作者：王振
膈肌位于胸腔和腹腔之间，呈穹窿状，分为左右两侧，是主要的吸气肌，膈肌每移动1 cm，产生的潮气量约为350 ml，占静息呼吸的75%～80%。膈肌一旦出现问题，对呼吸影响非常大。膈肌的本质是骨骼肌，其最小功能单位是肌节，膈肌的损伤、水解等均以肌节为最小单位，肌节内存在压力感受器和启动水解的蛋白酶。膈肌对压力的变化非常敏感，当机体接受了机械通气，膈肌自身做功就会减少，肌节就可能启动自我“水解”。《新英格兰医学杂志》2008年发表的一篇文章显示，机械通气18 h后，脑死亡患者膈肌萎缩非常明显，肌纤维快速变细；休克2 h后，膈肌做功能力快速降低。膈肌功能障碍会导致不良后果，最先影响的就是机械通气患者的撤机成功率。既往研究发现膈肌变薄会极大地降低撤机成功率。如果出现膈肌功能障碍，对于长期带机的患者而言，其1年存活率不足20%；如果能够脱机，存活率约为70%。而对于长期带机伴有并发症的ICU幸存者，生活质量会大幅度降低。内科重症患者的膈肌在ICU中时刻都面临着不同程度的风险。所以膈肌保护需要在不同时期做好风险因素的识别、监测和处理。（1）危重期：患者在入ICU初期往往处于最危重的阶段，通常以脓毒症、休克、缺氧为典型表现，此时患者往往需要高强度机械通气、镇痛镇静、使用肌松/激素/血管活性药物等。目前的研究表明，机械通气对膈肌的影响最大，其次是脓毒症和休克。激素会促进肌肉分解，也会抑制蛋白合成，所以长期大剂量使用激素的患者，肌肉萎缩非常快。对于处于危重期的患者，应使其尽快度过休克和低氧阶段，缩短其暴露于风险因素的时间，以便更好地保存患者的膈肌功能。（2）治疗降阶梯期：随着休克及低氧等问题的解决，患者病情得到一定程度的改善，进入治疗降阶梯期。在这一时期，需要给患者减镇静、唤醒以及自主呼吸锻炼。患者面临的主要问题可能是呼吸驱动波动、人机不同步、机械通气强度控制不合理等。（3）撤机前期：患者病情逐渐好转后进入撤机前期。这一时期需要进行早期康复、膈肌训练、自主呼吸试验（SBT）等，此阶段患者的膈肌管理以锻炼和恢复功能为主，出现损伤的概率不大。（4）撤机后：在撤机后，患者会面临一个新的膈肌疲劳高峰期。因为撤离呼吸机后，患者自主呼吸做功就会增加，可能导致膈肌疲劳；很多慢阻肺患者撤机后会频繁地咳嗽咳痰，也可能导致膈肌疲劳。所以撤机后，患者很容易因呼吸负荷增加而导致膈肌衰弱。在内科危重症患者中，以老年患者居多，例如慢阻肺、慢性肺心病患者。老年人本身肌肉质量就会减退，力量下降，膈肌功能较差。研究显示，50岁以后，肌肉质量每年下降1%～2%，内科危重症患者合并慢性心肺系统疾病、帕金森病、阿尔茨海默病很多，患者膈肌功能本身即存在异常。一旦再合并新发膈肌功能障碍，撤机失败率就会很高，困难撤机的可能性很大。还有部分老年患者合并慢阻肺，出现“桶状胸”，表现为胸廓的前后径变大，膈肌被“拉直”，运动能力就会下降。当患者的自主呼吸需求增加，膈肌的负担就会加重，但此类患者往往代偿不良，容易出现膈肌疲劳。所以，与其他科室相比，老年内科危重症患者的膈肌面临的风险因素更多。2020年Intensive Care Med杂志发表的一项研究发现，老年患者入ICU后，治疗强度高，死亡率高，放弃治疗的概率大。2015年JAMA Intern Med杂志发表的文章也表明，经历过ICU的老年人，超过50%死亡或遗留严重残疾。所以，老年患者经历ICU治疗后，会对膈肌产生很大的影响。目前也有很多研究关注于膈肌的损伤机制，已经被证实的有创机械通气对膈肌损伤的机制主要有以下四方面：废用性萎缩，高驱动，离心收缩，PEEP引起的膈肌低平。（1）废用性萎缩：导致膈肌废用性萎缩的主要原因是长期高强度使用高支持力度的呼吸支持，这种情况下往往伴随较深的镇痛镇静甚至肌松，膈肌基本不做功，这就会导致膈肌自我水解，进而逐渐萎缩。（2）高驱动：呼吸支持力度不够或人机对抗，会导致患者呼吸驱动增强，进而引起肌纤维损伤，也会导致膈肌功能障碍。（3）离心收缩：多发生于人机不同步情况下，呼吸机和膈肌出现相反方向的运动，主要损伤膈肌的肌纤维。（4）PEEP引起的膈肌低平：ARDS和/或慢阻肺患者急性发作时，因为要使用高PEEP或患者本身就存在比较高的内源性PEEP，肺容积增加，膈肌就会被推向腹侧。在降低PEEP或拔管后，膈肌会逐渐向头侧运动，如果患者膈肌之前已经"水解"，就会出现收缩功能障碍。
