膈肌功能评估在撤机中的指导意义

膈肌功能障碍在临床较常见，是近年来的研究热点，也是常被临床医师忽略的导致机械通气（MV）撤机失败的重要原因。研究表明，入重症加强治疗病房（ICU）第1天MV患者膈肌功能障碍发生率高达64%^[1]，无膈肌病变患者MV后膈肌功能障碍发生率为29%^[2]，膈肌功能障碍患者病死率升高，存活率下降，需要更长的MV时间及撤机时间。除MV可损伤膈肌外，脓毒症^[3]、药物（激素或神经肌肉阻滞剂）、农药中毒^[4]等多种因素均可导致膈肌损伤。膈肌在MV的成功撤离中起决定作用^[5, 6]，临床上膈肌功能障碍患者大多存在延迟撤机及过早撤机，从而造成不良临床后果。因此，通过评估膈肌功能筛查撤机失败及困难撤机高危患者，可以早期发现及预防撤机失败，并指导成功撤机。

1　撤机对膈肌的影响

已有大量动物及临床研究证实，MV可导致膈肌不活动，引起膈肌萎缩变薄，收缩功能下降^[7]。上述膈肌改变呈时间依赖性，控制性MV 18~69 h即开始发生膈肌萎缩^[8]，随MV时间延长，膈肌力量呈对数下降^[9]，控制性MV 5~6 d时膈肌功能下降32%左右^[10]。膈肌也易发生失用性萎缩，研究表明，相同MV时间下，膈肌萎缩时，其他骨骼肌（如比目鱼肌）尚未发生萎缩^[11]。这些改变使膈肌运动速度减慢，运动幅度减小，通气作用减弱，但由于患者呼吸机、镇静药物等的应用而难以被发现。撤机时，随着呼吸机支持力度下降，膈肌被动运动转换为主动运动，逐渐恢复自主呼吸。膈肌功能障碍患者撤机时，呼吸系统所承担的呼吸负荷较高，呼吸中枢对呼吸的驱动增加，呼吸肌活动增强，除膈肌外，同时动员肋间肌、呼气肌、辅助呼吸肌包括胸锁乳突肌，维持自主呼吸，代偿的同时掩盖了膈肌功能不全，但辅助呼吸肌的收缩能力远不及膈肌，耐力不足而且容易疲劳，最终导致撤机失败^{[12, 13, 14]}。因此，撤机中准确评估膈肌功能，利用膈肌功能障碍相关撤机指标能指导撤机。

2　膈肌功能障碍相关撤机指标

2.1　压力指标

2.1.1　最大吸气压（PImax）：

PImax是指在功能残气位，气道被阻断时最大吸气所测得的口腔压，能反映吸气肌肉收缩能力，是被广泛使用的评估呼吸肌功能的指标。膈肌作为主要的呼吸肌，PImax能反映膈肌收缩能力，具有简单、无创、检测方法易操作的优点，但其代表所有呼吸肌肉功能，不能独立反映膈肌功能，且检测时受患者吸气努力、肺容量影响^[15]，在评价膈肌功能上变异性较大，不适用于镇静和不配合的患者。研究表明，单侧和双侧膈肌功能障碍患者PImax可分别下降至预计值的60%和30%^[16]。有研究者将PImax应用于指导撤机，结果显示，撤机失败患者PImax下降，以PImax<-25 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa）为界值可预测撤机成功^[17, 18]，但其特异性较差^[19]，可重复性也不高^[20, 21]。因此，PImax评估膈肌功能、预测撤机的价值有限。

