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1、精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 14影像学技术对膈肌的研究进展 摘要：呼吸肌是人体呼吸运动的动力泵,它驱动着肺的气体交换,是人体唯一终生所依赖的骨骼肌1。人的呼吸肌主要由膈肌、肋间肌和腹肌三部分组成,可分为吸气肌(包括膈肌、肋间外肌)和呼气肌(包括腹肌、肋间内肌等)。关键词：影像学技术；膈肌；呼吸肌 呼吸肌是人体呼吸运动的动力泵，它驱动着肺的气体交换，是人体唯一终生所依赖的骨骼肌1。人的呼吸肌主要由膈肌、肋间肌和腹肌三部分组成，可分为吸气肌（包括膈肌、肋间外肌）和呼气肌（包括腹肌、肋间内肌等） 。膈肌作为最主要的呼吸肌，虽只占人体重量 0.5%，
2、但负担人体 60%75%的通气需要，尤其在吸气过程中膈肌的作用占呼吸肌的 60%80%2。近年来发现在危重病和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性病中，膈肌疲劳和无力十分常见。膈肌疲劳和无力是呼吸衰竭发生的重要病理生理机制之一。Party 等已证明急性呼吸衰竭或 COPD 伴发高碳酸血症时存在着呼吸肌疲劳3。Jubran A 和 Laghi F 都证实：多数 COPD 患者发展成为急性呼吸衰竭是由于过度的机械负荷、呼吸肌肌力减弱或两者共同引起45。精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 14因此，找到一种能客观准确测定膈肌功能的方法对于呼吸衰竭的发病机制的
3、研究和临床防治有重要的意义。目前，评价膈肌功能的方法主要有：跨膈压（Pdi）与最大跨膈压（Pdimax） ；膈肌张力时间指数（TTdi） ；膈肌限制时间（Tlim） ；膈肌电图（EMGdi）测定；膈神经电、磁刺激法（EPNS）等；但这些方法因为有创性、干扰因素多、可重复性差等原因使其应用受到一定限制。而随着现代医学影像技术的发展，影像学检查手段由于其直观、便利、和客观和无创性，越来越多的应用于膈肌的形态学与功能学的研究与评价。文章对影像学技术研究膈肌的形态与功能做一综述。1 膈肌的形态与功能膈肌为一圆顶形宽阔的薄肌，呈中央部较平坦、两侧向上隆凸的穹窿形，膈穹窿左低右高。膈肌中央部称中心腱，为腱
4、膜，呈三叶状，周围部为肌纤维。膈肌就像一个机械的屏障位于胸腔与腹腔之间，并保持这两个腔的压力梯度6。膈肌收缩时，其顶部变平而下降使胸腔扩大，产生吸气动作，舒张时顶部升高协助呼气。如此有节律地收缩与舒张，昼夜不止，维持人体的外呼吸功能7。同时还参于诸如咳嗽、排痰、呕吐、排便和分娩等与胸腹腔压力升高有关的非呼吸功能。2 影像学研究膈肌的方法与进展精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 14影像学检查技术主要包括：X 线平片和透视、CT、磁共振（MRI）等，它们是通过形态、结构、密度差异、信号改变等来直观反映膈肌的形态、位置及运动。影像学检查它不仅可以用于无法
5、耐受肺功能及一些电生理检查，而且由于其无创、便利、客观，可以明确判断疾病的解剖部位，所以越来越广泛的应用于对膈肌的研究。2.1 常规 X 线：包括透视和胸片。X 线平片和透视是利用 X 线的穿透性和人体不同结构对 X 线吸收的差异来成像8。通常我们用胸片的正侧位来观察膈肌正常或异常情况下的起始点，并通过肺下界来间接判断膈肌的位置和轮廓；但如果在胸片下观察到膈肌异常，我们则需要更进一步的影像学检查（CT 或 MRI）来明确膈肌的形态和结构。在 X线透视下我们可以动态的观察到一个呼吸周期中膈肌的上下运动9。1974 年 Sharp 等研究了 21 例 COPD 患者与 23例正常人的情况10。在站
