體外膈肌起搏對ICU獲得性衰弱患者膈肌功能障礙有效性的研究分析

ICU獲得性衰弱(intensive care unit-acquired weakness，ICU-AW)是重癥患者在住院期間不明原因引起以呼吸肌無力、對稱性四肢肌無力、脫機困難、反射減少、以及輕癱或四肢癱等一系列表現的神經肌肉并發癥，其中以膈肌為最主的呼吸肌及上肢肌肉最受影響，面部肌群影響最小[1-3]。在機械通氣4～7d的患者發生率可達33%[4]，機械通氣≥10d的患者發病率高達67%[5]。ICU-AW的膈肌功能障礙可能與重癥患者長時間的臥床制動、多器官衰竭、高血糖、神經阻滯劑的應用及長時間的機械通氣引起的膈肌去負荷、肌肉受損有關[6]。體外膈肌起搏(external diaphragm pacer, EDP)是一種被動式的呼吸肌鍛煉方法，通過外周體表低頻脈沖電刺激膈神經，引起膈肌節律性收縮，恢復膈肌功能的一種治療方法[7]。EDP已被研究證明對慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)后膈肌功能障礙[8]，腦卒中后膈肌功能障礙[9]，高位脊髓損傷后膈肌功能障礙及頑固性呃逆(tractable hiccup，IH)等疾病的有效性[10-11]。但幾乎沒有EDP對ICU-AW膈肌功能的研究報道，本研究將探討EDP對于ICU-AW患者膈肌功能障礙的臨床療效，以期為ICU獲得性衰弱臨床治療提供借鑒。

1 資料與方法

1.1 一般資料 61例研究對象均來自2017年9月～2018年8月四川大學華西醫院重癥醫學科，均診斷確定為ICU-AW，所有患者均有創氣管切開+呼吸機輔助通氣，預期住院時間>2周，診斷標準：采用醫學研究理事會(Medical Research Council score，MRC-score)量表作為評分工具，評價6對肌群(雙上肢肩外展、屈肘、伸腕、屈髖、伸膝、踝背伸)的肌力，將分數相加，最高分為60分，最低分為0分，MRC<48分則診斷為ICU-AW[12]。納入標準：存在原發危重病，符合ICU-AW的臨床診斷標準；年齡大于18歲小于80歲；呼吸中樞驅動正常；胸鎖乳突肌區域皮膚完整暴露；患者意識清醒(RASS>-1，無譫妄)；患者或家屬愿意簽署知情同意書并參與該研究者。排除標準：存在膈神經刺激的禁忌癥(氣胸、活動性肺結核、胸膜增厚粘連、血流動力學不穩定、嚴重的肺部感染、體內有金屬植入物)；膈肌結構受損，膈肌麻痹或已知的其他膈肌解剖學異常；缺少可以看到膈肌厚度的視窗；懷孕和年齡<18歲者；缺乏知情同意或患者不合作、配合者；生命體征不平穩。共收集患者76例，符合入選條件64例，分為對照組22例，觀察組A 21例，觀察組B 21例，其中對照組在治療過程中有2名患者拒絕治療而退出，觀察組B有1名患者因病情加重而中止試驗，最后完成研究61例。本研究已通過本院倫理委員會的批準，所有納入本研究的受試者或家屬都已簽訂知情同意書。將患者隨機分為3組，即對照組20例，觀察組A 21例，觀察組B 20例，3組性別、年齡、病程、BMI指數、急性生理及慢性健康評分(Acute Physiology and Chroric Health Evaluation，APACHE Ⅱ)、膈肌活動度、最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，MIP)、膈肌厚度比較差異均無統計學意義，具有可比性，見表1。

1.2 方法 對照組僅給予不包括康復治療的常規臨床干預和護理流程，包括氣道管理、抗生素應用、營養支持和鎮靜等。觀察組A在對照組的基礎上由心肺物理治療師進行常規康復評估及治療，包括合作能力的評估(S5Q問卷：5 standardized questions)、咳嗽效力、關節活動度、肌力、平衡能力的評估，評估后心肺物理治療師根據患者病情和評估結果制定康復治療計劃，包括氣道廓清技術使用、肺容量擴張療法使用、呼吸肌訓練、四肢肌力訓練。患者生命體征平穩下，按照床上被動活動→床上輔助活動→床上抗阻活動→床邊主動活動→床上過渡到椅子上活動→站立訓練肢體活動訓練進行，只有在完成上一階段的訓練后才能進入到下一階段，6次/周，治療2周，如果訓練過程中，患者出現生命體征的變化，立即停止康復訓練。觀察組B在觀察組A的基礎上接受體外膈肌起搏技術(廣州雪利昂生物科技有限公司，HLO-GJ13A)，治療在康復治療后進行，患者仰臥位，床頭抬高至60°，上位電極置于胸鎖乳突肌下1/3內側，下位電極置于雙側鎖骨中線與第二肋間交叉點，脈沖頻率為40Hz，刺激強度為患者能夠耐受下最大強度，刺激次數為9次/min，脈沖寬度200us，脈沖幅度≤30V，以病人感覺舒適為準。每次20min，每天2次，每周6 d，療程為2周。