2.1.2　跨膈压（Pdi）：

通过置入胃食管导管监测胃内压及食管压，分别代表腹内压及胸腔内压，二者差值即为Pdi，是评价膈肌功能的"金标准"。根据测量方法不同，Pdi相关指标包括最大跨膈压（Pdi max）、最大吸鼻跨膈压（Pdi sniff）、颤搐性跨膈压（TwPdi），前两者的测定受患者吸气努力、用力方式、初始肺容积等的影响，人群中变异性较大；TwPdi指膈神经由经皮单次颤搐性超强电或者磁刺激后，膈肌收缩产生的Pdi，能特异性地反映膈肌功能，受患者体位的影响^[22]，不受吸气方式及吸气用力的影响，变异性小，可重复性好，适用于气管插管患者。研究显示，撤机失败患者撤机开始时Pdi max、TwPdi下降，但是撤机前后Pdi max和TwPdi的变化在撤机成功组与失败组间差异无统计学意义，可能与撤机时肋间肌、呼气肌及辅助呼吸肌动员有关^[14]。也有研究显示，撤机成功患者撤机后Pdi max较撤机前增加，而撤机失败患者撤机前后Pdi无明显变化^[6]。这可能是由于撤机成功患者膈肌力量改善，而撤机失败患者经过长时间的MV，膈肌纤维已发生不可逆损伤。

2.1.3　膈肌张力时间指数（TTdi）：

TTdi由膈肌收缩强度与收缩持续时间表示。膈肌收缩强度=平均跨膈压（mPdi）/Pdi max，收缩持续时间=吸气时间（Ti）/呼吸周期总时间（Ttot），TTdi=（mPdi/Pdi max）×（Ti/Ttot）。TTdi可以反映膈肌耐力，一般TTdi>0.15认为存在膈肌疲劳。撤机失败患者撤机时呼吸肌负荷不断增加，膈肌持续收缩但耐力不足，TTdi较撤机成功患者明显增加^[14]。撤机失败患者TTdi一般大于或者接近0.15，说明大多撤机失败患者已经存在或者即将发生膈肌疲劳^[23]。研究显示，TTdi可以预测MV患儿拔管结局，以TTdi>0.15预测MV患儿拔管失败的敏感度、特异度均为100%，预测价值优于浅快呼吸指数（RSBI）、Pdi及最大吸气压^[24]。

2.1.4　颤搐性气管内压（TwPtra）：

TwPtra指生理指标平稳时，呼气末予以撤机，同时阻断气道，通过磁波刺激双侧膈神经所测得的气管内压，可有效反映气管插管患者的膈肌功能，与TwPdi相关性高。研究显示，撤机失败患者TwPtra明显降低^[25]。

尽管Pdi是评估膈肌功能的可靠指标，根据其检测方法衍生的指标，如TwPdi、TTdi、TwPtra，也可以准确评估膈肌功能，但其测量存在有创性、不舒适性、技术要求高等缺点，限制了在ICU的应用，因此用于撤机评估的研究较少。

2.2　电生理指标——膈肌电活动（Edi）：

当支配膈肌的神经纤维兴奋时可产生动作电位，并传递至神经肌肉接头，再传递给膈肌，引起膈肌兴奋，从而产生Edi，可在人体不同部位放置电极以记录Edi。膈肌电位可以反映呼吸中枢对膈肌的驱动^[26, 27]，从而反映膈肌功能^[28, 29]。Edi增加表明患者的呼吸驱动和吸气努力增加，较其他反映呼吸肌功能的指标（潮气量、呼吸频率、Pdi）变化更早。单位Edi所产生的潮气量为神经通气耦联指数（NVC），代表膈肌受呼吸中枢驱动而产生通气的效能；单位Edi所产生的胸腔内压为神经机械耦联指数（NMC），代表呼吸中枢驱动下膈肌收缩的效能。膈肌功能障碍患者撤机时，为维持通气需要，呼吸中枢驱动增加明显，撤机早期即出现Edi快速增加，同时膈肌以外的辅助呼吸肌也参与呼吸，但通气作用弱，导致中枢驱动膈肌的电活动不断增加，中枢驱动增加不是持续的，辅助呼吸肌活动也不能持久，最终导致撤机失败。刘火根等^[30]研究表明，自主呼吸试验（SBT）时，撤机失败的慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者Edi较撤机成功者明显增加，NVC、NVC×NMC明显下降，都是预测脱机失败的良好指标，其中NVC×NMC既能反映膈肌收缩效能，又能反映膈肌通气效能，故预测价值较大，以<39 cmH₂O·mL·μV^-2为临界值，预测撤机失败的敏感度（100%）、特异度（83.3%）均较高。同样，Edi、NVC对慢性心功能不全患者撤机也有较好的预测作用^[31]。Edi的监测在SBT早期意义较大，研究显示，撤机失败的患者较早出现呼吸中枢驱动增加，早期（SBT 3 min）Edi增加是预测撤机结局早期、可靠的指标^[32]。由于Edi的测定技术要求高、有创伤性、且尚无统一的标准值而限制了临床应用。

