12.呼吸肌功能測定

第十二章 呼吸肌功能測定廣州呼吸疾病研究所 陳榮昌、鄭則廣呼吸肌肉是呼吸運(yùn)動的動力（呼吸泵），泵的衰竭可導(dǎo)致通氣功能障礙。在本世紀(jì)初，已有學(xué)者注意到呼吸肌肉功能異常與通氣功能不全的關(guān)系。然而，直到1977年Roussos和Macklem用附加吸氣阻力法才首次直接測定了人體的膈肌疲勞。近20多年來，對呼吸肌肉功能的檢測方法及其與通氣功能不全的關(guān)系進(jìn)行了較深入的探討。1988年美國心肺和血液研究會對呼吸肌肉疲勞定義為：呼吸肌肉疲勞(Fatigue)是指肌肉在負(fù)荷下活動而導(dǎo)致其產(chǎn)生力量和/或速度的能力下降，這種能力的下降可通過休息而恢復(fù)。與之相比, 呼吸肌肉無力(Weakness)是指已充分休息的肌肉產(chǎn)生力量的能力下降。這一定義包含有下述意義:疲勞的出現(xiàn)可明顯早于功能衰竭,例如在未有高碳酸血癥前,可存在著呼吸肌肉疲勞。有助于建立診斷的標(biāo)準(zhǔn),例如,休息療法后,疲勞的肌肉功能恢復(fù); 亦有助于鑒別肌肉無力；診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立有助于臨床研究，明確判斷呼吸肌肉疲勞的存在、病理生理學(xué)的意義、發(fā)病率、危險(xiǎn)因素和治療方法。引起呼吸肌肉無力或疲勞的因素包括有：呼吸中樞驅(qū)動不足，如中樞抑制狀態(tài)等；神經(jīng)肌肉疾患如膈神經(jīng)損傷，重癥肌無力等；肌肉初長和形態(tài)改變，如肺氣腫患者；負(fù)荷增加，如支氣管哮喘等；能量供應(yīng)不足和代謝障礙如心力衰竭，低鉀血癥等。在某些疾病中（如COPD），可通過上述的多種途徑，導(dǎo)致呼吸肌肉無力或疲勞。呼吸肌肉疲勞的臨床表現(xiàn)包括有氣促的增加，淺快呼吸，輔助呼吸肌動用，反常呼吸等。高危人群包括有：早產(chǎn)或新生兒；慢性呼吸負(fù)荷加重或肌無力（包括神經(jīng)肌肉疾患）能量供應(yīng)障礙如休克，心功能衰竭。 哮喘或COPD患者負(fù)荷突然加重。急性高負(fù)荷狀態(tài)如劇烈運(yùn)動或分娩過程。在這些人群中，當(dāng)出現(xiàn)上述表現(xiàn)時(shí)，應(yīng)注意到呼吸肌肉疲勞的存在。通過檢測，除能證實(shí)呼吸肌肉無力或疲勞的存在外，更重的是進(jìn)一步深入闡明在不同疾病的發(fā)展過程中，呼吸肌肉疲勞與通氣功能不全發(fā)生發(fā)展的相互關(guān)系，為通氣功能衰竭的防治提供理論依據(jù)；為呼吸肌肉功能康復(fù)治療或疲勞的防治方法的探討提供客觀的評價(jià)依據(jù)；進(jìn)一步闡明呼吸肌肉疲勞與人工通氣脫機(jī)過程的成敗的關(guān)系等。一.呼吸肌肉解剖和生理簡介人的呼吸肌由膈肌、肋間肌、頸部肌、肩帶肌和腹肌組成。肋間肌有肋間內(nèi)肌和肋間外肌，肋間內(nèi)肌近胸骨旁部分增厚形成胸骨旁肋間肌。其肌纖維從胸骨旁往下后至肋骨軟骨交界處附近，其功能是吸氣作用。肋間外肌在近脊柱附近增厚，形成肋提肌，起吸氣作用。按照其功能分類，呼吸肌可分為吸氣肌和呼氣肌。主要的吸氣肌是膈肌。吸氣時(shí)，膈肌的作用占呼吸肌的6080%。在自然呼吸中，胸骨旁肋間肌和斜角肌也參與吸氣過程，用力吸氣時(shí)會動用胸鎖乳突肌和肋間外肌。主要的呼氣肌是腹肌，尤其是腹橫肌；外側(cè)部分的肋間內(nèi)肌也是主要起呼氣作用。呼吸肌的組成以及在呼吸過程中的作用見圖1。在胚胎學(xué)、形態(tài)學(xué)和功能上，呼吸肌屬于骨骼肌。和其他骨骼肌一樣，呼吸肌均含有紅肌纖維，即慢收縮抗疲勞纖維（I類纖維）和白肌纖維，即快收縮纖維（II類纖維）。II類纖維又可分為快收縮耐疲勞纖維（IIA纖維）和快收縮易疲勞纖維（IIB纖維）。在人類膈肌，三者的比例約為：I類50%；II A類25%；II B類25%。同時(shí)呼吸肌肉也遵循肌肉的三個(gè)基本規(guī)律，即：初長張力關(guān)系、力量速度關(guān)系、刺激（驅(qū)動）頻率力量關(guān)系（見圖2）。所以，肌力與初長、收縮速度和刺激頻率（中樞驅(qū)動）有關(guān)，也與呼吸肌肉的整體協(xié)調(diào)有關(guān)。影響膈肌收縮的效能的另一因素是其本身的形狀。對于一個(gè)圓弧狀的物體，其本身的張力（T）與跨壁壓（P）和圓弧的半徑（R）的關(guān)系，稱作Laplace原理，即P=2T/R。膈肌的外形為圓頂狀，依據(jù)Laplace原理的規(guī)律，膈肌收縮時(shí)的張力（Tdi）與跨膈壓（Pdi）和膈肌向上圓拱狀的半徑（Rdi）的關(guān)系亦應(yīng)符合：Pdi=2Tdi/Rdi的規(guī)律。也就是說：在同樣的收縮強(qiáng)度下，若膈肌的形狀越向上彎曲，其產(chǎn)生的跨膈壓就越大，吸氣就越有效；而膈肌越低平，弧度的半徑（R）越大，其產(chǎn)生的跨膈肌壓就越小；若膈肌完全平坦，其收縮不僅不會產(chǎn)生跨膈肌壓，還會使胸廓下緣肋間內(nèi)陷（Hoover氏征）。然而，實(shí)驗(yàn)研究顯示，膈肌收縮下降時(shí)，主要是對合部的減少，其弧度改變不大，所以在正常人此因素對膈肌收縮效能影響不大。但嚴(yán)重肺氣腫患者則可能有明顯影響。二.測定方法及其應(yīng)用呼吸肌肉功能測定大致可分為力量測定、耐力測定、疲勞測定。實(shí)際上三個(gè)方面相互聯(lián)系和重復(fù)。