引用本文： 邢子陽, 趙佳, 鄧烈華, 張媛莉. 肌肉超聲在機械通氣患者撤機評估中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2024, 23(6): 442-446. doi: 10.7507/1671-6205.202309067 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
機械通氣是重癥患者呼吸支持的重要手段之一，研究調查顯示重癥監護病房（intensive care unit，ICU）中約有72%的機械通氣的患者需要經歷撤離機械通氣[1]，即撤機。如果撤機的時機把握錯誤，則可能會導致撤機失敗或機械通氣時間延長，對預后造成不良影響。撤機失敗的病理生理學因素往往是復雜的[2-3]，其中呼吸功能方面的影響常見于呼吸功能障礙[4]，可以觀察到患者呼吸肌肉數量、收縮力和質量的改變。盡管傳統的指標可達到成功幫助大部分患者撤離機械通氣，但缺乏對肌肉的功能狀態的直觀評估，或者需要依賴有創監測手段。隨著超聲技術的發展，可以在床旁實現動態監測患者肌肉質量和功能的改變，適用于對重癥患者的病情判斷、評估，幫助醫生制定出更為科學、準確的治療方案[5]。近年來，有較多研究探討使用肌肉超聲來評估重癥患者肌肉情況、預測拔管撤機時機及預后的價值。本文將就近年關于呼吸肌、輔助呼吸肌、外周骨骼肌超聲結果對于機械通氣患者的應用最新研究進展進行綜述。
1 呼吸肌
1.1 膈肌
膈肌是最重要的呼吸肌肉[6]，在支撐總肺活量的作用中占比高達70%[7]。膈肌厚度（diaphragm thickness，DT）、膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction，DTF）和膈肌移動度（diaphragmatic displacement，DD）是評價膈肌功能最常用的超聲指標。在此基礎上，近些年又提出一些新指標，如膈肌偏移-淺快呼吸指數（diaphragm rapid shallow breathing index，D-RBSI）、膈肌增厚-淺快呼吸指數（diaphragm thickening rapid shallow breathing index，DT-RSBI）以及膈肌回聲密度等。
1.1.1 膈肌厚度、膈肌增厚率和膈肌移動度
DT是指膈肌在胸廓對合帶處胸膜和腹膜之間的距離。在患者的吸氣末和呼氣末分別測得吸氣末膈肌厚度和呼氣末膈肌厚度。而有研究認為單純測量膈肌厚度并不能識別膈肌功能障礙，因而衍生出DTF和DD的概念[8]。DTF可通過計算獲得：DTF=（吸氣末膈肌厚度–呼氣末膈肌厚度）/呼氣末膈肌厚度×100%[9-10]，反映呼吸運動時膈肌厚度的變化及收縮功能。DD是指膈肌吸氣末和呼氣末之間的位移，反映呼吸時膈肌的運動。盡管目前已有許多研究認為DTF和DD是不錯的預測撤機的指標，但這兩個指標預測撤機結果的準確性仍存在爭議。一項2021年有關膈肌超聲研究的Meta分析認為，DTF和DD作為預測撤機結果的指標，敏感性較低，特異性較高[11]。最近一項前瞻性觀察研究發現，使用截止值時的可預測性為DTF>37%（敏感性80%，特異性52%）和DD>1.21 cm（敏感性94%，特異性71%）[12]。DTF和DD作為預測指標敏感性較高，特異性較低。不同研究得出DTF和DD預測撤機成功的敏感性和特異性存在異質性，可能是因為閾值設置不一，也可能與這些試驗的樣本量、入組患者的基線特征、撤機失敗標準不同有關，因此未來需要更多臨床研究才能更好地總結出一個合適的DTF臨界值，以用于提高撤機成功率。
