Detection and follow-up of diaphragmatic dysfunction and lung parenchymal changes by ultrasound in intensive care patients receiving long-term mechanical ventilation

TL;DR

This study uses ultrasound to monitor diaphragm and lung changes in ICU patients on long-term mechanical ventilation, finding no significant diaphragm dysfunction over time but noting improvements in lung ultrasound scores.

Contribution

The study provides empirical evidence on the stability of diaphragm function and lung parenchymal changes during prolonged mechanical ventilation in ICU patients.

Findings

No significant changes in diaphragm thickening fraction, amplitude, or thickness were observed over 10 days of mechanical ventilation.

Lung ultrasound scores significantly decreased from day 1 to day 10, indicating improvement in lung parenchymal conditions.

LUS scores were higher in patients with chest radiography infiltration, showing its utility in assessing lung health.

Abstract

ABSTRACT

Detection and follow-up of diaphragmatic dysfunction and lung
parenchymal changes by ultrasound in intensive care patients receiving
long-term mechanical ventilation

Introduction:

Previous studies have reported that diaphragm atrophy and
dysfunction might occur during mechanical ventilation (MV), but the frequency, effect on mortality, underlying causes and functional outcomes of
diaphragm and lung parenchymal changes during routine MV have not yet
been fully understood.

Materials and Methods:

The lung parenchyma and diaphragm of 50 patients
were investigated using ultrasound (USG) on day 1, 5, and 10 of MV therapy.

Results:

Mean age of the patients was 64.90 ± 15.96 years. Mean MV duration
was 90.18 ± 21.09 days. Mean thickening fraction (TFdi) on day 1, 5, and 10
was 40.77 ± 15.42, 39.85 ± 16.85, and 43.57 ± 19.10, respectively. Mean
diaphragm amplitude on day 1, 5, and 10 was 1.70 ± 0.74, 1.76 ± 0.74, and
1.70 ± 0.71, respectively. Mean diaphragmatic thickness at the end of
expiration (Tde) on day 1, 5, and 10 was 0.18 ± 0.08, 0.17 ± 0.06, and 0.16
± 0.05, respectively. There was no significant change between measurement
days by TFdi, diaphragmatic amplitude (DA), and Tde values. On admission,
TFdi was less than 20% in 8% of the patients, DA was less than 1 cm in 12%,
and Tfde was less than 0.2 cm in 52%. There was no significant difference by
the TFdi, DA and lung ultrasonography (LUS) scores of the non-surviving and
surviving patients. An analysis of imaging results and LUS scores indicated that
LUS values were measured higher in patients with infiltration on chest
radiography. In addition, LUS scores significantly decreased from day 1 to day
5 and day 10, and from day 5 to day 10.

Conclusion:

Diaphragm dysfunction may occur as a result of MV therapy or
associated with an inflammatory process, including sepsis. Assessment of
diaphragmatic function by USG on admission to the intensive care unit may help to better recognize and manage diaphragmatic dysfunction. LUS provides information about the lung parenchyma as important
as chest X-ray and facilitates bedside patient evaluation.

Key words:

Diaphragm atrophy; mechanical ventilation; lung ultrasound; sepsis

ÖZ

Uzun süreli mekanik ventilasyon uygulanan yoğun bakım hastalarında diyafragma disfonksiyonunun ve akciğer parankiminde
değişikliklerin ultrason ile tespiti ve takibi

Giriş:

Diyafram atrofisinin ve disfonksiyonun mekanik ventilasyon (MV) sırasında ortaya çıkabileceği yapılan çalışmalarda
gösterilmiştir, ancak rutin MV sırasında diyafram ve akciğer parankimi değişikliklerinin sıklığı, mortaliteye etkisi, altta yatan nedenleri
ve fonksiyonel sonuçları hakkında henüz bilgi bulunmamaktadır.

Materyal ve Metod:

Çalışmaya katılan 50 hastanın akciğer parankimi ve diyaframı MV tedavisinin birinci, beşinci ve onuncu günlerinde ultrason (USG) kullanılarak incelendi.

Bulgular:

Hastaların yaş ortalamaları 64.90 ± 15.96 yıl olarak kaydedildi. Ortalama MV süresi 90.18 ± 21.09 gün idi. Ortalama kalınlaşma fraksiyonu (TFdi) birinci günde 40.77 ± 15.42, beşinci günde 39.85 ± 16.85 ve 10. günde 43.57 ± 19.10 idi. Ortalama diyafram genliği (DG) birinci günde 1.70 ± 0.74, beşinci günde 1.76 ± 0.74 ve 10. günde 1.70 ± 0.71 olarak bulundu. Ortalama diyafragma kalınlığı ekspirasyon sonunda (Tde) birinci günde 0.18 ± 0.08, beşinci günde 0.17 ± 0.06, 10. günde 0.16 ± 0.05 idi. Ölçüm
günleri arasında TFdi, DG ve Tde değerlerinde anlamlı bir değişiklik olmadı. Yatış anında hastaların %8’inin TFdi’si %20’den küçük,
%12’sinin DG’si 1 cm’den küçük ve %52’sinin Tfde’si 0.2 cm’den küçük ölçüldü. Eksitus olan hastalar ile yaşayan hastaların Tfdi, DG
ve akciğer ultrasonografisi (LUS) skorları arasında anlamlı bir farklılık bulunamadı. Görüntüleme bulgularının ve LUS skorlarının analizi, LUS değerlerinin akciğer grafisinde infiltrasyonu olan hastalarda daha yüksek ölçüldüğü görüldü. Ek olarak, LUS skorları birinci
günden beşinci ve 10. güne ve ayrıca beşinci günden 10. güne kadar anlamlı şekilde azaldı.

Sonuç:

Diyafram disfonksiyonu MV tedavisi sonucu gelişebileceği gibi sepsis gibi enflamatuvar sürece bağlı da meydana gelebilir.
Ultrason ile diyafram fonksiyonu hastaların yoğun bakım ünitesine kabulünde bakılması diyafram disfonksiyonunun daha iyi tanınmasına ve yönetilmesine yardımcı olabilir. Akciğer ultrasonografisi ise akciğer parankimi hakkında akciğer filmi kadar önemli bilgiler
vermekte, yatak başında hasta değerlendirilmesinde kolaylık sağlamaktadır.

Anahtar kelimeler:

Akciğer ultrasonu; diyafram atrofisi; mekanik ventilasyon; sepsisCOVID-19; ölüm; zatürre; CT taraması

Figures