近10多年來，對呼吸肌肉功能測定的方法進(jìn)行了深入廣泛的探討，從肌力、肌電圖譜、肌肉負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、中樞驅(qū)動、膈神經(jīng)電刺激或磁波刺激等角度，探索出許多方法，然而，目前的測定技術(shù)主要用于實(shí)驗(yàn)研究，臨床應(yīng)用費(fèi)時(shí)，使用不便，且干擾的因素亦較多。在呼吸肌肉功能測定的專題研討會上，認(rèn)為膈神經(jīng)電或磁波刺激法是較理想的膈肌功能評價(jià)方法。然而，臨床應(yīng)用研究的資料尚不多，有待在臨床實(shí)踐或研究中進(jìn)一步論證。（一）呼吸肌肉力量測定除頸部肌肉外，其余呼吸肌肉的力量不能直接測定。呼吸肌的收縮表現(xiàn)為胸膜腔壓力的變化，導(dǎo)致肺容積改變?？赏ㄟ^測定呼吸系統(tǒng)的壓力變化來間接反映呼吸肌肉的力量。然而，測得的壓力除與肌肉的收縮力有關(guān)外，還與肌肉的體積、初長、縮短的速度、興奮或刺激的強(qiáng)度與頻率及其肌肉纖維特性有關(guān)。當(dāng)這些因素相對恒定時(shí)，呼吸系統(tǒng)的壓力變化可反映肌力的變化。通常在相同肺容量位（常用FRC位，反映肌肉初長），氣道阻斷（最低縮短速度）和最大用力或超強(qiáng)神經(jīng)刺激（最大中樞驅(qū)動）狀態(tài)下測定相應(yīng)的壓力來反映呼吸肌肉力量。常用的測定包括：最大吸氣壓和呼氣壓；跨膈肌壓與最大跨膈肌壓和跨膈肌壓與最大跨膈肌壓。1最大吸氣壓和呼氣壓 最大吸氣壓（Maximal Inspiratory Pressure，MIP）是指在功能殘氣位（FRC）或殘氣位(RV)、氣道阻斷時(shí)，用最大努力吸氣能產(chǎn)生的最大吸氣口腔壓。它反映全部吸氣肌的綜合吸氣力量；最大呼氣壓（Maximal Expiratory Pressure，MEP）是指在肺總量位（TLC）、氣道阻斷時(shí)，用最大努力呼氣能產(chǎn)生的最大口腔壓，它反映全部呼氣肌的綜合呼氣力量。(1)測定方法器械：器械的連接方法見測量裝置連接（圖3）。a)鼻夾及橡皮咬口：咬口常用管狀和翼狀。不同咬口對MIP 和MEP的結(jié)果略有影響。b)三通閥（Y型或T型）： 開口直徑宜20mm，一端通空氣，另一端連接單向活瓣。管壁上有一個(gè)直徑0.61.5mm的小孔與大氣相通，保證呼吸時(shí)聲門開放和避免頰面肌肉對MIP或MEP測定的影響。例如作MIP測定時(shí)，若使用頰肌作吸吮動作，空氣可通過小孔進(jìn)入口腔，抵銷了頰肌的作用，但又不致影響肺容積而降低MIP值。c)壓力計(jì)或電子壓力傳感器：其量程應(yīng)為025Kpa（0250cmH2O）,誤差宜2%。MIP測定的操作： a)向受試者解釋操作過程，特別強(qiáng)調(diào)需作最大努力吸氣。b)受試者可站立位、坐位或半坐臥位，口含連通于三通閥的咬口，三通閥先通空氣，夾上鼻夾，注意口角勿漏氣。c)受試者先作幾次自然呼吸，在平靜呼氣過程中旋轉(zhuǎn)三通閥，通向單向呼氣活瓣（只允許呼氣，吸氣時(shí)則阻斷氣道），在呼氣末囑受試者作最大努力吸氣，持續(xù)3秒鐘左右。d)記錄最大的吸氣負(fù)壓。如使用壓力表，要注意排除指針擺動的慣性的影響。所以，要記錄吸氣開始1秒鐘后短暫恒定（持續(xù)1秒鐘左右）的壓力讀數(shù)。e)重復(fù)操作三次以上，每次休息1分鐘（取最大值）。MIP測定的操作：a)和b)步驟同上，但單向活瓣為吸氣性單向活瓣（只允許吸氣，呼氣則阻斷氣道）。c)要求受試者吸氣至肺總量位，在吸氣過程中，旋轉(zhuǎn)三通閥連通單向活瓣和壓力計(jì)（或傳感器），囑受試者作最大努力呼氣，持續(xù)12秒。d)記錄最大的呼氣正壓。如使用壓力表，要注意排除指針擺動的慣性的影響。所以，要記錄呼氣開始1秒鐘后短暫恒定的壓力讀數(shù)。MEP測定中，因口腔壓及胸內(nèi)壓明顯增大而使受試者感到不適，檢查時(shí)應(yīng)注意，持續(xù)時(shí)間宜200cmH2O。可見，MIP和MEP的變異較大，臨床上作粗略估計(jì)時(shí)，可以設(shè)立最低標(biāo)準(zhǔn)值，大于最低標(biāo)準(zhǔn)值則可以認(rèn)為在正常范圍。表1 成人的MIP和MEP正常值。MIP平均值（SD）MIP正常下限MEP平均值（SD）MEP正常下限男118.4137.19=75139.8330.16=100女84.4530.31=5095.2620.08=80注：MIP在FRC位測定，MEP在TLC位測定，單位：cmH2O，MIP為負(fù)壓，表中取絕對值。7-17歲的小孩預(yù)計(jì)公式見表2。表2 7-17歲小孩MIP和MEP的預(yù)計(jì)公式MIP(cmH2O)MEP(cmH2O)男孩44.5+(0.75*體重)35+(5.5*年齡)女孩40+(0.57*體重)24+(4.8*年齡) 注：體重單位：公斤；年齡單位：歲。（3）質(zhì)量控制MIP和MEP的測定有賴于受試者是否以最大努力。受試者一邊操作一邊看壓力表或顯示器的變化情況，有利于鼓勵(lì)受試者作最大努力，得到最佳值。在三次測定中，其誤差應(yīng)20%。壓力計(jì)或傳感器宜在每次使用前定標(biāo)?？梢杂盟y柱或血壓計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)壓力檢測。