JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
의학

Diafragmadikte en -functie meten met behulp van point-of-care echografie

Published: November 03, 2023
doi:
10.3791/65431
, , ,
1Toronto General Hospital Research Institute, 2Interdepartmental Division of Critical Care Medicine,University of Toronto, 3Department of Physiology, Faculty of Medicine,University of Toronto, 4Deparatment of Intensive Care Medicine,Nepean Hospital, 5Division of Respirology, Department of Medicine,University Health Network

Summary

De dikte en functie van het diafragma kunnen worden beoordeeld bij gezonde personen en ernstig zieke patiënten met behulp van point-of-care echografie. Deze techniek biedt een nauwkeurige, reproduceerbare, haalbare en goed verdragen methode voor het evalueren van de structuur en functie van het diafragma.

Abstract

Het middenrif is het hoofdbestanddeel van de ademhalingsspierpomp. Disfunctie van het middenrif kan kortademigheid en inspanningsintolerantie veroorzaken en maakt getroffen personen vatbaar voor respiratoire insufficiëntie. Bij mechanisch beademde patiënten is het middenrif vatbaar voor atrofie en disfunctie door onbruik en andere mechanismen. Dit draagt bij aan het niet spenen en slechte klinische resultaten op de lange termijn. Point-of-care echografie biedt een valide en reproduceerbare methode voor het evalueren van de dikte van het diafragma en de contractiele activiteit (verdikkingsfractie tijdens inspiratie) die gemakkelijk kan worden gebruikt door zowel clinici als onderzoekers. Dit artikel presenteert best practices voor het meten van de dikte van het diafragma en het kwantificeren van de verdikking van het diafragma tijdens getijdenademhaling of maximale inspiratie. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek worden gebruikt om diafragmadisfunctie te diagnosticeren en te voorspellen, en om de respons op de behandeling in de loop van de tijd te begeleiden en te bewaken bij zowel gezonde personen als acute of chronisch zieke patiënten.

Introduction

Echografie verwijst naar geluidsgolven die de bovenste hoorbare grenzen van het menselijk gehoor overschrijden. Echografie heeft vele toepassingen buiten de gezondheidszorg, de meest bekende is waarschijnlijk de ontwikkeling van SONAR (geluidsnavigatie en bereik) voor militair gebruik in de Eerste Wereldoorlog1; Echografie wordt nu routinematig gebruikt bij medische diagnose en therapie. Medische echografie of diagnostische echografie maakt gebruik van hoogfrequente geluidsgolven (>20 kHz) om beelden te geven van zachte weefselstructuren in het lichaam. Deze geluidsgolven worden gepulseerd met frequenties van 1 tot 20 miljoen cycli/s (megahertz, MHz), die in het lichaam kunnen worden overgebracht om anatomische structuren, zoals de lever, het hart en de skeletspieren, te onderzoeken. Point-of-care echografie wordt steeds meer een hoeksteen van de evaluatie en behandeling van kritieke ziekten.

De eerste toepassing van echografie in de geneeskunde was in de jaren 1940 door Dr. Karl Dussik, die probeerde hersentumoren te lokaliseren door de overdracht van ultrasone stralen door het hoofd te meten. Naarmate de technologie voortschreed, werden nieuwe technieken ontwikkeld, waaronder amplitudemodus (A-modus) en helderheidsmodus (B-modus)3, gevolgd door de ontwikkeling van tweedimensionale scanners in 1960 4,5. Het gebied van diagnostische echografie is van onschatbare waarde geworden in de klinische praktijk, omdat het blootstelling aan ioniserende straling vermijdt en aan het bed kan worden verkregen, waardoor transport in het ziekenhuis met bijbehorende risico’s wordt vermeden. Echografie is veilig, wordt goed verdragen, betrouwbaar en herhaalbaar bij patiënten 6,7.