临床中进行膈肌管理要秉持的基本思路和方法主要包括四部分：①风险识别和防治：例如脓毒性休克，血管活性药物或激素的使用，营养不良，高强度有创机械通气等。患者越快度过危重期，膈肌功能保留就越好，后期撤机就越简单。②膈肌的训练：要采用各种手段，使患者的膈肌动起来，包括尽早恢复自主呼吸和膈肌活动，呼吸支持力度降阶梯，PSV模式，膈神经起搏，膈肌阻抗训练等。③膈肌功能评估：包括评估最大吸气压（MIP），通过超声评估膈肌厚度、变异度及膈肌活动度。④膈肌做功状态评估：识别患者的异常呼吸状态及呼吸疲劳，评估辅助呼吸肌的参与、呼吸驱动及人机同步性。2022年四川大学华西医院周永方等在Crit Care发表了一项随机对照研究，证明了浅镇静可以缩短患者机械通气时间，提高拔管成功率。笔者团队的经验是，浅镇静和早期膈肌锻炼是防治膈肌功能障碍最有效的手段。我们的目标是通过浅镇静和自主通气模式来使患者维持接近自然呼吸的驱动，丙泊酚和右美托咪定可能最契合。同时，在使用PSV模式时，设置PS使患者的呼吸驱动在正常范围。如果短时间内患者的自主呼吸不能完全恢复，或由于某些情况不能短时间内唤醒，或因为神经功能障碍等问题短时间内不能拔管，患者长期带机很可能导致膈肌萎缩，此时就需要通过膈神经起搏来预防膈肌衰弱。膈神经起搏目前尚处于研究阶段，但有些医院已将其作为常规的治疗手段，该方法更多是预防膈肌萎缩。其机制是通过体外膈肌起搏器刺激膈神经使膈肌运动，进而达到预防膈肌萎缩的目的。已有动物实验证实有创机械通气期间的膈神经起搏可以降低膈肌纤维的变薄趋势。也有研究发现机械通气期间的膈神经起搏可以降低膈肌变薄趋势。最早的膈肌起搏是体内植入电极，主要用于有外周神经系统功能障碍患者，可以通过中心静脉给予刺激，也可以在患者锁骨中线第二肋间处植入起搏器。对于重症患者，通常采取体外膈肌起搏（EDP），在体表靠近膈神经处贴1～2组电极片，连接刺激器。每天2次，每次30 min，每周5天，频率为8～20次/min，能够预防膈肌萎缩。该方法通常需要进行质控。通过监测患者的呼吸机波形、膈肌超声以及患者主诉/面容等了解治疗情况。3. 膈肌训练—drive the diaphragm膈肌训练一般是通过膈肌阻抗训练来完成。也有学者认为重症患者早期下床活动可以达到锻炼膈肌的效果，但目前没有得到研究证实。我们通常所说的膈肌训练指的就是膈肌的阻抗训练，并且是目前唯一被高质量研究证实的可以改善患者膈肌功能的治疗措施。2023年Eur Respir Rev杂志发表的研究表明，膈肌阻抗训练能够增加患者的MIP、提高生活质量。目前机械式膈肌阻抗训练器有两种类型，一种是流阻负荷训练器，另一种是阈值负荷训练器。流阻负荷训练器是通过调节旋钮孔径的大小来调节吸气阻力，孔径越小阻力就越大。缺点是比较依赖于患者的吸气流速。所以在整个训练过程中其阻力是不稳定的，效果可能也不如预期。而阈值负荷训练器的的阻力在整个训练过程中比较稳定，能够比较好地保证训练效果。目前的研究大都推荐首选阈值负荷训练器。无论是健康人还是慢阻肺人群，阈值负荷训练器的压力都更稳定，训练效果更佳。机械式阻抗训练器可以直接连接人工气道。在机械式阻抗训练器缺乏的情况下，也可以将呼吸机的触发方式改为压力触发，增加压力触发灵敏度的数值，也就是增加触发难度，同样可以达到训练的目的。此外，如果患者膈肌功能特别差，也可以接螺纹管，训练几天后再过渡到上述两种方法。膈肌训练的原则是高强度、低频率。如果患者能够配合，可以直接采用手持式测力器或简易肺功能仪来测量。如果患者配合度不好，或患者镇静尚未清醒，可以通过呼吸机的NIF或MIP功能，长按20～25 s来读数，可以测量患者的MIP，测出后从50% MIP设置，连续6次呼吸，每天5组，每周不少于5天，组间休息1～2 min。按照MIP的50%设置阻力强度。膈肌训练适应证：机械通气预计或已经达到1周以上。训练方法：训练器、增加呼吸机触发难度；MIP过低的患者，可以使用螺纹管。需要每天滴定阻力值，至患者刚好完成连续6次呼吸，而不引起明显膈肌疲劳。正常来讲，如果训练效果好，患者MIP平均每天会增加1 cmH2O。澳大利亚重症指南推荐患者至少坚持训练2周。最好能坚持1个月。训练期间注意加强心理辅导和营养支持。体外膈肌电刺激和膈肌训练是目前在ICU中针对膈肌的治疗和训练。除了训练，还要注意做好膈肌功能的评估，判断治疗后患者膈肌功能有无好转。常用的评估方法有膈肌超声。（1）膈肌超声：膈肌超声有两个测量位置，一个是在锁骨中线与肋弓下缘交界处，测量膈肌的移动度。如图1B和D所示高亮白线就是膈肌的位置，在患者正常呼吸时，采用M模式测量浅呼吸和深呼吸下膈肌的移动度。另外一个测量位置是在腋中线或锁骨中线8～10肋间，通过M模式测量膈肌在吸气末和呼气末的厚度（如图2所示），从而判断膈肌做功情况以及膈肌增厚率，这些参数能够反映膈肌功能。此外，膈肌超声还可以帮助判断膈肌是否萎缩、衰弱，并预测撤机风险。表1所示为安静呼吸、深呼吸和鼻息试验时膈肌的正常移动度。如果测得的患者膈肌移动度低于表中数值，说明患者膈肌已经萎缩。Intensive Care Medicine杂志发表的一篇综述中给出了诊断建议：如果患者最大膈肌增厚分数＜20%，可以认为该患者存在膈肌萎缩或膈肌无力；或嘱患者做深呼吸，观察患者最大膈肌移动度是否超过1 cm，也可以帮助判断患者有无膈肌萎缩。![]()