1.1.2 膈肌位移-快速淺呼吸指數、膈肌增厚-淺快呼吸指數
快速淺呼吸指數（rapid shallow breathing index，RBSI）是呼吸頻率與潮氣量（tidal volume，VT）的比值，是預測撤機成功率最廣泛使用的指標之一[13-14]。因此，Spadaro等[15]假設可以通過用DD代替VT聯合RSBI評估超聲結果，并將此指數命名為D-RSBI。結果發現當D-RSBI預測撤機成功的閾值為>1.3 r·min–1·mm–1，敏感性為94%，特異性為64%，陽性預測值為57%，陰性預測值為95%，通過多因素邏輯回歸分析D-RSBI、自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）、膿毒血癥對撤機的影響，發現D-RSBI是與撤機失敗獨立相關的唯一預測因子。由此可見，在預測撤機結局時，D-RSBI指數比傳統RSBI更準確。
DT-RSBI的產生類似于D-RSBI，在RSBI及DTF這些良好的預測撤機結果的指標基礎上，張海翔等[16]提出用DTF替代VT得出另一個新指標，即DT-RSBI（DT-RSBI=呼吸頻率/DTF）。他們發現DT-RSBI預測撤機成功的閾值為≥66次/min，受試者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線下面積為0.872，敏感性和特異性分別為88%和59%。多因素邏輯回歸分析表明，高DT-RSBI（優勢比為1.06）是撤機成功的獨立危險因素。同樣，溫亞東等[17]對108名機械通氣患者進行研究，發現撤機成功組與失敗組的DD、DTF以D-RSBI之間的差異有統計學意義，提示膈肌的活動度在患者恢復自主呼吸中可能起關鍵作用，其中DT-RSBI預測撤機成功的閾值為27.9次/min，ROC曲線下面積為0.673，敏感性和特異性分別為88%和59%。目前對DT-RSBI的研究仍較少，但就現有研究而言，與傳統的RSBI相比較，膈肌超聲相關指標DT-RSBI預測撤機成功率更為準確，或將成為指導撤機時機的良好指標。
1.1.3 膈肌回聲密度
常規超聲檢查常用來評估肌肉厚度、肌肉增厚和縮短。近年來，有研究使用灰度分析來評估肌肉回聲密度的變化[18]。根據超聲信號反射的特性，健康的肌肉組織含有纖維組織較少，回聲通常較低。而在一些疾病中，當脂肪和纖維組織替代肌肉，或者肌纖維變性和壞死，都會導致回聲密度增加。回聲密度增加或許與急性肌肉損傷、慢性肌病狀態，以及危重患者的肌肉炎癥、壞死和無力相關[19-20]。Coiffard等[21]通過一項前瞻性研究發現與健康受試者相比，大部分機械通氣患者的膈肌回聲密度增加；其中相當大比例的患者在機械通氣的早期就出現膈肌回聲密度增加，并且表現出與機械通氣時間延長具有一定相關性。另外，機械通氣過程中膈肌厚度的增加和減小，回聲密度都會顯示增高。機械通氣患者膈肌厚度的減小是由于廢用性萎縮，而膈肌厚度增加，往往提示膈肌超負荷引起損傷，這些變化與膈肌功能受損和不良臨床結局密切相關，如果可以早期在回聲強度上較好地體現出來，或許回聲密度可以成為膈肌結構及功能早期變化的新型標志物，對于機械通氣患者的預后評估存在一定臨床價值。