Het middenrif is een dunne, koepelvormige spierstructuur die fungeert als de belangrijkste ademhalingspomp die spontane ventilatie bij mensen aandrijft. Het middenrif scheidt de borst- en buikholte en bestaat uit drie afzonderlijke segmenten: de centrale pees, het ribbenmiddenrif en het crurale middenrif (figuur 1). De centrale pees van het middenrif is een niet-samentrekkende structuur die grote bloedvaten doorlaat van de thoracale naar de buikholte. Het ribbenmiddenrif heeft vezels die lopen van de ribbenkast of processus xiphoid naar de centrale pees. Het crurale middenrif wordt ingevoegd in de eerste drie lumbale gewervelde dieren. Tijdens inspiratie trekt het ribbenmembraan samen, waardoor de koepel van het middenrif wordt verlaagd en de onderste ribbenkast wordt uitgezet. Het ribbenmembraan ondersteunt het crurale diafragma in het verlagen van de koepel 8,9,10.

Transthoracale echografie van het middenrif heeft steeds meer aandacht gekregen vanwege het vermogen om de dikte van het diafragma in de appositiezone te bewaken (Figuur 1)11,12,13. Het diafragma werd voor het eerst gevisualiseerd met echografie in 1975 door Haber et al.14. De contractiliteit van het diafragma en de spierverkorting tijdens de inspiratie kunnen worden gekwantificeerd met behulp van echografie in de M-modus om de diafragmadikte (Tdi) en de verdikkingsfractie (TFdi) te controleren. Deze beoordeling van contractiliteit geeft een maatstaf voor de prestaties van de middenrifspieren onder een bepaald niveau van inspiratoire drive en inspanning. Point-of-care echografie biedt veilige, herhaalbare en betrouwbare metingen van de functie en architectuur van het diafragma. Bij mechanisch beademde patiënten kunnen veranderingen in de dikte van het middenrif in de loop van de tijd worden gebruikt om de negatieve effecten van mechanische beademing te evalueren, inclusief de effecten van myotrauma als gevolg van overmatige ondersteuning (atrofie; afnemende eind-expiratoire dikte in de loop van de tijd) of onder-assistentie (door belasting veroorzaakt letsel resulterend in ontsteking, oedeem; mogelijk vertegenwoordigd door toenemende eind-expiratoire dikte in de loop van de tijd)15. Deze veranderingen zijn gecorreleerd met ongunstige klinischeuitkomsten 16. Het meten van TFdi tijdens getijdenademhaling maakt een beoordeling van de getijdendiafragmatische activiteit (d.w.z. inademingsinspanning) mogelijk. Het meten van TFdi tijdens een maximale inademingsinspanning (TFdi,max) geeft een beoordeling van de sterkte van het diafragma (aangezien het krachtgenererend vermogen van het diafragma gerelateerd is aan het vermogen om samen te trekken en te verkorten).

Er bestaat een aanzienlijke consensus over het optimale protocol voor het verkrijgen en analyseren van metingen17. Competentie in echografie van het diafragma omvat een redelijk steile leercurve; Een grondige training in de techniek en de mogelijke valkuilen is essentieel. Studies hebben aangetoond dat vaardigheid in expertise op het gebied van echografie van het diafragma in korte tijd kan worden verworven door middel van webgebaseerde training op afstand18. Daarom is dit protocol geoptimaliseerd om een consistente meting van de dikte van het middenrif en de verdikkingsfractie te bieden die kan worden toegepast op zowel gezonde als patiënten met vermoedelijke respiratoire pathologie19

