呼吸肌结构与功能的评估

呼吸泵功能的评估是呼吸康复临床实践和研究的重要组成部分。

近些年来，利用呼吸力学、呼吸肌神经生理学(肌电图、脑电图、经颅磁刺激)和呼吸肌成像(超声、光电体积描记术、结构光体积描记术)领域取得了关键进展，不同方法的有效性，精度，可重复性，预后价值和对干预的反应性都有所不同。本文就呼吸肌功能的评估方法做简单的介绍。

呼吸肌收缩时可出现压力变化和肺容积变化。因此在临床上可以通过压力的变化或容积的变化来评估呼吸肌功能，在评估需要考虑以下几个关键点：

1）气道闭合压（P0.1）：是在功能残气位阻断气道后100ms内测量的气道压力。其在气道开口处测量，是评估呼吸中枢驱动的有效指标。P0.1有三个决定因素：①呼吸驱动；②神经信号传导到吸气肌；③吸气肌的收缩功能。因此，P0.1的偏高表明呼吸驱动强，而偏低的影响因素众多，不一定代表驱动降低。当存在内源性呼气正压(IPEEP)的情况下，P0.1可能会低估呼吸中枢的驱动。

在健康受试者静息状态中，P0.1介于0.5和1.5cmH2O之间。

在稳定的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者中，P0.1在2.5和5cmH2O之间。

2）经口最大静态吸气（PImax）压与经口最大呼气（PEmax）压

①在压力测试期间，需要受试者充分配合，②其中PImax通常在RV处测量，而PEmax在TLC处测量，③理想情况下，吸气和呼气压力必须保持至少1.5秒。④当3个吸气动作或呼气动作的变化小于10%的情况下记录最大值。⑤在既往普遍以男性≥80cmH2O，女性≥70cmH2O作为排除吸气肌无力的标准。

在西班牙一项多中心的研究中，呼吸肌无力的临界点是女性PImax为62cmH2O，PEmax为81cmH2O；男性PImax为83cmH2O，PEmax为109cmH2O

3）最大嗅气压

SNIP通常在坐位下进行测试，为了避免漏气，一个鼻孔完全被压力传感器（塞子）封闭，而另一个鼻孔保持开放。通常两个鼻孔都要进行测试，1-3次SNIP动作，选择产生更高值的鼻孔进一步测试。SNIP的大小是几个吸气肌的协调作用而产生的，并不是特定于膈肌收缩。

①测试时在功能残气量(FRC)开始，受试者被指导进行短暂且快速的嗅气，嗅闻的持续时间应小于500毫秒。通常，10次试验足以达到SNIP的最高值。

②SNIP已在健康个体和COPD患者中得到验证，对>2 岁的儿童也非常有用。

③对于没有严重鼻塞的健康受试者，精度高。即使在 COPD 中也有很好的可重复性。

4）咳嗽峰值流速

PCF的测量通常在坐位下进行。口鼻面罩/咬嘴连接到呼吸记录仪或峰值流量计。

①受试者在完全吸入后进行用力咳嗽。

②执行3-6 次操作（<5%变异率）和记录最大PCF。

在非侵入性测量由于解剖、功能或配合原因无法执行时，如上呼吸道阻塞（如腺样体肥大、鼻炎、息肉）、下呼吸道阻塞或声带功能受损时无法测得准确的MIP、SNIP、MEP或PCF。可在患者在自主动作（如嗅气和咳嗽）期间记录Poes和Pga信号。从而计算跨膈压(Pdi = Pga - Poes)。

在ICU中，使用食管和胃气囊可以在用力吸气期间记录插管患者最大食管压力(Poes,max)和最大跨膈压(Pdi,max)。Poes,max可以用来评估整体吸气肌力量，而Pdi,max可以用来评估膈肌力量。

在测量时，对于嗅气和咳嗽动作，需要鼓励患者尽力做3-10次动作以获得最佳表现。

肺功能检查是无创且可及性高的测量方法，直立位和仰卧位肺活量（VC）取决于吸气肌和呼气肌的收缩，因此有助于评估呼吸肌功能，尤其是膈肌功能。

①单侧膈肌无力通常会出现VC的少量降低，约为预测值的75%，仰卧位进一步减少10-20%，而FRC和TLC通常相对正常。

②在重度双侧膈肌无力中，VC通常只有预测值的50%，仰卧位时可进一步降低30%或者更多。

③TLC也可以降低（轻度无力时为预测值的 70-79%，中度至重度无力时可达预测值的 30-50%），而RV可升高。

肌电图（EMG）是一种量化肌肉电活动的技术，在研究和临床实践中用于评估呼吸肌功能，包括估计呼吸驱动输出量、负荷呼吸期间的神经力学耦合、结合通气测量时肌肉收缩的效率以及诊断肌病和神经病。

