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呼吸肌功能测定
第十二章呼吸肌功能测定
广州呼吸疾病研究所
陈荣昌、郑则广
呼吸肌肉是呼吸运动的动力（呼吸泵），泵的衰竭可致使通气功能阻碍。
在本世纪初，已
有学者注意到呼吸肌肉功能异样与通气功能不全的关系。
但是，直到1977年Roussos和Macklem
用附带吸气阻力法才初次直接测定了人体的膈肌疲惫。
近20多年来，对呼吸肌肉功能的检测
方法及其与通气功能不全的关系进行了较深入的商讨。
1988年美国心肺和血液研究会对呼吸
肌肉疲惫定义为：
呼吸肌肉疲惫（Fatigue）是指肌肉在负荷下活动而致使其产生力量和/或速度的能力降落，这
种能力的降落可经过歇息而恢复。
与之对比,呼吸肌肉无力（Weakness）是指已充分歇息的肌肉产生力量的能力降落。
这必定义包含有下述意义:
①疲惫的出现可显然早于功能衰竭,比如在未有高碳酸血症前,
可存在着呼吸肌肉疲惫。
②有助于成立诊疗的标准,比如,歇息疗法后,疲惫的肌肉功能恢复;亦
有助于鉴识肌肉无力；③诊疗标准的成立有助于临床研究，明确判断呼吸肌肉疲惫的存在、病理生理学的意义、发病率、危险要素和治疗方法。
惹起呼吸肌肉无力或疲惫的要素包含有：
呼吸中枢驱动不足，如中枢克制状态等；神经肌肉疾患如膈神经损害，重症肌无力等；肌肉初长和形态改变，如肺气肿患者；负荷增添，如支气管哮喘等；能量供给不足和代谢阻碍如心力弱竭，低钾血症等。
在某些疾病中（如COPD），可经过上述的多种门路，致使呼吸肌肉无力或疲惫。
呼吸肌肉疲惫的临床表现包含有气促的增添，浅快呼吸，协助呼吸肌动用，失常呼吸等。
高危人群包含有：
①早产或重生
儿；②慢性呼吸负荷加重或肌无力（包含神经肌肉疾患）③能量供给阻碍如休克，心功能衰
竭。
④哮喘或COPD患者负荷忽然加重。
⑤急性高负荷状态如强烈运动或临盆过程。
在这些
人群中，当出现上述表现时，应注意到呼吸肌肉疲惫的存在。
经过检测，除能证明呼吸肌肉无力或疲惫的存在外，更重的是进一步深入说明在不一样疾
病的发展过程中，呼吸肌肉疲惫与通气功能不全发生发展的互相关系，为通气功能衰竭的防
治供给理论依照；为呼吸肌肉功能痊愈治疗或疲惫的防治方法的商讨供给客观的评论依照；
进一步说明呼吸肌肉疲惫与人工通气脱机过程的成败的关系等。
一.呼吸肌肉解剖和生理简介
人的呼吸肌由膈肌、肋间肌、颈部肌、肩带肌和腹肌构成。
肋间肌有肋间内肌和肋间外
肌，肋间内肌近胸骨旁部分增厚形成胸骨旁肋间肌。
其肌纤维从胸骨旁往下后至肋骨软骨交
界处邻近，其功能是吸气作用。
肋间外肌在近脊柱邻近增厚，形成肋提肌，起吸气作用。
按
照其功能分类，呼吸肌可分为吸气肌和呼气肌。
主要的吸气肌是膈肌。
吸气时，膈肌的作用
占呼吸肌的60～80%。
在自然呼吸中，胸骨旁肋间肌和斜角肌也参加吸气过程，使劲吸气时
会动用胸锁乳突肌和肋间外肌。
主要的呼气肌是腹肌，特别是腹横肌；外侧部分的肋间内肌
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也是主要起呼气作用。
呼吸肌的构成以及在呼吸过程中的作用见图1。
在胚胎学、形态学和功
能上，呼吸肌属于骨骼肌。
和其余骨骼肌相同，呼吸肌均含有红肌纤维，即慢缩短抗疲惫纤
维（I类纤维）和白肌纤维，即快缩短纤维（II类纤维）。
II类纤维又可分为快缩短耐疲惫纤维
（IIA纤维）和快缩短易疲惫纤维（IIB纤维）。
在人类膈肌，三者的比率约为：
I类50%；IIA
类25%；IIB类25%。
同时呼吸肌肉也依照肌肉的三个基本规律，即：
初长—张力关系、力
量—速度关系、刺激（驱动）频次—力量关系（见图2）。