Protocol

Studies die deze techniek gebruiken, hebben ethische goedkeuring gekregen van de Research Ethics Board van het University Health Network, Toronto, Canada. 1. Evaluatie van de diafragmadikte en verdikkingsfractie tijdens getijdenademhaling Identificatie van het diafragmaPlaats de patiënt in een half liggende positie (30°-45° van parallel) op de rug. Verwijder elk kledingstuk van de rechterkant van de borst.OPMERKING: Een soortgelijke procedure kan worden gebruikt om het linker hemidiafragma te visualiseren; De linkerkant is over het algemeen moeilijker te visualiseren en de meetnauwkeurigheid is naar verluidt veel lager19. Schakel de tablet in die de draagbare ultrasone eenheid van stroom voorziet en start de juiste toepassing (zie Materiaaltabel). Start een musculoskeletaal onderzoek met een hoogfrequente lineaire array-transducer (minimaal 12 MHz).NOTITIE: Elk ultrasoon systeem kan worden gebruikt om deze techniek uit te voeren. Bedek de punt van de lineaire array-transducer met voldoende ultrasone gel en zorg ervoor dat de echografie in de B-modus staat voor positionering. Houd de sonde vast door de punt van de sonde met duim en wijsvinger in te sluiten (Figuur 2A). Palpeer het oppervlak van de borstwand om de rechter achtste, negende of 10eintercostale ruimtes tussen de middelste en voorste oksellijnen te lokaliseren, zoals weergegeven in figuur 1C en figuur 2A, en plaats de sonde in de appositiezone (meestal rond de achtste intercostale ruimte). Kantel de transducer in het sagittale vlak zodat deze zich volledig tussen de ribben bevindt (Figuur 2A) en er geen ribartefacten zichtbaar zijn in het beeld (Figuur 2B). Als er een rib in de afbeelding verschijnt, past u de hoek van de sonde aan door deze omhoog of omlaag te kantelen. Als er nog steeds een rib zichtbaar is, draai dan de sonde totdat alleen het diafragma zichtbaar is. Als visualisatie van het diafragma problematisch blijft, schuift u de sonde omhoog of omlaag naar een nieuwe intercostale ruimte. Identificeer op de ultrasone monitor twee helderwitte parallelle lijnen direct boven de lever, die de pleurale en peritoneale membranen aangeven (Figuur 2B). Het relatief hypoechoïsche ribbendiafragma kan tussen deze lijnen worden gevisualiseerd. Pas de diepte van de afbeelding aan door op de knop Diepte vergroten of verkleinen te klikken om de grootte van het diafragma te optimaliseren. Zorg ervoor dat het diafragma gecentreerd is op de beeldscherm. Dit zorgt voor een maximale resolutie van de pleurale en peritoneale lijnen van omliggende structuren. Als het beeld suboptimaal blijft (d.w.z. de longen of de ribben zijn zichtbaar in het beeld of de pleurale en peritoneale membranen zijn niet duidelijk gevisualiseerd), pas dan de sonde aan voor een betere visualisatie door de sonde op en neer te schuiven langs de ribruimte, heen en weer vanaf de basis, of roteren. Zie tabel 1 voor voorbeelden van veelvoorkomende problemen bij transdiafragmatische echografie. Afbeeldingen optimaliserenZodra de transducer zich op de juiste locatie bevindt, optimaliseert u de beeldkwaliteit door de volgende componenten te wijzigen voordat u gegevens verzamelt.NOTITIE: Bij verschillende software van de ultrasone eenheid zijn er verschillen in model en software. In deze software hebben we de volgende knopklikken uitgevoerd om het doel te bereiken. Klik in de software van de ultrasone eenheid op de versterkingsknop om de helderheid van het beeld te wijzigen. Verhoog de versterking door op de knop Vergroten te klikken om het beeld helderder te laten lijken. Klik daarentegen op de knop Verkleinen om de afbeelding donkerder te maken. Als de versterking te laag is, kunnen structuren moeilijk vast te stellen zijn. Als de versterking te hoog is, kunnen er externe echo’s verschijnen en zal het beeld te helder lijken. Indien beschikbaar op het ultrasone apparaat, klikt u op de focusknop om de focus aan te passen om de beeldkwaliteit te wijzigen. Klik op de knop Verhogen om de focus te verhogen of op de knop Verlagen om de focus te verlagen. Afbeeldingen verwervenZodra de plaatsing en beeldkwaliteit zijn geoptimaliseerd, plaatst u de echografie in de M-modus door op de M-modusknop op de ultrasone software te klikken. Er verschijnt een enkele verticale scanlijn op het beeldscherm. Plaats de lijn tussen het gedeelte waar de pleurale en peritoneale lijnen het duidelijkst zijn.NOTITIE: Er kan enige variabiliteit zijn tussen ultrasone apparaten bij het verkrijgen van beelden in de M-modus. Zorg voor een duidelijk gebied waar goed gedefinieerde pleurale en peritoneale membranen worden gevisualiseerd voordat de M-modus wordt gestart. Plaats de scanlijn op een locatie waar pleurale en peritoneale membranen goed gedefinieerd zijn gedurende de hele ademhalingscyclus en er geen longen of ribben in het gezichtsveld komen. Voer de M-modus