6、立位功能残气量（FRC）时，患者膈肌的长度比正常人的短 32%。1985 年，Rochester 等研究了 32 例 COPD 患者和 22 例正常人的在站立位 RV（残气量）时相的膈肌的长度指数 DLI（Diaphragm length index）=膈肌的长度/身高，并研究 DLI 与最大吸气压力（Pimax）及最大呼气压力（Pemax）的关系11。并发现：RV（残气量）时相 COPD 患者的膈肌较正常人短 28%。2001 年Bellemare F 等人利用人体解剖学标记来测量胸片上正常人精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 14和肺气肿患者膈肌
7、的长度指数（DLI） ，验证了这种方法估计膈肌长度的有效性；并认为此种方法可以用来评价膈肌的功能；发现肺气肿患者膈肌的长度指数 DLI 比正常人小；而肺气肿患者经肺减容手术后膈肌的长度指数增加12。2.2 CT：CT 成像原理与 X 线相似，只是通过探测器接受穿过人体的 X 线并经过计算机处理。CT 所获得的是横断面解剖图像，它真切反应病灶的存在，并对病灶的大小、形态、密度值，甚至体积进行测量。还可以充分显示病灶周边的形态学特征，如病灶边缘光滑程度、有否毛刺等；并且了解病灶与其他脏器的毗邻结构关系；这些对病灶的定位、定性都有很大的帮助13。CT 诊断的敏感性与特异性均高于常规胸片。CT 检查扫
8、描时间短，不受呼吸伪影的影响，影像的空间分辨率高，对肺实质解剖显示清楚，价格相对低廉都是 MRI 所不及的。所以 CT 成为研究膈肌功能主要影像学方法。近二十年来，通过螺旋 CT 及多层螺旋 CT 的多种后处理软件的应用，可获得冠状位等多平面重建图像。使得 CT 对膈肌的研究越来越广泛和深入，研究内容主要包括膈肌及其周边的结构、长度、曲度和表面积的测定；及肺容积的测定等。但 CT 检查有一定的辐射性，在研究膈肌运动方面有一定的局限。2.2.1 膈肌横断面研究：1983 年 NaidichDP 等对 75 个正常人膈肌横断面 CT 图像进行统计，研究膈肌横断面的解精品文档2016 全新精品资料-
9、全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5 / 14剖学关系，认为：膈肌呈条带状软组织影，其各部在各层面上的出现率不一样并且厚度随呼吸发生变化；CT 横断面图像往往不能直接观察到膈肌各部的全貌，但冠矢状重建图像，不仅可以直接观察到膈肌呈突向胸腔的弯窿状细线样软组织密度影，还可以观察到膈肌附着点及其与上下脏器的毗邻关系、膈肌裂孔和穿越裂孔的腔静脉、食道和主动脉等14。1989 年 Caskey CI 等在早期二维 CT 成像对膈肌形态学的研究表明：成年人膈肌的厚度与年龄无显著关系；影像学上，膈肌的缺损易发生在左侧，并与年龄有显著关系，随年龄的增加膈肌缺损的比率明显增大，严重程度加重；肺气肿患者在
10、 CT 成像中可见膈肌缺损，并证实肺气肿是造成影像学形态观察中膈肌缺损的主要原因之一15。2.2.2 早期膈肌重建：1987 年 Whitelaw WA 首次利用间隔为 5MM 层厚的 CT 研究了一例正常人在膈肌在松弛和收缩的两个状态下的形态。从连续的扫描层面中冠状、矢状重建了膈穹窿在两个状态的模型，测量了膈肌的长度和位移，绘制了膈肌与肋骨对合区域的图型。得到的结论是：在吸气时，膈肌运动的位移为 680 ml，右半侧膈穹窿缩短约 6.77.2 cm，左半侧膈穹窿缩短约 4.04.3 cm，这些数据与 X 胸片所得的数据相近。2.2.3 膈肌三维重建： 1996 年 Pettiaux N、Ca
