Gli studi che impiegano questa tecnica hanno ricevuto l'approvazione etica da parte del Research Ethics Board presso l'University Health Network, Toronto, Canada.
1. Valutazione dello spessore del diaframma e della frazione di ispessimento durante la respirazione mareale
<ol><li>Identificazione del diaframma<ol><li>Posizionare il paziente in posizione semisdraiata (30°-45° dal parallelo) sulla schiena. Rimuovere qualsiasi capo di abbigliamento dal lato destro del petto. NOTA: Una procedura simile può essere utilizzata per visualizzare l'emidiaframma sinistro; Il lato sinistro è generalmente più difficile da visualizzare e la precisione della misurazione è molto più bassa19.</li>
		<li>Accendere il tablet che alimenta l'ecografo portatile e avviare l'applicazione appropriata (vedere la tabella dei materiali). Avviare un esame muscoloscheletrico con un trasduttore lineare ad alta frequenza (minimo 12 MHz). NOTA: Per eseguire questa tecnica è possibile utilizzare qualsiasi sistema a ultrasuoni.</li>
		<li>Coprire la punta del trasduttore lineare con una quantità sufficiente di gel per ultrasuoni e assicurarsi che l'ecografo sia in modalità B per il posizionamento. Tenere la sonda racchiudendo la punta della sonda con il pollice e l'indice (Figura 2A).</li>
		<li>Palpare la superficie della parete toracica per individuare l'ottavo, il nono o il decimospazio intercostale destro tra le linee ascellari medie e anteriori, come mostrato nella Figura 1C e nella Figura 2A, e posizionare la sonda nella zona di apposizione (tipicamente intorno all'ottavo spazio intercostale).</li>
		<li>Inclinare il trasduttore sul piano sagittale in modo che si trovi interamente tra le costole (Figura 2A) e che nell'immagine non siano visibili artefatti delle costole (Figura 2B). Se nell'immagine viene visualizzata una nervatura, regolare l'angolazione della sonda inclinandola verso l'alto o verso il basso. Se una nervatura è ancora visibile, ruotare la sonda fino a quando non è visibile solo il diaframma. Se la visualizzazione del diaframma continua a essere problematica, far scorrere la sonda verso l'alto o verso il basso in un nuovo spazio intercostale.</li>
		<li>Sul monitor ecografico, identificare due linee parallele bianche luminose immediatamente superiori al fegato, che indicano le membrane pleuriche e peritoneali (Figura 2B). Il diaframma costale relativamente ipoecogeno può essere visualizzato tra queste linee.</li>
		<li>Regolare la profondità dell'immagine facendo clic sul pulsante di aumento o diminuzione della profondità per ottimizzare le dimensioni del diaframma. Assicurarsi che il diaframma sia centrato sul monitor del display. Ciò garantirà la massima risoluzione delle linee pleuriche e peritoneali dalle strutture circostanti.</li>
		<li>Se l'immagine rimane non ottimale (ad esempio, i polmoni o le costole sono visibili nell'immagine o le membrane pleuriche e peritoneali non sono chiaramente visualizzate), regolare la sonda per una migliore visualizzazione spostando la sonda su e giù lungo lo spazio delle costole, avanti e indietro dalla base o ruotandola. Vedere la Tabella 1 per esempi di problemi comuni nell'ecografia transdiaframmatica.</li>
	</ol></li>
	<li>Ottimizzazione delle immagini<ol><li>Una volta che il trasduttore si trova nella posizione corretta, ottimizzare la qualità dell'immagine modificando i seguenti componenti prima della raccolta dei dati. NOTA: Su diversi software di ecografi, ci sono differenze di modello e software. In questo software, abbiamo eseguito i seguenti clic sui pulsanti per raggiungere l'obiettivo.</li>
		<li>Nel software dell'ecografo, fare clic sul pulsante di guadagno per modificare la luminosità dell'immagine. Aumentare il guadagno facendo clic sul pulsante di aumento , per rendere l'immagine più luminosa. Al contrario, fare clic sul pulsante di diminuzione per scurire l'immagine. Se il guadagno è troppo basso, le strutture possono essere difficili da accertare. Se il guadagno è troppo alto, possono apparire echi estranei e l'immagine apparirà troppo luminosa.</li>
		<li>Se disponibile sull'ecografo, fare clic sul pulsante di messa a fuoco per regolare la messa a fuoco e modificare la qualità dell'immagine. Fare clic sul pulsante di aumento per aumentare la messa a fuoco o sul pulsante di diminuzione per abbassare la messa a fuoco.</li>
	</ol></li>
	<li>Acquisizione di immagini<ol><li>Una volta che il posizionamento e la qualità dell'immagine sono stati ottimizzati, posizionare l'ecografo in modalità M facendo clic sul pulsante della modalità M sul software dell'ecografo.</li>
		<li>Una singola linea di scansione verticale apparirà sulla schermata di imaging. Posiziona la linea tra la sezione in cui le linee pleuriche e peritoneali sono più chiare. NOTA: Potrebbe esserci una certa variabilità tra i dispositivi a ultrasuoni nell'ottenimento di immagini in modalità M. Assicurarsi che un'area libera in cui vengano visualizzate membrane pleuriche e peritoneali ben definite prima dell'inizio della modalità M. Posizionare la linea di scansione in una posizione in cui le membrane pleuriche e peritoneali siano ben definite durante tutto il ciclo respiratorio e che nessun polmone o costola entri nel campo visivo.</li>
		<li>Eseguire la modalità M su un ciclo completo di inspirazione ed espirazione durante la respirazione mareale, quindi fare clic sui pulsanti di congelamento e salvataggio per catturare lo stato attuale e salvare l'immagine. Se disponibile, regolare la velocità di scansione facendo clic sul pulsante della velocità di scansione per regolare la velocità di raccolta per garantire che si ottengano due cicli respiratori. Ripetere questo processo per ottenere un'altra immagine.</li>
		<li>Con un pennarello sicuro per la pelle, segnare la posizione della sonda sul corpo del paziente, per garantire che la stessa identica posizione del diaframma venga misurata nel tempo. Ciò è essenziale per mantenere la riproducibilità della misura, poiché lo spessore del diaframma varia sulla sua superficie19.</li>
		<li>Da queste immagini è possibile misurare lo spessore del diaframma (Tdi) e la frazione di ispessimento (TFdi). Se i valori della seconda immagine in modalità M non sono inferiori al 10% della prima immagine, ripetere l'acquisizione dell'immagine in modalità M fino a ottenere due immagini con un insieme di valori entro il 10% l'una dall'altra. Di seguito sono riportati i dettagli sull'analisi delle immagini.</li>
		<li>Una volta completato l'esame, fare clic sul pulsante Termina esame sul software a ultrasuoni.</li>
		<li>Per esportare i file, fare clic su Esporta immagini e assicurarsi che i file siano esportati in formato DICOM.</li>
		<li>Pulire il lato del paziente se è rimasto del gel e igienizzare l'apparecchiatura ad ultrasuoni con apposite salviette disinfettanti.</li>
	</ol></li>
	<li>Analisi delle immagini<ol><li>Aprire i file DICOM necessari nel visualizzatore DICOM MicroDicom o in un software simile.</li>
		<li>Fare clic sullo strumento "distanza" (può essere chiamato calibri o linea retta) e tracciare una linea retta dal bordo interno della membrana pleurica al bordo interno della membrana peritoneale alla fine dell'espirazione (Tdi,ee).</li>
		<li>Assicurarsi che entrambe le membrane non siano incluse in questa misurazione e che entrambe le estremità della linea retta siano posizionate direttamente (verticalmente) l'una dall'altra in modo che non vi sia differenza di tempo tra i marcatori, che potrebbe aumentare artificialmente la distanza, come da Figura 2B17.</li>
		<li>Registrare questo valore come spessore del diaframma (Tdi,ee).</li>
		<li>Ripetere il passaggio 4.2 al picco di inspirazione dello stesso respiro per ottenere lo spessore del diaframma al picco di inspirazione (Tdi,pi).</li>
		<li>Se il paziente non sembra respirare e non è evidente alcuna frazione di ispessimento del diaframma durante l'inspirazione, misurare il Tdi,pi in una posizione rappresentativa dello spessore del diaframma durante la fase inspiratoria (in questo caso, sarà approssimativamente lo stesso di Tdi,ee), come si vede nella Figura 3.</li>
