قياس سمك الحجاب الحاجز ووظيفته باستخدام الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية
Summary
يمكن تقييم سمك الحجاب الحاجز ووظيفته لدى الأفراد الأصحاء والمرضى المصابين بأمراض خطيرة باستخدام الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية. توفر هذه التقنية طريقة دقيقة وقابلة للتكرار ومجدية وجيدة التحمل لتقييم بنية الحجاب الحاجز ووظيفته.
Abstract
الحجاب الحاجز هو المكون الرئيسي لمضخة العضلات التنفسية. يمكن أن يسبب خلل الحجاب الحاجز ضيق التنفس وعدم تحمل التمارين الرياضية ، ويهيئ الأفراد المصابين لفشل الجهاز التنفسي. في المرضى الذين يتم تهويتهم ميكانيكيا ، يكون الحجاب الحاجز عرضة للضمور والخلل الوظيفي من خلال الإهمال والآليات الأخرى. هذا يساهم في الفشل في الفطام وضعف النتائج السريرية على المدى الطويل. توفر الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية طريقة صالحة وقابلة للتكرار لتقييم سمك الحجاب الحاجز ونشاط الانقباض (جزء سماكة أثناء الإلهام) يمكن استخدامه بسهولة من قبل الأطباء والباحثين على حد سواء. تقدم هذه المقالة أفضل الممارسات لقياس سمك الحجاب الحاجز وتحديد سماكة الحجاب الحاجز أثناء تنفس المد والجزر أو الإلهام الأقصى. بمجرد إتقانها ، يمكن استخدام هذه التقنية لتشخيص وتشخيص خلل الحجاب الحاجز ، وتوجيه ومراقبة الاستجابة للعلاج بمرور الوقت في كل من الأفراد الأصحاء والمرضى المصابين بأمراض حادة أو مزمنة.
Introduction
تشير الموجات فوق الصوتية إلى الموجات الصوتية التي تتجاوز الحدود المسموعة العليا للسمع البشري. الموجات فوق الصوتية لها العديد من التطبيقات خارج نطاق الرعاية الصحية ، وأشهرها على الأرجح تطوير SONAR (الملاحة الصوتية والمدى) للاستخدام العسكري في الحرب العالميةالأولى 1. تستخدم الموجات فوق الصوتية الآن بشكل روتيني في التشخيص الطبي والعلاج. يستخدم التصوير بالموجات فوق الصوتية الطبية أو الموجات فوق الصوتية التشخيصية موجات صوتية عالية التردد (>20 كيلو هرتز) لتوفير صور لهياكل الأنسجة الرخوة داخل الجسم. تنبض هذه الموجات الصوتية بترددات تتراوح من 1 إلى 20 مليون دورة / ثانية (ميغاهرتز ، ميغاهيرتز) ، والتي يمكن أن تنتقل إلى الجسم لفحص الهياكل التشريحية ، مثل الكبد والقلب والعضلات الهيكلية. أصبحت الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية بشكل متزايد حجر الزاوية في تقييم وإدارة الأمراض المستعصية.
كان أول تطبيق للموجات فوق الصوتية في الطب في عام 1940 من قبل الدكتور كارل دوسيك ، الذي حاول تحديد موقع أورام المخ عن طريق قياس انتقال أشعة الموجات فوق الصوتية عبر الرأس2. مع تقدم التكنولوجيا ، تم تطوير تقنيات جديدة ، بما في ذلك وضع السعة (الوضع A) ووضع السطوع (الوضع B)3 ، تلاه تطوير الماسحات الضوئية ثنائية الأبعاد في عام 1960 4,5. أصبح مجال الموجات فوق الصوتية التشخيصية لا يقدر بثمن في الممارسة السريرية ، لأنه يتجنب التعرض للإشعاع المؤين ويمكن الحصول عليه بجانب السرير ، وتجنب الحاجة إلى النقل داخل المستشفى مع المخاطر المرتبطة به. الموجات فوق الصوتية آمنة وجيدة التحمل وموثوقة وقابلة للتكرار في المرضى 6,7.
الحجاب الحاجز عبارة عن هيكل عضلي رفيع على شكل قبة يعمل كمضخة تنفسية رئيسية تقود التهوية التلقائية لدى البشر. يفصل الحجاب الحاجز بين التجاويف الصدرية والبطنية ويتكون من ثلاثة أجزاء منفصلة: الوتر المركزي والحجاب الحاجز الساحلي والحجاب الحاجز المخروطي (الشكل 1). الوتر المركزي للحجاب الحاجز هو تركيب غير مقلص يسمح للأوعية الدموية الرئيسية بالمرور من الصدر إلى تجويف البطن. يحتوي الحجاب الحاجز الساحلي على ألياف تمتد من القفص الصدري أو عملية الخنجري إلى الوتر المركزي. يتم إدراج الحجاب الحاجز في الفقاريات القطنية الثلاثة الأولى. أثناء الإلهام ، ينقبض الحجاب الحاجز الساحلي ، مما يؤدي إلى خفض قبة الحجاب الحاجز مع توسيع القفص الصدري السفلي. يدعم الحجاب الحاجز الساحلي الحجاب الحاجز في خفض القبة8،9،10.
