현장 진료 초음파를 사용한 다이어프램 두께 및 기능 측정
Summary
다이어프램 두께와 기능은 현장 진료 초음파를 사용하여 건강한 개인과 중증 환자에서 평가할 수 있습니다. 이 기술은 다이어프램 구조 및 기능을 평가하기 위한 정확하고 재현 가능하며 실현 가능하고 내약성이 우수한 방법을 제공합니다.
Abstract
횡격막은 호흡 근육 펌프의 주요 구성 요소입니다. 횡격막 기능 장애는 호흡 곤란과 운동 과민증을 유발할 수 있으며 영향을 받는 개인을 호흡 부전으로 이끌 수 있습니다. 기계적으로 환기되는 환자의 경우 횡격막은 사용 중단 및 기타 메커니즘으로 인해 위축과 기능 장애에 취약합니다. 이는 젖을 떼지 못하고 장기적인 임상 결과를 악화시키는 원인이 됩니다. 현장 진료 초음파는 임상의와 연구자 모두가 쉽게 사용할 수 있는 다이어프램 두께 및 수축 활동(흡입 중 농축 분율)을 평가하기 위한 유효하고 재현 가능한 방법을 제공합니다. 이 기사에서는 다이어프램 두께를 측정하고 조석 호흡 또는 최대 영감 중 다이어프램 두꺼워짐을 정량화하는 모범 사례를 제시합니다. 일단 숙달되면 이 기술은 횡격막 기능 장애를 진단 및 예후하고 건강한 개인과 급성 또는 만성 질환 환자 모두에서 시간이 지남에 따라 치료에 대한 반응을 안내하고 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.
Introduction
초음파는 인간의 청력의 상한선을 넘어서는 음파를 말합니다. 초음파는 의료 외에도 많은 응용 분야를 가지고 있으며, 가장 유명한것은 제 1 차 세계 대전 중 군용 SONAR (Sound Navigation and Ranging)의 개발입니다. 초음파는 이제 의학적 진단 및 치료에 일상적으로 사용됩니다. 의료 초음파 검사 또는 진단 초음파는 고주파 음파(>20kHz)를 사용하여 신체 내 연조직 구조의 이미지를 제공합니다. 이러한 음파는 1-2,000만 사이클/초(메가헤르츠, MHz)의 주파수로 펄스되며, 이는 간, 심장 및 골격근과 같은 해부학적 구조를 검사하기 위해 신체로 전달될 수 있습니다. 현장 진료 초음파는 점점 더 중증 질환의 평가 및 관리의 초석이 되고 있습니다.
의학에서 초음파를 처음 적용한 것은 1940년대에 칼 두식(Karl Dussik) 박사에 의해 이루어졌는데, 그는 머리를 통한 초음파 빔의 전달을 측정하여 뇌종양을 찾으려고 시도했다2. 기술이 발전함에 따라 진폭 모드(A-모드) 및 밝기 모드(B-모드)3를 포함한 새로운 기술이 개발되었으며 1960년에는 2차원 스캐너가 개발되었습니다 4,5. 진단 초음파 분야는 전리 방사선에 대한 노출을 피하고 병상에서 얻을 수 있어 관련 위험이 있는 병원 내 이송의 필요성을 피할 수 있기 때문에 임상 실습에서 매우 중요해졌습니다. 초음파는 환자에게 안전하고, 내약성이 우수하며, 신뢰할 수 있고, 반복 가능하다 6,7.
다이어프램은 얇은 돔 모양의 근육 구조로, 인간의 자발적 환기를 유도하는 주요 호흡 펌프 역할을 합니다. 횡격막은 흉강과 복강을 분리하며 중앙 힘줄, 늑골 횡격막, 가랑이 횡격막의 세 부분으로 구성됩니다(그림 1). 횡격막의 중앙 힘줄은 주요 혈액 혈관이 흉강에서 복강으로 통과할 수 있도록 하는 비수축성 구조입니다. 늑골 횡격막에는 흉곽 또는 시푸이드 돌기에서 중앙 힘줄로 이어지는 섬유가 있습니다. 가랑이 횡격막은 처음 세 개의 요추 척추 동물에 삽입됩니다. 흡기 중에 늑골 횡격막이 수축하여 횡격막의 돔을 낮추고 하부 흉곽을 확장합니다. 늑골 다이어프램은 돔 8,9,10을 낮추는 가랑이 다이어프램을 지지합니다.
