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文章作者：周丽娜 李庆云 黄绍光

膈肌是人体主要的呼吸肌，承担着60%-80%的通气需要。膈肌功能异常可出现运动耐力下降、呼吸困难、睡眠呼吸紊乱等，是呼吸衰竭发生的重要病理生理机制之一。

除神经肌肉损伤外，慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）、支气管哮喘（简称哮喘）或慢性心力衰竭等可因通气异常、药物应用（如糖皮质激素、抗生素及镇静剂等）、机械通气，引起中枢敏感性异常、肌纤维损害或做功负荷过高/过低导致膈肌功能障碍。

因此，对膈肌功能评估不仅有助于疾病诊断，还可用于慢阻肺、心衰等患者的肺功能评价及撤机指导等3本文就膈肌功能综合评估方法的研究进展进行综述。

1.影像学技术：

（1）普通X线：

普通X线包括胸片与透视。胸片为静态检测手段，分为正位和侧位片，可观测肺下界、膈肌位置及轮廓等。

正常膈肌在胸片中密度较高，与邻近低密度的肺叶形成鲜明对比。在判断膈肌位置前，常需寻找合适的解剖标志，如胸肋、胸椎等。正常人群右侧膈顶高于左侧。

由于左侧胃、脾的影响，膈肌轮廓的测量常局限于右侧，以膈叶的曲率半径及侧位片膈顶高度/前后径的比值来表示。

胸片常用于单侧膈肌异常的诊断，如因肌纤维薄弱扩张所致的膈膨升、胸腹腔疾患所致的压力梯度异常或膈神经麻痹等，敏感度为90%，特异度为44%。局部膈膨隆应与肿瘤、膈疝相鉴别，需进一步进行CT平扫与重建。

膈神经麻痹可引起肌肉运动功能丧失，因此邻近肺组织常伴有明显的肺不张。透视可动态评估膈肌的运动功能，是对胸片的进一步补充，并以观测膈肌运动幅度为主。正常膈肌运动呈非均一性，左膈叶平均上下运动的幅度为3.15cm，右侧为2.75cm。

透视对单侧膈肌运动异常的检测有意义，特别是可行经鼻吸气试验（fluoroscopicsnifftest，FST）加强膈肌异常活动，麻痹膈肌可出现健侧膈肌下降患侧膈肌上升的矛盾运动透视也并非绝对可靠，6%无膈肌异常患者可出现假阳性。

若患者呼气至低于正常功能残气量，由于吸气时腹肌突然松弛，麻痹膈肌会有突发性尾鳍样运动。且FST不适于双侧膈肌麻痹的诊断。胸片与透视实现了动静态的观测，虽诊断特异性相对有限且有较强的辐射损伤，但价格低廉，可作为初始评估手段。

（2）计算机断层扫描：

CT作为静态检测手段，可进行横断面扫描及三维重建，用于检测膈肌的器质性占位。大脑中枢至膈肌的神经受累是膈肌麻痹的重要病理生理机制，CT可发现损害膈神经的病灶，如恶性肿瘤（肺癌、食管癌、淋巴瘤等），真切反映肿块的位置、大小、形态。同时还能区分胸片不能鉴别的膈肌升高，特别对各类膈病（如Bochdalek痛、Morgagni痛、食管疝等）有可靠的诊断价值，可以定位并经图像重建，准确测量疝的体积，判断疝内容物性质及其走向。

三维重建能还原膈肌各部的立体结构，在RV（残气量），FRC（功能残气量），TLC（肺总量）等时相测量患者矢状位和冠状位的膈肌长度、表面积、膈穹隆、对合面积等来量化膈肌的功能。然而，上述指标尚无正常值，仅限于与正常人群的对比研究。

（3）磁共振：

磁共振不仅能显示高信噪比的膈肌结构，还可利用不同的扫描序列敏感发现异常的膈肌运动。Gierada等于1995年首次证实了用快速梯度回波脉冲序列评价膈肌运动的可靠性，揭示了左右膈肌运动的非同步性。

沿仙等采用1.5T-MR稳态采集快速成像序列（FIESTA），在不同体位下测定吸气相与呼气相的膈肌移位、运动速率及左右肺叶的同步性。

而MR导航回波（navigatorecho）技术则可通过采集回波信号来动态检测膈肌的运动轨迹，以达到消除和纠正运动伪影或图像变形的目的。还有学者利用MR透视（MR-flUOTOSCOpy）检测慢阻肺患者与肺功能的关系，从而评估疾病病程及药物如支气管舒张剂的疗效。

