呼吸機相關膈肌功能障礙研究進展

梁國興 劉朝暉

【摘要】 橫膈肌功能障礙（VIDD）主要由機械通氣后導致膈肌張力下降、肌肉萎縮、結構損傷、神經刺激減少、肌纖維重塑等多種因素引發橫膈肌收縮功能下降， 主要表現為脫機困難、通氣模式與潮氣量對呼吸引發膈肌功能障礙明顯， 本文通過其發病原理、發病機制、臨床診斷與防治等方法予以闡述。

【關鍵詞】 機械通氣;脫機困難;膈肌萎縮;橫膈肌功能障

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

機械通氣能夠使呼吸功能降低， 肺容積從而增加， 并且有利于促進維持氣泡、氧合， 是治療急、慢性呼吸衰竭主要方式[1]。經最新研究報道可知， 若應用呼吸機不當， 可造成呼吸機相關VIDD， 主要特性為膈肌收縮力下降并進行性加重， 出現脫機困難。隨著機械通氣在臨床的廣泛運用， VIDD的發生率呈逐漸上升趨勢[2]。因此， 本文對VIDD患者展開綜述， 報告如下。

1 VIDD病因

①膈肌自身特性：引發VIDD另一因素還有廢用性萎縮特性[3]。因骨骼肌長時間制動， 收縮力、肌纖維下降與降低。若較于其他骨骼肌， 膈肌更易出現廢用性萎縮。據報道， 膈肌廢用性萎縮速度是其他骨骼肌的8倍[4]。②機械通氣時間：早期機械通氣可導致患者膈肌功能障礙， 對時間具有一定依懶性[5]。膈肌纖維基因水平下降主要由機械通氣引起， 其中肌球蛋白重鏈（MHC）亞型不同， 分為：快、慢收縮纖維， 快收縮纖維又分為Ⅱα、Ⅱx、Ⅱb， 隨時間的延長患者病情加重。③肺容積：顫搐跨膈壓可評估膈肌收縮力的重要指標， 若肺容積增加， 可縮短膈肌初長度， 顫搐跨膈壓、膈肌收縮力從而下降， 將引發VIDD[6]。④其他因素：患有嚴重并發癥， 膈肌功能受到影響更大。重癥加強護理病房（ICU）多數患者均存在流動力學或血電解質紊亂， 以及低氧血癥、營養不良等， 均對營養的供給、膈肌血液循環供造成影響， 進而促VIDD的形成[7]。

2 VIDD發病機制

①膈肌收縮能力降低：膈肌收縮能力可有效反映膈肌內特性指標， 主要在興奮-收縮耦聯過程中胞質內Ca2+， 與膈肌前后負荷無關[8]。若肌肉收縮能力下降， 肌張力也隨之下降， 膈肌收縮能力下降主要因肌纖維蛋白濃度降低， 或是收縮蛋白、細胞骨架蛋白異常， 甚至興奮-收縮耦聯功能出現障礙。②肌纖維重塑：現認為， 肌纖維以兩種途徑表示：a.肌纖維萎縮、肥大， 改變肌纖維所占比例;b.一種肌纖維向另一種纖維轉變。③膈肌萎縮：a.肌纖維蛋白合成減少：肌纖維蛋白是肌肉收縮的主要機體， 當肌纖維蛋白出現下降， 其收縮力隨之下降[9]。b.肌纖維蛋白分解增加骨骼肌中含有四種水解酶， 鈣激酶、泛素蛋白水解酶體通路（UPP）、溶酶體酶等。其中UPP、鈣激酶在膈肌纖維蛋白中分解具有重要作用。

3 臨床診斷

①磁共振成像（MRI）：操作時間長、費用高， 不適宜呼吸機應用患者[10]。②X線透視：能夠反映膈肌運動， 但無統一標準， 診斷價值有限;③超聲：具有無創、重復性高、價格便宜、床旁操作簡單、方便。通過床旁超聲能夠觀察膈肌， 以及計算DIF位點或肺與肝、脾的交接處;正常人群：DTF 28%～96%， 膈肌厚度：0.22～0.28 cm， 若DTF<20%， 膈肌呼氣末厚度<0.2 cm， 提示伴有膈肌萎縮功能障礙。④X線胸片：靜態下觀察膈肌位置、肺下界， 用于單側膈肌異常的診斷， 若伴有單側肺不張， VIDD診斷價值不高[11]。

4 預防及防治

4. 1 預防 ①抑制蛋白水解系統：VIDD是激活各種蛋白水解系統中一部分。通過在分鐘通氣量（MV）時， 單次肌肉注射亮抑肽酶， 可阻斷大鼠膈肌萎縮， 同時， 具有預防收縮力受損。據報道， 蛋白酶體抑制劑中硼替佐米， 能夠預防VIDD， 但不能被環氧甲酮四肽蛋白酶體抑制劑重復， 主要與蛋白水解系統有關[13]。②及早脫機：VIDD的發生與機械通氣正相關， 在動物實驗中， 膈肌收縮功能下降， 于早期6～12 h內迅速出現。此外， 前72 h內， 膈肌厚度下降至最大。應用機械通氣評估患者脫機指征， 配合合理鍛煉， 盡早脫機極為重要。③增加膈肌活性MV：膈肌收縮運動減弱， 將引起病理、生理變化， 是引發VIDD主要因素， 膈神經刺激后保留膈肌活性， 是預防與治療VIDD重點[14-18]。

4. 2 治療 ①藥物治療：針對線粒體抗氧化劑、JAK-ATAT3抑制因子、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）特異性抑制劑、茶堿、鈣離子增敏劑、鈣蛋白酶抑制劑、熱休克蛋白72誘導物、蛋白酶抑制劑、Sre-FoxO1信號通路抑制劑等藥物， 通過減輕氧化應激， 防止膈肌萎縮， 繼而防止VIDD的進展， 通過動物實驗， 獲得良好較好效果， 臨床尚未應用。徐坡等[19]將大劑量生黃芪應用于膈肌功能障礙中， 能夠改善呼吸機相關改善預后。②物理治療：膈神經刺激在動物應用中， 臨床獲得較為滿意的效果， 舒適度高， 且簡便， 動物試驗中， 間斷頸內靜脈， 電刺激動物膈神經， VIDD發生率低。臨床心胸手術患者術中行使電刺激膈神經， 自噬體有效上調、氧化應激反應減輕， 術后膈肌功能障礙有效降低。國內動物研究結果表明， 機械通氣大鼠中， 間斷膈神經電刺激， VIDD進度能夠降低， 但因手術患者用非甾體類肌松藥， 不能被膈神經電刺激改善。劉絳云[13]學者在超聲指導下穴位電刺激， 有效緩解VIDD， 并減少了呼吸機再次插管時間與支持時間。

5 小結

通過選取合適的通氣模式， 能夠有效恢復膈肌運動， 在配合相應呼吸機鍛煉、藥物治療、抗氧化劑、膈神經刺激等， 可有效防治VIDD。

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[收稿日期：2020-01-02]