（2）呼吸力学：除了膈肌超声，还可以通过力学方法评估膈肌功能，"金标准"是最大跨膈压<60 cmH2O。这是按照欧洲呼吸学会指南所做的诊断，方法是在患者食道内放置一组测压球囊，一个球囊在膈肌上方。另外一个球囊在食道内，这两个压差就是跨膈压。在患者最大深吸气时，或在给患者电刺激嘱其深吸气时，如果不能产生60 cmH2O以上的跨膈压，就认为存在膈肌无力。但ICU患者无法配合完成这些操作，而且相关仪器也缺乏，所以根据Intensive Care Medicine杂志发布的综述，可以采用临床替代参数，刺激患者膈神经，嘱其最大努力吸气，观察气道压力的降低幅度，如果低于11 cmH2O，就认为存在膈肌无力，即最大气道颤搐压<−11 cmH2O。除此以外，也可以考虑通过MIP来替代，长按NIF或MIP保持20～25 s，如果呼吸机显示的MIP<−20 cmH2O，提示可能存在膈肌萎缩，影响撤机。目前发表的很多文章都认为MIP与膈肌功能存在一定的关联，但还没有研究发现它们之间具体的标准，仍需进一步研究。当给患者做唤醒试验，患者可能面临膈肌运动较弱或膈肌运动过强的问题，尤其是ARDS以及间质性肺疾病患者，往往容易出现呼吸窘迫等问题，进而导致膈肌肌纤维损伤。我们需要监测患者的呼吸驱动来避免膈肌运动过强导致的膈肌损伤。除了监测患者呼吸状态，还可以使用超声、呼吸机的力学模块测定跨膈压、P0.1等，有条件的科室还可以使用Edi进行膈肌电位监测。其中最常用的是P0.1。研究表明，P0.1在1.5～3.5 cmH2O之间是最合理的。另外，也有研究发现膈肌增厚分数在15%～30%之间对预后最有益。增厚分数＜15%，说明膈肌做功不够；＞30%提示呼吸驱动太强，可能会引起膈肌损伤。
重症患者膈肌保护和训练的基本思路是流程化管理，我们要在不同阶段解决不同的问题。在入科阶段，我们需要进行风险因素筛查、高危患者识别、风险控制，以及基线测量（入科时的膈肌厚度以及后期的变化等）。在降阶梯阶段，要尽早完善浅镇静和自主呼吸管理，进行重症康复（呼吸康复，心理康复），膈肌训练、电刺激等，还要定期进行膈肌评估（包括形态、力量等）。在围撤机阶段，注意患者膈肌功能的测定，监测膈肌负荷，选择合适的呼吸支持方式和水平，同时制定科学合理的气道廓清方案。
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[1] Ottenheijm CA, van Hees HW, Heunks LM, et al. Titin-based mechanosensing and signaling: role in diaphragm atrophy during unloading?[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2011, 300(2):L161-166.[2] McCool FD, Tzelepis GE. Dysfunction of the diaphragm[J]. N Engl J Med, 2012, 366(10):932-942.[3] Dres M, Goligher EC, Heunks LMA, et al. Critical illness-associated diaphragm weakness[J]. Intensive Care Med, 2017, 43(10):1441-1452. [4] Jubran A, Grant BJB, Duffner LA, et al. Long-Term Outcome after Prolonged Mechanical Ventilation. A Long-Term Acute-Care Hospital Study[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2019, 199(12):1508-1516. [5] Cuthbertson BH, Roughton S, Jenkinson D, et al. Quality of life in the five years after intensive care: a cohort study[J]. Crit Care, 2010, 14(1):R6. [6] Vanhorebeek I, Latronico N, Van den Berghe G. ICU-acquired