所以，肌力与初长、缩短速度和刺
激频次（中枢驱动）有关，也与呼吸肌肉的整体协调有关。
影响膈肌缩短的效能的另一要素是其自己的形状。
对于一个圆弧状的物体，其自己的张
力（T）与跨壁压（P）和圆弧的半径（R）的关系，称作Laplace原理，即P=2T/R。
膈肌的外形为圆顶状，依照Laplace原理的规律，膈肌缩短时的张力（Tdi）与跨膈压（Pdi）和膈肌向上圆拱状的半径（Rdi）的关系亦应切合：
Pdi=2Tdi/Rdi的规律。
也就是说：
在相同的缩短强度下，若膈肌的形状越向上曲折，其产生的跨膈压就越大，吸气就越有效；而膈肌越低平，弧度的半径（R）越大，其产生的跨膈肌压就越小；若膈肌完整平展，其缩短不单不会产生跨
膈肌压，还会使胸廓下缘肋间内陷（Hoover氏征）。
但是，实验研究显示，膈肌缩短降落时，主假如对合部的减少，其弧度改变不大，所以在正常人此要素对膈肌缩短效能影响不大。
但严重肺气肿患者则可能有显然影响。
二.测定方法及其应用
呼吸肌肉功能测定大概可分为力量测定、耐力测定、疲惫测定。
实质上三个方面互相联
系和重复。
近10多年来，对呼吸肌肉功能测定的方法进行了深入宽泛的商讨，从肌力、肌电图谱、肌肉负荷实验、中枢驱动、膈神经电刺激或磁波刺激等角度，探究出很多方法，但是，当前的测定技术主要用于实验研究，临床应用费时，使用不便，且扰乱的要素亦许多。
在呼
吸肌肉功能测定的专题商讨会上，以为膈神经电或磁波刺激法是较理想的膈肌功能评论方法。
但是，临床应用研究的资料尚不多，有待在临床实践或研究中进一步论证。
（一）呼吸肌肉力量测定
除颈部肌肉外，其余呼吸肌肉的力量不可以直接测定。
呼吸肌的缩短表现为胸膜腔压力的变化，致使肺容积改变。
可经过测定呼吸系统的压力变化来间接反应呼吸肌肉的力量。
但是，测得的压力除与肌肉的缩短力有关外，还与肌肉的体积、初长、缩短的速度、喜悦或刺激的强度与频次及其肌肉纤维特征有关。
当这些要素相对恒准时，呼吸系统的压力变化可反应肌
力的变化。
往常在相同肺容量位（常用FRC位，反应肌肉初长），气道阻断（最低缩短速度）和最大使劲或超强神经刺激（最大中枢驱动）状态下测定相应的压力来反应呼吸肌肉力量。
常用的测定包含：
①最大吸气压和呼气压；②跨膈肌压与最大跨膈肌压和③跨膈肌压与最大跨膈肌压。
1．最大吸气压和呼气压
最大吸气压（MaximalInspiratoryPressure，MIP）是指在功能残气位（FRC）或残气位（RV）、
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气道阻断时，用最大努力吸气能产生的最大吸气口腔压。
它反应所有吸气肌的综合吸气力量；
最大喊气压（MaximalExpiratoryPressure，MEP）是指在肺总量位（TLC）、气道阻断时，用最大努力呼气能产生的最大口腔压，它反应所有呼气肌的综合呼气力量。
（1）测定方法
①器材：
器材的连结方法见丈量装置连结（图3）。
a）鼻夹及橡皮咬口：
咬口常用管状和翼状。
不一样咬口对MIP和MEP的结果略有影响。
b）三通阀（Y型或T型）：
张口直径宜>20mm，一端通空气，另一端连结单向活瓣。
管壁上有一个直径0.6~1.5mm的小孔与大气相通，保证呼吸时声门开放和防止颊面
肌肉对MIP或MEP测定的影响。
比如作MIP测准时，若使用颊肌作吸吮动作，空
气可经过小孔进进口腔，抵销了颊肌的作用，但又不致影响肺容积而降低MIP值。
c）压力计或电子压力传感器：
其量程应为0~±25Kpa（0~±250cmH2O）,偏差宜±
2%。
②MIP测定的操作：
a）向受试者解说操作过程，特别重申需作最大努力吸气。