表1 3組患者治療前一般資料比較

1.3 評定標準 ①膈肌活動度和膈肌厚度測評：采用飛利浦 pure wave M型B超機。患者取仰臥位(床頭抬高約30°)，將探頭置于右側鎖骨中線或腋前線與肋弓下緣交界處，以肝臟或脾臟作為膈肌透聲窗，探頭指向頭側及背側，使聲束到達并垂直于膈肌中后三分之一部位，膈肌顯示為一條厚的線樣高回聲帶。在理想的二維圖像基礎上應用M超顯示膈肌運動，M超取樣線指向膈肌頂部并與長軸夾角小于 30°，囑患者呼氣至殘氣容積位，用力吸氣至肺總容量，測量膈肌上下活動范圍，取樣線盡量與膈肌垂直，待膈肌運動平穩，獲取最大的膈肌活動度，并在屏氣情況下獲取膈肌厚度。②最大吸氣壓：在功能殘氣量(Functional residual capacity , FRC)狀態下做最大努力吸氣。在呼氣末夾閉鼻腔，關閉管路，讓患者進行深吸氣持續1s以上，測定最大吸氣壓，重復3次，取最大值為MIP，MIP與患者焦慮程度、呼吸肌協調程度、年齡、鎮靜鎮痛藥物使用有關，故只能作為一種輔助手段。③Barthel指數及ICU住院時間：Barthel指數包括10個項目，評定方法簡單，信度、效度高，本研究采用Barthel指數和ICU住院時間評價患者生活能力，預測患者整體的預后和治療療效。

2 結果

2.1 3組患者膈肌活動度、MIP、膈肌厚度比較 治療后，3組患者膈肌活動度、MIP均較治療前明顯提高(P<0.05)。膈肌活動度組間兩兩比較，結果示觀察組B>觀察組A>對照組，對照組和觀察組A比較沒有統計學差異，觀察組B分別與對照組及觀察組A比較差異有統計學意義(P<0.01)。治療后MIP評分比較,觀察組B>觀察組A>對照組(P<0.01)。見表2。

與治療前比較，aP<0.05;與對照組比較,bP<0.01;與觀察組A比較,cP<0.01

2.3 3組患者治療后膈肌厚度、Barthel指數、ICU住院天數比較 3組治療后膈肌厚度及Barthel指數有統計學差異,觀察組B>觀察組A>對照組(P<0.01)。3組患者治療后住院天數兩兩比較具有統計學差異(P<0.01)，觀察組B<觀察組A<對照組(P<0.01)。見表3。

與對照組比較,aP<0.01;與觀察組A比較,bP<0.01

3 討論

膈肌屬于橫紋肌，是人體最重要的呼吸肌，占據靜息呼吸狀態70%～80%的呼吸動度[13]，膈肌纖維按照磷酸化酶、肌肉氧化酶含量及ATP酶反應，分為快縮強氧化酵解型、快縮強酵解型和慢縮強氧化型，其中快縮強酵解型肌纖維(Ⅱ型纖維，白肌纖維，快肌)約占50%[14]，發生廢用性衰弱的速度是其他骨骼肌的8倍。ICU-AW患者的膈肌功能障礙，是以選擇性膈肌Ⅱ型肌纖維萎縮為主要特征[8]，其機制可能為ICU長期的制動、炎癥、內分泌應激反應、微循環障礙、去神經支配、營養不足等因素有關，這些因素綜合引起肌球蛋白合成減少和分解增加，造成的肌膜興奮性降低，形成以膈肌和四肢肌為表現的肌肉萎縮[3-5]。

膈肌起搏(diaphragm pacing，DP)是通過電脈沖刺激膈神經，引起膈肌有節律的收縮，來模擬人體生理模式的呼吸運動[15]。起源于200多年前通過電刺激膈神經改善通氣功能來搶救窒息患者[16]。臨床上最早被Sarnoff在1950年用于治療小兒麻痹癥合并膈肌麻痹的患者[17]。DP分為體外式膈肌起搏和植入式膈肌起搏(implanted diaphragm pacer, IDP)。EDP由起搏器(脈沖電流發送裝置)、導線和體表電極組成，它是將起搏電極粘貼于頸部皮膚距膈神經最表淺部位的皮膚，根據一定射電參數發出脈沖電流經過導線輸送到體表電極進行刺激起搏，以提高膈肌興奮性，增加膈肌收縮，從而使胸腔容積增加，改善肺泡通氣量[18-19]；IDP是將金屬電極接收器植入體內與膈神經直接接觸，由體外發射器發送射電信號到體內接收器，再將射電信號轉換成脈沖電流對膈神經進行直接刺激，以改善膈肌功能[18]。它具有刺激效果好，能夠減少機械通氣時間等特點。因EDP具有結構簡單、操作方便、無創傷、費用低、適用范圍廣泛等特點，在國內應用較為廣泛。

本研究結果顯示，經治療后3組患者膈肌活動度和MIP結果說明早期心肺康復和EDP能夠提高ICU-AW患者膈肌肌力和耐力，改善患者通氣功能，這與勾海超等[20]的研究結果一致，并且早期心肺康復聯合EDP較之單一早期心肺康復治療更有效果。本研究還發現，經治療后3組患者的Barthel指數和ICU住院時間同樣存在有統計學差異，提示EDP能夠有效改善ICU-AW患者的日常生活活動能力和生活質量，降低ICU住院時間，并且早期心肺康復聯合EDP比單一早期心肺康復更有意義。這可能與EDP刺激后患者膈肌肌力和耐力增加，膈肌活動度提高，通氣功能改善，全身氧供增加，有氧代謝增加，四肢骨骼肌耐力提高有關系。

綜上所述，體外膈肌起搏能夠有效增加ICU-AW患者的膈肌肌力和耐力，改善患者通氣功能，提高日常生活活動能力和生活質量，縮短ICU住院時間，具有較高的臨床使用價值。但目前對于體外膈肌起搏的治療強度、治療持續時間，以及停止治療后相關療效能夠維持多久無統一的定論，且本研究納入樣本量少，評價標準是通過影像學進行結構形態評價，而未通過“跨膈壓”進行有效力學評價，后期需要更多大樣本的研究來進一步探討體外膈肌起搏在ICU中的使用價值。