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这篇综述聚焦危重症患者呼吸肌监测，介绍多种成像技术的新进展及应用。
### 监测呼吸肌的成像技术进展
在危重症患者的治疗过程中，呼吸肌功能障碍是一个较为常见的问题，它与患者脱机困难以及不良预后密切相关。因此，对呼吸肌结构和功能进行可靠评估就显得尤为重要，这不仅有助于早期发现呼吸功能障碍，还能为优化和调整通气策略提供依据。近年来，随着医学技术的不断发展，多种成像技术在呼吸肌监测领域取得了显著进展，为临床医生提供了更丰富、更准确的诊断信息。
床边成像技术
- 传统超声成像
- 膈肌评估：在床边对膈肌进行评估时，超声是一种常用且便捷的工具。其主要有两种方法，对于成人和儿童而言，通过肋间途径可测量膈肌厚度和增厚情况，利用 7 - 12MHz 的线性阵列换能器，垂直放置于皮肤的膈肌附着区，在第 8 至 11 肋之间进行测量。正常情况下，膈肌在超声图像中呈现为三个高回声（明亮）带（分别为胸膜、纤维层和腹膜）以及两个低回声（黑暗）带，测量时需注意卡尺应尽量靠近胸膜和腹膜线，但不包括它们。膈肌厚度可作为营养状况的指标，而其增厚情况则能在一定程度上反映膈肌功能。不过，需要注意的是，肥胖患者和孕妇通常不被纳入相关研究，所以在这些人群中使用该技术时应格外谨慎。
- 其他呼吸肌评估：除了膈肌，超声还可用于评估其他呼吸肌。例如，对于胸骨旁肋间肌，使用 10 - 15MHz 的线性阵列换能器，在第二肋间水平，距离胸骨 3 - 8cm 处进行测量，通过计算其增厚分数，可辅助判断呼吸肌功能。而对于腹壁肌肉，超声能够可视化腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌和腹直肌，但目前关于其在危重症患者中的临床意义，仍需进一步研究。
- 肌肉回声：通过对感兴趣区域的灰度或背向散射分析来量化肌肉超声回声（也称为回声强度或回声密度），这一方法在评估肌肉改变方面具有重要价值，如纤维化、脂肪浸润或炎症等。在危重症患者中，肌肉回声的改变与 ICU 获得性肌无力的发生存在一定关联，不过并非所有研究都支持这一观点。同时，在机械通气早期，膈肌回声的增加与机械通气时间延长有关，但由于不同超声设备以及健康对照组年龄差异等技术因素的影响，对这些结果的解释需要谨慎。
- 散斑追踪：散斑追踪技术最初应用于心脏超声领域，如今也被用于评估呼吸肌功能。它通过跟踪一系列图像中特定的小像素组（称为 “内核”）来估计局部组织位移，进而得到应变值，反映组织相对于初始长度的变形情况。在呼吸肌评估中，散斑追踪可通过肋间途径计算膈肌纵向应变，也可通过肋下途径自动跟踪膈肌位移。然而，目前该技术面临一些挑战，如大多数算法和软件是为心脏应用设计的，这使得准确跟踪膈肌纵向应变存在困难，且分析过程较为繁琐。
- 组织多普勒成像（TDI）：TDI 原本是超声心动图中用于量化心肌运动速度的技术，近年来也被用于探索膈肌位移。它能提供诸如峰值收缩速度、峰值舒张速度、速度 - 时间积分和最大舒张速率等测量指标，这些指标具有良好的观察者内和观察者间重复性。在危重症患者中，TDI 衍生的指标与自主呼吸试验期间的跨膈压存在一定关联，不过该技术对超声设置和探头位置较为敏感，目前在 ICU 中的应用研究相对较少。
- 超声剪切波弹性成像（SWE）：SWE 是一种定量弹性成像技术，通过计算组织受机械扰动产生的剪切波速度来测量肌肉弹性。组织越硬，剪切波传播速度越快。在呼吸肌研究中，SWE 可实时定量评估肌肉在长度变化或收缩时产生的被动和 / 或主动肌肉力。在 ICU 中，虽然 SWE 与压力支持通气期间的跨膈压存在一定相关性，但由于其采样率受限，在呼吸频率较快的患者中应用存在一定困难。此外，SWE 测量对探头压力和操作较为敏感，不过在评估较深位置的膈肌时，这一问题相对不那么突出。
- 超快超声：平面波成像技术使超声能够实现极高的帧率（高达 1000Hz），相比传统聚焦成像（通常为 25Hz），它能够捕捉到持续仅几百毫秒的短暂事件。超快超声不仅能实现 SWE 功能，还可用于捕捉健康参与者右半膈肌对颈椎磁刺激的反应。然而，该技术在 ICU 环境中的可行性、可靠性以及对变化的敏感性仍有待深入研究，并且其需要专门的设备和专业技术支持，限制了其广泛应用。