uit over een volledige cyclus van inspiratie en uitademing tijdens getijdenademhaling en klik vervolgens op de knoppen bevriezen en vervolgens opslaan om de werkelijke toestand vast te leggen en de afbeelding op te slaan. Pas indien beschikbaar de veegsnelheid aan door op de knop voor de veegsnelheid te klikken om de verzamelsnelheid aan te passen om ervoor te zorgen dat twee ademhalingscycli worden verkregen. Herhaal dit proces om een andere afbeelding te verkrijgen. Markeer met een huidveilige marker de locatie van de sonde op het lichaam van de patiënt, om ervoor te zorgen dat exact dezelfde positie van het middenrif in de loop van de tijd wordt gemeten. Dit is essentieel om de reproduceerbaarheid van de maatregel te behouden, aangezien de dikte van het diafragma varieert over het oppervlak19. Aan de hand van deze beelden kunnen de diafragmadikte (Tdi) en de verdikkingsfractie (TFdi) worden gemeten. Als de waarden van het tweede beeld in de M-modus niet binnen 10% van het eerste beeld liggen, herhaalt u de beeldacquisitie in de M-modus totdat twee beelden met een reeks waarden binnen 10% van elkaar zijn verkregen. Zie hieronder meer informatie over beeldanalyse. Zodra het onderzoek is voltooid, klikt u op de knop Examen beëindigen in de echografiesoftware. Om bestanden te exporteren, klikt u op Afbeeldingen exporteren en zorgt u ervoor dat de bestanden worden geëxporteerd in DICOM-indeling. Veeg de zijde van de patiënt af als er nog gel achterblijft en ontsmet de ultrasone apparatuur met geschikte desinfecterende doekjes. Afbeeldingen analyserenOpen de benodigde DICOM-bestanden in MicroDicom, DICOM-viewer of vergelijkbare software. Klik op het gereedschap “afstand” (kan schuifmaat of rechte lijn worden genoemd) en trek een rechte lijn van de binnenrand van het pleuramembraan naar de binnenrand van het peritoneale membraan aan het einde van de expiratie (Tdi,ee). Zorg ervoor dat beide membranen niet in deze meting worden opgenomen en dat beide uiteinden van de rechte lijn recht tegenover elkaar (verticaal) van elkaar worden geplaatst, zodat er geen tijdsverschil is tussen de markeringen, waardoor de afstand kunstmatig kan worden vergroot, zoals beschreven in figuur 2B17. Noteer deze waarde als diafragmadikte (Tdi,ee). Herhaal stap 4.2 bij piekinspiratie van dezelfde adem om de diafragmadikte bij piekinspiratie (Tdi,pi) te verkrijgen. Als de patiënt niet lijkt te ademen en er geen middenrifverdikkingsfractie zichtbaar is tijdens inspiratie, meet dan de Tdi,pi op een locatie die representatief is voor de dikte van het middenrif tijdens de inspiratoire fase (in dit geval zal deze ongeveer hetzelfde zijn als Tdi,ee), zoals te zien is in figuur 3. Zowel Tdi,ee als Tdi,pi moeten worden geanalyseerd met dezelfde ademhaling, zoals te zien is in figuur 2C, om de middenrifverdikkingsfractie tijdens getijdenademhaling (TFdi) te beoordelen. Bereken met behulp van Tdi,pi en Tdi,ee de TFdi voor elke ademhaling: Verkrijg een tweede paar metingen van hetzelfde M-modusbeeld (zie figuur 2C). Herhaal stap 1.4.1-1.4.9 op de tweede afbeelding in de M-modus. Op dit punt zijn vier metingen van Tdi,ee en vier metingen van TFdi verkregen. Als de waarden van het tweede beeld in de M-modus niet binnen 10% van het eerste beeld liggen, herhaalt u de beeldacquisitie in de M-modus totdat twee beelden met een reeks waarden binnen 10% van elkaar zijn verkregen. Figuur 1: Overzicht van de anatomie van het diafragma en de plaatsing van de ultrasone sonde. (A) Anatomische structuren voor echografie van het ribbendiafragma. Het middenrif bestaat uit de centrale pees, het ribbendiafragma en het crurale diafragma. (B,C) Om het ribbenmiddenrif in de appositiezone op echografie te visualiseren, wordt de patiënt in de halfliggende positie geplaatst en bevindt zich de achtste, negende of10e intercostale ruimte. Een hoogfrequente (>12 MHz) lineaire array ultrasone sonde wordt evenwijdig aan de ribben in de intercostale ruimte langs de midaxillaire lijn geplaatst om het ribbendiafragma als een dwarsdoorsnede te visualiseren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 2: Dikte en verdikking van het ultrasone diafragma tijdens getijdenademhaling. (A) De sonde wordt op de achtste, negende of 10e intercostale ruimte geplaatst om het middenrif als een dwarsdoorsnede te visualiseren. (B) In de B-modus afbeelding tonen de witte pijlen de hyperechoïsche pleurale en peritoneale membranen. (C) Het beeld in de M-modus projecteert variatie in diafragmadikte op een bepaald punt in de tijd. Van links naar rechts meten de gele lijnen de dikte van het diafragma bij het uitademen van het uiteinde (Tdi,ee) en de dikte van het diafragma bij de piekinspiratie (Tdi,pi) van de eerste ademhaling, en rode lijnen geven die van de tweede ademhaling aan. De diafragmadikte (Tdi,ee) meet respectievelijk 1,20 en 1,25 mm, en TFdi 26% en 23% bij een gezonde mannelijke proefpersoon. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Tabel 1: Veelvoorkomende problemen bij transdiafragmatische echografie Klik hier om deze tabel te downloaden. 2. Evaluatie van de maximale membraanverdikkingsfractie OPMERKING: De maximale membraanverdikkingsfractie kan tijdens dezelfde experimentele sessie worden beoordeeld als de dikte van het diafragma. Afbeeldingen verwervenGebruik dezelfde methodologie als hierboven beschreven, identificeer het diafragma met behulp van de B-modus echografie en optimaliseer dienovereenkomstig. Zorg er bij mechanisch beademde patiënten voor dat er voldoende ademhalingsaandrijving is voor de functionele beoordeling van het middenrif door de occlusiedruk van de luchtwegen (P0,1) op het beademingsapparaat te meten. De P0.1 moet minimaal 2 cm H2O zijn om verder te gaan. Als het minder dan 2 cm H2O is, overweeg dan om de sedatie of beademingsondersteuning te verminderen om de ademhalingsaandrijving te vergroten voorafgaand aan echografie. Zodra de beademingsaandrijving voldoende is bij mechanisch beademde patiënten, verlaagt u de beademingsondersteuning tot een minimumniveau (bijv. drukondersteunende beademing (PSV): 0 cm H2O; positieve eind-expiratoire druk (PEEP): 0 cm H2O; bescheiden niveaus van PSV of PEEP kunnen worden gehandhaafd indien nodig voor gasuitwisseling) om de contractiliteit van het diafragma tijdelijk te vergroten.OPMERKING: Het verwijderen van beademingsondersteuning verhoogt de ademhalingsaandrijving en de inspanning om de beoordeling van de middenriffunctie te vergemakkelijken. Zet de echografie in de M-modus door op de M-modusknop te klikken. Tijdens het uitvoeren van de M-modus, coacht u de deelnemer om een maximale wilsinspanning uit te voeren tegen een niet-afgesloten luchtweg (d.w.z. inademingscapaciteitsmanoeuvre), waarbij u de deelnemer instrueert om “diep in te ademen” indien mogelijk.Als de patiënt niet in staat is om commando’s op te volgen om maximale inademingsinspanningen te leveren, pas dan een korte luchtwegocclusiemanoeuvre (de Marini-manoeuvre)20 toe gedurende maximaal 20 seconden om verhoogde ademhalingsinspanning te stimuleren. Laat vervolgens de occlusie los en meet de TFdi, max na het loslaten van de occlusie. Bevries de opname en sla het beeld op. Herhaal stap 2.1-2.4 nog twee keer om in totaal drie M-modusbeelden voor analyse te verkrijgen, of totdat de echoscopist er zeker van is dat de patiënt maximale wilsinspanningen heeft geleverd. Exporteer M-mode-afbeeldingen in DICOM-indeling voor zorgvuldige offline geblindeerde analyse. Veeg de zijde van de patiënt af om eventuele resterende gel te verwijderen en ontsmet de ultrasone apparatuur met geschikte desinfecterende doekjes. Afbeeldingen analyserenOpen de benodigde DICOM-bestanden in MicroDicom, DICOM-viewer of vergelijkbare software. Klik op het afstandsgereedschap (kan schuifmaat of rechte lijn worden genoemd) en trek een rechte lijn van de binnenrand van het pleuramembraan naar de binnenrand van het peritoneale membraan bij eindexpiratie (Tdi,ee) en piekinspiratie (Tdi,pi) tijdens een maximale inspiratoire proef, zoals te zien is in figuur 3B. Zorg ervoor dat alle metingen de pleurale en peritoneale membranen uitsluiten en dat beide uiteinden van de rechte lijn recht tegenover elkaar (verticaal) van elkaar worden geplaatst, zodat er geen tijdsverschil is. TFdi,max voor elke ademhaling wordt berekend als: Noteer de hoogste waarde van ten minste drie consistente pogingen als TFdi,max. Figuur 3: Voorbeelden van minimale en maximale membraanverdikkingsfractie. (A) De dikte van het ultrasone diafragma (Tdi) en de verdikkingsfractie (TFdi) werden gemeten in aanwezigheid van minimale samentrekking van het diafragma. Pas indien nodig de veegsnelheid aan; twee ademhalingen worden gebruikt om te beoordelen op TFdi. Bij afwezigheid van een duidelijke piekinspiratoire dikte, wordt de timing van de inspiratoire inspanning klinisch aan het bed bepaald. TFdi wordt hier berekend als 11%, maar zou worden gemiddeld over nog eens twee ademhalingen (in totaal vier ademhalingen vastgelegd in twee afbeeldingen). (B) De maximale verdikkingsfractie van het middenrif, gemeten tijdens maximale inademingsinspanningen (TFdi,max), wordt gestimuleerd door de patiënt te coachen om maximale wilsinspanningen te leveren, of door een Marini-mauver te volgen als de patiënt niet kan worden gecoacht en er een P0,1 >2 cm H2O is. TFdi,max wordt hier berekend als 208%, de grootste waarde die na meerdere (ten minste drie) pogingen wordt verkregen, wordt echter geregistreerd als de TFdi,max. Er zijn uitgesproken verschillen in TFdi en Tdi tijdens een maximale inademing (B) in vergelijking met een minimale inademingsinspanning (A). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Representative Results