MIP和MEP與肺容積有密切關(guān)系。MIP在殘氣量時(shí)測定值最大，在肺總量時(shí)則近于零，MEP則相反。所以，要注意控制測定時(shí)的肺容量。（4）臨床意義MIP測定的臨床意義：a)在神經(jīng)肌肉疾病或外傷中，對吸氣肌肉功能作出評價(jià)，并可作為疾病診斷的參考。當(dāng)MIP正常預(yù)計(jì)值的30%時(shí)，易出現(xiàn)呼吸衰竭。b)對肺容量增加（如肺氣腫）、胸廓畸形或藥物中毒等引起繼發(fā)性的呼吸困難，MIP的測定可判斷呼吸困難與呼吸肌肉無力的關(guān)系。如果MIP值60cmH2O）者，可認(rèn)為呼吸困難與呼吸肌無力無關(guān)。c)作為判斷能否脫離人工通氣的參考指標(biāo)。MIP值30cmH2O）有利于脫機(jī)的成功，MIP值-20cmH2O（即絕對值20cmH2O）脫機(jī)失敗的可能性大。然而，臨床上由于受病人努力程度、檢查時(shí)間和操作人員的影響，有時(shí)實(shí)測的MIP值低于實(shí)際的MIP，誤把可脫機(jī)的病人判斷為不能脫機(jī)的病人。所以，在臨床工作中應(yīng)該注意重復(fù)檢查來鑒別。MEP測定的臨床意義：可用于評價(jià)患有神經(jīng)肌肉疾患的呼氣肌功能。因MEP是有效咳嗽的重要因素，所以也用于評價(jià)病人的咳嗽及排痰能力。通常MEP超過100cmH2O即表示有效，再高亦無更多的臨床意義。2跨膈肌壓與最大跨膈肌壓 跨膈肌壓（Transdiaphragmatic Pressure，Pdi）為腹內(nèi)壓（Abdominal pressure，Pab），與胸內(nèi)壓（Pleural pressure ，Ppl）的差值（Pdi=Pab-Ppl）。常用胃內(nèi)壓（Gastric pressure, Pga）來代表Pab，用食道壓（Esophageal pressure, Peso）來代表Ppl，所以Pdi=Pga-Peso。它反映膈肌收縮時(shí)產(chǎn)生的壓力變化。通常取其吸氣末的最大值。在正常情況下，吸氣時(shí)食道內(nèi)壓力為負(fù)值，而胃內(nèi)壓力為正值，Pdi實(shí)際是Pga和Peso兩個(gè)絕對值之和。最大跨膈肌壓（Pdimax）是指在功能殘氣位、氣道阻斷狀態(tài)下，以最大努力吸氣時(shí)產(chǎn)生的Pdi最大值。在臨床上Pdimax 是反映膈肌力量的常用指標(biāo)。用氣道阻斷法測定Pdimax時(shí)，有些受試者無法配合操作，可應(yīng)用最大吸鼻法：即在FRC位作努力吸鼻時(shí)產(chǎn)生的Pdi值。盡管此法測得的Pdi值稍低，但重復(fù)性好、易于掌握。自然吸氣至肺總量位時(shí)測得的Pdi稱為肺總量位Pdi(Pdi-TLC),它反映克服最大的肺彈性回縮力所需的Pdi。（1）測定方法：（圖4）器械：a)兩條末端帶乳膠氣囊的聚乙烯塑料導(dǎo)管，導(dǎo)管的外徑為2.02.5mm；內(nèi)徑為1.52.0mm；乳膠囊長56cm，直徑1.2cm左右，氣囊通過多個(gè)小孔與導(dǎo)管相連通。b)壓力傳感器，其靈敏度應(yīng)0.05Kpa（0.5cmH2O），頻率響應(yīng)性在010Hz以上，壓力表量程應(yīng)為-160+250cmH2O以上。c)放大器，用載波放大器，要求線性誤差和時(shí)漂2%。放大倍數(shù)通常選用5002000倍（根據(jù)記錄部分的要求而定）。d)顯示和記錄部分常采用示波器和記錄儀。示波器顯示壓力波形，有助于判斷氣囊位置，也有助于判斷受試者的努力程度或作為反饋訊號指導(dǎo)受試者掌握吸氣的方法。壓力訊號記錄在記錄紙上作計(jì)算結(jié)果用。也可用微型電腦通過連機(jī)（模數(shù)轉(zhuǎn)換等），顯示Pga、Peso和兩者的合成值Pdi壓力曲線并計(jì)算結(jié)果。用電腦數(shù)據(jù)采集和分析，有更多的優(yōu)越性。e)Y形三通阻斷閥，一端連通大氣，另一端連接單向呼氣閥（允許呼氣，阻斷吸氣）。操作：受試者取坐位、臥位或半坐臥位，以2%利多卡因作鼻腔及咽部表麻，經(jīng)鼻孔插入兩條末端帶有氣囊的聚乙烯導(dǎo)管（氣囊預(yù)先抽空），令受試者一邊吞咽，一邊下送導(dǎo)管，使氣囊分別位于胃（約60cm長）及食管下1/3處（約4045cm長），分別從兩條導(dǎo)管注入6ml氣體，再回抽氣體使胃氣囊保留1.5ml，食管氣囊保留0.20.5ml氣體。根據(jù)示波器的壓力波形對導(dǎo)管的位置進(jìn)行調(diào)整。正常情況下，當(dāng)氣囊位置適中時(shí)，壓力波形應(yīng)顯示兩個(gè)相反的波形（吸氣時(shí)食管內(nèi)為負(fù)壓；胃內(nèi)為正壓）。為保證食道囊管放置位置的一致性，可采用下述方法：先將囊管送至胃內(nèi)，然后囑受試者稍用力吸鼻。囊管在胃內(nèi)時(shí)，示波器顯示為正壓。逐漸將囊管拉出，當(dāng)吸鼻時(shí)，囊管的壓力變?yōu)樨?fù)壓，提示囊管已進(jìn)入食道賁門附近，再將囊管外拉10cm左右，即為常規(guī)的定位點(diǎn)。如果壓力的基線受心跳影響較明顯時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整其位置。當(dāng)受試者平靜呼氣過程中，將口含的Y形三通阻斷閥轉(zhuǎn)至單向閥通道，至呼氣末（功能殘氣位）時(shí)，立即作最大努力吸氣，此時(shí)記錄的Pdi最大值為Pdimax。