當患者出現脫機困難或延遲脫機情況時，客觀評價膈肌功能至關重要，撤機失敗會引起一系列肺部并發癥，早期發現并診斷膈肌功能障礙可避免后續撤機風險[22]。綜合以上研究，膈肌超聲有較多指標可以運用于預測危重癥患者拔管失敗風險，因此在排除患者原發疾病基礎上，通過床邊超聲評估患者膈肌功能可有效預測撤機結果，也有學者提出機械通氣患者撤機拔管前需常規行膈肌功能評估[23-24]。但是膈肌并不是唯一參與呼吸運動的呼吸肌，撤機也受到非膈肌相關因素的影響，特別是當它出現損傷時，其他呼吸肌、輔助呼吸肌對于呼吸運動同樣重要。有研究表明對于呼吸功能的評估，僅僅通過監測膈肌是片面的，應當結合其他肌肉的超聲結果或傳統指標，來進一步提高撤機的成功率[25]。
1.2 胸骨旁肋間肌
通過呼吸肌收縮能力評估或肌電圖的使用，就可以實現床旁呼吸容量/負荷平衡的評估。基于此，近年來越來越多人將注意力集中在膈肌超聲，因為可以使得膈肌及其功能可視化。然而，胸骨旁肋間肌在呼吸運動的同樣至關重要。當膈肌功能障礙或呼吸負荷增加時，其他肌肉過度代償，胸骨旁肋間肌作用就會強化[26-27]，出現非生理性收縮（即增厚）的跡象。Dres等[28]報道，胸骨旁肋間肌增厚分數（parasternal intercostal muscle-thickening fraction，TFic）與機械通氣患者的自發性呼吸試驗的失敗顯著相關。另外，TFic在膈肌功能障礙患者中顯著升高。具體來說，TFic超過8%的患者被認為存在膈肌功能障礙，TFic大于10%則可提示預測撤機失敗可能。為了驗證這一結果，Umbrello等[26]對膈肌和胸骨旁肋間肌之間的復雜關系進行了研究，發現與膈肌功能障礙患者相比，膈肌功能正常患者的膈肌增厚分數更高（>30%），胸骨旁肋間肌的厚度分數更低（<5%）。在膈肌功能障礙的情況下，較低的膈肌增厚分數可能會導致吸氣水平最低值升高，或膈外肌吸氣水平最低值升高，這取決于機械通氣呼吸機支持水平。在負荷-容量呼吸容量不平衡的情況下，胸骨旁肋間肌的超聲結果或許有助于評估機械通氣患者的吸氣是否充足。由此可見，在膈肌障礙時，胸骨旁肋間肌的超聲結果或許能更好體現呼吸功能改變，膈肌超聲聯合胸骨旁肋間肌或許可以成為一個不錯呼吸功能評估方法。
2 腹肌
在呼吸運動中，腹肌通常作為輔助呼吸肌發揮作用。在坐位和直立位的安靜呼吸中，腹肌可出現緊張性收縮活動，增強膈肌的對位力，并優化其長度-張力關系，以產生壓力。當通氣負荷和微小通氣增加時，它們也會出現增強膈肌性能的階段性呼氣活動。在呼氣時腹肌收縮產生高呼氣壓力，有效地咳嗽和清除分泌物[29-31]。對腹肌作用的研究發現在撤機試驗失敗的患者中，腹肌對總呼吸肌力的輔助作用增加[32-33]，其原因是機械通氣時出現膈肌功能障礙，腹肌作為輔助肌可能會起作用，其功能對于患者耐受與急性呼吸衰竭相關的呼吸負荷的能力至關重要。
Schreiber等[34]通過觀測咳嗽和呼氣期間腹肌的厚度及腹肌的增厚分數（thickening fraction of abdominal muscles，TFabs），來探討有關腹肌在呼吸運動中的作用。他們發現在健康受試者中，內斜肌和腹直肌增厚分數與呼氣時產生的壓力相關。在SBT失敗的患者中，腹橫肌和內斜肌的增厚分數顯著增加（較基線分別增加13.2%、7.2%）；從健康受試者的咳嗽期間測得的TFabs的正常下限為127%。在11例咳嗽期間TFabs>127%的患者中，只有1例需要重新插管接呼吸機輔助呼吸。咳嗽期間較低的TFabs與較高的撤機失敗的風險密切相關，TFabs每減少10%，脫離呼吸機失敗的幾率增加2.1%。咳嗽期間測量的TFabs（ROC曲線下面積為82%）比進行SBT 5 min時測量的膈肌增厚分數（ROC曲線下面積為70%）對撤機失敗的預測辨別能力更強。由此可見，超聲檢查中腹肌增厚與呼氣努力產生的氣道壓力有關。在機械通氣患者中，咳嗽期間腹肌增厚分數的減少與撤機失敗的高風險具有一定的相關性。