2.3　形态学指标：

影像学检查可以较直观地反映膈肌的形态学改变，评估膈肌功能，包括X线、CT、磁共振成像（MRI）、超声，其中床旁超声因无创、简单、易操作而越来越多地被ICU医师应用。通过膈肌超声可以反映膈肌力量，诊断膈肌功能障碍^[23]，并具有准确性高、组间及组内可重复性高^[34, 35]的优点，而其他检查因ICU患者病情危重，难以动态评估等原因而受限，较少应用于撤机的评估。

2.3.1　膈肌增厚分数（DTF）：

用B型超声测量膈肌厚度，吸气时膈肌收缩、变短、增厚，可通过呼吸时的膈肌厚度计算DTF。DTF=〔吸气末膈肌厚度（DTei）－呼气末膈肌厚度（DTee）〕/DTee×100%。DTF能较好地反映患者的吸气努力，是评估膈肌收缩力的有效指标^[36, 37]，辅助通气时也能反映膈肌功能^[38]，但其受肺容量的影响。正常人群的DTee为2.2~2.8 mm，DTF为28%~96%。膈肌功能障碍患者膈肌厚度变薄、DTF减小^[39]，膈肌瘫痪患者在吸气时膈肌不增厚^[40]，与膈肌纤维萎缩有关。以DTee≤2 mm且DTF<20%定义为膈肌萎缩伴功能障碍。DTF可以准确预测撤机成败。DiNino等^[41]研究显示，以DTF≥30%为标准，预测撤机成功的敏感度为88%，特异度为71%。陆志华等^[42]在COPD MV患者撤机研究中发现，以DTF≥30%预测撤机成功具有84%的敏感度和83.33%的特异度。

2.3.2　膈肌活动度：

通过M型超声测量膈肌活动度能反映膈肌的运动状态及功能^[43]，但其只能反映自主呼吸状态下的膈肌功能。MV时，膈肌活动度代表膈肌自主活动和呼吸机驱动膈肌被动活动的总和，膈肌活动度容易受呼吸深度、功能残气量、腹腔内压力等多种因素影响，其测量值与吸气努力的相关性不如膈肌厚度指标^[38]。有研究显示，以超声检测右侧膈肌活动的可操作性及可重复性较好^[44]。一般平静呼吸时膈肌活动度<10 mm被认为膈肌功能不全。撤机失败患者膈肌活动度减弱，Jiang等^[45]首次将膈肌活动度用于撤机评估，通过超声测量肝、脾随呼吸运动的位移代表膈肌活动度，发现预测撤机成功的临界值为11 mm时，其敏感度及特异度较高，分别为84.4%和82.6%。Spadaro等^[46]研究结果显示，将膈肌活动度与RSBI结合可以得到一个新的指标，即膈肌浅快呼吸指数（呼吸频率/膈肌活动度），其值≥1.3次·min^-1·mm^-1时预测脱机失败的敏感度为94.1%，特异度为64.7%，诊断准确性优于其他撤机指标，包括最大吸气压、RSBI、膈肌活动度。膈肌活动度和膈肌浅快呼吸指数均可以有效指导撤机，易被临床医师所掌握，但尚缺乏预测撤机成败的统一标准值，还需大规模临床研究确定。

综上，膈肌功能障碍是临床上撤机失败的一个重要原因，在撤机早期进行膈肌功能监测，能指导撤机。床旁超声在临床上（尤其ICU）应用越来越广泛，指导撤机的准确性和可重复性均较高，值得临床推广应用。

引用: 罗杰英, 韩小彤, 樊麦英, 等.  膈肌功能评估在撤机中的指导意义 [J] . 中华危重病急救医学,2017,29 (11): 1035-1038.

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