اكتسبت الموجات فوق الصوتية عبر الصدر للحجاب الحاجز اهتماما متزايدا لقدرتها على مراقبة سمك الحجاب الحاجز في منطقة التعيين (الشكل 1)11،12،13. تم تصور الحجاب الحاجز لأول مرة بالموجات فوق الصوتية في عام 1975 بواسطة Haber et al.14. يمكن قياس انقباض الحجاب الحاجز وتقصير العضلات أثناء الإلهام باستخدام الموجات فوق الصوتية M-mode لمراقبة سمك الحجاب الحاجز (Tdi) وجزء السماكة (TFdi). يوفر هذا التقييم للانقباض مقياسا لأداء عضلات الحجاب الحاجز تحت مستوى معين من الدافع والجهد الشهيقي. توفر الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية مقاييس آمنة وقابلة للتكرار وموثوقة لوظيفة الحجاب الحاجز وبنيته. في المرضى الذين يخضعون للتهوية الميكانيكية ، يمكن استخدام التغييرات في سمك الحجاب الحاجز بمرور الوقت لتقييم الآثار السلبية للتهوية الميكانيكية ، بما في ذلك آثار الصدمة العضلية بسبب الإفراط في المساعدة (الضمور ؛ انخفاض سمك الزفير النهائي بمرور الوقت) أو نقص المساعدة (الإصابة الناجمة عن الحمل التي تؤدي إلى التهاب ، وذمة ؛ ربما تتمثل في زيادة سمك الزفير النهائي بمرور الوقت)15. ترتبط هذه التغييرات بالنتائج السريرية السلبية16. يسمح قياس TFdi أثناء تنفس المد والجزر بتقييم نشاط الحجاب الحاجز المد والجزر (أي الجهد الشهيقي). يوفر قياس TFdi أثناء جهد الشهيق الأقصى (TFdi، max) تقييما لقوة الحجاب الحاجز (نظرا لأن قدرة الحجاب الحاجز على توليد القوة مرتبطة بقدرته على الانقباض والتقصير).
هناك إجماع كبير على البروتوكول الأمثل للحصول على القياسات وتحليلها17. تتضمن الكفاءة في التصوير بالموجات فوق الصوتية للحجاب الحاجز منحنى تعليمي حاد إلى حد ما. التدريب الشامل على هذه التقنية ومزالقها المحتملة أمر ضروري. أظهرت الدراسات أنه يمكن اكتساب الكفاءة في خبرة الموجات فوق الصوتية للغشاء في فترة زمنية قصيرة من خلال التدريب عن بعد المستند إلى الويب18. لذلك ، تم تحسين هذا البروتوكول لتوفير قياس ثابت لسمك الحجاب الحاجز وجزء السماكة الذي يمكن تطبيقه على كل من الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسيالمشتبه بها 19
Protocol
Representative Results
Discussion
توفر الموجات فوق الصوتية الحجاب الحاجز تقنية غير جراحية وموثوقة وصالحة لمراقبة بنية الحجاب الحاجز ووظيفته في الأشخاص الأصحاء والمرضى المصابين بأمراض خطيرة. يوفر جزء سماكة الحجاب الحاجز مقياسا بجانب السرير لنشاط انقباض الحجاب الحاجز ووظيفته وهو أكثر جدوى بكثير من قياسات ضغط الحجاب الحاجز المغناطيسي ، وهي الطريقة القياسية الذهبية التقليدية لتقييم وظيفة الحجاب الحاجز33. توفر مراقبة وظيفة الحجاب الحاجز وسمكه بواسطة الموجات فوق الصوتية في نقطة الرعاية وسيلة للكشف عن ضمور الحجاب الحاجز. على هذا النحو ، يوصي الخبراء بإجراء ما لا يقل عن 15 الموجات فوق الصوتية المنفصلة عبر الحجاب الحاجز وتحليلها لتطوير الكفاءة17.
لضمان قياسات دقيقة وقابلة للتكرار ، من الضروري وضع علامة على موضع المسبار19. يجب تحسين صورة الوضع B عن طريق ضبط موضع المسبار ، بالإضافة إلى عمق الأداة وكسبها وتركيزها. يجب ضبط سرعة المسح للموجات فوق الصوتية المستخدمة للحصول على نفسين على الأقل داخل صورة تم التقاطها إن أمكن. أخيرا ، يجب تكرار القياسات حتى يتم الحصول على قيم متسقة (في حدود 10٪).