既往研究顯示部分機械通氣患者會出現膈肌萎縮、膈肌水腫，以及一些胸腹部手術患者的切口位置與膈肌測量位置重疊，皆可能對膈肌超聲測量的準確性造成影響[35-36]。另一方面，因左側膈肌窗較小，臨床上多選用右側膈肌超聲窗，有些患者因原發疾病出現右側膈肌麻痹時也會影響測量結果。此外，膈肌超聲測量可以有效預測患者是否會通過撤機試驗，但不能預測患者是否需要再次插管，因為后者可能取決于腹肌功能，而不是膈肌功能。因此，當患者因膈肌萎縮、膈肌水腫、胸腹部手術或是單側膈肌麻痹等情況導致膈肌超聲顯象不清晰時，膈肌超聲聯合腹肌超聲監測可以更好地預測撤機風險以及再插管的風險，這有助于評估拔管后是否需要呼吸支持。
3 外周骨骼肌
外周骨骼肌超聲常用來診斷ICU獲得性虛弱，ICU獲得性虛弱是ICU病房常見的并發癥，有多項系統性回顧研究表明ICU獲得性虛弱增加患者肺部感染風險，加重呼吸衰竭，延長機械通氣時間[37-38]。外周骨骼肌肉雖然未在呼吸運動中直接發揮作用，但外周骨肌肌肉質量往往反映全身肌肉質量的變化，與機械通氣患者通氣時長和預后存在間接聯系。
股四頭肌作為外周骨骼肌，在健康狀態下對于身體活動很重要，與其他肌肉群相比，它在急性和慢性疾病期間更容易萎縮，如一些慢性呼吸道疾病患者，股直肌質量已被證明較低，并且與肺功能較差[39]、體力活動減少和更嚴重的疾病[40]具有一定相關性。目前對于外周骨骼肌的研究主要在于下肢肌肉，特別是股四頭肌，Er等[41]在一項預測撤離機械通氣時機的研究發現其中撤機失敗組的體重指數中位數和股直肌+股中間肌的厚度值較低，臨床虛弱評分、機械通氣時間、重癥監護和醫院病死率較高；而股直肌+股中間肌的厚度臨界值為21 mm時具有良好的預測價值，ROC曲線下面積為0.710，敏感性為82%，特異性為57%。他們認為早期超聲測量的股直肌+股中間肌的厚度值是機械通氣患者撤機成功的良好預測指標。除了常規肌骨超聲監測方法，Mayer等[42]認為肌肉回聲強度對外周骨骼肌肌肉質量的評估有更大的價值，他們發現第7天患者股直肌和脛前肌的肌肉厚度和橫截面積以及肌力比基線值低，而回聲強度增大，并且與ICU獲得性虛弱具有較強的相關性，其中股直肌回聲強度的變化是診斷ICU獲得性虛弱的最強預測因子，ROC曲線下面積為0.912。由于股四頭肌回聲密度隨時間增加與股四頭肌活檢的炎癥和肌壞死相關，回聲密度增加也許可以提示患者肌肉質量下降，導致患者機械通氣時間延長。
撤機是一個復雜的問題，在ICU中可受到呼吸和心功能障礙、神經肌肉異常、肌肉力量下降和營養不良等情況的影響。在這種情況下，外周骨骼肌質量和結構改變可以更好地反映機械通氣患者營養不良和虛弱狀態，或許可以作為評估撤機時機的手段。未來除了常規指標外，應當關注肌肉的回聲密度的應用，探索其與全身肌肉的質量和呼吸功能改變的聯系，但回聲強度受到炎癥、感染以及液體的變化影響[43]，進而表現出肌肉的不均勻性，肌肉回聲的變化及其與組織病理學特征的相關性仍有待確定。未來需要更多的研究來進一步定義肌肉和肌肉生成力之間的相關性。
4 結論
綜上所述，目前用于預測患者機械通氣撤離時機的傳統指標有很多，在ICU病房中使用存在較多限制，特別是部分語言溝通障礙患者。肌肉超聲評估在預測機械通氣患者的拔管結果和預后評估方面具有相當大的潛力，盡管目前準確性仍有待提高。呼吸肌、輔助呼吸肌、外周骨骼肌傳統超聲監測以及應用新型超聲技術評估呼吸功能，可能為肌肉超聲預測拔管結果的發展提供新的方向。近年來的臨床研究可能使該技術能夠改進撤機的臨床實踐標準，并成為預測撤機時機的可靠手段。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