		<li>Sia Tdi,ee che Tdi,pi devono essere analizzati dallo stesso respiro, come si vede nella Figura 2C, per valutare la frazione di ispessimento del diaframma durante la respirazione corrente (TFdi).</li>
		<li>Usando Tdi,pi e Tdi,ee, calcola il TFdi per ogni respiro: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65431/65431eq01.jpg" style="margin: auto;"></li>
		<li>Ottenere una seconda coppia di misurazioni dalla stessa immagine in modalità M (vedere la Figura 2C).</li>
		<li>Ripetere i passaggi 1.4.1-1.4.9 sulla seconda immagine in modalità M. A questo punto, sono state ottenute quattro misurazioni di Tdi,ee e quattro misurazioni di TFdi.</li>
		<li>Se i valori della seconda immagine in modalità M non sono inferiori al 10% della prima immagine, ripetere l'acquisizione dell'immagine in modalità M fino a ottenere due immagini con un insieme di valori entro il 10% l'una dall'altra.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65431/65431fig01.jpg"> Figura 1: Panoramica dell'anatomia del diaframma e posizionamento della sonda ecografica. (A) Strutture anatomiche per l'ecografia del diaframma costale. Il diaframma è costituito dal tendine centrale, dal diaframma costale e dal diaframma crurale. (B,C) Per visualizzare il diaframma costale nella zona di apposizione all'ecografia, il paziente viene posto in posizione semisdraiata e si trova l'ottavo, nono odecimo spazio intercostale. Una sonda ecografica lineare ad alta frequenza (>12 MHz) viene posizionata parallelamente alle costole nello spazio intercostale lungo la linea medioascellare per visualizzare il diaframma costale come sezione trasversale. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65431/65431fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65431/65431fig02v2.jpg"> Figura 2: Spessore del diaframma a ultrasuoni e ispessimento durante la respirazione mareale. (A) La sonda viene posizionata nell'ottavo, nono odecimo spazio intercostale per visualizzare il diaframma come sezione trasversale. (B) Nell'immagine B-mode, le frecce bianche mostrano le membrane pleuriche e peritoneali iperecogene. (C) L'immagine M-mode proietta la variazione dello spessore del diaframma in un particolare punto nel tempo. Da sinistra a destra, le linee gialle misurano lo spessore del diaframma all'espirazione finale (Tdi,ee) e lo spessore del diaframma al picco di inspirazione (Tdi,pi) del primo respiro, mentre le linee rosse indicano quello del secondo respiro. Lo spessore del diaframma (Tdi,ee) misura 1,20 e 1,25 mm, e TFdi 26% e 23%, rispettivamente, in un soggetto maschio sano. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65431/65431fig02largev2.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Tabella 1: Problemi comuni nell'ecografia transdiaframmatica <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65431/Table%201-May%2022%202023.xlsx" target="_blank">Fare clic qui per scaricare questa tabella.</a>
2. Valutazione della frazione massima di ispessimento del diaframma
NOTA: La frazione massima di ispessimento del diaframma può essere valutata durante la stessa sessione sperimentale dello spessore del diaframma.
<ol><li>Acquisizione di immagini<ol><li>Utilizzando la stessa metodologia descritta sopra, identificare il diaframma utilizzando l'ecografia B-mode e ottimizzare di conseguenza.</li>
		<li>Nei pazienti ventilati meccanicamente, assicurarsi che vi sia un'adeguata spinta respiratoria per la valutazione funzionale del diaframma misurando la pressione di occlusione delle vie aeree (P0,1) sul ventilatore. Il P0.1 deve essere di almeno 2 cm H2O per procedere. Se è inferiore a 2 cm H2O, prendere in considerazione la riduzione della sedazione o del supporto ventilatorio per aumentare l'impulso respiratorio prima dell'ecografia.</li>
		<li>Una volta che l'impulso respiratorio è adeguato nei pazienti ventilati meccanicamente, ridurre il supporto ventilatorio a un livello minimo (ad esempio, ventilazione di supporto a pressione (PSV): 0 cm H2O; pressione positiva di fine espirazione (PEEP): 0 cm H2O; livelli modesti di PSV o PEEP possono essere mantenuti se necessario per lo scambio gassoso) per aumentare temporaneamente la contrattilità diaframmatica. NOTA: La rimozione del supporto ventilatorio aumenta la spinta respiratoria e lo sforzo per facilitare la valutazione della funzione del diaframma.</li>
	</ol></li>
	<li>Posizionare l'ecografo in modalità M facendo clic sul pulsante della modalità M .</li>
	<li>Durante l'esecuzione in modalità M, istruire il partecipante a eseguire uno sforzo inspiratorio volitivo massimale contro una via aerea non occlusa (cioè una manovra di capacità inspiratoria), istruendo il partecipante a "fare un grande respiro" se possibile.<ol><li>Se il paziente non è in grado di seguire i comandi per compiere il massimo sforzo inspiratorio, applicare una breve manovra di occlusione delle vie aeree (manovra di Marini)20 per un massimo di 20 secondi per stimolare l'aumento dello sforzo respiratorio. Quindi, rilasciare l'occlusione e misurare il TFdi,max dopo aver rilasciato l'occlusione.</li>
	</ol></li>
	<li>Blocca la registrazione e salva l'immagine.</li>
	<li>Ripetere i passaggi 2.1-2.4 altre due volte per ottenere un totale di tre immagini M-mode per l'analisi, o fino a quando l'ecografista non è sicuro che il paziente abbia compiuto il massimo sforzo volontario.</li>
	<li>Esporta le immagini in modalità M in formato DICOM per un'attenta analisi offline in cieco.</li>
	<li>Strofinare il lato del paziente per pulire eventuali residui di gel e sanificare l'apparecchiatura ad ultrasuoni con apposite salviette disinfettanti.</li>
	<li>Analisi delle immagini<ol><li>Aprire i file DICOM necessari nel visualizzatore DICOM MicroDicom o in un software simile.</li>
		<li>Fare clic sullo strumento di distanza (può essere chiamato calibri o linea retta) e tracciare una linea retta dal bordo interno della membrana pleurica al bordo interno della membrana peritoneale all'espirazione finale (Tdi,ee) e al picco di inspirazione (Tdi,pi) durante una prova inspiratoria massimale, come si vede nella Figura 3B.</li>
		<li>Assicurarsi che tutte le misurazioni escludano le membrane pleuriche e peritoneali e che entrambe le estremità della linea retta siano posizionate direttamente (verticalmente) l'una dall'altra, in modo che non vi sia differenza di tempo.</li>
		<li>TFdi,max per ogni respiro viene calcolato come: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/65431/65431eq02.jpg" style="margin: auto;"></li>
		<li>Registrare il valore più alto di almeno tre tentativi coerenti come TFdi,max.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65431/65431fig03v2.jpg"> Figura 3: Esempi di frazione minima e massima di ispessimento del diaframma. (A) Lo spessore del diaframma ecografico (Tdi) e la frazione di ispessimento (TFdi) sono stati misurati in presenza di una contrazione diaframmatica minima. Se necessario, regolare la velocità di scansione; due respiri vengono utilizzati per valutare la TFdi. In assenza di un chiaro picco di spessore inspiratorio, la tempistica dello sforzo inspiratorio viene determinata clinicamente al letto del paziente. Il TFdi qui è calcolato come 11%, ma verrebbe calcolato in media su altri due respiri (per un totale di quattro respiri catturati in due immagini). (B) La frazione massima di ispessimento del diaframma misurata durante gli sforzi inspiratori massimali (TFdi,max) viene stimolata insegnando il paziente a compiere sforzi volontari massimali, o seguendo un errore di Marini se il paziente non è in grado di essere allenato e c'è un P0,1 >2 cm H2O. TFdi,max è qui calcolato come 208%, tuttavia il valore più grande ottenuto dopo diversi (almeno tre) tentativi verrebbe registrato come TFdi,max. Ci sono differenze pronunciate in TFdi e Tdi durante un'inspirazione massima (B) rispetto a uno sforzo inspiratorio minimo (A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65431/65431fig03largev2.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Ecografia nella valutazione della disfunzione del diaframma e nel monitoraggio del trattamento