- 对比增强超声（CEUS）：CEUS 利用微泡造影剂增强超声成像效果，从而评估组织的血流动力学。在研究中，它已被证实对心脏、器官和骨骼肌的灌注变化具有高度敏感性。近期，CEUS 也被用于测量健康参与者在不同吸气负荷下的膈肌血流，表现出良好的敏感性和日间可靠性。但目前 CEUS 只能测量相对而非绝对的血流变化，且只能局限于单个膈肌区域，难以反映整体灌注情况。此外，该技术需要患者配合屏气 15 秒，这在机械通气的 ICU 患者中应用存在一定困难，其可行性仍需进一步研究。
- 多光谱光声断层扫描（MSOT）：MSOT 是一种先进的成像技术，它结合了光学和超声技术，能够可视化组织的组成和功能。通过发射多个波长的激光脉冲，诱导组织产生超声波，进而重建高分辨率图像，用于评估多种生理参数，如血流动力学、氧合、代谢活动、胶原蛋白和脂质含量等。虽然目前主要应用于外周肌肉的研究，但在 ICU 中用于呼吸肌评估也具有一定潜力，不过其对深部结构（如膈肌）的评估能力仍有待探索，且临床应用的可用性有限，成本较高。
基于设备的成像方式
- 计算机断层扫描（CT）：胸部 CT 在诊断膈肌病变方面发挥着重要作用，它能够帮助识别沿膈神经的病变（如肿瘤、淋巴结肿大、胸腺瘤），同时排除导致半膈肌抬高的原因（如积液、脓肿、肿块）。此外，还能区分一些类似呼吸肌无力的疾病，如间质性肺疾病或狼疮中的缩肺综合征。基于 CT 的测量指标，如在 L1 椎体水平测量的膈肌厚度（<1.5mm）、不对称性（>2mm）和位移（平均 2.5cm）等，对于检测 COPD 和危重症等情况下的膈肌萎缩或功能障碍具有重要意义。
- 光子计数 CT（PCCT）：PCCT 是呼吸肌成像领域的一项重大创新，它能够实现高分辨率、低剂量的膈肌厚度和脂肪浸润评估。结合智能纳米颗粒，光谱 PCCT 还可促进代谢成像和靶向治疗，为危重症患者的管理提供新的思路。然而，CT 存在辐射暴露的问题，且无法评估运动情况，这限制了其在连续监测中的应用。
- 磁共振成像（MRI）：动态 MRI 在评估膈肌功能方面具有独特优势，它能够量化通气过程中膈肌的位移和速度。与超声相比，MRI 能更精确地评估膈肌功能障碍，尤其是对于超声难以触及的膈肌深部区域。此外，MRI 还可用于评估膈肌在呼气末正压（PEEP）滴定过程中的几何形状和结构变化。近年来，3D 和 4D MRI 技术的发展，进一步增强了对膈肌在呼吸过程中形状、曲率和体积变化的评估能力，有助于更早期地发现功能障碍。
- 正电子发射断层扫描：正电子发射断层扫描（PET）结合 CT 或 MRI 可用于研究骨骼肌的代谢情况。在一些疾病中，如 ARDS、肺癌手术、COPD 以及吸烟者中，呼吸肌的 18F - FDG 摄取增加，这表明存在炎症或代偿机制。尽管 PET 存在成本较高和分辨率有限的问题，但它在评估膈肌代谢活动方面具有潜在价值，可能有助于早期发现和管理呼吸肌功能障碍。PET - MRI 则结合了 PET 的代谢评估和 MRI 的结构与运动分析能力，为呼吸肌评估提供了更全面的视角，不过目前在危重症患者呼吸肌研究方面尚未有相关报道。
临床应用与展望
在急性呼吸衰竭患者的管理中，床边评估呼吸肌结构和生理功能至关重要。目前，传统超声指标能够为临床提供有关呼吸肌结构和活动的有用信息，但图像采集和测量方式高度依赖操作人员，且只能在评估时获取信息，这在大规模应用中存在一定局限性。未来，通过专用设备和人工智能提高测量的可重复性，使其摆脱对操作人员的依赖，将是实现可靠连续监测的重要方向。此外，便携式和小型化的呼吸肌成像技术，如胸部电阻抗断层扫描等，有望在 ICU 患者呼吸肌功能和结构研究中发挥重要作用，这将有助于探索治疗干预措施（包括药物和医疗设备）对呼吸肌的影响，实现床边即时评估。
随着技术的不断进步，各种成像技术在呼吸肌监测领域展现出广阔的应用前景。不同成像技术各有优劣，相互补充，为临床医生提供了更全面、准确的诊断工具，有望改善危重症患者的治疗效果和预后。