虽然MRI是较全面、准确、客观的检测手段，但是，由于其操作要求高、费时且费用高，尚不能作为膈肌检测的首选方法。

（4）超声：

超声检查具有非侵人性、快速、便携、价格低且适于危重患者床边检测等优点。不同于透视（以显示前中心腱运动为主），超声可通过检测膈肌与胸壁对合部分肌肉厚度的改变来反映膈肌的舒缩运动。1975年Haber等[18]首次报道B型、M型超声评估伴有腹腔疾病患者的膈肌运动。

B型超声为实时探测膈肌的厚度与回声是否异常，M型超声显示膈肌的运动曲线，评价一段时间内某部位膈肌运动的方向、幅度、速率。正常人群膈肌厚度0.22~0.28cm，若呼气末 0.2cm提示膈肌萎缩。

若膈肌厚度改变即（吸气末厚度-呼气末厚度）/呼气末厚度小于20%，或平静呼吸、深呼吸、鼻吸气时无膈肌运动或鼻吸气时出现矛盾运动，则提示膈肌麻痹，深吸气时运动幅度低于正常人群提示膈肌无力。

超声还可用于引导膈肌肌电图电极置入、评估机械通气患者的呼吸做功及指导撤机，以及结合MR、光电运动分析系统，根据膈肌的运动及结构标记进行三维重建。

因此未来超声可能会实现动态检测与3D静态显像的结合。超声的主要缺陷是检测视野小，通常需结合其他影像技术如X线透视等。另需注意的是，超声检测的膈肌运动与性别、身高、体重及肺功能相关。其他影响因素还包括皮下脂肪、操作医师经验、脏器如肝胃脾、鼓肠等。

2. 电生理检查：

膈肌肌电图（EMGdi）：是经电极感知膈肌电活动，放大、滤过及数字化处理后得到不同频波，根据其分布规律来发现膈肌异常。电极按部位可分为：体表、经皮穿刺置人肌肉内及食管电极。体表电极是按胸前骨性标志放置，主要记录膈肌肋间部肌电，可获得稳定的波形。

体表电极在个体及研究间的数据缺乏可比性，主要原因是缺乏标准的设备与电极定位、周围肌肉信号干扰、皮下脂肪影响及电极位移等。

肌内电极是利用电极针或金属传感器直接感受膈肋部的电活动，影响因素少，信号检测范围虽局限，但能准确反映单位神经元与肌肉纤维的生理特点。

气胸是肌内电极最主要的副作用，现常结合超声引导来避免。食管电极是检测膈肌电生理活动的经典手段，目前已由单对发展至多对（大于3对），在食管裂孔水平记录膈肌脚的电活动，因此受肥胖、肋间肌或腹部肌肉信号干扰少，但受心电活动频率、食道肌蠕动、设备电源、肺容量，特别是电极间距的影响。

EMGdi检测常结合电刺激或磁波刺激，刺激膈神经诱发复合肌肉动作电位（CMAP）是评价胸肌功能障碍的客观指标，可分析CMAP的潜伏期、幅值、峰值等，并可计算胸神经传导时间（PNCT）0刺激颈髓突或对侧头皮（相当于C3/C4）检测运动诱发电位（MEPs）可用来评价腩肌中枢运动传导功能和完整性，若与CAMP的潜伏期进行比较，可得出中枢传导时间。

因此EMGdi是反映呼吸中枢驱动的良好指标。若膈神经刺激联合US检测，可对膈神经刺激后的膈肌搐缩进行实时观测及定量，提高了CMAP诊断的准确性。

目前认为PNCT和CMAP幅值与年龄、身高、体重及腹围等无关。临床上除可评估神经肌肉损伤患者呼吸受累外，也是危重症患者检测膈肌功能的一个重要的方法。

近年来临床还引人了通过横膈电活动控制的神经调节辅助通气（NAVA）这一机械通气模式，使呼吸机能按一定比例提供通气支持，达到与患者自身做功水平相匹配。

另外，阻塞性与中枢性睡眠呼吸暂停的区别关键在于呼吸中枢驱动是否存在，因此EMGdi可用于更好地鉴别有学者发现膈肌肌电的均方根与呼气末C02浓度呈高度相关，提示膈肌肌电均方根也可用来反映慢阻肺患者的呼吸中枢驱动。此外，随着检测技术的进步，一些研究结果显示体表电极可代替食管电极在临床推广。