作最大努力吸氣時(shí)，可采用鼓腹，腹肌同步收縮和示波器顯示壓力反饋指導(dǎo)受試者等方法。另一測定方法為最大吸鼻跨膈肌壓（Pdimax sniff）。受試者呼氣至功能殘氣位，囑其以最大的力量吸鼻，記錄其Pdi值。不同方法測量的結(jié)果有一定的差異。（2）正常值 Pdimax正常預(yù)計(jì)值公式至今未見報(bào)道。廣州呼吸疾病研究所對6例40歲以上的正常男性測定結(jié)果為13.22.84Kpa（13629cmH2O）。文獻(xiàn)報(bào)道的Pdi max的正常值見表3。（3）質(zhì)量控制當(dāng)胃囊和食管囊放置合適后，要在鼻孔處加以固定，防止位置移動。膈肌收縮力受其收縮前的初長度的影響，在高肺容積時(shí)，Pdi max降低。因此，一般統(tǒng)一在功能殘氣位測定。Pdimax的測定受受試者的主觀努力程度及操作的熟練程度影響較大，一般差異可達(dá)20%。相比之下，Pdimax sniff的操作易于掌握，變異較小（一般 45%，對膈肌疲勞或無力才有診斷意義。然而，在同一個(gè)體，動態(tài)監(jiān)測其變化，Pdi（t）下降20%即可反映膈肌疲勞。4）注意事項(xiàng)：慎用于嬰幼兒，禁用于有癲癇發(fā)作的病人。5) 質(zhì)量控制：保證恒定的超強(qiáng)刺激量 首先要選擇合適的刺激電極。采用經(jīng)皮刺激時(shí)，易由于肩頸部肌肉收縮使電極移位，影響刺激的效果。所以，應(yīng)選用合適的電極，同時(shí)注意刺激點(diǎn)與柱狀電極壓按的角度，保證有效的膈神經(jīng)刺激。同時(shí)，注意觀察膈肌AP，一旦AP下降則代表膈神經(jīng)興奮不完全，要對電極位置進(jìn)行調(diào)整。只有在AP恒定的前提下，Pdi（t）的變化才能反映膈肌功能。肺容量的恒定 在不同的肺容量位測得Pdi（t）有明顯的差別。因此，動態(tài)監(jiān)測時(shí)要保證在自然呼氣末和相同體位下測定。有條件時(shí)，應(yīng)用胸腹活動度監(jiān)測以保證肺容量的恒定。自主努力吸氣產(chǎn)生的Pdi常比Pdi（t）大。應(yīng)保證在刺激的同時(shí)無自主呼吸動作。6) 臨床意義：膈肌經(jīng)電刺激法可以較客觀地測定膈肌疲勞，不受自主努力程度或呼吸方式地影響。此法顯示外周性疲勞，不受中樞的影響，因而有利于對外周性或中樞性疲勞的鑒別診斷。用此法測得的Pdi可反過來推算Pdimax的大小，前者為后者的1721%。單側(cè)膈神經(jīng)電刺激可用于單側(cè)膈肌功能測定。可同時(shí)記錄誘發(fā)的綜合肌電動作電位。從刺激開始到肌電出現(xiàn)之間的時(shí)間為神經(jīng)傳導(dǎo)時(shí)間。膈神經(jīng)刺激的同時(shí)，測定誘發(fā)的口腔壓（聲門開放狀態(tài)下）或氣道內(nèi)壓（已行氣管插管者），可作為無創(chuàng)傷性膈肌功能監(jiān)測的方法。已有在正常人的實(shí)驗(yàn)研究的報(bào)道認(rèn)為能夠反映膈肌功能的變化。但在慢性氣道阻塞的病人中，由于受到氣道阻力大和呼吸系統(tǒng)靜態(tài)順應(yīng)性大的影響，肺泡與口腔間的壓力平衡時(shí)間較長，其可行性有待進(jìn)一步探討。（2）磁波膈神經(jīng)刺激膈神經(jīng)的磁波刺激與電刺激相比有如下的優(yōu)點(diǎn)：無痛、易于操作、容易定位； 可刺激深部或難以達(dá)到的神經(jīng)；不需要處理刺激局部的皮膚；亦可透過衣服刺激神經(jīng)；磁波刺激的刺激強(qiáng)度易于控制在穩(wěn)定的水平；而電刺激時(shí)由于電極輕微的移位即可明顯影響刺激效果，所以難于維持持續(xù)、恒定、最大的刺激。磁波刺激原理是：高電壓線圈放電時(shí)產(chǎn)生磁場，隨時(shí)間而變化的磁場作用于傳導(dǎo)性組織，后者受磁場影響而產(chǎn)生電場，電場強(qiáng)度與磁場的時(shí)間變化率和傳導(dǎo)組織表面的幾何形狀有關(guān)。當(dāng)電場改變的幅度和時(shí)間合適時(shí)，產(chǎn)生的電流可刺激神經(jīng)肌肉組織。磁場隨時(shí)間而變化的發(fā)生原理如下：電容器由高壓電源充電，當(dāng)達(dá)到一定的電壓時(shí)，電容器經(jīng)線圈放電，產(chǎn)生脈沖磁場，在與線圈平行的組織平面誘發(fā)電流；在組織中，與誘發(fā)電流方向呈切線關(guān)系的結(jié)構(gòu)較易被刺激。通過調(diào)節(jié)線圈的電流可調(diào)節(jié)磁場的大小，從而調(diào)節(jié)刺激的強(qiáng)度。磁波刺激所需儀器及其操作、質(zhì)控、和臨床應(yīng)用方面與電刺激相似，主要區(qū)別在于：1） 儀器 用磁波電刺激器（如Magstim 200磁波刺激器），選用90mm的線圈（頸7棘凸處刺激）或40mm雙線圈（頸前區(qū)刺激）。2） 操作（裝置如圖5）取坐位或臥位，受試者的頭部盡量前屈，使第七頸椎充分后凸，以便縮短刺激線圈與膈神經(jīng)根部的距離，有利于對膈神經(jīng)的充分刺激。給受試者講解操作過程，以便消除對刺激的恐懼感。可嘗試用低刺激量刺激手臂的正中神經(jīng)，體驗(yàn)刺激的感覺，有利于消除恐懼感。放電線圈的中央孔對準(zhǔn)第7頸椎。