機械通氣是重癥患者呼吸支持的重要手段之一，研究調查顯示重癥監護病房（intensive care unit，ICU）中約有72%的機械通氣的患者需要經歷撤離機械通氣[1]，即撤機。如果撤機的時機把握錯誤，則可能會導致撤機失敗或機械通氣時間延長，對預后造成不良影響。撤機失敗的病理生理學因素往往是復雜的[2-3]，其中呼吸功能方面的影響常見于呼吸功能障礙[4]，可以觀察到患者呼吸肌肉數量、收縮力和質量的改變。盡管傳統的指標可達到成功幫助大部分患者撤離機械通氣，但缺乏對肌肉的功能狀態的直觀評估，或者需要依賴有創監測手段。隨著超聲技術的發展，可以在床旁實現動態監測患者肌肉質量和功能的改變，適用于對重癥患者的病情判斷、評估，幫助醫生制定出更為科學、準確的治療方案[5]。近年來，有較多研究探討使用肌肉超聲來評估重癥患者肌肉情況、預測拔管撤機時機及預后的價值。本文將就近年關于呼吸肌、輔助呼吸肌、外周骨骼肌超聲結果對于機械通氣患者的應用最新研究進展進行綜述。
1 呼吸肌
1.1 膈肌
膈肌是最重要的呼吸肌肉[6]，在支撐總肺活量的作用中占比高達70%[7]。膈肌厚度（diaphragm thickness，DT）、膈肌增厚率（diaphragm thickening fraction，DTF）和膈肌移動度（diaphragmatic displacement，DD）是評價膈肌功能最常用的超聲指標。在此基礎上，近些年又提出一些新指標，如膈肌偏移-淺快呼吸指數（diaphragm rapid shallow breathing index，D-RBSI）、膈肌增厚-淺快呼吸指數（diaphragm thickening rapid shallow breathing index，DT-RSBI）以及膈肌回聲密度等。
1.1.1 膈肌厚度、膈肌增厚率和膈肌移動度
DT是指膈肌在胸廓對合帶處胸膜和腹膜之間的距離。在患者的吸氣末和呼氣末分別測得吸氣末膈肌厚度和呼氣末膈肌厚度。而有研究認為單純測量膈肌厚度并不能識別膈肌功能障礙，因而衍生出DTF和DD的概念[8]。DTF可通過計算獲得：DTF=（吸氣末膈肌厚度–呼氣末膈肌厚度）/呼氣末膈肌厚度×100%[9-10]，反映呼吸運動時膈肌厚度的變化及收縮功能。DD是指膈肌吸氣末和呼氣末之間的位移，反映呼吸時膈肌的運動。盡管目前已有許多研究認為DTF和DD是不錯的預測撤機的指標，但這兩個指標預測撤機結果的準確性仍存在爭議。一項2021年有關膈肌超聲研究的Meta分析認為，DTF和DD作為預測撤機結果的指標，敏感性較低，特異性較高[11]。最近一項前瞻性觀察研究發現，使用截止值時的可預測性為DTF>37%（敏感性80%，特異性52%）和DD>1.21 cm（敏感性94%，特異性71%）[12]。DTF和DD作為預測指標敏感性較高，特異性較低。不同研究得出DTF和DD預測撤機成功的敏感性和特異性存在異質性，可能是因為閾值設置不一，也可能與這些試驗的樣本量、入組患者的基線特征、撤機失敗標準不同有關，因此未來需要更多臨床研究才能更好地總結出一個合適的DTF臨界值，以用于提高撤機成功率。
1.1.2 膈肌位移-快速淺呼吸指數、膈肌增厚-淺快呼吸指數