3. 力学指标：

（1）跨隔压（Pdi）：

Pdi是指腹内压（abdominalpressure，Pab）与胸内压（Ppl）的差值。临床上常用胃-食管导管检测胃内压（Pga）来代表Pab，检测食管压（Peso）来代表Ppl，因此Pdi=Pga-Peso。

Pdi是直接反映膈肌力量可靠的指标。影响Pdi的首要因素是气囊的物理性质，如气囊的体积、气囊容积与压力的关系、导管的直径等。同时，气囊的高顺应性易受食管的蠕动收缩挤压，因此可使用低顺应性液压灌注导管食管测压系统。

此外，Pdi还与性别、年龄、身高、海拔以及测定方法有关。目前有研究将胃-食管气囊与电极结合，同时记录Pdi与EMGt37」。最大跨脑压（Pdimax）是指在功能残气位（FRC）、经口气道阻断状态下，以最大努力吸气时检测的胃内压与食管压的差值。

正常人Pdimax在8.82~21.07kPa（90~215cmH20，1cmH，0=0.098kPa）之间。鼓腹视觉反馈法测得的Pdimax与患者的体重、FEVi和FVC有显著的相关。

Pdi/Pdimax可反映膈肌贮备力，比值越小贮备力越大。最大吸鼻跨膈压（Pdisniff）是指受试者呼气至FRC位，嘱其以单或双鼻孔最大的力量吸气时记录的Pdi值。

Pdi、Pdimax、PdiSniff主要是受受试者的努力程度和用力方式，以及初始容积的影响，人群正常值变异较大。结合膈神经刺激法可进一步提高Pdi的准确性。

膈神经刺激（PNS）诱发的跨膈压（TwPdi）：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（TwPdi）。膈神经独立支配膈肌运动，因此TwPdi能特异性地评估膈肌做功，并能消除中枢神经系统的影响。有研究显示TwPdi与肌电图CMAP的幅度显著相关（r=0.8）w。

PNS可分为电刺激法（ES）与磁波刺激法（MS）。ES是在平静呼气末予以单次、短时（0.1?0.2ms）、超强的经皮无创电刺激，部位为胸锁乳突肌后缘，可诱发特异的膈肌运动，因此，TwPdi特异性高。

需注意的是，达到超强刺激所用的电流常引起患者不适，同时，因颈部软组织移位，刺激电极与膈神经常不能保持良好稳定的接触。PNS常不能与臂丛神经刺激完全区分，由此引起的胸壁肌肉收缩可加重患者不适，并影响膈肌收缩出现TwPdi的误差。

MS是利用刺激线圈于颈背部第7颈椎棘凸附近进行超强刺激。其特点为无痛、易操作、易定位，易达到超强刺激，患者的接受度明显增加。

MS所诱发的Pdi比ES稍高，主要原因是邻近棘突神经和臂丛神经均受磁场的非特异性刺激，因此特异性也较ES低。MS禁用于癫痫发作、颅内损伤、冠心病、安装心脏起搏器等患者。PNS需靠膈肌肌电图来评估刺激电流的强度。

肺容积是影响TwPdi的主要因素。随着肺容积的增加，TwPdi逐渐降低剌激前肌肉收缩可增强膈肌对PNS的反应，这种现象称为颤搐增强效应（twitchpotentiation）。因此刺激前需让患者平静呼吸15min，以消除该效应的影响。

（2）颤搐性气管内压[twitchtrachealpressure，Ptra（t）]：

可动态监测气管插管或气管切开患者的膈肌功能。Ptra（t）是指当患者生理监测指标稳定时，于呼气未断开呼吸机，并同时阻断气道，予以磁波刺激膈神经。刺激后立即接呼吸机继续通气。

膈肌从疲劳到肌力恢复的动态变化过程中，Ptra（t）能与Pdi（t）始终保持恒定的比例关系。Ptra（t）测定简便，绕过了上呼吸道，气道闭合性明显提高，并可随时测定，动态观察患者膈肌肌力变化，利于判断气管拔管及撤机时机。