b）受试者可站立位、坐位或半坐卧位，口含连通于三通阀的咬口，三通阀先通空气，
夹上鼻夹，注意吵嘴勿漏气。
c）受试者先作几次自然呼吸，在沉静呼气过程中旋转三通阀，通向单向呼气活瓣（只
同意呼气，吸气时则阻气绝道），在呼气末嘱受试者作最大努力吸气，连续3秒钟左
右。
d）记录最大的吸气负压。
如使用压力表，要注意清除指针摇动的惯性的影响。
所以，
要记录吸气开始1秒钟后短暂恒定（连续1秒钟左右）的压力读数。
e）重复操作三次以上，每次歇息1分钟（取最大值）。
③MIP测定的操作：
a）和b）步骤同上，但单向活瓣为吸气性单向活瓣（只同意吸气，呼气则阻气绝道）。
c）要求受试者吸气至肺总量位，在吸气过程中，旋转三通阀连通单向活瓣和压力计（或
传感器），嘱受试者作最大努力呼气，连续1—2秒。
d）记录最大的呼气正压。
如使用压力表，要注意清除指针摇动的惯性的影响。
所以，
要记录呼气开始1秒钟后短暂恒定的压力读数。
MEP测定中，因口腔压及胸内压显然增大而使受试者感觉不适，检查时应注意，连续时
间宜<2秒。
所以，亦可测定咳嗽时食道压来反应MEP。
（2）正常值
MIP和MEP的正常值还没有一致的标准。
BrushiC等报导625例（男：
266例，女：
358例；
1870岁）正常成人测定的正常估计值公式以下：
LnMIP=3.89-0.22性别-0.004年纪（岁）+0.52体表面积（M2）
（SE=0.337R2=25%）
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LnMEP=4.48-0.18性别-0.0004年纪（岁）-0.003性别*年纪+0.25体表面积（M2）
（SE=0.213R2=46%）
注：
Ln：
对数变换；MIP在FRC位测定（取绝对值），MEP在TLC位测定，单位：
cmH2O；
性别：
男=0，女=1。
MIP和MEP均匀值见表1，但是，也有许多的文件报导MEP值>200cmH2O。
可见，MIP
和MEP的变异较大，临床上作大略估计时，能够建立最低标准值，大于最低标准值则能够以为在正常范围。
表1成人的MIP和MEP正常值。
MIP均匀值（SD）
MIP正常下限
MEP均匀值（SD）
MEP正常下限
男
118.41±37.19
>=75
139.83±30.16
>=100
女
84.45±30.31
>=50
95.26±20.08
>=80
注：
MIP在FRC位测定，MEP在TLC位测定，单位：
cmH2O，MIP为负压，表中取绝对值。
7-17岁的儿童估计公式见表2。
表27-17岁儿童MIP和MEP的估计公式
MIP（cmH2O）
MEP（cmHO）
2
男孩
44.5+（0.75*体重）
35+（5.5*
年纪）
女孩
40+（0.57*体重）
24+（4.8*
年纪）
注：
体重单位：
公斤；年纪单位：
岁。
（3）质量控制
①MIP和MEP的测定有赖于受试者能否以最大努力。
受试者一边操作一边看压力表或显示器的变化状况，有益于鼓舞受试者作最大努力，获取最正确值。
在三次测定中，其偏差应<20%。
②压力计或传感器宜在每次使用前定标。
能够用水银柱或血压计作为标准压力检测。
③MIP和MEP与肺容积有亲密关系。
MIP在残肚量时测定值最大，在肺总量时则近于零，MEP则相反。
所以，要注意控制测准时的肺容量。
（4）临床意义
①MIP测定的临床意义：
a）在神经肌肉疾病或外伤中，对吸气肌肉功能作出评论，并可作为疾病诊疗的参照。
当
MIP<正常估计值的30%时，易出现呼吸衰竭。
b）对肺容量增添（如肺气肿）、胸廓畸形或药物中毒等惹起继发性的呼吸困难，MIP的