①呼吸EMG可以通过表面电极、经鼻子插入的食管电极以及肌内金属丝或针电极来记录。

呼吸肌电图测量通常会受到心电图的干扰，此外，表面电极的记录，会受到电磁、邻近肌肉收缩以及肺体积或姿势变化的干扰。

①因为非侵入性，表面肋间肌电图已作为呼吸运动输出、呼吸负荷能力平衡以及潜在肺部疾病严重程度的替代指标。

②对于诱发反应，使用电或磁刺激可以获得膈神经传导时间的正常值。

简而言之，膈肌肌电图是呼吸努力的替代指标。可用于区分中枢性和阻塞性睡眠呼吸暂停事件，评估运动期间的劳力性呼吸困难，当与室性心动过速记录结合时，可用于评估上呼吸道阻力。

使用超声评估膈肌的常用指标为：

1） 呼气末膈肌厚度 （Tdi） 的静态测量;

2）膈肌增厚率 （吸气厚度/呼气厚度） 或增厚分数 （（吸气厚度 - 呼气厚度）/呼气末厚度）;

3） 膈肌移动度。

使用超声评估腹肌功能的常用指标为腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌厚度。

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光电体积描记术（opelectronic plethyshuography， OEP）是一种可以测量胸壁及其容积的周期变化成熟的技术。

①扫描后从三个不同腔室进行建模：膈肌、肋间肌、胸骨旁肌、斜角肌和颈部肌肉在吸气与呼气时改变肺胸腔 （rcp），膈肌、腹部肌肉在呼气时改变腹腔 （rca） 和腹部 （ab）。总胸壁体积 （ Vcw ） 是这三个腔室（Vrcp、Vrca和Vab）之和。

②在疾病状态下，当每个肌肉群单独收缩或协同受损时，三个腔室之间可观察到不同步或完全“矛盾”的运动

③研究发现，COPD患者在递增强度运动期间一直存在动态过度充气，而那些在静息时呼气流量储备更大的患者，在胸壁呼气末容积方面可观察到至少两种明显不同的变化模式：一部分患者显示胸壁呼气末容积进行性显著增加（“早期过度充气”），而另一些则显示仅在更高水平的运动时增加（“晚期过度充气”）

将近红外光谱（NIRS）与光吸收示踪染料吲哚菁绿（ICG）相结合的技术被用于测量肋间肌肉血流量（IMBF）。在2008年，Guenette等人首次量化了健康受试者在休息时的不同最大通气量百分比下的IMBF。结果发现，随着通气量的增加，IMBF与心输出量、WOB和Pdi的增加显著相关。

呼吸肌的侵入性研究非常有限，通常是因临床原因进行的需要开胸手术（如肺癌和肺减容手术）时进行。

膈肌I型纤维增加，有利于有氧代谢。通气负荷增可影响呼吸肌的结构变化（损伤和再生周期）。

呼吸肌训练增加了I型纤维的大小和比例。在阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)患者中，肋间肌中I型纤维的比例增加。

呼吸耗氧量是呼吸运动所需氧量。在静息状态下，呼吸肌使用1-2%的总氧摄取量（VO2），大约为2.5ml/min，在运动期间，通气和WOB与代谢需求成比例增加。最大运动期间的呼吸氧耗量约为全身最大氧摄取量的10%，在男性的耐力训练呼吸耗氧量>15%。

在静息状态下，呼吸肌的代谢需求相对较低，但在运动期间，随着通气量的增加，需求显著上升。呼吸肌收缩时消耗的能量大部分来自氧化代谢途径，但在高强度收缩时，也会动用到无氧代谢途径。呼吸肌的耐力和效率受到其氧化代谢能力的限制。在慢性阻塞性肺疾病（COPD）和其他呼吸肌肉疾病中，呼吸肌的氧化代谢能力可能受损，导致肌肉疲劳和功能障碍。

线粒体功能在呼吸肌肉的健康和疾病中起着关键作用。线粒体是细胞内的能量工厂，负责产生三磷酸腺苷（ATP），其是肌肉收缩的主要能量来源。在COPD等病理状态下，呼吸肌肉的线粒体功能受到损害，导致能量产生不足，进而引起肌肉疲劳。

呼吸肌肉的血流灌注对其功能至关重要。在运动或病理状态下，呼吸肌肉的代谢需求增加，需要更多的血液供应以满足这些需求。血流灌注不足可能导致肌肉缺氧和代谢废物的积累，最终导致肌肉疲劳和功能障碍。

炎症和氧化应激在呼吸肌肉疾病中起着重要作用。在COPD等病理状态下，呼吸肌肉可能遭受炎症细胞因子和活性氧物质的攻击，导致肌肉损伤和功能障碍。氧化应激还可能导致呼吸肌肉的蛋白质和脂质氧化，进一步损害肌肉功能。

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