11、ssart 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 14M 等利用螺旋 CT 技术对 4 个正常人（正是 1994 年Gauthier AP 运用 MRI 技术研究的那 4 个人）三维重建了膈肌的形态。Pettiaux N 和 Gauthier AP 两种方法、及实验原理基本相同。分别在 RV（残气量） ，FRC（功能残气量） ，FRC+（功能残气量+?深吸气量） ，TLC（肺总量）四个时相进行图像采集。在每个图像中，膈穹窿、膈肌与胸壁对合区域的图形被 Osiris 软件数字化，然后这些被数字化的膈肌轮廓被送入 Matlab 工作站重建。得出的结论：膈肌
12、长度、表面积、膈穹窿、膈肌与胸壁对合区域的面积都与 MRI得到的数据相近，证实了螺旋 CT 技术三维重建了膈肌的形态的可靠性；MRI 检查对于正常肺功能的受试者是非常合适的，但对于 COPD 患者，特别是严重的 COPD 患者由于在扫描中需要反复屏气并延长屏气的时间，所以 CT 检查更为合适。2.2.4 膈肌三维重建对 COPD 患者的研究：1997 年Cassart M，Pettiaux N 等继续利用螺旋 CT 三维重建技术，在仰卧位对 10 例严重 COPD 患者和 10 例正常人进行对照研究。分别在 FRC（功能残气量） ，FRC+（功能残气量+?深吸气量） ，TLC（肺总量）三个时相
13、进行图像采集。结果发现：COPD 患者在 FRC 时膈肌表面积（Adi） 、膈肌与胸壁对合区域表面积（Aap） ，较正常人显著减少；而膈穹窿的表面积（Ado）无明显改变；当在一个相似的绝对肺容积的时精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 14候相比较，COPD 患者和正常人的膈肌的大小相近；在正常人组和 COPD 患者组中膈肌的大小都显示了较大的个体差异性；这种差异部分可以解释为由于体重的差别引起。2.2.5 膈肌三维重建对肺减容手术的评价：2001 年Cassart M 等采用上述螺旋 CT 三维重建技术研究了 11 个严重的肺气肿患者肺减容手术前后对
14、膈肌长度、面积的影响。受试者取仰卧位，分别在 FRC（功能残气量） ，RV（残气量） ，TLC（肺总量）三个时相时进行研究，结果表明，在FRC（功能残气量）时，虽然肺减容手术明显增加膈肌表面积（Adi，增加了 17%4%） 、膈肌与胸壁对合区域表面积（Aap，增加了 43%8%） ，但没有显著改变膈肌的构型。2.3 MRI：磁共振是利用氢质子在磁场内受射频脉冲激发而共振所产生的信号成像的技术，MRI与射频脉冲撤除后氢质子回复至原来状态的弛豫时间有关，其中有纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2） ，不同组织 T1 和 T2 差别是 MRI 的基础。MRI 成像优点：具有无创伤、无射线、软组织
15、对比分辨率高和能直接做冠状位、矢状位、横断位和各种斜位成像。这也是是 MRI 相对于 CT 扫描的一大优势。特别是对呼吸运动的动态研究中可以任意切面扫描，可同时对胸廓、膈肌进行研究，使得认识更加全面、准确、客观。MRI 不足：由于其可及性差、费时及费用大的缺点使得我们一般将它作为研究膈肌的二线检查方法。但精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 14是近些年来，利用 MRI 不同的扫描序列进行的快速成像成为国际上研究的热点，技术日新月异，研究的内容包括：不同呼吸状态下膈肌的运动，三维重建膈肌、胸廓、肺容积，以及对整个肺的运动等。2.3.1 快速梯度回波脉冲序列 MRI 研究膈肌的运动：1995 年 Gie
