呼吸机相关膈肌功能障碍研究进展

梁国兴 刘朝晖

【摘要】 横膈肌功能障碍（VIDD）主要由机械通气后导致膈肌张力下降、肌肉萎缩、结构损伤、神经刺激减少、肌纤维重塑等多种因素引发横膈肌收缩功能下降， 主要表现为脱机困难、通气模式与潮气量对呼吸引发膈肌功能障碍明显， 本文通过其发病原理、发病机制、临床诊断与防治等方法予以阐述。

【关键词】 机械通气;脱机困难;膈肌萎缩;横膈肌功能障

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2020.22.090

Research progress of ventilator-induced diaphragm dysfunction   LIANG Guo-xing， LIU Chao-hui. Department of Intensive Medicine， Guangzhou 510507， China

【Abstract】 Ventilator-induced diaphragm dysfunction （VIDD） is mainly caused by a variety of factors such as decreased diaphragm tension， muscle atrophy， structural damage， reduced nerve stimulation， and muscle fiber remodeling after mechanical ventilation， mainly manifested as difficulty weaning， obvious diaphragmatic dysfunction caused by ventilation mode and tidal volume. In this paper， its pathogenesis， clinical diagnosis， prevention and treatment methods are described.

【Key words】 Mechanical ventilation; Difficulty weaning; Diaphragmatic atrophy; Diaphragmatic dysfunction

機械通气能够使呼吸功能降低， 肺容积从而增加， 并且有利于促进维持气泡、氧合， 是治疗急、慢性呼吸衰竭主要方式[1]。经最新研究报道可知， 若应用呼吸机不当， 可造成呼吸机相关VIDD， 主要特性为膈肌收缩力下降并进行性加重， 出现脱机困难。随着机械通气在临床的广泛运用， VIDD的发生率呈逐渐上升趋势[2]。因此， 本文对VIDD患者展开综述， 报告如下。

1 VIDD病因

①膈肌自身特性：引发VIDD另一因素还有废用性萎缩特性[3]。因骨骼肌长时间制动， 收缩力、肌纤维下降与降低。若较于其他骨骼肌， 膈肌更易出现废用性萎缩。据报道， 膈肌废用性萎缩速度是其他骨骼肌的8倍[4]。②机械通气时间：早期机械通气可导致患者膈肌功能障碍， 对时间具有一定依懒性[5]。膈肌纤维基因水平下降主要由机械通气引起， 其中肌球蛋白重链（MHC）亚型不同， 分为：快、慢收缩纤维， 快收缩纤维又分为Ⅱα、Ⅱx、Ⅱb， 随时间的延长患者病情加重。③肺容积：颤搐跨膈压可评估膈肌收缩力的重要指标， 若肺容积增加， 可缩短膈肌初长度， 颤搐跨膈压、膈肌收缩力从而下降， 将引发VIDD[6]。④其他因素：患有严重并发症， 膈肌功能受到影响更大。重症加强护理病房（ICU）多数患者均存在流动力学或血电解质紊乱， 以及低氧血症、营养不良等， 均对营养的供给、膈肌血液循环供造成影响， 进而促VIDD的形成[7]。

2 VIDD发病机制

①膈肌收缩能力降低：膈肌收缩能力可有效反映膈肌内特性指标， 主要在兴奋-收缩耦联过程中胞质内Ca2+， 与膈肌前后负荷无关[8]。若肌肉收缩能力下降， 肌张力也随之下降， 膈肌收缩能力下降主要因肌纤维蛋白浓度降低， 或是收缩蛋白、细胞骨架蛋白异常， 甚至兴奋-收缩耦联功能出现障碍。②肌纤维重塑：现认为， 肌纤维以两种途径表示：a.肌纤维萎缩、肥大， 改变肌纤维所占比例;b.一种肌纤维向另一种纤维转变。③膈肌萎缩：a.肌纤维蛋白合成减少：肌纤维蛋白是肌肉收缩的主要机体， 当肌纤维蛋白出现下降， 其收缩力随之下降[9]。b.肌纤维蛋白分解增加骨骼肌中含有四种水解酶， 钙激酶、泛素蛋白水解酶体通路（UPP）、溶酶体酶等。其中UPP、钙激酶在膈肌纤维蛋白中分解具有重要作用。

3 临床诊断

①磁共振成像（MRI）：操作时间长、费用高， 不适宜呼吸机应用患者[10]。②X线透视：能够反映膈肌运动， 但无统一标准， 诊断价值有限;③超声：具有无创、重复性高、价格便宜、床旁操作简单、方便。通过床旁超声能够观察膈肌， 以及计算DIF位点或肺与肝、脾的交接处;正常人群：DTF 28%～96%， 膈肌厚度：0.22～0.28 cm， 若DTF<20%， 膈肌呼气末厚度<0.2 cm， 提示伴有膈肌萎缩功能障碍。④X线胸片：静态下观察膈肌位置、肺下界， 用于单侧膈肌异常的诊断， 若伴有单侧肺不张， VIDD诊断价值不高[11]。

4 预防及防治

4. 1 预防 ①抑制蛋白水解系统：VIDD是激活各种蛋白水解系统中一部分。通过在分钟通气量（MV）时， 单次肌肉注射亮抑肽酶， 可阻断大鼠膈肌萎缩， 同时， 具有预防收缩力受损。据报道， 蛋白酶体抑制剂中硼替佐米， 能够预防VIDD， 但不能被环氧甲酮四肽蛋白酶体抑制剂重复， 主要与蛋白水解系统有关[13]。②及早脱机：VIDD的发生与机械通气正相关， 在动物实验中， 膈肌收缩功能下降， 于早期6～12 h内迅速出现。此外， 前72 h内， 膈肌厚度下降至最大。应用机械通气评估患者脱机指征， 配合合理锻炼， 尽早脱机极为重要。③增加膈肌活性MV：膈肌收缩运动减弱， 将引起病理、生理变化， 是引发VIDD主要因素， 膈神经刺激后保留膈肌活性， 是预防与治疗VIDD重点[14-18]。

4. 2 治疗 ①药物治疗：针对线粒体抗氧化剂、JAK-ATAT3抑制因子、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）特异性抑制剂、茶碱、钙离子增敏剂、钙蛋白酶抑制剂、热休克蛋白72诱导物、蛋白酶抑制剂、Sre-FoxO1信号通路抑制剂等药物， 通过减轻氧化应激， 防止膈肌萎缩， 继而防止VIDD的进展， 通过动物实验， 获得良好较好效果， 临床尚未应用。徐坡等[19]将大剂量生黄芪应用于膈肌功能障碍中， 能够改善呼吸机相关改善预后。②物理治疗：膈神经刺激在动物应用中， 临床获得较为满意的效果， 舒适度高， 且简便， 动物试验中， 间断颈内静脈， 电刺激动物膈神经， VIDD发生率低。临床心胸手术患者术中行使电刺激膈神经， 自噬体有效上调、氧化应激反应减轻， 术后膈肌功能障碍有效降低。国内动物研究结果表明， 机械通气大鼠中， 间断膈神经电刺激， VIDD进度能够降低， 但因手术患者用非甾体类肌松药， 不能被膈神经电刺激改善。刘绛云[13]学者在超声指导下穴位电刺激， 有效缓解VIDD， 并减少了呼吸机再次插管时间与支持时间。

5 小结

通过选取合适的通气模式， 能够有效恢复膈肌运动， 在配合相应呼吸机锻炼、药物治疗、抗氧化剂、膈神经刺激等， 可有效防治VIDD。

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[收稿日期：2020-01-02]