<ol>
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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diaphragm+ultrasound+as+a+new+method+to+predict+extubation+outcome+in+mechanically+ventilated+patients.">Diaphragm ultrasound as a new method to predict extubation outcome in mechanically ventilated patients.</a> Australian Critical Care. 30 (1), 37-43 (2017).</li><li>Vivier, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diaphragm+ultrasonography+to+estimate+the+work+of+breathing+during+non-invasive+ventilation.">Diaphragm ultrasonography to estimate the work of breathing during non-invasive ventilation.</a> Intensive Care Medicine. 38 (5), 796-803 (2012).</li><li>Pirompanich, P., Romsaiyut, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+diaphragm+thickening+fraction+combined+with+rapid+shallow+breathing+index+for+predicting+success+of+weaning+from+mechanical+ventilator+in+medical+patients.">Use of diaphragm thickening fraction combined with rapid shallow breathing index for predicting success of weaning from mechanical ventilator in medical patients.</a> Journal of Intensive Care. 6, 6 (2018).</li><li>Scarlata, S., Mancini, D., Laudisio, A., Raffaele, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+diaphragmatic+thickness+measured+by+M-mode+ultrasonography+in+healthy+volunteers.">Reproducibility of diaphragmatic thickness measured by M-mode ultrasonography in healthy volunteers.</a> Respiratory Physiology &amp; Neurobiology. 260, 58-62 (2019).</li><li>van Doorn, J. L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+diaphragm+thickness+and+echogenicity+with+age,+sex,+and+body+mass+index+in+healthy+subjects.">Association of diaphragm thickness and echogenicity with age, sex, and body mass index in healthy subjects.</a> Muscle &amp; Nerve. 66 (2), 197-202 (2022).</li><li>Ferrari, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diaphragm+ultrasound+as+a+new+index+of+discontinuation+from+mechanical+ventilation.">Diaphragm ultrasound as a new index of discontinuation from mechanical ventilation.</a> Critical Ultrasound Journal. 6 (1), 8 (2014).</li><li>Cattapan, S. E., Laghi, F., Tobin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+diaphragmatic+contractility+be+assessed+by+airway+twitch+pressure+in+mechanically+ventilated+patients.">Can diaphragmatic contractility be assessed by airway twitch pressure in mechanically ventilated patients.</a> Thorax. 58 (1), 58-62 (2003).</li><li>Drakonaki, E. E., Allen, G. M., Wilson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+elastography+for+musculoskeletal+applications.">Ultrasound elastography for musculoskeletal applications.</a> The British Journal of Radiology. 85 (1019), 1435-1445 (2012).</li><li>&#350;endur, H. N., Cerit, M. N., &#350;endur, A. B., &#214;zhan Oktar, S., Y&#252;cel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+diaphragm+thickness+and+stiffness+using+ultrasound+and+shear-wave+elastography.">Evaluation of diaphragm thickness and stiffness using ultrasound and shear-wave elastography.</a> Ultrasound Quarterly. 38 (1), 89-93 (2022).</li><li>Tuinman, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+muscle+ultrasonography:+methodology,+basic+and+advanced+principles+and+clinical+applications+in+ICU+and+ED+patients-a+narrative+review.">Respiratory muscle ultrasonography: methodology, basic and advanced principles and clinical applications in ICU and ED patients-a narrative review.</a> Intensive Care Medicine. 46 (4), 594-605 (2020).</li><li>Bachasson, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diaphragm+shear+modulus+reflects+transdiaphragmatic+pressure+during+isovolumetric+inspiratory+efforts+and+ventilation+against+inspiratory+loading.">Diaphragm shear modulus reflects transdiaphragmatic pressure during isovolumetric inspiratory efforts and ventilation against inspiratory loading.</a> Journal of Applied Physiology. 126 (3), 699-707 (2019).</li><li>Foss&#233;, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+shear+wave+elastography+for+assessing+diaphragm+function+in+mechanically+ventilated+patients:+a+breath-by-breath+analysis.">Ultrasound shear wave elastography for assessing diaphragm function in mechanically ventilated patients: a breath-by-breath analysis.</a> Critical Care. 24 (1), 669 (2020).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