刺激強(qiáng)度由輸出功率的30%開始，每次增加10%直到100%，刺激間隔時(shí)間為30秒2分。3）正常值 磁波刺激法誘發(fā)的Pdi（t）比電刺激誘發(fā)的Pdi（t）稍大，占Pdi max的24%6. 97%c。4）臨床應(yīng)用與膈神經(jīng)電刺激相同。腦皮質(zhì)磁波刺激（Magnetic stimulation of the cortex）：估計(jì)皮質(zhì)中樞對呼吸肌的驅(qū)動作用。5）禁忌癥：禁用于有癲間發(fā)作、顱內(nèi)損傷和安裝心臟起搏器或其他起搏器者。亦要注意刺激線圈附近不宜放置磁性物件。（二）呼吸肌肉耐力測定呼吸肌肉耐力是指呼吸肌肉在一定的力量或作功的負(fù)荷下維持收縮而不出現(xiàn)疲勞的時(shí)間，即反映肌肉的耐力。對呼吸肌肉來說，耐力比力量更重要。呼吸肌耐力與肌纖維的組成、血液供應(yīng)、興奮收縮偶聯(lián)和肌肉收縮特點(diǎn)（如收縮的力量、持續(xù)時(shí)間和肌肉縮短的速度等）有關(guān)。正常人自然呼吸條件下，膈肌不會出現(xiàn)疲勞，但在外加吸氣阻力負(fù)荷下，或疾病使膈肌收縮力降低和（或）負(fù)荷增加時(shí)，膈肌有可能出現(xiàn)疲勞。根據(jù)負(fù)荷的大小及膈肌耐受該負(fù)荷而不出現(xiàn)收縮力下降的時(shí)間，可以對膈肌的耐力作出判斷。1膈肌張力時(shí)間指數(shù)（Tension-Time Index of Diaphragm，TTdi）TTdi是膈肌做功的個(gè)體化定量指標(biāo)。膈肌疲勞的發(fā)生與其收縮強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間有關(guān)。吸氣時(shí)，膈肌所作的功等于膈肌收縮產(chǎn)生的跨膈肌壓與其收縮持續(xù)時(shí)間的乘積?？珉跫涸酱?，持續(xù)時(shí)間越長，做功越大，越可能產(chǎn)生疲勞。由于受試者的Pdi max和呼吸周期不一致，需要對膈肌做功量進(jìn)行個(gè)體性標(biāo)化，以便在不同個(gè)體中作比較。用膈肌收縮產(chǎn)生的Pdi的平均值（mPdi）和Pdi max的比值反映收縮強(qiáng)度；吸氣時(shí)間（Ti）與呼吸周期總時(shí)間（Ttot）的比值反映膈肌收縮持續(xù)時(shí)間。兩者綜合，即為TTdi。TTdi=mPdi/Pdi max Ti/Ttot在安靜自然呼吸（無外加阻力負(fù)荷），正常人的TTdi約為0.02。在有吸氣阻力負(fù)荷下，TTdi可明顯提高。當(dāng)TTdi0.15，膈肌就有可能在45分鐘內(nèi)發(fā)生疲勞。Bellemare 等把TTdi=0.15定義為膈肌疲勞閾值（如圖6）。即TTdi0.15為膈肌疲勞閾值這一概念是在附加吸氣阻力條件下提出的。在自然呼吸中可能有明顯的不同。在自然呼吸或呼吸衰竭發(fā)展過程中，膈肌疲勞還受中樞驅(qū)動、吸氣流速和吸氣過程中肺動態(tài)充氣過程（膈肌動態(tài)變短）等因素影響。Party等認(rèn)為運(yùn)動過程中疲勞閾值TTdi應(yīng)該更低一些。在廣州呼吸疾病研究所的實(shí)驗(yàn)中觀察到：自然呼吸的運(yùn)動過程中，TTdi在0.10左右時(shí)即可出現(xiàn)膈肌疲勞。另外，Clanton等認(rèn)為吸氣過程中Pdi max隨著肺容量的增加而減少。如果引入動態(tài)Pdi max 來計(jì)算，疲勞閾值TTdi應(yīng)為0.20左右。慢性阻塞性肺疾患者的TTdi一般比正常人高24倍（0.040.08）。當(dāng)有急性感染時(shí)，氣道阻力增大，肺過度充氣增加使膈肌的收縮力下降（Pdi max下降）。為了克服氣道阻力，膈肌收縮增加（mPdi增加），使TTdi進(jìn)一步提高，有可能產(chǎn)生膈肌疲勞。TTdi的增加反映了膈肌功能儲備的減少。TTdi測定時(shí)需要插入食道和胃囊管。為了方便臨床應(yīng)用，根據(jù)TTdi的原理，也可用口腔張力時(shí)間指數(shù)（TTI）的概念求得疲勞閾值。在吸氣阻力實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸氣平均口腔壓（mPm）和MIP代替mPdi和Pdimax，求得TTI=mPm/MIP*Ti/Ttot。TTI0.15為疲勞閾。同樣道理，也可用食道壓來求得TTI,即TTI=mPeso/Peso maxTi/Ttot。TTI反映全部吸氣肌肉的整體耐力。由于吸氣時(shí)所需的平均力量與潮氣量（VT）和動態(tài)順應(yīng)性(Cdyn)有關(guān)。Milic-Emili通過公式轉(zhuǎn)換提出吸氣努力商（Inspiratory Effort Quotient, IEQ）的概念：IEQ=(k*VT/Cdyn)*(Ti/Ttot)/MIP上式中k為常數(shù)，與吸氣壓力波形有關(guān)，通常取平均值0.75。IEQ可用于人工通氣的監(jiān)測。通過食道壓（胸內(nèi)壓）監(jiān)測求Cdyn,算出IEQ。當(dāng)IEQ增大時(shí)，提出呼吸負(fù)荷重，脫機(jī)困難。2呼吸肌肉耐力的檢測方法呼吸肌肉耐受時(shí)間（Tlim）是指呼吸肌肉在特定強(qiáng)度的吸氣阻力或特定的TTdi負(fù)荷下收縮所能維持而不發(fā)生疲勞的時(shí)間，是反映耐力的常用指標(biāo)。