快速淺呼吸指數（rapid shallow breathing index，RBSI）是呼吸頻率與潮氣量（tidal volume，VT）的比值，是預測撤機成功率最廣泛使用的指標之一[13-14]。因此，Spadaro等[15]假設可以通過用DD代替VT聯合RSBI評估超聲結果，并將此指數命名為D-RSBI。結果發現當D-RSBI預測撤機成功的閾值為>1.3 r·min–1·mm–1，敏感性為94%，特異性為64%，陽性預測值為57%，陰性預測值為95%，通過多因素邏輯回歸分析D-RSBI、自主呼吸試驗（spontaneous breathing trial，SBT）、膿毒血癥對撤機的影響，發現D-RSBI是與撤機失敗獨立相關的唯一預測因子。由此可見，在預測撤機結局時，D-RSBI指數比傳統RSBI更準確。
DT-RSBI的產生類似于D-RSBI，在RSBI及DTF這些良好的預測撤機結果的指標基礎上，張海翔等[16]提出用DTF替代VT得出另一個新指標，即DT-RSBI（DT-RSBI=呼吸頻率/DTF）。他們發現DT-RSBI預測撤機成功的閾值為≥66次/min，受試者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線下面積為0.872，敏感性和特異性分別為88%和59%。多因素邏輯回歸分析表明，高DT-RSBI（優勢比為1.06）是撤機成功的獨立危險因素。同樣，溫亞東等[17]對108名機械通氣患者進行研究，發現撤機成功組與失敗組的DD、DTF以D-RSBI之間的差異有統計學意義，提示膈肌的活動度在患者恢復自主呼吸中可能起關鍵作用，其中DT-RSBI預測撤機成功的閾值為27.9次/min，ROC曲線下面積為0.673，敏感性和特異性分別為88%和59%。目前對DT-RSBI的研究仍較少，但就現有研究而言，與傳統的RSBI相比較，膈肌超聲相關指標DT-RSBI預測撤機成功率更為準確，或將成為指導撤機時機的良好指標。
1.1.3 膈肌回聲密度
常規超聲檢查常用來評估肌肉厚度、肌肉增厚和縮短。近年來，有研究使用灰度分析來評估肌肉回聲密度的變化[18]。根據超聲信號反射的特性，健康的肌肉組織含有纖維組織較少，回聲通常較低。而在一些疾病中，當脂肪和纖維組織替代肌肉，或者肌纖維變性和壞死，都會導致回聲密度增加。回聲密度增加或許與急性肌肉損傷、慢性肌病狀態，以及危重患者的肌肉炎癥、壞死和無力相關[19-20]。Coiffard等[21]通過一項前瞻性研究發現與健康受試者相比，大部分機械通氣患者的膈肌回聲密度增加；其中相當大比例的患者在機械通氣的早期就出現膈肌回聲密度增加，并且表現出與機械通氣時間延長具有一定相關性。另外，機械通氣過程中膈肌厚度的增加和減小，回聲密度都會顯示增高。機械通氣患者膈肌厚度的減小是由于廢用性萎縮，而膈肌厚度增加，往往提示膈肌超負荷引起損傷，這些變化與膈肌功能受損和不良臨床結局密切相關，如果可以早期在回聲強度上較好地體現出來，或許回聲密度可以成為膈肌結構及功能早期變化的新型標志物，對于機械通氣患者的預后評估存在一定臨床價值。
當患者出現脫機困難或延遲脫機情況時，客觀評價膈肌功能至關重要，撤機失敗會引起一系列肺部并發癥，早期發現并診斷膈肌功能障礙可避免后續撤機風險[22]。綜合以上研究，膈肌超聲有較多指標可以運用于預測危重癥患者拔管失敗風險，因此在排除患者原發疾病基礎上，通過床邊超聲評估患者膈肌功能可有效預測撤機結果，也有學者提出機械通氣患者撤機拔管前需常規行膈肌功能評估[23-24]。但是膈肌并不是唯一參與呼吸運動的呼吸肌，撤機也受到非膈肌相關因素的影響，特別是當它出現損傷時，其他呼吸肌、輔助呼吸肌對于呼吸運動同樣重要。有研究表明對于呼吸功能的評估，僅僅通過監測膈肌是片面的，應當結合其他肌肉的超聲結果或傳統指標，來進一步提高撤機的成功率[25]。