L'ecografia a diaframma fornisce una tecnica non invasiva, affidabile e valida per monitorare la struttura e la funzione del diaframma in soggetti sani e pazienti in condizioni critiche. La frazione di ispessimento del diaframma fornisce una misura dell'attività e della funzione contrattile del diaframma che è molto più fattibile rispetto alle misurazioni della pressione transdiaframmatica a contrazione magnetica, il tradizionale metodo gold standard per valutare la funzione del diaframma33. Il monitoraggio della funzione e dello spessore del diaframma mediante ecografia point-of-care fornisce un mezzo per rilevare l'atrofia del diaframma. Pertanto, gli esperti raccomandano di eseguire e analizzare un minimo di 15 ecografie transdiaframmatiche separate per sviluppare la competenza17.
Per garantire misurazioni riproducibili e precise, è imperativo contrassegnare il posizionamento della sonda19. L'immagine in modalità B deve essere ottimizzata regolando il posizionamento della sonda, nonché la profondità, il guadagno e la messa a fuoco dello strumento. La velocità di scansione degli ultrasuoni utilizzati deve essere regolata in modo da ottenere un minimo di due respiri all'interno di un'immagine acquisita, se possibile. Infine, le misurazioni devono essere ripetute fino ad ottenere valori coerenti (entro il 10%).
Alcune delle difficoltà associate all'ottenimento di Tdi e TFdi sono il posizionamento e l'orientamento della sonda lineare. La Tabella 1 evidenzia alcuni scenari comuni e le relative misure di risoluzione dei problemi che gli utenti dovrebbero intraprendere.
È necessario notare alcuni limiti di questa tecnica ad ultrasuoni. In primo luogo, lo spessore del diaframma varia ampiamente da un paziente all'altro e le variazioni di spessore nel tempo devono essere riferite al valore basale (ad esempio, per diagnosticare l'atrofia). In secondo luogo, nonostante la semplicità della tecnica, è necessaria una formazione per garantire la competenza. Una piattaforma di formazione online basata sul web è stata convalidata per raggiungere la competenza nella tecnica18. In terzo luogo, la tecnica ecografica descritta fornisce dati limitati sulla struttura muscolare (massa) e sulla funzione (contrattilità). Nuove tecniche, come l'ecografia a taglio e l'elastografia ad ultrasuoni, possono fornire ulteriori informazioni sulla rigidità muscolare e sulla fibrosi 34,35,36,37,38.
In sintesi, l'ecografia transdiaframmatica fornisce misure chiave della struttura e della funzione del diaframma che possono essere facilmente eseguite in pazienti sani e critici. Questa tecnica è affidabile e valida, considerando un utente competente con una formazione sufficiente. Questo articolo illustra come eseguire l'ecografia transdiaframmatica e avverte gli utenti di sottoporsi a una formazione sufficiente prima dell'acquisizione dei dati.