常用的Tlim測定方法有：吸氣阻力法：最常用，通過調(diào)整吸氣阻力、吸氣時(shí)間和呼吸頻率（常用15次/分），達(dá)到一定TTdi或TTI值，觀察Tlim。 吸氣閾值負(fù)荷法（Threshold loading）：通常用帶重力的活塞、電磁閥或吸氣相氣道內(nèi)負(fù)壓等裝置，產(chǎn)生吸氣閾值負(fù)荷，必須用力吸氣達(dá)到閾值負(fù)壓時(shí)才能把閥門打開產(chǎn)生吸氣氣流。所以整個(gè)吸氣過程口腔壓力相對恒定。通過調(diào)整吸氣閾值負(fù)壓而調(diào)節(jié)TTdi或TTI，測得相應(yīng)Tlim。此法應(yīng)用較容易。可耐受吸氣壓（SIP）：是一種簡易的反映吸氣肌肉耐力的方法。通過一個(gè)可調(diào)節(jié)的閾值負(fù)荷器，給予一定的負(fù)荷，觀察可耐受10分鐘的最大閾值負(fù)荷（以口腔壓為準(zhǔn)）。Nickerson等測得15例正常人的SIP為60%MIP。3TTdi和Tlim的測定：（1）器械所用的器械除同Pdi max測定者外，口腔含接一個(gè)可調(diào)的吸氣閾值負(fù)荷或阻力閥，另外還要有一個(gè)節(jié)拍器和壓力波型顯示器指導(dǎo)受試者的吸氣時(shí)間、頻率和用力程度。如有條件，可同時(shí)監(jiān)測潮氣量和呼氣末二氧化碳，以便保證通氣量的恒定。（2）操作首先測定Pdi max并在示波器上記錄其波峰，計(jì)算50%Pdimax波峰所需的高度并在示波器上作記號。令受試者口含吸氣閾值負(fù)荷或阻力閥，按節(jié)拍器的節(jié)奏作潮氣呼吸，調(diào)節(jié)閾值負(fù)荷或阻力使受試者的Pdi達(dá)到預(yù)定50%Pdimax值，并在整個(gè)吸氣過程中保持恒定，使Pdi曲線接近方波，這樣，Pdi就近似于mPdi。若呼吸頻率控制在15次/分，則每個(gè)呼吸周期4秒，吸/呼比為1時(shí)，TTdi值為：TTdi=mPdi/Pdi maxTi/Ttot=0.50.5=0.25若將吸氣阻力增大使mPdi=60%Pdi max，則TTdi=0.60.5=0.3。令受試者在上述狀態(tài)下進(jìn)行潮氣呼吸，通過示波器上的壓力波形進(jìn)行自我調(diào)整，保證每次吸氣時(shí)Pdi均維持在設(shè)定的水平。直到即使盡最大努力亦不能保持Pdi達(dá)到預(yù)定水平并連續(xù)3個(gè)呼吸以上時(shí)，即表示膈肌出現(xiàn)疲勞，記錄疲勞出現(xiàn)的時(shí)間，即為Tlim。（3）質(zhì)量控制1）為了保證TTdi恒定，必須讓受試者本人觀察示波器上的壓力波形，以便隨時(shí)調(diào)整，同時(shí)要嚴(yán)格按照節(jié)拍器進(jìn)行呼吸。目前已有電腦自動化的測試程序，有利于TTdi的恒定。2） 為了保證在吸氣阻力條件下還能維持正常潮氣量，可采用潮氣量監(jiān)測和呼氣末二氧化碳濃度監(jiān)測。3） 受主觀努力的影響，需要不斷鼓勵(lì)受試者作最大的努力，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠。(4)正常值及臨床意義由于沒有統(tǒng)一的吸氣閾值負(fù)荷（或阻力）或TTdi，所以其正常Tlim值因不同的實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件不同而異。廣州呼吸疾病研究所把TTdi=0.25作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較, 40歲以上正常男性的Tlim為912分鐘，而中、重度慢性阻塞性肺疾患者的Tlim為25分鐘 。因而，Tlim對于了解病人膈肌的耐力有較大的價(jià)值。4運(yùn)動過程的膈肌功能動態(tài)監(jiān)測在以上的實(shí)驗(yàn)中，膈肌是在外加吸氣阻力的條件下測定其耐力的，這與自然呼吸有很大的不同，也無法觀察膈肌疲勞與通氣能力的關(guān)系。采用遞增運(yùn)動負(fù)荷的方法，使通氣增加，同時(shí)也增加膈肌的自然負(fù)荷，這樣可以動態(tài)觀察通氣量增加時(shí)膈肌功能的變化。（1）器械（圖7）1) 跨膈肌壓測定所需的器械同前。2) 可控電阻力踏車器或跑臺。3) 心電監(jiān)護(hù)儀。4) 電腦化心肺功能測定儀 用以連續(xù)測定潮氣容積、呼吸頻率、呼出氣的氧和二氧化碳濃度，以計(jì)算分鐘通氣量、氧耗量和二氧化碳等。（2）操作膈肌功能測定的方法同前述Pdi max測定，需要增加的操作如下：1） 心電監(jiān)護(hù)。2） 受試者在踏車器上，口含接口器，并連接電腦化心肺功能測定儀。安靜呼吸2分鐘，記錄潮氣容積、呼吸頻率、氧耗量、心率等參數(shù)，同步動態(tài)監(jiān)測膈肌功能指標(biāo)（Pdi、TTdi等）。然后開始踏車，保持恒定的速度（常用60轉(zhuǎn)/分），以10W的負(fù)荷熱身運(yùn)動1分鐘后，開始正式運(yùn)動實(shí)驗(yàn)。起始負(fù)荷為20W，每分鐘遞增20W的運(yùn)動負(fù)荷量。每20秒電腦自動記錄上述參數(shù)，直到達(dá)極量運(yùn)動水平（如心率達(dá)到最大預(yù)計(jì)值，明顯氣促，腿部完全疲勞或其他異常征象如心律紊亂等）。（3）質(zhì)量控制1）同Pdi max測定的質(zhì)量控制。2）注意口咬的密閉。