[发明专利]一种影像学技术对膈肌的研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种影像学技术对膈肌的研究方法，具体地说是以一种影像学技术对膈肌的研究方法。

背景技术

目前公知的呼吸肌是人体呼吸运动的动力泵，它驱动着肺的气体交换，是人体唯一终生所依赖的骨骼肌。人的呼吸肌主要由膈肌、肋间肌和腹肌三部分组成，可分为吸气肌（包括膈肌、肋间外肌）和呼气肌（包括腹肌、肋间内肌等）。膈肌作为最主要的呼吸肌，虽只占人体重量0.5%，但负担人体60%～75%的通气需要，尤其在吸气过程中膈肌的作用占呼吸肌的60%～80%，寻求更好的慢性阻塞性肺疾病（COPD）治疗方法成为呼吸肌的研究方向。

发明内容

诊断标准：

研究对象：膈肌的形态与功能；膈肌为一圆顶形宽阔的薄肌，呈中央部较平坦、两侧向上隆凸的穹窿形，膈穹窿左低右高。膈肌中央部称中心腱，为腱膜，呈三叶状，周围部为肌纤维。膈肌就像一个机械的屏障位于胸腔与腹腔之间，并保持这两个腔的压力梯度。膈肌收缩时，其顶部变平而下降使胸腔扩大，产生吸气动作，舒张时顶部升高协助呼气。如此有节律地收缩与舒张，昼夜不止，维持人体的外呼吸功能。同时还参于诸如咳嗽、排痰、呕吐、排便和分娩等与胸腹腔压力升高有关的非呼吸功能。影像学研究膈肌的方法与进展：影像学检查技术主要包括：X线平片和透视、CT、磁共振（MRI）等，它们是通过形态、结构、密度差异、信号改变等来直观反映膈肌的形态、位置及运动。影像学检查它不仅可以用于无法耐受肺功能及一些电生理检查，而且由于其无创、便利、客观，可以明确判断疾病的解剖部位，所以越来越广泛的应用于对膈肌的研究。常规X线：包括透视和胸片。X线平片和透视是利用X线的穿透性和人体不同结构对X线吸收的差异来成像。通常用胸片的正侧位来观察膈肌正常或异常情况下的起始点，并通过肺下界来间接判断膈肌的位置和轮廓；但如果在胸片下观察到膈肌异常，则需要更进一步的影像学检查（CT或MRI）来明确膈肌的形态和结构。在X线透视下我们可以动态的观察到一个呼吸周期中膈肌的上下运动。结果：呼吸肌是人体呼吸运动的动力泵,它驱动着肺的气体交换,是人体唯一终生所依赖的骨骼肌。人的呼吸肌主要由膈肌、肋间肌和腹肌三部分组成,可分为吸气肌(包括膈肌、肋间外肌)和呼气肌(包括腹肌、肋间内肌等)。

发明目的：近年来发现在危重病和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性病中，膈肌疲劳和无力十分常见。膈肌疲劳和无力是呼吸衰竭发生的重要病理生理机制之一。Party等已证明急性呼吸衰竭或COPD伴发高碳酸血症时存在着呼吸肌疲劳。Jubran A和Laghi F都证实：多数COPD患者发展成为急性呼吸衰竭是由于过度的机械负荷、呼吸肌肌力减弱或两者共同引起。因此，找到一种能客观准确测定膈肌功能的方法对于呼吸衰竭的发病机制的研究和临床防治有重要的意义。目前，评价膈肌功能的方法主要有：跨膈压（Pdi）与最大跨膈压（Pdimax）；膈肌张力—时间指数（TTdi）；膈肌限制时间（Tlim）；膈肌电图（EMGdi）测定；膈神经电、磁刺激法（EPNS）等；但这些方法因为有创性、干扰因素多、可重复性差等原因使其应用受到一定限制。而随着现代医学影像技术的发展，影像学检查手段由于其直观、便利、和客观和无创性，越来越多的应用于膈肌的形态学与功能学的研究与评价。

技术方案：将一个可以弯曲的里面充满特殊液体的管子围在肋骨边缘，用以确认膈肌束的起点。受试者在仰卧位分别在RV（残气量），FRC（功能残气量），FRC+（功能残气量+深吸气量），TLC（肺总量）四个时相进行图像采集。在进行图像处理时，选一个接近于剑突的点作为卡迪尔坐标系的原点，知道了每个图像与这个点的关系及最边界层面的距离、共扫描的层数就可以三维重建膈肌图形了。最后得到了膈肌在冠状面、矢状面的长度，膈肌的表面积。膈肌的运动主要在前后方向上，而不是左右方向；膈肌的形态既依赖于膈肌的收缩，也依赖于肺气肿的下位肋骨支架的变宽。

发明有益效果：肺气肿患者经过肺减容手术后D/CW 的构型、活动度得到改善；MAD、MACW、LAD显著增加； MAD、MACW与EFV1%显著相关。与CT扫描相比，患者即使没有明显的肺气肿体征，磁共振仍然可以发现异常的胸壁运动。COPD患者膈肌的位移明显减小，而且膈肌的位移与第一秒呼气容积密切相关。

最佳实施方式：运用检测诊断。

创新之处：本项新型发明专利涉及一种影像学技术对膈肌的研究方法，三维重建膈肌、胸廓、肺容积：①三维重建的容积模型与实际值非常吻合；②从RV到TLC膈穹窿下的平均容积减少了66%，而胸廓分隔的胸腔的平均容积增加了23%；膈肌则贡献了其中60%的吸气能力；③随着肺容积的增加，膈肌长度在矢状位上减少37%，冠状位上减少28%；在TLC时膈肌与胸壁的对合区域消失；④膈肌总的表面积、膈肌与胸壁对合区域面积在RV时相最大，在TLC最小，分别减小了48%和100%；而膈穹窿的面积却增加了37%。MRI图像采集与持续记录的呼吸信号同步，得到了受试者平静呼吸和最大幅度呼吸两个呼吸周期的动态实时的膈肌三维重建；并且定量的测量了动态变化中的膈肌的位移距离、表面积、容积。在自由呼吸状态（而非屏气状态），EPI有足够的空间和时间分辨率来动态研究膈肌的功能。