Gli ultrasuoni si riferiscono alle onde sonore oltre i limiti udibili superiori dell'udito umano. Gli ultrasuoni hanno molte applicazioni al di là dell'assistenza sanitaria, la più famosa è probabilmente lo sviluppo del SONAR (sound navigation and ranging) per uso militare nella prima guerra mondiale1; Gli ultrasuoni sono ora utilizzati di routine nella diagnosi e nella terapia medica. L'ecografia medica o l'ecografia diagnostica utilizza onde sonore ad alta frequenza (>20 kHz) per fornire immagini delle strutture dei tessuti molli all'interno del corpo. Queste onde sonore vengono pulsate a frequenze comprese tra 1 e 20 milioni di cicli/s (megahertz, MHz), che possono essere trasmesse nel corpo per esaminare le strutture anatomiche, come il fegato, il cuore e il muscolo scheletrico. L'ecografia point-of-care sta diventando sempre più una pietra miliare della valutazione e della gestione delle malattie critiche.
La prima applicazione degli ultrasuoni in medicina fu nel 1940 da parte del Dr. Karl Dussik, che tentò di localizzare i tumori cerebrali misurando la trasmissione dei fasci di ultrasuoni attraverso la testa2. Con il progredire della tecnologia, sono state sviluppate nuove tecniche, tra cui la modalità di ampiezza (modalità A) e la modalità di luminosità (modalità B)3, seguite dallo sviluppo di scanner bidimensionali nel 1960 4,5. Il campo dell'ecografia diagnostica è diventato prezioso nella pratica clinica, poiché evita l'esposizione alle radiazioni ionizzanti e può essere ottenuto al letto del paziente, evitando la necessità di trasporto in ospedale con i rischi associati. L'ecografia è sicura, ben tollerata, affidabile e ripetibile nei pazienti 6,7.
Il diaframma è una sottile struttura muscolare a forma di cupola che funge da principale pompa respiratoria che guida la ventilazione spontanea negli esseri umani. Il diaframma separa la cavità toracica e addominale ed è composto da tre segmenti separati: il tendine centrale, il diaframma costale e il diaframma crurale (Figura 1). Il tendine centrale del diaframma è una struttura non contrattile che consente il passaggio dei principali vasi sanguigni dalla cavità toracica a quella addominale. Il diaframma costale ha fibre che vanno dalla gabbia toracica o processo xifoideo al tendine centrale. Il diaframma crurale si inserisce nei primi tre vertebrati lombari. Durante l'inspirazione, il diaframma costale si contrae, abbassando la cupola del diaframma ed espandendo la gabbia toracica inferiore. Il diaframma costale sostiene il diaframma crurale nell'abbassamento della cupola 8,9,10.
L'ecografia transtoracica del diaframma ha guadagnato una crescente attenzione per la sua capacità di monitorare lo spessore del diaframma nella zona di apposizione (Figura 1)11,12,13. Il diaframma è stato visualizzato per la prima volta con gli ultrasuoni nel 1975 da Haber et al.14. La contrattilità del diaframma e l'accorciamento muscolare durante l'inspirazione possono essere quantificati utilizzando l'ecografia M-mode per monitorare lo spessore del diaframma (Tdi) e la frazione di ispessimento (TFdi). Questa valutazione della contrattilità fornisce una misura delle prestazioni muscolari del diaframma sotto un dato livello di spinta e sforzo inspiratorio. L'ecografia point-of-care fornisce misure sicure, ripetibili e affidabili della funzione e dell'architettura del diaframma. Nei pazienti ventilati meccanicamente, le variazioni dello spessore del diaframma nel tempo possono essere utilizzate per valutare gli impatti negativi della ventilazione meccanica, compresi gli effetti del miotrauma dovuto all'eccesso di assistenza (atrofia; diminuzione dello spessore di fine espirazione nel tempo) o alla sotto-assistenza (lesione indotta dal carico con conseguente infiammazione, edema; possibilmente rappresentato dall'aumento dello spessore di fine espirazione nel tempo)15. Questi cambiamenti sono correlati con esiti clinici avversi16. La misurazione del TFdi durante la respirazione corrente consente una valutazione dell'attività diaframmatica corrente (cioè dello sforzo inspiratorio). La misurazione del TFdi durante uno sforzo inspiratorio massimale (TFdi,max) fornisce una valutazione della forza del diaframma (poiché la capacità di generare forza del diaframma è correlata alla sua capacità di contrarsi e accorciarsi).
Esiste un sostanziale consenso sul protocollo ottimale per l'acquisizione e l'analisi delle misure17. La competenza nell'imaging ecografico a diaframma comporta una curva di apprendimento moderatamente ripida; È essenziale una formazione approfondita sulla tecnica e sulle sue potenziali insidie. Gli studi hanno dimostrato che la competenza nell'ecografia a diaframma può essere acquisita in un breve periodo di tempo attraverso la formazione a distanza basata sul web18. Pertanto, questo protocollo è stato ottimizzato per fornire una misurazione coerente dello spessore del diaframma e della frazione di ispessimento che può essere applicata sia a pazienti sani che a pazienti con sospetta patologia respiratoria19