受試者在運(yùn)動過程中，易由于呼吸加快而張口呼吸。所以，避免漏氣十分重要。3） 要盡可能保證運(yùn)動過程的平穩(wěn)連續(xù)，也要注意受試者的努力程度，并進(jìn)行合理的指導(dǎo)和鼓勵(lì)。這樣才能保證在遞增式極量運(yùn)動狀態(tài)下評價(jià)膈肌功能及其與運(yùn)動耐受能力和通氣儲備能力的關(guān)系。（4）臨床意義本試驗(yàn)是在增加運(yùn)動負(fù)荷的條件下動態(tài)觀察膈肌功能的變化。在正常人，隨著運(yùn)動負(fù)荷的增加（氧耗量增加），Pdi均呈線性增加。但在中度阻塞性肺疾病患者，運(yùn)動開始時(shí), Pdi雖有一定的增加，但運(yùn)動后期，隨著運(yùn)動負(fù)荷的進(jìn)一步的增加，Pdi不能隨之增加，反而逐漸下降。極量運(yùn)動時(shí)， Pdi均顯著低于正常人。慢性阻塞性肺疾病患者在運(yùn)動過程中， Pdi的異常改變可能與多種因素有關(guān)，除膈肌疲勞外，還可能與運(yùn)動時(shí)呼氣末肺容量增加，膈肌低平等因素有關(guān)?？赏阶麟跫〖‰婎l譜分析，如發(fā)現(xiàn)膈肌肌電頻譜也出現(xiàn)膈肌疲勞的改變，則可判斷Pdi的變化是由于膈肌疲勞所致。膈肌功能運(yùn)動實(shí)驗(yàn)在評價(jià)膈肌力量儲備及疲勞方面，具有更高的敏感性。該實(shí)驗(yàn)還可以判斷膈肌疲勞與通氣功能下降程度的關(guān)系。5最大通氣量耐受實(shí)驗(yàn)（1）最大通氣量(MVV)是指12秒時(shí)間內(nèi)最大努力呼吸能達(dá)到的通氣量，當(dāng)持續(xù)時(shí)間延長時(shí)，通氣量逐漸下降。按照呼吸肌肉耐力測定的原理，設(shè)定一定的通氣水平，觀察可耐受的時(shí)間，稱作通氣耐受時(shí)間測定。通氣量與耐受時(shí)間的關(guān)系和跨膈壓與耐受時(shí)間的關(guān)系圖線相互平行（如圖8所示）。通氣量高于90%的MVV時(shí)，耐受時(shí)間極短；能維持15分鐘或更長時(shí)間的最大通氣量稱作最大持續(xù)通氣量(MSV)。呼吸耐力鍛煉可使MSV增加，進(jìn)行MSV測定時(shí)要用等CO2通氣法。（2）儀器 MSV測量裝置需要有肺量計(jì)和維持呼氣末CO2（Fet CO2）恒定的裝置。維持Fet CO2恒定可用管道重復(fù)呼吸法或增加吸入CO2的方法。通過Fet CO2動態(tài)監(jiān)測，保證受試者不出現(xiàn)高或低碳酸血癥。（3）測量 受試者取坐位，讓受試者口含肺量計(jì)的接口器作最大努力呼吸。按照Fet CO2調(diào)節(jié)重復(fù)呼吸管道的長度或吸入CO2的流量，持續(xù)15分鐘。15分鐘后測得的通氣量就是最大持續(xù)通氣量(MSV)。（4）正常值 正常人的MSV值見表4。（5）臨床意義 病人的MSV變化較大：在COPD中平均占實(shí)測MVV的80%。MSV測定可作為自然呼吸狀態(tài)下呼吸肌肉耐力的測定。在通氣功能不變的前提下，MSV的變化間接反映呼吸肌肉耐力的變化。由于氣道阻力增加或呼吸肌耐力下降均可致MSV的下降，MSV的變化并不能直接反映呼吸肌耐力的變化。表4 MSV正常值正常男性正常女性人數(shù)1614年齡（歲）31.41.426.41.5MSV(升/分)1257815MSV/MVV(%)62.12.360.12.2（三）呼吸肌肉疲勞的測定呼吸肌肉疲勞的定義如上述。疲勞是一個(gè)動態(tài)的過程。當(dāng)肌肉負(fù)荷過重時(shí)，隨著時(shí)間延長，肌肉內(nèi)及整個(gè)神經(jīng)肌肉呼吸鏈發(fā)生多種變化。盡管力量進(jìn)行性下降，能量耗竭，但在神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性調(diào)節(jié)下，通常不致于發(fā)生肌肉損傷和興奮障礙。呼吸肌肉疲勞的測定方法見表5：從表中可以看到，呼吸肌肉疲勞的測定方法與耐力或力量的測定方法重疊。表5 呼吸肌肉疲勞的測定方法直接測定反映或預(yù)示疲勞的測定1.最大等長收縮壓力或力量（Pdi max, MIP）下降1.肌電圖的頻譜改變：中位數(shù)頻率（FC）和高頻/低頻（H/L）比率下降。2.無法達(dá)到預(yù)設(shè)的吸氣壓力或力量3.膈神經(jīng)電刺激誘發(fā)的Pdi（t）下降2.吸氣肌肉松弛率下降或松弛時(shí)間常數(shù)增大3.TTdi或TTI超過疲勞閾值。4.電刺激胸鎖乳突肌的反應(yīng)下降4.體檢發(fā)現(xiàn)呼吸淺快，輔助吸氣肌動用，呼吸不同步或反常呼吸5.經(jīng)呼吸肌休息療法后肌力明顯改善注：TTdi：膈肌張力時(shí)間指數(shù)；TTI：時(shí)間張力指數(shù)1肌電圖（Electromyography，EMG）頻譜分析和其他骨骼肌一樣，當(dāng)刺激神經(jīng)或中樞沖動傳至呼吸肌肉時(shí)，數(shù)毫秒之內(nèi)，其肌纖維膜出現(xiàn)去極化及復(fù)極過程，產(chǎn)生肌電訊號。眾多的肌細(xì)胞產(chǎn)生的綜合訊號可以通過肌電圖儀記錄下來，即為EMG。EMG由不同的頻率組成，其頻率主要在20250Hz之間。根據(jù)EMG功率在不同頻率上分布規(guī)律的變化可早期發(fā)現(xiàn)呼吸肌疲勞。