慢性阻塞性肺疾病患者骨骼肌定量超声研究

摘要

第一部分两维斑点追踪超声对右侧膈肌应变的初步研究
　　目的：采用两维斑点追踪超声定量研究正常成人右侧膈肌吸气相纵向应变，初步探索一种可能用于评价膈肌动力学的新方法。
　　方法：研究设计为探索性研究，于2012.03～2012.06在同济大学附属上海市东方医院特诊部超声医学科完成。研究对象为前来医院参加健康体检的21名成人志愿者，平均年龄43.00±11.00岁；其中男性12名，平均年龄39.00±7.06岁；女性9名，平均年龄47.89±3.25岁。入选者均无特殊肌肉锻炼史，无已知膈肌麻痹、膈神经受损及膈肌膨出等影响膈肌动力学的神经肌肉性疾病。研究内容为年龄等一般人口学资料、右侧膈肌两维斑点超声应变分析及肺功能测定。超声研究采用美国GE公司Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，配备 M5S探头、实时心肌组织多普勒显像、组织追踪显像、应变和应变率显像功能及Q-analyze软件。超声探头放置于右侧肋弓下锁骨中线附近，以肝脏为声窗，B型超声实时探查平静和用力呼吸时的右侧膈肌运动，获得弧形膈肌图像后手动设置感兴趣区并启动Q-analyze应变分析软件自动分析右侧膈肌纵向应变。应变分析由心电波形触发，负应变值表示肌肉缩短，正值表示肌肉舒展。选择吸气相膈肌 M型超声图像最大斜率处所对应的心动周期分析结果为膈肌吸气相纵向应变值，同时测量平静和用力呼吸时 M型超声膈肌头尾向位移。统计分析采用SPSS16.0软件，以P＜0.05为差异有统计学意义，P＜0.01为差异有显著性统计学意义。
　　结果： M型超声测量平静和用力呼吸时膈肌头尾向位移分别为15.52±5.78 mm和59.23±18.73 mm。应变分析时可见右侧膈肌分为较明显的三个节段，分别定义为右肋缘、右膈顶及右膈脚。在吸气相，右肋缘首先出现负应变值，随后右膈脚显示负值，而膈顶为正值。呼气阶段，膈顶显示负应变值，两侧为正值。平静吸气时右肋缘和右膈脚应变比较无统计学差异(P=0.198)，而用力吸气时存在统计学差异(P=0.025)，且右肋缘应变大于右膈脚(P=0.024)。平静和用力吸气的膈肌整体应变和右肋缘应变存在显著性统计学差异(P=0.000；P=0.005)，膈顶和右膈脚应变差异无统计学意义。
　　结论：采用目前专用于心肌应变分析的两维斑点超声可以实现对右侧膈肌纵向应变的分析，膈肌各节段应变存在统计学差异。超声膈肌斑点追踪应变成像可能成为一种评价膈肌动力学的新方法。
　　第二部分慢性阻塞性肺疾病患者股四头肌定量超声与健康相关生活质量、肺功能的关系研究
　　目的：采用超声研究慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)患者和非COPD对照者股四头肌厚度、股直肌面积及其声像图的灰阶值；问卷调查评估两组健康相关生活质量。比较不同级别 COPD患者与非 COPD对照者股四头肌超声定量值、健康相关生活质量及肺功能的差异。探讨COPD患者股四头肌定量超声与健康相关生活质量和气流阻塞程度的相关性及临床意义。
　　方法：研究设计为前瞻性观察研究，于2013.09～2014.06在瑞典哥德堡大学Sahlgrenska医学院Krefting研究中心进行。研究对象为50名稳定期COPD患者和21名年龄/性别相匹配的非 COPD志愿者，来源于西部瑞典阻塞性肺病研究项目随访人群（数据库总随访人数50000名）。受邀前来实验室参加本研究的COPD患者均有独立生活能力，并且至少一个月内无急性发作。除外患有已知小儿麻痹症等神经肌肉性疾病、既往髋部或膝盖手术史及需要助行器等辅助装置行走者。研究内容为结构性问卷，包括年龄等一般人口学资料、是否患有高血压等伴随疾病、近12个月以来的咳嗽咳痰等呼吸系统症状、日常用药及COPD急性发作史等；8条目简短生活品质问卷（8-Item Short-Form Health Survey, SF-8）；第四版慢性病疲劳问卷(The Functional Assessment of Chronic Illness Therapy Fatigue Version4, FACITF V4)；肺功能测定(德国耶格CHEST便携式肺功能仪，按照ATS/ERS标准诊断COPD并分级）；6分钟步行距离测定；超声股四头肌定量分析。超声研究采用美国GE公司LOGIQ A5彩色超声诊断仪，B型超声实时测量COPD患者和非COPD对照者双侧大腿中部皮下脂肪厚度、股四头肌厚度和股直肌面积，并利用计算机辅助Photoshop直方图灰度分析功能定量分析股直肌超声图像的回声强度。统计分析采用 SPSS16.0软件，以P＜0.05为差异有统计学意义，P＜0.01为差异有显著性统计学意义。
　　结果：50名Ⅰ～Ⅳ级COPD患者（平均年龄65.76±8.07岁，其中男性占54％）和21名非COPD志愿者（平均年龄62.10±7.01岁，其中男性占62%）符合研究设计条件，完成问卷调查、6分钟步行距离、超声及肺功能检查。其中Ⅰ级COPD患者占42%，Ⅱ级44%，Ⅲ～Ⅳ级14%。