Volgens dit protocol kunnen de dikte van het diafragma en de verdikkingsfractie worden gemeten als niet-invasieve en reproduceerbare middelen om de structuur en functie van het diafragma te evalueren. Metingen kunnen aan het bed worden uitgevoerd en worden opgeslagen voor geblindeerde offline analyse. Deze metingen kunnen in de loop van de tijd herhaaldelijk worden verkregen om veranderingen in de structuur en functie van het diafragma in de longitudinale richting te beoordelen. Bij gezonde volwassenen kan de dikte van het eind-expiratoire diafragma in rust variëren van 1,5 mm tot 5,0 mm, afhankelijk van lengte, geslacht en sondepositie21. Bij gezonde volwassenen die in rust ademen, varieert de getijden-TFdi doorgaans tussen 15%-30%. Tijdens maximale inademingsinspanningen varieert TFdi,max doorgaans tussen 30% en 130,21,22. Maximale TFdi <20% is diagnostisch voor ernstige diafragmadisfunctie13,21. Tabel 2 geeft een overzicht van gezonde en ernstig zieke diafragmadikte en verdikkingsfractie. Tabel 2: Referentiewaarden voor de dikte van het membraan en de verdikkingsfractie 11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. Klik hier om deze tabel te downloaden. Bij ernstig zieke patiënten die invasieve mechanische beademing krijgen, is de uitgangswaarde van het middenrif gemeten aan het begin van respiratoire insufficiëntie gecorreleerd met de klinische uitkomst (een hogere baseline Tdi voorspelt een lagere mortaliteit en snellere bevrijding van mechanische beademing). Bij deze patiënten varieert de daaropvolgende evolutie van Tdi in de loop van de tijd sterk tussen patiënten. Ongeveer 40%-50% van de patiënten ontwikkelt atrofie (een afname van Tdi ten opzichte van de uitgangswaarde met meer dan 10%) binnen de eerste week van mechanische beademing15. Een kleine subgroep van patiënten vertoont een snelle vroege toename van Tdi van meer dan 10% van de uitgangswaarde, mogelijk indicatief voor letsel, ontsteking of oedeem in de spier (maar niet voor spierhypertrofie, aangezien hypertrofie weken op zich laat wachten). TFdi, max <30% voorspelt een hoger risico op mislukt spenen door mechanische ventilatie23. In het voorbeeld in figuur 2A was de dikte van het diafragma bij de eerste ademhaling (in geel) 1,20 mm bij het uitademen en 1,51 mm bij piekinspiratie. De verdikkingsfractie kan dan worden berekend met behulp van de onderstaande formule en worden uitgedrukt in een percentage.