采用Pdi與EMG同步分析的方法，發(fā)現(xiàn)膈肌疲勞時(shí)其EMG頻譜的低頻成分（L：2048Hz）增加，高頻成分（H：150350Hz）減少；相應(yīng)地，其中位頻譜（Centroid frequency，F(xiàn)C，即全部EMG功率分成高低個(gè)50%時(shí)相應(yīng)的頻譜的中位數(shù)值）降低。目前常作肌電測定的呼吸肌肉有膈肌和胸鎖乳突肌。膈肌EMG可通過食道電極、體表電極和經(jīng)皮穿刺電極測定。（1）器械1）測定膈肌肌電的食道電極：EMG測定一般是與跨膈肌壓測定同時(shí)進(jìn)行。其管道和電極的結(jié)構(gòu)見圖9。二條聚乙烯塑料管，外徑2.0mm，內(nèi)徑為1.3mm。兩管粘合成雙腔單管，遠(yuǎn)端封閉，兩條直徑為0.2的銀絲分別穿行于不同的塑料管內(nèi)，在距遠(yuǎn)側(cè)端的11cm及13cm處分別引出，并向遠(yuǎn)端方向環(huán)繞塑料管約50圈，分別組成寬度為1cm，間距為1cm的二個(gè)食管電極。在雙腔管的末端及距遠(yuǎn)側(cè)端1823cm處分別有二個(gè)薄乳膠囊。長度為5cm，直徑為1.2cm左右，囊內(nèi)塑料管壁有多個(gè)小孔囊與管相通。近期亦有報(bào)道用帶有多個(gè)電極的食道囊管，有利于準(zhǔn)確定位。2）差動式前置放大器（帶通201000Hz）： 可以使用生物電放大器（如成都儀器廠生產(chǎn)的FD2型多功能放大器），連接二個(gè)引出的食道電極。3） 心電監(jiān)護(hù)儀。4） 記錄設(shè)備 可用電腦數(shù)據(jù)采集、四通道磁帶記錄儀或其他電訊號儲存器，要求頻率響應(yīng)性為01000Hz（1db），失真度2%，連續(xù)記錄時(shí)間應(yīng)達(dá)到20分鐘以上。5） 頻譜分析 常用電腦作快速富里葉轉(zhuǎn)換（FFT）算出其頻譜，也可選用帶通濾波器配合積分器和生理記錄儀來完成或商品化的頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析，同時(shí)算出H/L比值及FC。6） 其他測定Pdi的器械同上（圖5）。（2） 操作1）胃、食道囊和食道電極的放置 放置方法同Pdi測量?？筛鶕?jù)膈肌EMG訊號進(jìn)行細(xì)致調(diào)整，EMG訊號達(dá)到最大后將管在鼻孔處固定。此時(shí)，食道電極位于食道穿過膈肌部分附近。兩條食道電極引線連接差動式放大器。另外，將人體通過粘貼電極與地線連通，減少噪音。2）EMG的描記 在示波器上觀察EMG的圖形，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換卡（A/D卡），以20003000Hz的取樣速度錄入電腦并存于硬盤中以備分析。也可先錄入磁帶記錄器內(nèi)，待后分析。通常同時(shí)錄入體表心電訊號。以便在分析時(shí)去除心電對EMG的干擾。（3） EMG功率譜的分析方法：常用Hanning窗法，通過FFT求取EMG的功率譜Power spectrum,P(f)即肌電功率在不同頻率的分布 、其中位頻率（FC）及高位功率與低位功率的比值（H/L）。計(jì)算公式如下：Fc=24820f*P(f)/24820P(f)H/L=248152P(f)/4820P(f)廣州呼吸疾病研究所報(bào)道選用2048Hz為低頻功率（避免50Hz交流電的干擾），152248Hz為高頻功率。（4）正常值因?qū)嶒?yàn)室條件不同及個(gè)體差異的影響，F(xiàn)c和H/L的正常值差異較大。根據(jù)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的報(bào)道，F(xiàn)c在70120之間，而H/L常在0.31.9之間。但在同一實(shí)驗(yàn)室同一個(gè)體中測定的結(jié)果相對穩(wěn)定，所以動態(tài)監(jiān)測的意義較大。在吸氣阻力或運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)Fc或H/L較試驗(yàn)前降低20%，即表示有顯著性改變，提示存在早期的肌肉疲勞，此時(shí)肌力尚未下降。在呼吸機(jī)撤機(jī)、吸氣阻力實(shí)驗(yàn)或運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中，均可觀察到EMG的上述改變后出現(xiàn)肌肉力量下降。（5）質(zhì)量控制1）EMG的分析必須去除心電的干擾。心電屬于低頻成分，特別是進(jìn)行運(yùn)動試驗(yàn)時(shí)，由于心率快，對EMG的干擾更大。為消除此因素，可以EMG與心電同時(shí)送入電腦并在顯示器上顯示，選擇吸氣中后期又無QRS波的EMG作分析。在進(jìn)行吸氣阻力負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，常截取256毫秒的取樣時(shí)間作分析。但在運(yùn)動試驗(yàn)時(shí)，宜用128毫秒，這樣即使在運(yùn)動后期心率達(dá)180次/分時(shí)仍可避開QRS波群對EMG干擾。當(dāng)然也可用其他辦法去除心電干擾，如波形相減或QRS間期訊號取零等辦法。2）Fc和H/L值的測定：為了減少Fc和H/L的變異，通常對同一吸氣周期EMG訊號進(jìn)行23次不同時(shí)間的取樣分析，對35個(gè)呼吸周期的數(shù)據(jù)