1.2 胸骨旁肋間肌
通過呼吸肌收縮能力評估或肌電圖的使用，就可以實現床旁呼吸容量/負荷平衡的評估。基于此，近年來越來越多人將注意力集中在膈肌超聲，因為可以使得膈肌及其功能可視化。然而，胸骨旁肋間肌在呼吸運動的同樣至關重要。當膈肌功能障礙或呼吸負荷增加時，其他肌肉過度代償，胸骨旁肋間肌作用就會強化[26-27]，出現非生理性收縮（即增厚）的跡象。Dres等[28]報道，胸骨旁肋間肌增厚分數（parasternal intercostal muscle-thickening fraction，TFic）與機械通氣患者的自發性呼吸試驗的失敗顯著相關。另外，TFic在膈肌功能障礙患者中顯著升高。具體來說，TFic超過8%的患者被認為存在膈肌功能障礙，TFic大于10%則可提示預測撤機失敗可能。為了驗證這一結果，Umbrello等[26]對膈肌和胸骨旁肋間肌之間的復雜關系進行了研究，發現與膈肌功能障礙患者相比，膈肌功能正常患者的膈肌增厚分數更高（>30%），胸骨旁肋間肌的厚度分數更低（<5%）。在膈肌功能障礙的情況下，較低的膈肌增厚分數可能會導致吸氣水平最低值升高，或膈外肌吸氣水平最低值升高，這取決于機械通氣呼吸機支持水平。在負荷-容量呼吸容量不平衡的情況下，胸骨旁肋間肌的超聲結果或許有助于評估機械通氣患者的吸氣是否充足。由此可見，在膈肌障礙時，胸骨旁肋間肌的超聲結果或許能更好體現呼吸功能改變，膈肌超聲聯合胸骨旁肋間肌或許可以成為一個不錯呼吸功能評估方法。
2 腹肌
在呼吸運動中，腹肌通常作為輔助呼吸肌發揮作用。在坐位和直立位的安靜呼吸中，腹肌可出現緊張性收縮活動，增強膈肌的對位力，并優化其長度-張力關系，以產生壓力。當通氣負荷和微小通氣增加時，它們也會出現增強膈肌性能的階段性呼氣活動。在呼氣時腹肌收縮產生高呼氣壓力，有效地咳嗽和清除分泌物[29-31]。對腹肌作用的研究發現在撤機試驗失敗的患者中，腹肌對總呼吸肌力的輔助作用增加[32-33]，其原因是機械通氣時出現膈肌功能障礙，腹肌作為輔助肌可能會起作用，其功能對于患者耐受與急性呼吸衰竭相關的呼吸負荷的能力至關重要。
Schreiber等[34]通過觀測咳嗽和呼氣期間腹肌的厚度及腹肌的增厚分數（thickening fraction of abdominal muscles，TFabs），來探討有關腹肌在呼吸運動中的作用。他們發現在健康受試者中，內斜肌和腹直肌增厚分數與呼氣時產生的壓力相關。在SBT失敗的患者中，腹橫肌和內斜肌的增厚分數顯著增加（較基線分別增加13.2%、7.2%）；從健康受試者的咳嗽期間測得的TFabs的正常下限為127%。在11例咳嗽期間TFabs>127%的患者中，只有1例需要重新插管接呼吸機輔助呼吸。咳嗽期間較低的TFabs與較高的撤機失敗的風險密切相關，TFabs每減少10%，脫離呼吸機失敗的幾率增加2.1%。咳嗽期間測量的TFabs（ROC曲線下面積為82%）比進行SBT 5 min時測量的膈肌增厚分數（ROC曲線下面積為70%）對撤機失敗的預測辨別能力更強。由此可見，超聲檢查中腹肌增厚與呼氣努力產生的氣道壓力有關。在機械通氣患者中，咳嗽期間腹肌增厚分數的減少與撤機失敗的高風險具有一定的相關性。