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10-15 MHz linear array transducer&#160;</td>
			<td>Philips</td>
			<td>L12-4</td>
			<td>Any 10-15MHz linear array transducer may be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Any DICOM viewer software&#160; Example: MicroDicom DICOM viewer</td>
			<td>MicroDicom</td>
			<td></td>
			<td>Free for non-commerical use analysis software: https://www.microdicom.com/company.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lumify Ultrasound Application</td>
			<td>Philips&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Other systems will use their own software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lumify Ultrasound System</td>
			<td>Philips</td>
			<td></td>
			<td>Any ultrasound system may be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skin Safe Marker&#160;</td>
			<td>Viscot</td>
			<td>1450XL</td>
			<td>Used for marking location of probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound Gel</td>
			<td>Wavelength&#160;</td>
			<td>NTPC201X&#160;</td>
			<td>Any ultrasound gel may be used</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring diaphragm thickness and function using point-of-care ultrasound

Il diaframma è il componente principale della pompa del muscolo respiratorio. La disfunzione del diaframma può causare dispnea e intolleranza all'esercizio fisico e predispone gli individui affetti all'insufficienza respiratoria. Nei pazienti ventilati meccanicamente, il diaframma è suscettibile di atrofia e disfunzione a causa del disuso e di altri meccanismi. Ciò contribuisce al mancato svezzamento e agli scarsi risultati clinici a lungo termine. L'ecografia point-of-care fornisce un metodo valido e riproducibile per valutare lo spessore del diaframma e l'attività contrattile (frazione di ispessimento durante l'inspirazione) che può essere prontamente impiegato sia da medici che da ricercatori. Questo articolo presenta le migliori pratiche per misurare lo spessore del diaframma e quantificare l'ispessimento del diaframma durante la respirazione mareale o l'inspirazione massima. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere utilizzata per diagnosticare e pronosticare la disfunzione del diaframma e guidare e monitorare la risposta al trattamento nel tempo sia in individui sani che in pazienti acuti o cronici.

Ultrasound refers to sound waves beyond the upper audible limits of human hearing. Ultrasound has many applications beyond healthcare, the most famous likely being the development of SONAR (sound navigation and ranging) for military use in World War I1; ultrasound is now routinely used in medical diagnosis and therapy. Medical sonography or diagnostic ultrasound utilizes high frequency sound waves (&#62;20 kHz) to provide images of soft tissue structures within the body. These sound waves are pulsed at frequencies of 1 to 20 million cycles/s (megahertz, MHz), which can be transmitted into the body to examine anatomical structures, such as the liver, heart, and skeletal muscle. Point-of-care ultrasound is increasingly becoming a cornerstone of the evaluation and management of critical illness.
The first application of ultrasound in medicine was in the 1940&#39;s by Dr. Karl Dussik, who attempted to locate brain tumors by measuring the transmission of ultrasound beams through the head2. As technology progressed, new techniques were developed, including amplitude mode (A-mode) and brightness mode (B-mode)3, followed by the development of two-dimensional scanners in 19604,5. The field of diagnostic ultrasound has become invaluable in clinical practice, since it avoids exposure to ionizing radiation and can be obtained at the bedside, avoiding the need for in-hospital transport with associated risks. Ultrasound is safe, well-tolerated, reliable, and repeatable in patients6,7.
The diaphragm is a thin, dome-shaped muscular structure that acts as the main respiratory pump driving spontaneous ventilation in humans. The diaphragm separates the thoracic and abdominal cavities and is composed of three separate segments: the central tendon, the costal diaphragm, and the crural diaphragm (Figure 1). The central tendon of the diaphragm is a noncontractile structure that allows major bloods vessels to pass through from the thoracic to the abdominal cavity. The costal diaphragm has fibers running from the rib cage or xiphoid process to the central tendon. The crural diaphragm inserts into the first three lumbar vertebrate. During inspiration, the costal diaphragm contracts, lowering the dome of the diaphragm while expanding the lower rib cage. The costal diaphragm supports the crural diaphragm in the lowering the dome8,9,10.
Transthoracic ultrasound of the diaphragm has gained increasing attention for its ability to monitor diaphragm thickness at the zone of apposition (Figure 1)11,12,13. The diaphragm was first visualized with ultrasound in 1975 by Haber et al.14. Diaphragm contractility and muscular shortening during inspiration can be quantified using M-mode ultrasound to monitor the diaphragm thickness (Tdi) and thickening fraction (TFdi). This assessment of contractility provides a measure of diaphragm muscular performance under a given level of inspiratory drive and effort. Point-of-care ultrasound provides safe, repeatable, and reliable measures of diaphragm function and architecture. In mechanically ventilated patients, changes in diaphragm thickness over time can be used to evaluate the negative impacts of mechanical ventilation, including the effects of myotrauma due to over-assistance (atrophy; decreasing end-expiratory thickness over time) or under-assistance (load-induced injury resulting in inflammation, edema; possibly represented by increasing end-expiratory thickness over time)15. These changes are correlated with adverse clinical outcomes16. Measuring TFdi during tidal breathing permits an assessment of tidal diaphragmatic activity (i.e., inspiratory effort). Measuring TFdi during a maximal inspiratory effort (TFdi,max) provides an assessment of diaphragm strength (since the diaphragm&#39;s force-generating capacity is related to its ability to contract and shorten).
There is substantial consensus on the optimal protocol for acquiring and analyzing measurements17. Competency in diaphragm ultrasound imaging involves a moderately steep learning curve; thorough training in the technique and its potential pitfalls is essential. Studies have shown that proficiency in diaphragm ultrasound expertise can be acquired in a short period of time through remote, web-based training18. Therefore, this protocol has been optimized to provide a consistent measurement of diaphragm thickness and thickening fraction that can be applied to both healthy and patients with suspected respiratory pathology19