　　1.超声测量结果
　　1.1、大腿中部皮下脂肪厚度：各级别COPD患者和非COPD对照者双侧大腿中部皮下脂肪厚度比较无统计学差异。女性COPD患者皮下脂肪厚度大于男性患者（P＜0.0001）。
　　1.2、股四头肌厚度和股直肌面积：非COPD志愿者、Ⅰ级COPD患者的股四头肌厚度和股直肌面积与Ⅲ～Ⅳ级 COPD患者比较存在显著性统计学差异；非 COPD志愿者、Ⅰ级及Ⅱ级 COPD患者三组间两两比较无统计学差异；Ⅱ级与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较亦无统计学差异；不同性别COPD患者股四头肌厚度和股直肌面积比较存在显著性统计学差异，男性均大于女性（P=0.001）；所有参与研究者双侧股四头肌厚度和股直肌面积比较均无统计学差异。
　　1.3、股直肌灰度值：非COPD志愿者分别与Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较，股直肌灰度标准差均存在统计学差异（P=0.029；P=0.001；P=0.000）；Ⅰ级与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较亦存在统计学差异（P=0.032）；Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较均无统计学差异。COPD患者双侧和不同性别股直肌灰度标准差比较均无统计学差异。
　　2.问卷调查结果
　　2.1、8条目简短生活品质问卷(8-Item Short-Form Health Survey, SF-8)：SF-8问卷结果包括生理健康总分(Physical Component Summary，PCS)和精神健康总分(Mental Component Summary, MCS)两部分。Ⅱ和Ⅲ～Ⅳ级COPD患者分别与非COPD志愿者比较，PCS均存在显著性统计学差异（P=0.004；P＜0.000）；Ⅰ级与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较存在显著性统计学差异（P=0.002），与非COPD志愿者比较则无统计学差异；非COPD志愿者与各级别COPD患者比较，MCS均无统计学差异；不同性别COPD患者之间SF-8问卷结果比较无统计学差异。
　　2.2、第四版慢性病疲劳问卷(The Functional Assessment of Chronic IllnessTherapy Fatigue Version4, FACITF V4)：非COPD志愿者和Ⅰ级COPD患者与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较存在显著性统计学差异（P=0.004, P=0.001）；不同性别COPD患者之间比较无统计学差异。
　　2.3、6分钟步行距离(the6-minute walk distance,6MWD)：Ⅱ和Ⅲ～Ⅳ级COPD患者分别与非COPD志愿者比较均存在统计学差异（P=0.036, P=0.002）；Ⅰ级与Ⅲ～Ⅳ级COPD患者比较存在显著性统计学差异（P=0.004）。
　　2.4、COPD患者生理健康总分平均值上下两组比较：两组股直肌灰度标准差和FACITF V4问卷结果存在显著性统计学差异（P＜0.0001）,股四头肌厚度、MCS及6MWD亦均存在统计学差异（P＜0.05），年龄、体重指数、股直肌面积及大腿中部皮下脂肪厚度比较均无统计学差异。
　　3.股四头肌超声定量值与问卷调查结果的相关性
　　COPD患者的年龄与股四头肌厚度和面积显著负相关（r=-0.412; r=-0.477，P＜0.01），体重指数与股四头肌厚度正相关（r=0.367, P＜0.05）；年龄和体重指数与股直肌灰度标准差呈正相关，但P值大于0.05； PCS与股四头肌厚度呈正相关（r=0.321, P＜0.05），与股直肌灰度标准差呈显著负相关（r=-0.410, P＜0.01）。以年龄、身高、体重、体重指数、大腿中部皮下脂肪厚度为控制变量作偏相关分析，股直肌灰度标准差与 PCS负相关(r=-0.331, P=0.027)。多元回归分析结果显示，股直肌灰度标准差与PCS呈显著独立负相关（β=-0.364, P=0.009）。
　　4.股四头肌超声定量值与肺功能的相关性
　　股四头肌厚度和股直肌面积与第一秒用力肺活量(Forced Expiratory Volume in one second, FEV1)、FEV1占预测值百分比、用力肺活量(Force Vital Capacity, FVC)及FEV1/FVC%均呈显著正相关(P＜0.01)。股直肌灰度标准差与FEV1/FVC%呈显著负相关(r=-0.408, P＜0.01)。