（3）膈肌张力时间指数（TTdi）：

TTdi是反映膈肌负荷的重要指标，通过综合膈肌的收缩强度[以平均跨膈压（mPdi）/最大跨膈压（Pdimax）表示]与收缩持续时间[以吸气时间（Ti）/呼吸周期总时间（Ttot）表示]来间接评估膈肌耐力，达到评价膈肌功能状态的目的，即TTdi=mPdi/Pdimax*Ti/Ttot。

一般以0.15为阈值，TTdi超出阈值越多，膈肌疲劳出现时间越短、程度越重。TTdi是呼吸衰竭患者撤机成败主要独立预测指标，稳定性好，价值高于最大跨膈压、最大吸气压等W。TTdi与PaC02呈正相关。增加膈肌负荷的因素还包括血氧、肺顺应性、气道阻力、心功能级别、血钙水平、高血压及神经源性疾病如癫痫等。

（4）其他：

膈肌颤搐收缩张力（Pt）、峰值张力时间（TPT）、1/2松弛时间（1/2Rt）、强直颤搐收缩张力（Po）、疲劳指数（F1）和疲劳恢复指数（FRI）等指标主要用于实验动物的膈肌评价。上述指标除受能量、中枢神经支配影响外，还与膈肌纤维类型有关如I、Ⅱa、Ⅱ X、Ⅱ b型。

肺气肿兔模型实验发现，兔膈肌接受慢性低频电刺激后膈肌快收缩纤维（Ⅱ型）向慢收缩肌纤维（I型）转化，力学指标改善，膈肌抗疲劳能力增加，疲劳恢复时间缩短，这也为今后的临床研究奠定了基础。

4. 肺功能指标：

（1）最大吸气压（maximalinspiratorypressure，PImax）：

是在FRC位，气流阻断状态下，用最大努力吸气产生的口腔压。吸气需持续1.5~3s。根据Pmo=Pmus+Prs（Pmo：吸气或呼气时的压力；Pmus：呼吸肌收缩产生的压力；

Prs：肺与胸壁的弹性回缩力）。PImax反映所有吸气肌共同产生的最大吸气力量，而膈肌作为主要的吸气肌，因此PImax是反映膈肌收缩性能的较好参数。PImax 80cmH20可排除重要吸气肌（如膈肌）无力。

单侧膈肌麻痹时PImax下降至约60%预计值，累及双侧时PImax 30%预计值。PImax随吸气肌力的增加而增加，在正常人群中与增龄呈负相关。成年男性PImax与体重呈正相关，成年女性与身高、体重呈正相关。

PImax无创、操作简便，成人、儿童、老年人均适合，且依从性好，但受肺容量的影响很大。正常人呼吸系统的弹性回缩力在残气容积（RV）位大约为-25~-30cmH20，而在FRC位时为零。

根据公式1，在RV位测定PImax必然导致所测值偏高，不能准确地代表膈肌肌力的大小。针对慢阻肺、NMD等容易导致残气量增加的患者，测定时需注意呼吸相位，以消除弹性回缩力的影响。

另外，由于检测时需用力，PImax常受患者努力程度和操作人员的影响而被低估。因此需强调反复多次检查，使其误差 20%。此外，PImax并不能区别不同吸气肌群间的作用。

（2）体位肺活量（positionvitalcapacity，VC）：

正常人立位VC平均值约50ml/kg，卧位VC低于立位。当伴有膈肌功能紊乱时，由于辅助吸气肌的无效运动导致腹腔内容物移位，出现卧位VC显著低于立位水平，下降超过30%则提示双侧膈肌麻痹。

VC测定简单、无创，可用于提供诊断依据，但特异性较低。吸气、呼气肌无力或限制性肺部/胸壁异常均能导致VC下降，轻度肌无力者，VC敏感度低于PImax，而严重肌无力时，VC的下降与肺顺应性相关性更强。

综上所述，针对膈肌功能的检测，尽管强调EMG与Pdi的准确性，但仍以联合评估的诊断价值高。同时新的膈肌检测技术仍在不断研究中。

膈肌检测技术应满足简便易行，痛苦小，敏感度和特异度高的要求，无创技术如超声及核磁评估膈肌形态与功能的研究前景尚广阔，有待进一步探索。

中华结核和呼吸杂志2014年2月37卷2期