паралича диафрагмы. В частности, активное сокращение мышц живота приведет к смещению парализованной головной части диафрагмы. Когда мышцы живота “выключены”, пассивная отдача дыхательной системы приводит к вдоху и каудальному движению парализованной диафрагмы. Альтернативно, использование мышц грудной клетки для вдоха создаст отрицательное давление в субдиафрагмальных областях, смещая пассивную диафрагму каудально [27]. Напротив, визуализация самой мышцы диафрагмы в ZAP позволит обойти проблемы, связанные с движением диафрагмы, и позволит врачу с большей точностью определить, сокращается мышца или нет.

Дисфункция диафрагмы в отделении интенсивной терапии

Дисфункция диафрагмы может наблюдаться после операций на верхней части живота, шее или кардиоторакальной области [28–30]. Повреждение диафрагмального нерва может быть вызвано перерезанием, растяжением, сдавливанием или гипотермией. При кардиохирургических операциях использование холодных физиологический растворов, содержащих кусочки льда или слякоть, для снижения температуры миокарда может непосредственно повредить диафрагмальный нерв [31]. Использование кардиоизолирующих прокладок свело к минимуму риск обморожения диафрагмы [32]. Дисфункция диафрагмы может наблюдаться у пациентов с сепсисом, полиорганной недостаточностью, гипергликемией, полиневропатией и миопатией при критических состояниях, недостаточным питанием, а также при применении аминогликозидов и других лекарственных препаратов, которые нарушают нервно-мышечную передачу [33]. Метаболические нарушения, такие как гипокалиемия, гипокальциемия, гипофосфатемия, гипомагниемия и нарушения функции щитовидной железы, также могут способствовать дисфункции диафрагмы.

Ультразвуковое исследование купола диафрагмы использовалось для документирования аномальных движений диафрагмы в отделении интенсивной терапии у пациентов без заболеваний диафрагмы в анамнезе [30]. Дисфункция диафрагмы присутствовала у 29 % пациентов, которым требовалась искусственная вентиляция легких продолжительностью 48 ч и более. У пациентов с дисфункцией диафрагмы частота неудач при отлучении от груди была выше, и им требовалась более длительная искусственная вентиляция легких, чем у пациентов без дисфункции диафрагмы.

Отлучение от искусственной вентиляции легких

УЗИ диафрагмы использовалось для прогнозирования успеха или неудачи отлучения от груди [34, 35]. Каудальное движение купола диафрагмы во время спонтанных вдохов более 1,1 см имело чувствительность и специфичность 84,4 % и 82,6 % соответственно для прогнозирования успешной экстубации. Поскольку движение диафрагмы зависит от объема дыхания и отличается от региона к региону, прямые измерения утолщения диафрагмы с использованием B-режима в ZAP могут повысить полезность M-режима для прогнозирования результатов экстубации.

Атрофия при неиспользовании

После периодов искусственной вентиляции легких продолжительностью всего 24 ч. В патологический процесс вовлечены как быстро сокращающиеся, так и медленно сокращающиеся миоволокна, что приводит к снижению мышечной силы [36-40]. Соответственно, можно ожидать, что атрофия диафрагмы, вызванная аппаратом искусственной вентиляции легких, будет препятствовать отказу от искусственной вентиляции легких. Другие состояния, способствующие дисфункции диафрагмы, которые обычно встречаются у тяжелобольных, включают введение парализующих средств, недостаточное питание и нарушения обмена веществ. Ультразвуковое исследование в режиме B в отделении интенсивной терапии использовалось для выявления наличия повреждения диафрагмы, вызванного аппаратом ИВЛ [37]. Прогрессирующее истончение диафрагмы произошло у 7 пациентов в течение 48 ч после начала искусственной вентиляции легких. Эти результаты указывают на то, что ультразвуковое исследование может использоваться для выявления пациентов с дисфункцией диафрагмы, вызванной аппаратом ИВЛ, и потенциально может использоваться для мониторинга эффективности вмешательств, направленных на предотвращение атрофии. С помощью ультразвука было продемонстрировано, что 20-минутной стимуляции диафрагмального нерва было достаточно для предотвращения атрофии у пациента с тетраплегией C-2 [18].

Подводные камни и меры предосторожности

Для получения изображения купола диафрагмы используется преобразователь с частотой 3,5–5 МГц. Этот частотный преобразователь проникает глубже, но имеет меньшую разрешающую способность, чем высокочастотный (7,5–10 МГц) преобразователь, который обычно используется для получения изображения диафрагмы в зоне расположения.

Купол диафрагмы и диафрагму в зоне прилегания может быть трудно визуализировать у пациентов с ожирением.

Диафрагму можно визуализировать, используя либо M-режим, либо B-режим. B-режим позволяет оператору визуализировать диафрагму в двух измерениях. M-режим позволяет оператору визуализировать одну область диафрагмы с течением времени. Расстояния, перемещаемые диафрагмой, легче измерить в M-режиме, тогда как толщину диафрагмы легче измерить в B-режиме.

Изображение одной точки в М-режиме представляет не одну точку на диафрагме, а множество точек на диафрагме, проходящих через ультразвуковой луч.

Наблюдение, которое может быть использовано для определения диафрагмы в зоне прикрепления, — это облитерация диафрагмы передним краем легкого во время вдоха. Это полезное наблюдение может быть недоступно при параличе диафрагмы или во время искусственной вентиляции легких.

Изображение купола диафрагмы состоит из звука, который интенсивно отражается от поверхности раздела легкое-диафрагма. Измерения толщины диафрагмы с использованием таких изображений не отражают толщину самой мышцы диафрагмы. При визуализации купола истинное изображение самой мышцы диафрагмы будет присутствовать только при наличии плеврального выпота между куполом диафрагмы и легким.

Движение диафрагмы в каудальном направлении неодинаково от региона к региону и различается при пассивной вентиляции легких и активном дыхании. Кроме того, патологические процессы, вызванные воспалением или злокачественными новообразованиями, могут изменять региональное или глобальное движение диафрагмы.

Паралич диафрагмы может быть трудно диагностировать при оценке только движения диафрагмы. Возможны ложноотрицательные и ложноположительные результаты. Эти ограничения можно обойти, непосредственно визуализировав утолщение диафрагмы в зоне расположения с помощью высокочастотного преобразователя либо в B-, либо в M-режиме.

Заключение

Ультразвук обеспечивает новый многообещающий подход к исследованию диафрагмы в условиях интенсивной терапии. Он особенно привлекателен тем, что является неинвазивным, может использоваться у постели больного и не доставляет ионизирующего излучения. Ультразвук можно использовать в B-режиме, который обеспечивает получение двумерного изображения, или в M-режиме, который отслеживает один момент времени. Состояние диафрагмы можно оценить, измеряя каудальное смещение купола во время вдоха или измеряя ее толщину в зоне прилегания. Ультразвуковое исследование диафрагмы обеспечивает изображение в режиме реального времени и постоянную запись функции. Оно может применяться для решения вопросов о структуре, конфигурации и движении диафрагмы в норме и при заболеваниях и может позволить нам оценить биологические детерминанты структуры диафрагмы и ее структурных изменений при заболевании. Ультразвуковое исследование диафрагмы применяется для диагностики паралича диафрагмы и наличия дисфункции диафрагмы, а также для прогнозирования успеха экстубации.