　　结论：各级别COPD患者分别与非COPD志愿者相比较，股直肌超声回声强度均显著增高，并且与8条目生活品质问卷中主要代表日常活动能力的生理健康总分呈显著独立负相关，而股四头肌面积和股直肌厚度只在Ⅲ～Ⅳ级 COPD患者中显著下降，提示股直肌超声灰度值的变化早于下肢肌肉厚度和面积的变化。骨骼肌超声回声强度定量分析可能是一种用于早期识别 COPD患者外周骨骼肌功能失调的简便而有效的方法。
　　第三部分慢性阻塞性肺疾病患者拇收肌厚度与手握力、肺功能的关系研究
　　目的：采用超声研究慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)患者、哮喘患者及非COPD/非哮喘对照者的拇收肌厚度，同时分别测定手握力和肺功能。观察 COPD患者拇收肌厚度和手握力与哮喘患者、非 COPD/非哮喘对照者相比是否存在统计学差异。探讨超声测量拇收肌厚度与手握力、肺功能的相关性及临床意义。
　　方法：研究设计为前瞻性观察研究，于2013.09～2014.06在瑞典哥德堡大学Sahlgrenska医学院Krefting研究中心进行。研究对象为稳定期COPD患者、年龄/性别相匹配的哮喘患者及非COPD/非哮喘志愿者各20名，其中男女均各10名，选自西部瑞典阻塞性肺病研究项目随访人群（数据库总随访人数50,000名）。除外既往合并脑血管病、骨骼肌疾病及风湿性疾病等引起手部活动受限者及有拇收肌外伤和（或）手术史者。研究内容为年龄等一般人口学资料；手握力测试（Jamar dynamometer）；肺功能测定（德国耶格CHEST便携式肺功能仪，按照ATS/ERS标准诊断COPD并分级）；超声测量拇收肌厚度。超声研究采用美国GE公司LOGIQ A5彩色超声诊断仪，探头（频率10 MHz）放置于紧靠第一掌指骨手背侧，在第一、二掌指骨之间形成的三角处测量 COPD患者、哮喘患者及非 COPD/非哮喘对照者拇收肌厚度。统计分析采用SPSS16.0软件，以P＜0.05为差异有统计学意义，P＜0.01为差异有显著性统计学意义。
　　结果：COPD患者、哮喘患者及非COPD/非哮喘志愿者各20名符合研究设计条件，完成拇收肌厚度超声测量、手握力测试及肺功能检查。三组间年龄、性别、心率、体重指数及伴随疾病比较均无统计学差异。
　　1.超声拇收肌厚度所有接受超声检查者均能获取清晰的拇收肌图像用于测量，连续三次测量结果克朗巴哈α（Cronbach Alpha）信度系数为0.986。COPD患者、哮喘患者及非COPD/非哮喘对照者的优势手拇收肌厚度分别为8.83±2.06 mm、8.24±2.55 mm及8.91±1.82 mm，三组间两两比较无统计学差异（P=0.574）。COPD患者、哮喘患者及非 COPD/非哮喘对照者不同性别间两两比较，拇收肌厚度均存在显著性统计学差异（P＜0.0001）；以性别分层，三组间两两比较拇收肌厚度均无统计学差异（男性P=0.984；女性P=0.336）。
　　2.手握力 COPD患者、哮喘患者及非COPD/非哮喘对照者优势手的手握力分别为36.4.00±9.96 kg、36.70±14.43 kg及35.7±10.81 kg，三组间两两比较无统计学差异（P=0.964）。COPD患者、哮喘患者及非COPD/非哮喘对照者不同性别间两两比较均存在显著性统计学差异（P＜0.0001）；以性别分层，三组间两两比较手握力均无统计学差异（男性P=0.488；女性P=0.231）。
　　3.拇收肌厚度与手握力和肺功能的相关性以性别分层，拇收肌厚度与手握力呈显著正相关（男性r=0.584,P＜0.001；女性r=0.673,P=0.000)。男性拇收肌厚度与肺功能呈正相关(FEV1：r=0.396,P=0.012;FVC：r=0.506,P=0.001)。
　　结论：超声可以快速而精确的测量拇收肌厚度。超声拇收肌厚度可以预测手握力，是一种新的慢性阻塞性肺疾病患者上肢骨骼肌形态学可视化定量方法。

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英文摘要

目录

前言

参考文献

第一部分 两维斑点追踪超声对右侧膈肌应变的初步研究

对象与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分 慢性阻塞性肺病患者股四头肌定量超声与健康相关生活质量、肺功能的关系研究

对象与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第三部分 慢性阻塞性肺病患者超声测量拇收肌厚度与手握力和肺功能的关系研究

对象与方法

结果

讨论

结论

参考文献

全文总结

综述1:肺部超声的临床应用进展

综述2:肺超声和胸片诊断成人社区获得性肺炎的系统性评价和Meta分析

中英文缩略词汇表

攻读学位期间发表的论文

致谢