测定可判断呼吸困难与呼吸肌肉无力的关系。
假如MIP值<-60cmH2O（即绝对
值>60cmH2O）者，可以为呼吸困难与呼吸肌无力没关。
c）作为判断可否离开人工通气的参照指标。
MIP值<-30cmH2O（即绝对值>30cmH2O）
有益于脱机的成功，MIP值>-20cmH2O（即绝对值<20cmH2O）脱机失败的可能性大。
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但是，临床上因为受病人努力程度、检查时间和操作人员的影响，有时实测的MIP值
低于实质的MIP，误把可脱机的病人判断为不可以脱机的病人。
所以，在临床工作中应
该注意重复检查来鉴识。
②MEP测定的临床意义：
可用于评论患有神经肌肉疾患的呼气肌功能。
因MEP是有效咳嗽的重要要素，所以
也用于评论病人的咳嗽及排痰能力。
往常MEP超出100cmH2O即表示有效，再高亦无更多的
临床意义。
2．跨膈肌压与最大跨膈肌压
跨膈肌压（TransdiaphragmaticPressure，Pdi）为腹内压（Abdominalpressure，Pab），与胸内压（Pleuralpressure，Ppl）的差值（Pdi=Pab-Ppl）。
常用胃内压（Gastricpressure,Pga）来代表Pab，用食道压（Esophagealpressure,Peso）来代表Ppl，所以Pdi=Pga-Peso。
它反应膈肌缩短时产生的压力变化。
往常取其吸气末的最大值。
在正常状况下，吸气时食道内压力为负
值，而胃内压力为正当，Pdi实质是Pga和Peso两个绝对值之和。
最大跨膈肌压（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。
在临床上Pdimax是
反应膈肌力量的常用指标。
用气道阻断法测定Pdimax时，有些受试者没法配合操作，可应用
最大吸鼻法：
即在FRC位作努力吸鼻时产生的Pdi值。
只管此法测得的Pdi值稍低，但重复
性好、易于掌握。
自然吸气至肺总量位时测得的Pdi称为肺总量位Pdi（Pdi-TLC）,它反应战胜最
大的肺弹性回缩力所需的Pdi。
（1）测定方法：
（图4）
①器材：
a）两条尾端带乳胶气囊的聚乙烯塑料导管，导管的外径为；内径为；乳
胶囊长56cm，直径1.2cm左右，气囊经过多个小孔与导管相连通。
b）压力传感器，其敏捷度应<0.05Kpa（0.5cmH2O），频次响应性在010Hz以上，压力表量程
应为-160+250cmH2O以上。
c）放大器，用载波放大器，要求线性偏差和时漂<2%。
放大倍数往常采纳5002000倍（依据
记录部分的要求而定）。
d）显示和记录部分常采纳示波器和记录仪。
示波器显示压力波形，有助于判气绝囊地点，也
有助于判断受试者的努力程度或作为反应讯号指导受试者掌握吸气的方法。
压力讯号记录在
记录纸上作计算结果用。
也可用微型电脑经过连机（模数变换等），显示Pga、Peso和二者的
合成值Pdi压力曲线并计算结果。
用电脑数据收集和剖析，有更多的优胜性。
e）Y形三通阻断阀，一端连通大气，另一端连结单向呼气阀（同意呼气，阻断吸气）。
②操作：
受试者取坐位、卧位或半坐卧位，以2%利多卡因作鼻腔及咽部表麻，经鼻孔插入两条末
端带有气囊的聚乙烯导管（气囊早先抽闲），令受试者一边吞咽，一边下送导管，负气囊分别
位于胃（约60cm长）及食管下1/3处（约4045cm长），分别从两条导管注入6ml气体，再回
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抽气体使胃气囊保存1.5ml，食管气囊保存0.20.5ml气体。
