膈肌功能测定

膈肌是最主要的吸气肌，在吸气过程中所起的作用占所有吸气肌的60%～80%。开展膈肌功能的测定，对于防治膈肌疲劳、指导人工通气时呼吸机的撤离及评价呼吸功能康复效果等方面具有重要意义。

【适应证】

1．膈肌功能状态的评价。

2．人工通气时判断能否撤机的参考指标。

3．其他如神经传导功能等。

【禁忌证】

1．需最大用力的检查，不宜用于气胸、颅内高压和颅内出血患者。

2．需放置食管和胃囊管的检查，不宜用于食管梗阻、胃穿孔、上消化道出血和吞咽障碍者。

3．磁波刺激膈神经法不宜应用于有癫发作、颅内损伤和安装心脏起搏器或其他起搏器者。

【操作方法及程序】

膈肌与一般骨骼肌不同，在人体不能直接测定膈肌的收缩力，常通过测定胸腹内压间接评价其收缩功能。常用的方法包括：①跨膈肌压与最大跨膈肌压；②膈肌耐力试验；③膈肌肌电图；④膈神经刺激诱发的跨膈肌压等。

1．跨膈肌压与最大跨膈肌压 跨膈肌压（transdiaphragmatic pressure，Pdi）为吸气相腹内压（胃内压，Pga）与胸膜腔内压（食管压，Peso）的差值（Pdi＝Pga－Peso）。通常取吸气末的数值。最大跨膈肌压（maximal transdiaphragmatic pres－sure，Pdimax）是指在功能残气位、气道阻断状态下，以最大努力吸气时产生的Pdi最大值。

（1）操作程序及方法：受试者取坐位，鼻腔及咽部表面麻醉和用1%的麻黄碱收缩鼻黏膜后，经鼻孔插入两条末端带有气囊的聚乙烯导管（气囊预先抽空）放置到胃（深度约60cm）及食管下1／3处（深度为40～45cm）。分别从两条导管注入6ml气体，再回抽气体使胃气囊保留1．5ml气体，食管气囊保留0．5ml气体。根据示波器的波形对导管的位置进行调整。正常情况下，当气囊位置适中时，压力波形应显示两个相反的波形（吸气时食管内为负压，胃内为正压）。

测定时，受试者口含连接三通阀的咬口，三通阀先通空气，夹上鼻夹，注意口角勿漏气。让受试者平静呼气至功能残气位时，转动三通阀阻断气道，立即嘱受试者做最大努力吸气，记录的Pdi最大值为Pdimax。做最大努力吸气的方法可以用自然用力吸气法、鼓腹法，收腹吸气法和荧光屏显示压力反馈指导法等。另一测定方法为最大吸鼻跨膈肌压（Pdi sniff）。受试者呼气至功能残气位，嘱其以最大的力量吸鼻，记录Pdi值。不同方法测量的结果有一定的差异。通常建议测定5～10次，起码有3次的变异＜15%。

（2）正常值：至今尚无公认的Pdimax正常预计值公式。国内文献报道正常人Pdimax测定的结果为90～215mmHg（8．83～21．2kPa）由于Pdimax在正常人群中的变异较大，所以比正常平均值降低40%以上才能肯定为异常。在同一病例的动态观察中，Pdimax降低20%代表膈肌疲劳。

（3）临床意义：Pdimax特异性地反映膈肌做最大收缩时所能产生的压力。当Pdi及Pdimax均明显下降代表有膈肌无力或疲劳的存在。在动态观察中Pdimax明显降低是膈肌疲劳的直接依据。

（4）注意事项：①当胃囊和食管囊放置合适后，要在鼻孔处加以固定，防止位置移动；②肺容量对Pdimax有明显的影响，一般统一在功能残气位测定；③通常宜同时测定Pdimax和Pdi sniff，取最大值作为Pdimax。