Autore in primo piano: Svelare l'impatto della ventilazione meccanica sulla funzione del diaframma e sugli esiti dei pazienti 

Misurazione dello spessore e della funzione del diaframma mediante ecografia point-of-care

We study the effects of mechanical ventilation on diaphragm structure and function, and the impact of those changes on outcomes for patients with acute respiratory failure. Diaphragm atrophy and dysfunction are common in mechanically ventilated patients, and are related to diaphragm inactivity, or excessive loading during ventilation. This ventilator induced diaphragm dysfunction delays recovery and prevents patients from being able to breathe without assistance from the ventilator.Monitoring diaphragm activity during mechanical ventilation is challenging and often requires invasive methods. However, point-of-care ultrasound offers a non-invasive and repeatable approach to visualize and measure diaphragm thickness and function, including changes in structure like atrophy. This protocol provides best practice guidelines for obtaining measures of diaphragm structure and function in healthy and critically ill populations.In mechanically ventilated critical care patients, changes in diaphragm thickness from baseline are associated with diaphragm weakness and failure to wean from mechanical ventilation. Targeting optimal respiratory effort through therapeutic strategies such as respiratory effort targeted sedation and phrenic nerve stimulation may be able to mitigate ventilator induced diaphragm dysfunction and facilitate lung and diaphragm protective ventilation. The effect of these therapeutic strategies on diaphragm structure and function has yet to be evaluated.

Seguendo questo protocollo, lo spessore del diaframma e la frazione di ispessimento possono essere misurati come mezzi non invasivi e riproducibili per valutare la struttura e la funzione del diaframma. Le misurazioni possono essere effettuate al letto del paziente e salvate per l'analisi offline in cieco. Queste misure possono essere ottenute ripetutamente nel tempo per valutare i cambiamenti nella struttura e nella funzione del diaframma longitudinalmente.
Negli adulti sani, lo spessore del diaframma a riposo di fine espirazione può variare da 1,5 mm a 5,0 mm, a seconda dell'altezza, del sesso e della posizione della sonda21. Negli adulti sani che respirano a riposo, il TFdi corrente varia in genere tra il 15% e il 30%. Durante gli sforzi inspiratori massimali, TFdi,max varia tipicamente tra il 30% e il 130%13,21,22. Il TFdi massimo <20% è diagnostico per la grave disfunzione del diaframma13,21. La Tabella 2 riassume lo spessore del diaframma sano e critico e la frazione di ispessimento.
Tabella 2: Valori di riferimento per lo spessore del diaframma e la frazione di ispessimento 11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65431/Table%202-May%2022%202023.xlsx" target="_blank">Clicca qui per scaricare questa tabella.</a>
Nei pazienti critici sottoposti a ventilazione meccanica invasiva, lo spessore basale del diaframma misurato all'inizio dell'insufficienza respiratoria è correlato all'esito clinico (una Tdi basale più elevata predice una minore mortalità e una liberazione più rapida dalla ventilazione meccanica). In questi pazienti, la successiva evoluzione della Tdi nel tempo varia ampiamente da un paziente all'altro. Circa il 40%-50% dei pazienti sviluppa atrofia (una diminuzione della Tdi rispetto al basale di oltre il 10%) entro la prima settimana di ventilazione meccanica15. Un piccolo sottogruppo di pazienti mostra un rapido aumento precoce della Tdi superiore al 10% del basale, probabilmente indicativo di lesioni, infiammazioni o edemi muscolari (ma non di ipertrofia muscolare, poiché l'ipertrofia richiede settimane per verificarsi). TFdi,max <30% prevede un rischio più elevato di mancato svezzamento dalla ventilazione meccanica23.
Nell'esempio mostrato nella Figura 2A, lo spessore del diaframma nel primo respiro (in giallo) era di 1,20 mm all'espirazione finale e di 1,51 mm al picco di inspirazione. La frazione di ispessimento può quindi essere calcolata utilizzando la formula sottostante ed espressa in percentuale. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/65431/65431eq03.jpg" style="margin: auto;"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/65431/65431eq04.jpg" style="margin: auto;"> <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/65431/65431eq05.jpg" style="margin: auto;">

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Lo spessore e la funzione del diaframma possono essere valutati in individui sani e in pazienti critici utilizzando l'ecografia point-of-care. Questa tecnica offre un metodo accurato, riproducibile, fattibile e ben tollerato per valutare la struttura e la funzione del diaframma.

The diaphragm is the main component of the respiratory muscle pump. Diaphragm dysfunction can cause dyspnea and exercise intolerance, and predisposes ...

Studiamo gli effetti della ventilazione meccanica sulla struttura e sulla funzione del diaframma e l'impatto di tali cambiamenti sugli esiti per i pazienti con insufficienza respiratoria acuta. L'atrofia e la disfunzione del diaframma sono comuni nei pazienti ventilati meccanicamente e sono correlate all'inattività del diaframma o al carico eccessivo durante la ventilazione. Questa disfunzione del diaframma indotta dal ventilatore ritarda il recupero e impedisce ai pazienti di respirare senza l'assistenza del ventilatore.Il monitoraggio dell'attività del diaframma durante la ventilazione meccanica è impegnativo e spesso richiede metodi invasivi. Tuttavia, l'ecografia point-of-care offre un approccio non invasivo e ripetibile per visualizzare e misurare lo spessore e la funzione del diaframma, compresi i cambiamenti nella struttura come l'atrofia. Questo protocollo fornisce linee guida sulle migliori pratiche per ottenere misure della struttura e della funzione del diaframma in popolazioni sane e critiche.Nei pazienti in terapia intensiva ventilati meccanicamente, le variazioni dello spessore del diaframma rispetto al basale sono associate a debolezza del diaframma e mancato svezzamento dalla ventilazione meccanica. Mirare allo sforzo respiratorio ottimale attraverso strategie terapeutiche come lo sforzo respiratorio, la sedazione mirata e la stimolazione del nervo frenico può essere in grado di mitigare la disfunzione del diaframma indotta dal ventilatore e facilitare la ventilazione protettiva polmonare e del diaframma. L'effetto di queste strategie terapeutiche sulla struttura e sulla funzione del diaframma deve ancora essere valutato.