依据示波器的压力波形对导管的位
置进行调整。
正常状况下，当气囊地点适中时，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）。
为保证食道囊管搁置地点的一致性，可采纳下述方法：
先将囊管
送至胃内，而后嘱受试者稍使劲吸鼻。
囊管在胃内时，示波器显示为正压。
渐渐将囊管拉出，
当吸鼻时，囊管的压力变成负压，提示囊管已进入食道贲门邻近，再将囊管外拉10cm左右，
即为惯例的定位点。
假如压力的基线受心跳影响较显然时，可适合调整其地点。
当受试者沉静呼气过程中，将口含的Y形三通阻断阀转至单向阀通道，至呼气末（功能
残气位）时，立刻作最大努力吸气，此时记录的Pdi最大值为Pdimax。
作最大努力吸气时，
可采纳鼓腹，腹肌同步缩短和示波器显示压力反应指导受试者等方法。
另一测定方法为最大
吸鼻跨膈肌压（Pdimaxsniff）。
受试者呼气至功能残气位，嘱其以最大的力量吸鼻，记录其Pdi
值。
不一样方法丈量的结果有必定的差异。
（2）正常值
Pdimax正常估计值公式到现在未见报导。
广州呼吸疾病研究所对6例40岁以上的正常男性
测定结果为13.2±2.84Kpa（136±29cmH2O）。
文件报导的Pdimax的正常值见表3。
（3）质量控制①当胃囊和食管囊搁置适合后，要在鼻孔处加以固定，防备地点挪动。
②膈肌缩短力受其缩短前的初长度的影响，在高肺容积时，Pdimax降低。
所以，一般统
一在功能残气位测定。
③Pdimax的测定受受试者的主观努力程度及操作的娴熟程度影响较大，一般差异可达
20%。
对比之下，Pdimaxsniff的操作易于掌握，变异较小（一般<10%），重复性好。
④压力传感器应于每次使用前定标。
（4）临床意义
Pdimax反响了膈肌作最大缩短时所产生的压力变化。
Pdimax显然降落即可考虑有膈肌
无力或疲惫，常见于重度慢性堵塞性肺疾患、神经肌肉疾患及膈神经麻木等患者。
在动向观
察中Pdimax显然降低是膈肌疲惫的直接依照。
3.外源性刺激引发的压力[Pdi（t）]
在测定膈肌力量（Pdimax）时，其数值在必定程度上受受试者的努力程度及采纳的吸气
方式影响，所以变异性较大。
用电或磁波刺激运动神经、肌肉自己、前角细胞或大脑皮层相
应的运动中枢，使肌肉缩短来测定肌肉力量，可防止了主观努力程度不足的影响，也有助于
鉴识外周性与中枢性疲惫。
当前常用的方法是经皮无创性电或磁波刺激颈部膈神经，测定诱
发的Pdi，即Pdi（t）。
编写版word
表3不一样方法或作者测得的正常人的最大跨膈肌压（
Pdimax）
方法
肺容量位
食道压
胃内压最大跨膈压
变异系数
作者
气道阻断法
RV
-124
-5
119
26
BraunNMT
气道阻断法
RV
-83
7
90
41
MillerJ
气道阻断法
RV
-99
11
110
46
RochesterDF
气道阻断法
FRC
-10410
114
18BraunNMT
气道阻断法
FRC
-93
-2
91
40
DeTroyerA
气道阻断法
FRC
-69
76
145
23
LaportaD
气道阻断法
FRC
-96
32
125
38
RochesterDF
鼓腹法
FRC
10
155
145
26
LaportaD
鼓腹法
FRC
23
126
103
62
RochesterDF
复合反应法
FRC
-70
110
180
8
LaportaD
吸鼻法
FRC
-100
37
137
20
MillerJ
吸气至肺总量
TLC
-34
5
39
37
DeTroyerA
吸气至肺总量
TLC
_
-
79
41
FracciaC