2．膈肌耐力试验 膈肌耐受时间（Tlim）是指膈肌在特定强度的吸气负荷下收缩所能维持而不发生疲劳的时间，Tlim越长代表耐力越好。

（1）操作程序及方法：Tlim测定时首先要测定Pdimax。然后按照一定的百分比给予吸气负荷。受试者在负荷下用力呼吸，直至出现疲劳的表现。常用的吸气负荷方法有：①吸气阻力法，最常用，通过缩小吸气通道而产生阻力。所用的器械除同测Pdimax测定外，口腔含接一个可调的吸气阻力阀，可以采用自制的简易吸气阻力器械，如通过口咬联接一个50ml的塑料注射器外筒。筒的前端附有单向呼气活瓣，筒壁穿以1mm直径的小孔多个，用胶布黏附法保持不同数量的小孔，从而产生不同的吸气阻力。②吸气阈值负荷法（threshold load），采用带重力的活塞、电磁阀或其他吸气阈值负荷装置，受试者必须用力吸气使气道压力降低到阈值压力以下时才能把阀门打开产生吸气气流。所以整个吸气过程压力比较恒定。通过调整打开阀门的阈值压力而调节吸气负荷。此法应用较容易。③其他方法，如持续最大通气负荷（等CO2）法、反复的最大用力吸气法、最大的可维持的恒定流量法等。

检测时，调节好给予的吸气负荷、吸气时间和呼吸频率（常用15／min），观察可以耐受的呼吸时间。采用节拍器指导受试者按节奏呼吸，通过示波器上的压力波形进行自我调整，控制潮气量在正常水平。保证每次吸气的负荷恒定。通常用平均Pdi（mPdi）与Pdimax的比值（常选用50%～60%）作为设定的负荷指标。直到受试者即使尽最大努力也不能达到设定的压力水平并连续3个呼吸周期以上时，即表示呼吸肌肉出现疲劳，记录疲劳出现的时间，即为Tlim。

（2）正常值：因不同的实验室的实验条件而异。一般设定的负荷指标采用mP－di为Pdimax的50%，并在吸气时间占呼吸周期时间的50%的条件下，40～65岁的正常男性的Tlim为9～12min，而中、重度慢性阻塞性肺疾患者的Tlim为2～5 min。

（3）临床意义：Tlim是反映呼吸肌耐力的重要指标。

（4）注意事项：①对负荷条件的标准化，为了使Tlim在不同的人群或疾病中具有可比性，需要在相同负荷的状态下检测Tlim。对于膈肌，可用每次吸气产生的Pdi的平均值（mPdi）和Pdimax的比值作为标化的膈肌收缩强度；用吸气时间（Ti）与呼吸周期总时间（Ttot）的比值作为标化的收缩持续时间。两者综合得出膈肌张力时间指数（TTdi）＝mPdi／Pdimax×Ti／Ttot。TTdi反映膈肌的负荷。②为了保证在吸气阻力条件下还能维持正常潮气量，可采用潮气量监测和呼气末二氧化碳浓度监测。

3．膈肌肌电图　膈肌肌电图（EMG）可通过食管电极、体表电极和经皮穿刺肌肉内电极测定，目前多数用食管电极检测。EMG由不同的频率组成，其频率主要为20～350Hz。根据频率分布规律的变化可发现早期呼吸肌疲劳。

（1）操作程序及方法：常用食管电极法。EMG测定一般是与跨膈肌压测定同时进行。用带多个电极（常用7～8个电极，组成3～5对的组合，取最好的信号作分析）的双腔聚乙烯塑料囊管。放置方法同Pdi测定。电极引出的信号经过差分放大器后，同步输出到记录系统和显示器。必要时调整囊管的位置，使EMG的信号振幅最大，然后将管在鼻孔处固定。信号记录系统可以用电脑数据采集或磁带记录器。通常同时录入体表心电讯号，以便在分析时去除心电对EMG的干扰。选择吸气相膈肌电信号作频谱分析。膈肌疲劳时其EMG频谱的低频成分（L：30～50Hz）增加，高频成分（H：130～250Hz）减少；相应地，中位频谱（centroid fre－quency，Fc，即全部功率谱分隔成高低各50%的频率数值）降低。

（2）正常值：膈肌EMG的正常值受到不同的实验室条件及个体差异的影响，Fc和H／L的正常值差异甚大。根据多个实验室的报道，Fc为70～120，而H／L多为0．5～1．2。动态监测较有意义。在吸气阻力或运动试验中，当Fc或H／L较试验前降低20%，即表示有显著性改变，提示存在早期的膈肌疲劳。此改变先于肌力的下降。

（3）临床意义：膈肌EMG是预测膈肌疲劳和反映呼吸中枢驱动的常用指标。在机械通气撤机、吸气阻力实验或运动实验中，均可观察到在出现膈肌力量下降之前，先有EMG的改变。