weakness[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(4):637-653. [7] Soto-Perez-de-Celis E, Li D, Yuan Y, et al. Functional versus chronological age: geriatric assessments to guide decision making in older patients with cancer[J]. Lancet Oncol, 2018, 19(6):e305-e316. [8] Barnes PJ. Mechanisms of development of multimorbidity in the elderly[J]. Eur Respir J, 2015, 45(3):790-806. [9] Ferrante LE, Pisani MA, Murphy TE, et al. Functional trajectories among older persons before and after critical illness[J]. JAMA Intern Med, 2015, 175(4):523-529. [10] Guidet B, de Lange DW, Boumendil A, et al. The contribution of frailty, cognition, activity of daily life and comorbidities on outcome in acutely admitted patients over 80 years in European ICUs: the VIP2 study[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(1):57-69. [11] Goligher EC, Brochard LJ, Reid WD, et al. Diaphragmatic myotrauma: a mediator of prolonged ventilation and poor patient outcomes in acute respiratory failure[J]. Lancet Respir Med, 2019, 7(1):90-98. [12] Goligher EC, Jonkman AH, Dianti J, et al. Clinical strategies for implementing lung and diaphragm-protective ventilation: avoiding insufficient and excessive effort[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(12):2314-2326. [13] Bureau C, Van Hollebeke M, Dres M. Managing respiratory muscle weakness during weaning from invasive ventilation[J]. Eur Respir Rev, 2023, 32(168):220205.[14] Reynolds SC, Meyyappan R, Thakkar V, et al. Mitigation of Ventilator-induced Diaphragm Atrophy by Transvenous Phrenic Nerve Stimulation[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2017, 195(3):339-348. [15] O'Rourke J, Soták M, Curley GF, et al. Initial Assessment of the Percutaneous Electrical Phrenic Nerve Stimulation System in Patients on Mechanical Ventilation[J]. Crit Care Med, 2020, 48(5):e362-e370. [16] Reynolds S, Ebner A, Meffen T, et al. Diaphragm Activation in Ventilated Patients Using a Novel Transvenous Phrenic Nerve Pacing Catheter[J]. Crit Care Med, 2017, 45(7):e691-e694. [17] Bureau