measuring-diaphragm-thickness-function-using-point-care

Research

JoVE Journal

Medicine

Measuring Diaphragm Thickness and Function Using Point-of-Care Ultrasound

4.1K Views.  Toronto General Hospital Research Institute. Studiamo gli effetti della ventilazione meccanica sulla struttura e sulla funzione del diaframma e l'impatto di tali cambiamenti sugli esiti per i pazienti con insufficienza respiratoria acuta. L'atrofia e la disfunzione del diaframma sono comuni nei pazienti ventilati meccanicamente e sono correlate all'inattività del diaframma o al carico eccessivo durante la ventilazione. Questa disfunzione del diaframma indotta dal ventilatore ritarda il recupero e impedisce ai pazienti di respirare senz...

Video: Autore in primo piano: Svelare l'impatto della ventilazione meccanica sulla funzione del diaframma e sugli esiti dei pazienti 

The diaphragm is the main component of the respiratory muscle pump. Diaphragm dysfunction can cause dyspnea and exercise intolerance, and predisposes affected individuals to respiratory failure. In mechanically ventilated patients, the diaphragm is susceptible to atrophy and dysfunction through disuse and other mechanisms. This contributes to failure to wean and poor long-term clinical outcomes. Point-of-care ultrasound provides a valid and reproducible method for evaluating diaphragm thickness and contractile activity (thickening fraction during inspiration) that can be readily employed by clinicians and researchers alike. This article presents best practices for measuring diaphragm thickness and quantifying diaphragm thickening during tidal breathing or maximal inspiration. Once mastered, this technique can be used to diagnose and prognosticate diaphragm dysfunction, and guide and monitor response to treatment over time in both healthy individuals and acute or chronically ill patients.

Diaphragm thickness and function can be assessed in healthy individuals and critically ill patients using point-of-care ultrasound. This technique offers an accurate, reproducible, feasible, and well-tolerated method for evaluating diaphragm structure and function.

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Medicina

Evaluating Diaphragm Thickness and Thickening Fraction During Tidal Breathing in Healthy Participants

To begin, position the patient in a semi recumbent position on their back. Cover the tip of the linear array transducer with ultrasound gel. After ensuring the ultrasound is in B mode for positioning, hold the probe by enclosing the tip of the probe with the thumb and index finger.Palpate the chest wall surface to locate the right eighth, ninth, or 10th intercostal spaces between mid and anterior axillary lines. Then place the probe within the zone of apposition, making sure it's entirely situated between the ribs. If a rib appears in the image, adjust the angle of the probe by tilting it up and down until only the diaphragm is visible.On the ultrasound monitor, identify two bright white parallel lines above the liver indicating the pleural and peritoneal membranes. Adjust the depth of the image by clicking on the increase or decrease depth button to maximize the size of the diaphragm. Ensure the diaphragm is visualized in the middle of the monitor.This ensures maximum resolution of the pleural and peritoneal lines from surrounding structures. Next, to optimize image quality, open the ultrasound unit software. Then click the gain button to adjust the image brightness.Increase the gain by clicking the increase button to brighten the image. Conversely, click the decrease button to darken the image. Upon optimizing image quality, click the M mode button to place the ultrasound in the M mode.Position the single vertical scan line between the sections where the pleural and peritoneal lines are the clearest. Run M mode over a full cycle of inspiration and expiration during tidal breathing. Then click on the freeze to capture the actual state and save to save the image.Next, with a skin safe marker, mark the probe's location on the patient's body. Once the examination is complete, click the End Exam button. Next, for image analysis, start the DICOM viewer software and open the necessary DICOM files.Then click on the distance tool and draw a straight line from the inner edge of the pleural membrane to the inner edge of the peritoneal membrane at end expiration. Record this value as diaphragm thickness. Repeat similar measurements at peak inspiration of the same breath to obtain the diaphragm thickness at peak inspiration.Analyze diaphragm thickness at end expiration and peak inspiration from the same breath to assess the diaphragm thickening fraction. Then using the given equation, calculate the diaphragm thickening fraction for each breath. In healthy adults, resting end expiratory diaphragm thickness ranges from 1.5 to 5.0 millimeters, while tidal diaphragm thickening fraction falls between 15 to 30%

Valutazione dello spessore del diaframma e della frazione di ispessimento durante la respirazione corrente in partecipanti sani

Evaluating the Maximal Diaphragm Thickening Fraction in Healthy Participants

Position the patient in a semi recumbent position on their back. Then using the B-mode ultrasound, identify the diaphragm and optimize the image quality. Next, click the M-mode button to place the ultrasound into M-mode.While in M-mode, guide the participant to perform a maximum volitional inspiratory effort against a non occluded airway. Freeze the recording and save the image. Next, measure the diaphragm thickness fraction at end expiration and peak inspiration during a maximum inspiratory trial.Then using the given equation, calculate the diaphragm thickening fraction max for each breath. The max thickening fraction is taken as the highest value from all three trials. The maximal diaphragm thickening fraction in healthy adults ranges from 30 to 130%In critically ill patients, diaphragm thickening fraction max less than 30%predicts a higher risk of failed weaning from mechanical ventilation.