بعض الصعوبات المرتبطة بالحصول على Tdi و TFdi هي وضع وتوجيه المسبار الخطي. يسلط الجدول 1 الضوء على بعض السيناريوهات الشائعة وتدابير استكشاف الأخطاء وإصلاحها المرتبطة بها التي يجب على المستخدمين اتخاذها.
يجب ملاحظة بعض القيود على تقنية الموجات فوق الصوتية هذه. أولا ، يختلف سمك الحجاب الحاجز اختلافا كبيرا بين المرضى ، ويجب الإشارة إلى التغيرات في السماكة بمرور الوقت إلى قيمة خط الأساس (على سبيل المثال ، لتشخيص الضمور). ثانيا ، على الرغم من بساطة التقنية ، فإن التدريب مطلوب لضمان الكفاءة. تم التحقق من صحة منصة تدريب عبر الإنترنت على شبكة الإنترنت لتحقيق الكفاءة في التقنية18. ثالثا ، توفر تقنية الموجات فوق الصوتية الموصوفة بيانات محدودة عن بنية العضلات (الكتلة) والوظيفة (الانقباض). يمكن أن توفر التقنيات الجديدة ، مثل التصوير بالموجات فوق الصوتية للقص والتصوير الإلستوجرافي بالموجات فوق الصوتية ، معلومات إضافية تتعلق بتصلب العضلات والتليف34،35،36،37،38.
باختصار ، يوفر التصوير بالموجات فوق الصوتية عبر الحجاب الحاجز مقاييس رئيسية لهيكل الحجاب الحاجز ووظيفته التي يمكن إجراؤها بسهولة في المرضى الأصحاء والمصابين بأمراض خطيرة. هذه التقنية موثوقة وصالحة ، مع الأخذ في الاعتبار مستخدم مختص مع تدريب كاف. توضح هذه المقالة كيفية إجراء الموجات فوق الصوتية عبر الحجاب الحاجز وتحذر المستخدمين من الخضوع لتدريب كاف قبل الحصول على البيانات.
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 |
References
- Hagen-Ansert, S. L. . Textbook of Diagnostic Sonography-E-Book. , (2017).
- Dussik, K. T. On the possibility of using ultrasound waves as a diagnostic aid. Neurol Psychiat. 174, 153-168 (1942).
- Shampo, M. A., Kyle, R. A. John Julian Wild-pioneer in ultrasonography. Mayo Clinin Proceedings. 72 (3), 234 (1997).
- Kurjak, A. Ultrasound scanning – Prof. Ian Donald (1910-1987). European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 90 (1910-1987), 187-189 (2000).
- Donald, I., Macvicar, J., Brown, T. G. Investigation of abdominal masses by pulsed ultrasound. Lancet. 1 (7032), 1188-1195 (1958).
- Fowlkes, J. B. American Institute of Ultrasound in Medicine consensus report on potential bioeffects of diagnostic ultrasound: executive summary. Journal of Ultrasound in Medicine. 27 (4), 503-515 (2008).
- Jenssen, C., et al. European federation of societies for ultrasound in medicine and biology (EFSUMB) policy document development strategy – clinical practice guidelines, position statements and technological reviews. Ultrasound International Open. 5 (1), E2-E10 (2019).
- Pickering, M., Jones, J. F. X. The diaphragm: two physiological muscles in one. Journal of Anatomy. 201 (4), 305-312 (2002).
- De Troyer, A., Sampson, M., Sigrist, S., Macklem, P. T. The diaphragm: two muscles. Science. 213 (4504), 237-238 (1981).
- Mittal, R. K. The crural diaphragm, an external lower esophageal sphincter: a definitive study. Gastroenterology. 105 (5), 1565-1567 (1993).
- Boussuges, A., Rives, S., Finance, J., Brégeon, F. Assessment of diaphragmatic function by ultrasonography: Current approach and perspectives. World Journal of Clinical Cases. 8 (12), 2408-2424 (2020).
- Ueki, J., De Bruin, P. F., Pride, N. B. In vivo assessment of diaphragm contraction by ultrasound in normal subjects. Thorax. 50 (11), 1157-1161 (1995).
- Gottesman, E., McCool, F. D. Ultrasound evaluation of the paralyzed diaphragm. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (5), 1570-1574 (1997).
- Haber, K., Asher, M., Freimanis, A. K. Echographic evaluation of diaphragmatic motion in intra-abdominal diseases. Radiology. 114 (1), 141-144 (1975).