C, Van Hollebeke M, Dres M. Managing respiratory muscle weakness during weaning from invasive ventilation[J]. Eur Respir Rev, 2023, 32(168):220205. [18] Bissett BM, Leditschke IA, Neeman T, et al. Inspiratory muscle training to enhance recovery from mechanical ventilation: a randomised trial[J]. Thorax, 2016, 71(9):812-819. [19] Vorona S, Sabatini U, Al-Maqbali S, et al. Inspiratory Muscle Rehabilitation in Critically Ill Adults. A Systematic Review and Meta-Analysis[J]. Ann Am Thorac Soc, 2018, 15(6):735-744. [20] Santana PV, Cardenas LZ, Albuquerque ALP, et al. Diaphragmatic ultrasound: a review of its methodological aspects and clinical uses[J]. J Bras Pneumol, 2020, 46(6):e20200064. [21] Dres M, Goligher EC, Heunks LMA, et al. Critical illness-associated diaphragm weakness[J]. Intensive Care Med, 2017, 43(10):1441-1452. [22] Yang KL, Tobin MJ. A prospective study of indexes predicting the outcome of trials of weaning from mechanical ventilation[J]. N Engl J Med, 1991, 324(21):1445-1450. [23] Dres M, Goligher EC, Heunks LMA, et al. Critical illness-associated diaphragm weakness[J]. Intensive Care Med, 2017, 43(10):1441-1452. [24] Spinelli E, Mauri T, Beitler JR, et al. Respiratory drive in the acute respiratory distress syndrome: pathophysiology, monitoring, and therapeutic interventions[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(4):606-618. [25] Bertoni M, Spadaro S, Goligher EC. Monitoring Patient Respiratory Effort During Mechanical Ventilation: Lung and Diaphragm-Protective Ventilation[J]. Crit Care, 2020, 24(1):106.![]()
四川大学华西医院呼吸治疗科 主管呼吸治疗师。专业方向：吸治疗各项技术，包括各类呼吸支持和监测、呼吸康复、气道管理等。中国老年学和老年医学会老年呼吸与危重症分会委员，四川省国际医学交流促进会终末期肺病多学科全程诊疗专业委员会委员，中国康复医学会呼吸康复专委会呼吸治疗学组秘书，中国老年保健协会基层健康教育与科普分会委员，中国医学装备协会呼吸病学装备技术专业委员会呼吸机与呼吸支持学组秘书，参与四川省科技厅课题1项，主持院内课题4项；参编专著5部，专家共识11部；发表核心期刊文章5篇，获得专利6项。- 本文根据“呼吸危重症菁英秀”第六十六期专题视频整理，感谢王振呼吸治疗师予以审核
点击文末【阅读原文】可查看更多“呼吸危重症菁英秀”专题内容。本文仅用于学术内容的探讨和交流，不用于任何商业和推广，亦不作为最终的临床决策。临床实践需根据患者的具体情况选择适宜的处理措施。
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