既往研究顯示部分機械通氣患者會出現膈肌萎縮、膈肌水腫，以及一些胸腹部手術患者的切口位置與膈肌測量位置重疊，皆可能對膈肌超聲測量的準確性造成影響[35-36]。另一方面，因左側膈肌窗較小，臨床上多選用右側膈肌超聲窗，有些患者因原發疾病出現右側膈肌麻痹時也會影響測量結果。此外，膈肌超聲測量可以有效預測患者是否會通過撤機試驗，但不能預測患者是否需要再次插管，因為后者可能取決于腹肌功能，而不是膈肌功能。因此，當患者因膈肌萎縮、膈肌水腫、胸腹部手術或是單側膈肌麻痹等情況導致膈肌超聲顯象不清晰時，膈肌超聲聯合腹肌超聲監測可以更好地預測撤機風險以及再插管的風險，這有助于評估拔管后是否需要呼吸支持。
3 外周骨骼肌
外周骨骼肌超聲常用來診斷ICU獲得性虛弱，ICU獲得性虛弱是ICU病房常見的并發癥，有多項系統性回顧研究表明ICU獲得性虛弱增加患者肺部感染風險，加重呼吸衰竭，延長機械通氣時間[37-38]。外周骨骼肌肉雖然未在呼吸運動中直接發揮作用，但外周骨肌肌肉質量往往反映全身肌肉質量的變化，與機械通氣患者通氣時長和預后存在間接聯系。
股四頭肌作為外周骨骼肌，在健康狀態下對于身體活動很重要，與其他肌肉群相比，它在急性和慢性疾病期間更容易萎縮，如一些慢性呼吸道疾病患者，股直肌質量已被證明較低，并且與肺功能較差[39]、體力活動減少和更嚴重的疾病[40]具有一定相關性。目前對于外周骨骼肌的研究主要在于下肢肌肉，特別是股四頭肌，Er等[41]在一項預測撤離機械通氣時機的研究發現其中撤機失敗組的體重指數中位數和股直肌+股中間肌的厚度值較低，臨床虛弱評分、機械通氣時間、重癥監護和醫院病死率較高；而股直肌+股中間肌的厚度臨界值為21 mm時具有良好的預測價值，ROC曲線下面積為0.710，敏感性為82%，特異性為57%。他們認為早期超聲測量的股直肌+股中間肌的厚度值是機械通氣患者撤機成功的良好預測指標。除了常規肌骨超聲監測方法，Mayer等[42]認為肌肉回聲強度對外周骨骼肌肌肉質量的評估有更大的價值，他們發現第7天患者股直肌和脛前肌的肌肉厚度和橫截面積以及肌力比基線值低，而回聲強度增大，并且與ICU獲得性虛弱具有較強的相關性，其中股直肌回聲強度的變化是診斷ICU獲得性虛弱的最強預測因子，ROC曲線下面積為0.912。由于股四頭肌回聲密度隨時間增加與股四頭肌活檢的炎癥和肌壞死相關，回聲密度增加也許可以提示患者肌肉質量下降，導致患者機械通氣時間延長。
撤機是一個復雜的問題，在ICU中可受到呼吸和心功能障礙、神經肌肉異常、肌肉力量下降和營養不良等情況的影響。在這種情況下，外周骨骼肌質量和結構改變可以更好地反映機械通氣患者營養不良和虛弱狀態，或許可以作為評估撤機時機的手段。未來除了常規指標外，應當關注肌肉的回聲密度的應用，探索其與全身肌肉的質量和呼吸功能改變的聯系，但回聲強度受到炎癥、感染以及液體的變化影響[43]，進而表現出肌肉的不均勻性，肌肉回聲的變化及其與組織病理學特征的相關性仍有待確定。未來需要更多的研究來進一步定義肌肉和肌肉生成力之間的相關性。
4 結論
綜上所述，目前用于預測患者機械通氣撤離時機的傳統指標有很多，在ICU病房中使用存在較多限制，特別是部分語言溝通障礙患者。肌肉超聲評估在預測機械通氣患者的拔管結果和預后評估方面具有相當大的潛力，盡管目前準確性仍有待提高。呼吸肌、輔助呼吸肌、外周骨骼肌傳統超聲監測以及應用新型超聲技術評估呼吸功能，可能為肌肉超聲預測拔管結果的發展提供新的方向。近年來的臨床研究可能使該技術能夠改進撤機的臨床實踐標準，并成為預測撤機時機的可靠手段。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。