- Goligher, E. C., et al. Evolution of diaphragm thickness during mechanical ventilation. impact of inspiratory effort. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 192 (9), 1080-1088 (2015).
- Goligher, E. C., et al. Mechanical ventilation-induced diaphragm atrophy strongly impacts clinical outcomes. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 197 (2), 204-213 (2018).
- Haaksma, M. E., et al. EXpert consensus On Diaphragm UltraSonography in the critically ill (EXODUS): a Delphi consensus statement on the measurement of diaphragm ultrasound-derived parameters in a critical care setting. Critical Care. 26 (1), 99 (2022).
- Dugar, S., et al. Validation of a web-based platform for online training in point-of-care diaphragm ultrasound. ATS Scholar. 3 (1), 13-19 (2022).
- Goligher, E. C., et al. Measuring diaphragm thickness with ultrasound in mechanically ventilated patients: feasibility, reproducibility and validity. Intensive Care Medicine. 41 (4), 642-649 (2015).
- Truwit, J. D., Marini, J. J. Validation of a technique to assess maximal inspiratory pressure in poorly cooperative patients. Chest. 102 (4), 1216-1219 (1992).
- Boon, A. J., et al. Two-dimensional ultrasound imaging of the diaphragm: quantitative values in normal subjects. Muscle & Nerve. 47 (6), 884-889 (2013).
- Harper, C. J., et al. Variability in diaphragm motion during normal breathing, assessed with B-mode ultrasound. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 43 (12), 927-931 (2013).
- DiNino, E., Gartman, E. J., Sethi, J. M., McCool, F. D. Diaphragm ultrasound as a predictor of successful extubation from mechanical ventilation. Thorax. 69 (5), 423-427 (2014).
- Carrillo-Esper, R., et al. Standardization of sonographic diaphragm thickness evaluations in healthy volunteers. Respiratory Care. 61 (7), 920-924 (2016).
- Schepens, T., et al. The course of diaphragm atrophy in ventilated patients assessed with ultrasound: a longitudinal cohort study. Critical Care. 19, 422 (2015).
- Haaksma, M. E., et al. Anatomical variation in diaphragm thickness assessed with ultrasound in healthy volunteers. Ultrasound in Medicine and Biology. 48 (9), 1833-1839 (2022).
- Farghaly, S., Hasan, A. A. Diaphragm ultrasound as a new method to predict extubation outcome in mechanically ventilated patients. Australian Critical Care. 30 (1), 37-43 (2017).
- Vivier, E., et al. Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation. Intensive Care Medicine. 38 (5), 796-803 (2012).
- Pirompanich, P., Romsaiyut, S. Use of diaphragm thickening fraction combined with rapid shallow breathing index for predicting success of weaning from mechanical ventilator in medical patients. Journal of Intensive Care. 6, 6 (2018).
- Scarlata, S., Mancini, D., Laudisio, A., Raffaele, A. I. Reproducibility of diaphragmatic thickness measured by M-mode ultrasonography in healthy volunteers. Respiratory Physiology & Neurobiology. 260, 58-62 (2019).
- van Doorn, J. L. M., et al. Association of diaphragm thickness and echogenicity with age, sex, and body mass index in healthy subjects. Muscle & Nerve. 66 (2), 197-202 (2022).
- Ferrari, G., et al. Diaphragm ultrasound as a new index of discontinuation from mechanical ventilation. Critical Ultrasound Journal. 6 (1), 8 (2014).
- Cattapan, S. E., Laghi, F., Tobin, M. J. Can diaphragmatic contractility be assessed by airway twitch pressure in mechanically ventilated patients. Thorax. 58 (1), 58-62 (2003).
- Drakonaki, E. E., Allen, G. M., Wilson, D. J. Ultrasound elastography for musculoskeletal applications. The British Journal of Radiology. 85 (1019), 1435-1445 (2012).
- Şendur, H. N., Cerit, M. N., Şendur, A. B., Özhan Oktar, S., Yücel, C. Evaluation of diaphragm thickness and stiffness using ultrasound and shear-wave elastography. Ultrasound Quarterly. 38 (1), 89-93 (2022).
- Tuinman, P. R., et al. Respiratory muscle ultrasonography: methodology, basic and advanced principles and clinical applications in ICU and ED patients-a narrative review. Intensive Care Medicine. 46 (4), 594-605 (2020).
- Bachasson, D., et al. Diaphragm shear modulus reflects transdiaphragmatic pressure during isovolumetric inspiratory efforts and ventilation against inspiratory loading. Journal of Applied Physiology. 126 (3), 699-707 (2019).
- Fossé, Q., et al. Ultrasound shear wave elastography for assessing diaphragm function in mechanically ventilated patients: a breath-by-breath analysis. Critical Care. 24 (1), 669 (2020).