횡격막의 경흉막 초음파는 전위 영역에서 횡격막 두께를 모니터링하는 능력으로 인해 점점 더 주목을 받고 있습니다(그림 1)11,12,13. 다이어프램은 1975년 Haber et al.14에 의해 초음파로 처음 시각화되었습니다. 흡기 중 다이어프램 수축률과 근육 단축은 M-모드 초음파를 사용하여 다이어프램 두께(Tdi)와 농축 분율(TFdi)을 모니터링하여 정량화할 수 있습니다. 수축력에 대한 이 평가는 주어진 수준의 흡기 추진력과 노력 하에서 횡격막 근육 성능을 측정합니다. 현장 진료 초음파는 다이어프램 기능 및 구조에 대한 안전하고 반복 가능하며 신뢰할 수 있는 측정을 제공합니다. 기계 환기 환자에서 시간 경과에 따른 횡격막 두께의 변화는 과잉 보조(위축, 시간 경과에 따른 호기말 두께 감소) 또는 과소 보조(염증, 부종을 유발하는 부하 유발 손상, 시간이 지남에 따라 호기말 두께 증가로 나타날 수 있음)로 인한 근외상의 영향을 포함하여 기계적 환기의 부정적인 영향을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.15. 이러한 변화는 부정적인 임상 결과와 상관관계가 있다16. 조석 호흡 중 TFdi를 측정하면 조석 횡격막 활동(즉, 흡기 노력)을 평가할 수 있습니다. 최대 흡기 노력(TFdi,max) 동안 TFdi를 측정하면 다이어프램 강도를 평가할 수 있습니다(다이어프램의 힘 생성 능력은 수축 및 단축 능력과 관련이 있기 때문).
측정값 획득 및 분석을 위한 최적의 프로토콜에 대한 상당한 합의가 있다17. 다이어프램 초음파 영상의 역량에는 적당히 가파른 학습 곡선이 포함됩니다. 기술과 잠재적인 함정에 대한 철저한 교육이 필수적입니다. 연구에 따르면 다이어프램 초음파 전문 지식은 원격 웹 기반 교육을 통해 단기간에 습득할 수 있다18. 따라서 이 프로토콜은 건강한 환자와 호흡기 병리가 의심되는 환자 모두에게 적용할 수 있는 다이어프램 두께 및 비점 분율의 일관된 측정을 제공하도록 최적화되었습니다19
Protocol
Representative Results
Discussion
다이어프램 초음파는 건강한 피험자와 중증 환자의 다이어프램 구조와 기능을 모니터링하기 위한 비침습적이고 신뢰할 수 있으며 유효한 기술을 제공합니다. 다이어프램 농축 분율은 다이어프램 기능33을 평가하기 위한 전통적인 골드 스탠다드 방법인 자기 경련 횡횡격막 압력 측정보다 훨씬 더 실현 가능한 다이어프램 수축 활동 및 기능의 침상 옆 측정을 제공합니다. 현장 진료 초음파로 다이어프램 기능과 두께를 모니터링하면 다이어프램 위축을 감지할 수 있습니다. 따라서 전문가들은 역량17을 개발하기 위해 최소 15회의 개별 횡격막 초음파를 시행하고 분석할 것을 권장한다.
재현 가능하고 정밀한 측정을 보장하려면 프로브 배치19를 표시해야 합니다. B 모드 이미지는 프로브 배치와 기기의 깊이, 게인 및 초점을 조정하여 최적화해야 합니다. 사용된 초음파의 스윕 속도는 가능한 경우 캡처된 이미지 내에서 최소 2회의 호흡을 얻을 수 있도록 조정해야 합니다. 마지막으로 일관된 값(10% 이내)을 얻을 때까지 측정을 반복해야 합니다.
Tdi 및 TFdi를 얻는 것과 관련된 어려움 중 일부는 선형 프로브의 배치 및 방향입니다. 표 1 에는 몇 가지 일반적인 시나리오와 사용자가 수행해야 하는 관련 문제 해결 조치가 나와 있습니다.
이 초음파 기술의 몇 가지 한계에 유의해야 합니다. 첫째, 다이어프램 두께는 환자마다 크게 다르며, 시간 경과에 따른 두께 변화는 기준치(예: 위축 진단)를 참조해야 합니다. 둘째, 기술의 단순성에도 불구하고 역량을 보장하기 위해서는 교육이 필요합니다. 웹 기반 온라인 교육 플랫폼은 기술18의 역량을 달성하기 위해 검증되었습니다. 셋째, 설명된 초음파 기술은 근육 구조(질량)와 기능(수축성)에 대한 제한된 데이터를 제공합니다. 전단 초음파 및 초음파 엘라스토그래피와 같은 새로운 기술은 근육 경직 및 섬유증에 관한 추가 정보를 제공할 수 있다 34,35,36,37,38.
요약하면, 경횡격막 초음파는 건강한 환자와 중증 환자에서 쉽게 수행할 수 있는 횡격막 구조와 기능의 주요 척도를 제공합니다. 이 기술은 충분한 교육을 받은 유능한 사용자를 고려할 때 신뢰할 수 있고 유효합니다. 이 기사에서는 횡격막 초음파를 수행하는 방법을 간략하게 설명하고 사용자가 데이터 수집 전에 충분한 교육을 받도록 경고합니다.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| 10-15 MHz linear array transducer | Philips | L12-4 | Any 10-15MHz linear array transducer may be used |
| Any DICOM viewer software Example: MicroDicom DICOM viewer | MicroDicom | Free for non-commerical use analysis software: https://www.microdicom.com/company.html | |
| Lumify Ultrasound Application | Philips | Other systems will use their own software | |
| Lumify Ultrasound System | Philips | Any ultrasound system may be used | |
| Skin Safe Marker | Viscot | 1450XL | Used for marking location of probe |
| Ultrasound Gel | Wavelength | NTPC201X | Any ultrasound gel may be used |
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