（4）注意事项

①去除心电对EMG分析的干扰：心电干扰EMG的低频成分，可通过避开心电法，波形相减或QRS间期信号取零等办法来除去心电的干扰。

②减小Fc和H／L测定值的波动：对同一吸气周期EMG信号进行2～3次不同时间段的取样分析，对3～5个呼吸周期的数据取平均数，可获得较准确及重复性较高的数据。

③电极移动干扰的消除：在试验过程中（尤其是运动试验），食管电极的轻微移动，会造成EMG低频成分的干扰，所以要滤去20Hz以下的信号。

④EMG容易受到干扰，将人体通过粘贴电极与地线连通，可以减少噪音。

4．膈神经刺激诱发的跨膈肌压（Pdi，t） 用电或磁波刺激颈部膈神经诱发膈肌收缩时产生的跨膈肌压为诱发跨膈肌压（Pdi，t）。通常采用足够的（超强）刺激强度使所有的神经纤维兴奋；用单次、短时（0．1～0．2ms）刺激（颤搐性刺激）。此法可避免主观用力程度的影响，也有助于鉴别膈肌疲劳的类型（中枢性和外周性）和检查膈神经功能，是临床上比较容易应用和比较可靠的检测膈肌功能的方法。

（1）操作程序及方法：检查时受试者口含阻断阀上的咬口作安静自然呼吸。在平静呼气末（FRC位）阻断气道，并给予单次颤搐性刺激，记录诱发的Pdi即为诱发跨膈压（Pdi，t）。刺激方法可采用电或磁波刺激。电刺激采用经皮无创刺激法。把左右两个阳极（参照电极）用粘贴电极置于上胸部（常选用胸锁关节处）；而两个阴极（刺激电极）用柱状金属电极，在胸锁乳突肌后缘，锁骨上方4cm附近往内轻压刺激膈神经。根据刺激的效果，在局部调整位置及选用不同直径的电极（2～10 mm，常用6mm），以保证对膈神经的刺激效果，又不会引起明显的颈部肌肉收缩为标准。

磁波刺激可以采用颈前部（部位同电刺激）、颈背部或胸前（胸骨上段）刺激法。颈背部刺激时，受试者的头部尽量前屈，使第七颈椎充分后凸，将刺激线圈的中央孔对准第7颈椎，紧贴颈背部，在平静呼气末给予刺激。用体表电极法（第6、7肋间前端距肋缘上下各1cm处）记录诱发的膈肌动作电位（action potential，AP）。观察显示器上诱发的AP输出来判断刺激的效果和刺激量的恒定。电刺激强度通常用20mA（电流型），每次放电时间为0．1～0．2ms；磁波刺激用100%的强度（即2．0～2．5Tesla，放电持续时间50μs）。

（2）正常值：电刺激和磁波刺激诱发的Pdi，t结果有很好的相关性，多数的报道磁波刺激法的Pdi，t略高于电刺激法。目前缺乏正常预计值。多数的报道正常志愿者的Pdi，t为18～34cmH2O。广州呼吸疾病研究所的报道，在13例正常志愿者中，电刺激法的Pdi，t为（22．9±3．8）cmH2O，而磁波刺激法为（24．5±4．2）cmH2O。当Pdi，t＜15cmH2O时，提示膈肌功能下降。动态监测其变化，Pdi，t下降20%即可反映膈肌疲劳。Pdi，t与Pdimax之间存在一定的比率。电刺激法Pdi，t占Pdimax的17%～21%。磁波刺激法Pdi，t占Pdimax的24%±6%。

（3）临床意义

①可以较客观地测定膈肌力量，不受自主努力程度或呼吸方式的影响。

②反映外周性疲劳，不受中枢的影响，因而有利于对外周性与中枢性疲劳的鉴别诊断。

③测得的Pdi，t可反过来推算Pdimax的大小。

④判断膈神经功能和神经传导时间。

（4）注意事项

①采用经皮电刺激时，易由于肩颈部肌肉收缩使电极移位，影响刺激的效果。所以，应选用合适的电极，同时注意刺激点与柱状电极压按的角度，保证有效的膈神经刺激。监测诱发的膈肌AP，一旦AP下降则代表膈神经兴奋不完全，要对电极位置进行调整。

②自主努力呼吸对Pdi，t的测定有一定的影响。应在平静呼气末放松状态下给予刺激。

③肺容量的改变对Pdi，t有明显的影响。因此，动态监测时要在相同体位和肺容量位（FRC位）下测定，才有较好的可比性。