Discussion

Diafragma-echografie biedt een niet-invasieve, betrouwbare en valide techniek om de structuur en functie van het diafragma bij gezonde proefpersonen en ernstig zieke patiënten te controleren. De membraanverdikkingsfractie biedt een meting aan het bed van de contractiele activiteit en functie van het diafragma die veel haalbaarder is dan transdiafragmatische drukmetingen met magnetische trillingen, de traditionele gouden standaardmethode voor het evalueren van de diafragmafunctie33. Het bewaken van de functie en dikte van het diafragma door middel van point-of-care echografie biedt een manier om diafragma-atrofie te detecteren. Als zodanig raden experts aan om minimaal 15 afzonderlijke transdiafragmatische echo’s uit te voeren en te analyseren om competentie17 te ontwikkelen.

Om reproduceerbare en nauwkeurige metingen te garanderen, is het absoluut noodzakelijk om de plaatsing van de sonde19 te markeren. Het beeld in de B-modus moet worden geoptimaliseerd door de plaatsing van de sonde aan te passen, evenals de diepte, versterking en focus van het instrument. De veegsnelheid van de gebruikte echografie moet worden aangepast om, indien mogelijk, minimaal twee ademhalingen binnen een vastgelegd beeld te verkrijgen. Ten slotte moeten de metingen worden herhaald totdat consistente waarden (binnen 10%) zijn verkregen.

Enkele van de moeilijkheden die gepaard gaan met het verkrijgen van Tdi en TFdi zijn de plaatsing en oriëntatie van de lineaire sonde. Tabel 1 geeft een overzicht van enkele veelvoorkomende scenario’s en de bijbehorende maatregelen voor probleemoplossing die gebruikers moeten nemen.

Er moeten enkele beperkingen van deze ultrasone techniek worden opgemerkt. Ten eerste varieert de dikte van het middenrif sterk tussen patiënten en moeten veranderingen in dikte in de loop van de tijd worden vergeleken met de basiswaarde (bijvoorbeeld om atrofie te diagnosticeren). Ten tweede is, ondanks de eenvoud van de techniek, training vereist om competentie te waarborgen. Een webgebaseerd online trainingsplatform is gevalideerd om competentie in de techniekte bereiken 18. Ten derde levert de beschreven echografietechniek beperkte gegevens op over de spierstructuur (massa) en functie (contractiliteit). Nieuwe technieken, zoals shear echografie en echografie elastografie, kunnen aanvullende informatie geven over spierstijfheid en fibrose 34,35,36,37,38.

