回顾目的：膈肌功能障碍在机械通气患者中很常见，易导致患者长期依赖呼吸机和不良临床结局。机械通气是该类患者膈肌功能障碍的主要原因之一，如果能通过优化机械通气避免膈肌损伤(称为“膈肌保护性机械通气”)，那么就有可能预防膈肌功能障碍。本文汇总了支持膈肌保护性通气这一概念的证据，并介绍了实施这一策略的潜在途径和挑战。
近期发现：机械通气可通过多种机制引起膈肌损伤，理解这些机制可帮助确定新的机械通气管理方法，即膈肌保护性机械通气策略。错乱的吸气努力是膈肌损伤的主要因素；滴定通气以保持最佳的吸气努力有助于预防膈肌功能障碍，促进脱机。
总结：机械通气可引起膈肌损伤和萎弱，现提出一种新的保护膈肌的通气策略，可避免吸气努力的过度和不足带来的危害，可显著改善患者的预后。
 
重点：
膈肌功能障碍在机械通气患者中很常见，与发病率和死亡率的增加显著相关。机械通气可通过多种机制引起膈肌损伤，尤其是废用性萎缩和肌肉损伤。膈肌保护性机械通气是一个重要的新概念，原理是维持机械通气过程中适当的吸气努力水平。
背景：
众所周知，机械通气对肺脏有潜在的危害，被称为“呼吸机诱导的肺损伤”。肺保护性通气策略的意义重大，这些策略通常旨在限制呼吸机或患者自身呼吸努力对肺部施加的机械应力，然而近期的研究发现机械通气也会损伤膈肌，机械通气通过多种机制导致的膈肌功能受损(这些损伤机制下文称为“膈肌损伤”)，被称为“呼吸机诱导的膈肌功能障碍(VIDD)”。
因此，避免膈肌损伤以预防VIDD的发生成为机械通气患者护理中的一个新重点。越来越多针对膈肌损伤的机制研究，为新的通气管理方法——“膈肌保护性通气策略”提供了依据。在这篇综述中，作者描述了膈肌保护性机械通气的支持性理论的最新进展。
 
膈肌功能的重要性
呼吸肌无力和肢体肌无力在ICU中非常普遍。Dres等人的研究显示，在评估患者拔管情况时，63%的患者存在膈肌功能障碍，34%的患者存在肢体肌无力，21%的患者同时存在这两种症状。多种因素可导致ICU患者肌无力，包括脓毒血症、药物使用和代谢紊乱。与肢体肌肉相比，膈肌似乎对脓毒血症的影响更为敏感。在患者延长脱机或反复发生呼吸衰竭时，应怀疑其膈肌功能障碍。
膈肌损伤和功能障碍对机械通气患者的结局有深远的影响，膈肌是主要的吸气肌，决定了患者在应对呼吸负荷(急性或慢性)时维持通气的能力。长期的呼吸机依赖会进一步导致膈肌萎缩和损伤，引起院内并发症(ICU获得性肌无力、院内脓毒血症等)，并增加通气延长的发病率以及患者死亡率。
 
膈肌损伤的机制
现已证实机械通气会导致膈肌损伤和萎弱。实验和临床数据都表明，机械通气本身会导致膈肌发生明显的急性结构改变，导致急性肌无力和脱机失败。这些不良改变是在开始机械通气后2-3天内发生的，膈肌损伤程度与机械通气时间有关。现简要总结机械通气引起膈肌损伤的机制(见图1)。
图1 机械通气时呼吸肌损伤的可能机制。P-V=患者-呼吸机。

 
机制1:过度辅助性肌损伤(废用性萎缩)
机械通气引起膈肌功能障碍最重要的生理机制是由于抑制吸气努力而导致的废用性萎缩。经典研究显示，脑死亡器官供体(脑死亡持续时间18-69小时)存在显著的膈肌萎缩而无胸肌萎缩。这均已在在体和离体研究中得到证实，膈肌不活动触发蛋白水解途径，引起肌纤维萎缩和线粒体功能障碍，进而导致收缩功能障碍。膈肌的不活动和萎缩之间的确切联系尚不确定。脑死亡器官供者的活组织切片和动物模型显示，通气受试者的膈肌中，与过量线粒体活性氧相关的氧化应激标志物升高，可能是由于失用导致的营养过剩引起的，然而，这些线粒体功能障碍和氧化应激的标记物在活体通气患者的膈肌活检中并未发现，这导致人们怀疑它们在萎缩发展中的致病作用。萎缩的速度和程度与抑制呼吸努力的程度密切相关，实验和临床研究都表明，在机械通气时保持一定程度的吸气努力可以减轻萎缩，且低水平的肌肉活动可以防止线粒体功能障碍。
 
机制2:辅助不足性肌损伤(向心性负荷诱导的损伤)
膈肌也容易因过度负荷引起损伤。健康受试者和COPD患者的肌肉活检证实了慢性和急性负荷对膈肌的影响，过度负荷引起的收缩(等张/向心性负荷)会导致急性膈肌损伤、炎症和萎弱。危重症患者发生负荷损伤的风险尤其高，因为全身炎症更容易发生肌纤维损伤。在脓毒血症实验模型中，应用机械通气减轻吸气负荷可显著减轻肌纤维损伤和膈肌无力。
很多临床证据支持负荷性膈肌损伤的可能性。最近的一项研究发现，高吸气阻力（COPD急性加重期）插管患者的全身炎症标志物迅速下降。在机械通气过程中，高水平的增厚分数(一种超声测量高吸气努力的方法)与膈肌厚度的快速增加相关，这种厚度的增加与膈肌功能受损和机械通气时间延长有关，这些都表明这是膈肌的一种损伤形式，不过这些超声检测的组织学原理仍不确定。
 
机制3:离心性肌损伤(离心负荷诱导的损伤)
离心性负荷，是指肌肉伸长期间膈肌产生收缩。离心性负荷对于膈肌的损伤甚至比向心性负荷更大，实验研究已证明离心性负荷会导致膈肌的急性萎弱。这种损伤可能在以下情况下发生：
第一，在急性肺损伤和肺不张的患者中，膈肌在呼气时收缩，以防止呼气末肺容积的减少，这种现象称为“呼气制动”，此时膈肌随着肌纤维长度的增加而收缩，可能导致肌肉损伤。
第二，某些形式的患者-呼吸机不同步导致在通气的呼气阶段膈肌收缩激活。在这种情况下，即使肺容量减少，膈肌也可能收缩，导致离心性收缩。人机不同步类型包括无效触发、反向触发和过早切换，理论上容易产生离心性收缩。
机制4:呼气性肌损伤(纵向萎缩)
最近发现了第二种影响肌纤维长度的急性膈肌损伤 (肌节数目减少)，称为“纵向萎缩”，可能也是由于机械通气时应用的呼气末压力过大造成的。当呼气末正压作用于肺，呼气末肺容积增加时，膈肌保持较短的长度，实验的结果显示这似乎会导致纤维长度的急性缩短，以保持每个肌节的最佳长度，类似于COPD中观察到的膈肌长度的慢性缩短。因此，在脱机试验期间急性降低呼气末正压可能导致膈肌“过度拉伸”超过其最佳长度，损伤膈肌功能。
 
膈肌保护性机械通气（下周待续）
 
参考文献：
Schepens T , Dres M , Heunks L , et al. Diaphragm-protective mechanical ventilation[J]. Current Opinion in Critical Care, 2019, 25(1):77-85.