吸鼻法
FRC
-100
37
137
20
MillerJ
吸气至肺总量
TLC
-34
5
39
37
DeTroyerA
吸气至肺总量
TLC
-
-
79
41
FracchiaC
（1）膈神经电刺激法
Aubier等在1981年初次应用经皮超强膈神经强直性（Tetanic）刺激法，每次连续2秒钟，
察看不一样刺激频次（10、20、50、100Hz）时所产生的Pdi及膈肌疲惫后的改变，发现膈肌疲
劳时在各样刺激频次下Pdi均降落，以低频刺激时尤其显然。
但此法可惹起刺激部位显然痛苦；
同时，肩颈部肌肉缩短可使电极移位而影响测定的结果。
以后，Bellemare等（1984）及Aubier
（1985）对上法进行了改造，采纳单次性颤搐（Single-twitch）刺激法。
其长处是：
基本无
局部痛苦；肩颈部肌肉缩短不显然，电极易于固定。
所以，当前主要应用单次颤搐刺激法。
测定方法和设施连结见图5。
1）仪器
①Pdi测定仪器同前。
②EMG测定仪器用于显示引发的膈肌肌电综合动作电位（ActionPotential，AP），可采
用体表或食道电极。
其作用是判断膈神经超强刺激的有效性，保证刺激量的恒定；亦
用于测定膈神经传导时间。
③刺激器电刺激采纳双极电极。
参照电极可用盘状电极（即用于心电监护的电极），刺激电极用圆柱状电极。
有二个刺激通道分别用于刺激左右膈神经。
刺激方式可用电
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流型或电压型。
刺激电流为0～100mA（可调），刺激电压为0～120伏（可调）。
刺激
放电脉冲为方波，波宽为0.1～0.2毫秒。
刺激方式：
单次刺激或重复刺激（可选择）。
④其余如胸腹活动度描记仪等，用以监测功能残肚量有无改变。
2）操作
①受试者取坐位或仰卧位。
按上述方法，从鼻孔置入食道气囊管和胃气囊管进行Pdi测
定。
②用体表电极法（第6肋间前端距肋缘1cm和第7肋间肋缘下1cm处）或食道电极法
测定膈肌AP（方法见EMG部分）。
有条件时，可连结胸腹活动度监测仪，以便保证
整个测定过程FRC恒定。
③刺激电极的搁置a.无创经皮刺激：
用体表电极时，把左右两个阳极（参照电极）放
在上胸部，常采纳胸锁关节处；而两个阴极（刺激电极）放在胸锁乳突肌后缘，锁骨
上方4cm邻近。
采纳不一样直径的电极（2～10mm，常用6mm），以保证对膈神经的刺
激成效，又不会惹起显然的颈部肌肉缩短。
电极上涂有少许导电糊。
第一探究最正确的
刺激点。
赐予必定的刺激量（电流为10mA左右，波宽0.1～0.2毫秒），依照示波器上
显示的引发的AP，在局部能够调整地点，找出引发的AP最大的刺激地点点并做标志。
b.有创针穿刺激：
用针状电极时，可采纳不锈钢针（直径0.4mm,长40mm），外包聚四
氟乙烯（Teflon）绝缘，针尖裸露作为单极刺激电极。
在胸锁乳突肌下缘中点处，经
局部麻醉后，插入电极。
先进20mm，而后依据刺激的成效而调整其深度。
往常再进
5～10mm即能达到满意的膈神经刺激成效。
④电刺激量的调理连结好电极后，每一侧连结一个刺激通道作独自调整。
刺激量的调
整有电流型和电压型两种。
常用电流型（电压自动调理），方波脉冲单次刺激，波宽
为0.1～0.2毫秒。
第一把刺激量调至最低值，而后开始刺激。
渐渐增添刺激量，察看
显示器上引发的AP输出。
当刺激电流增添而AP不增添时，即表示达到最强刺激（所
有膈神经纤维喜悦）。
此时，往常电流为10-20mA，相应的电压应为：
a.
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