Samenvattend biedt transdiafragmatische echografie belangrijke metingen van de structuur en functie van het middenrif die gemakkelijk kunnen worden uitgevoerd bij gezonde en ernstig zieke patiënten. Deze techniek is betrouwbaar en valide, rekening houdend met een competente gebruiker met voldoende training. Dit artikel schetst hoe transdiafragmatische echografie moet worden uitgevoerd en waarschuwt gebruikers om voldoende training te volgen voordat ze gegevens verzamelen.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hagen-Ansert, S. L. . Textbook of Diagnostic Sonography-E-Book. , (2017).
  2. Dussik, K. T. On the possibility of using ultrasound waves as a diagnostic aid. Neurol Psychiat. 174, 153-168 (1942).
  3. Shampo, M. A., Kyle, R. A. John Julian Wild-pioneer in ultrasonography. Mayo Clinin Proceedings. 72 (3), 234 (1997).
  4. Kurjak, A. Ultrasound scanning – Prof. Ian Donald (1910-1987). European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 90 (1910-1987), 187-189 (2000).
  5. Donald, I., Macvicar, J., Brown, T. G. Investigation of abdominal masses by pulsed ultrasound. Lancet. 1 (7032), 1188-1195 (1958).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Pickering, M., Jones, J. F. X. The diaphragm: two physiological muscles in one. Journal of Anatomy. 201 (4), 305-312 (2002).
  9. De Troyer, A., Sampson, M., Sigrist, S., Macklem, P. T. The diaphragm: two muscles. Science. 213 (4504), 237-238 (1981).
  10. Mittal, R. K. The crural diaphragm, an external lower esophageal sphincter: a definitive study. Gastroenterology. 105 (5), 1565-1567 (1993).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Gottesman, E., McCool, F. D. Ultrasound evaluation of the paralyzed diaphragm. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (5), 1570-1574 (1997).
  14. Haber, K., Asher, M., Freimanis, A. K. Echographic evaluation of diaphragmatic motion in intra-abdominal diseases. Radiology. 114 (1), 141-144 (1975).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Boon, A. J., et al. Two-dimensional ultrasound imaging of the diaphragm: quantitative values in normal subjects. Muscle & Nerve. 47 (6), 884-889 (2013).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Carrillo-Esper, R., et al. Standardization of sonographic diaphragm thickness evaluations in healthy volunteers. Respiratory Care. 61 (7), 920-924 (2016).
  25. Schepens, T., et al. The course of diaphragm atrophy in ventilated patients assessed with ultrasound: a longitudinal cohort study. Critical Care. 19, 422 (2015).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Vivier, E., et al. Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation. Intensive Care Medicine. 38 (5), 796-803 (2012).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Ferrari, G., et al. Diaphragm ultrasound as a new index of discontinuation from mechanical ventilation. Critical Ultrasound Journal. 6 (1), 8 (2014).
  33. 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).
  34. Drakonaki, E. E., Allen, G. M., Wilson, D. J. Ultrasound elastography for musculoskeletal applications. The British Journal of Radiology. 85 (1019), 1435-1445 (2012).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).

Tags

DiaphragmMechanical VentilationDiaphragm AtrophyDiaphragm DysfunctionPoint-of-care UltrasoundDiaphragm ThicknessDiaphragm FunctionRespiratory FailureRespiratory MuscleVentilator-induced Diaphragm DysfunctionWeaningRespiratory EffortSedationPhrenic Nerve Stimulation

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Bellissimo, C. A., Morris, I. S., Wong, J., Goligher, E. C. Measuring Diaphragm Thickness and Function Using Point-of-Care Ultrasound. J. Vis. Exp. (201), e65431, doi:10.3791/65431 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image