膈肌电

1.肌内电极监测:肌内电极监测法是一种准确的监测

EMGd,i通过将电极针或金属传感器植入肌肉内来监测肌电

图的方法,能够避免邻近肌肉的干扰,因而具有较高的选择

性。该法对于诊断局部膈肌功能及需求选择性较高EMGdi

的试验具有较大的使用价值,例如明确单一膈肌运动单位的

电活动。

肌内电极监测法的缺点主要有三个方面:①电极针置入

过程中易致出血及软组织损伤。穿刺过程中所带来邻近组

织、器官损伤是该法最主要的缺点。②电极针置入可能并发

气胸。膈胸膜贴于膈肌,当电极针置入膈肌时,易损伤膈胸

膜,从而导致气胸。但如果操作熟练,气胸发生率一般低于0·2%[2]。③电极针准确置入较困难。由于膈肌在呼吸过程

中一直处于运动状态,因此难以将电极针准确置入目标肌

肉。为解决这一问题,有学者提出在超声辅助下行电极针置

入具有较好的安全性及准确性[3]。由于肌内电极法主要用

于监测局部膈肌电活动,对于评价整个膈肌电活动价值不

大,且具有较多的风险,在临床推广价值不大。

此外,通过计算单位膈肌电位所

产生的平均吸气压[神经机械耦联指数(neuro-mechanical coupling,NMC)]可用于间接反映膈肌收缩效能,计算单位膈

肌电位所产生的潮气量[神经通气耦联指数( neuro-

ventilatory coupling,NVC)]可用于反映膈肌的通气效能。联

合潮气量及气道压,膈肌电活动有可能用于指导撤机。

2 Bolton CF.AAEM minimonograph#40: Clinical neurophysiology of the respiratory system.MuscleNerve, 2004, 16: 809-818.

3.食管电极监测: 与肌内电极法相比,食管电极法

不会引起邻近组织器官损伤

多排电极导管

正确放置食道电极是获得精确电信号的前提。目前放

置食道电极的方法主要有以下三种:①根据体表标志放置食

道电极导管。该种方法是通过测量耳垂至鼻尖再至剑突的

距离(NEX),然后再根据以下公式计算应置入导管的长度:

插管深度(16Fr/125 cm) =NEXcm×0. 9+18[17]。Barwing

等[18]研究表明,该种方法正确率约为2/3。②根据心电信号

确认导管位置。在Edi监测界面中,四道心电图波形从上到

下,P波或QRS波振幅依次减小,高亮度蓝色标记的信号出

现在第二、三道波形中;然后再阻断气流,可见气道负压与

EMGdi同时出现则提示导管位置放置正确[19]。③根据EMGdi幅度及极性留置食道电极。Luo等[20]使用一根带有7个电极组成四个电极对的食道电极导管,根据第一电极对与第三电极对膈肌信号幅度及极性相反,而第二电极对则具有较小或没有EMGdi来确定第三电极位于膈肌脚处。但是该种方法需要行膈神经刺激以获得较大的EMGd,i因此在临床的应用受到一定的局限。

膈脚EMG的均方根(RMS)不受肺容量的影

响,是一个可以反映膈肌活动的可靠指标[22]

三、EMGdi的应用

1.评价呼吸中枢驱动: Edi能够反映呼吸中枢驱动。膈肌的每个肌细胞都受到来自膈神经轴突分支的支配,当支配膈肌的神经纤维发生兴奋时,动作电位经神经-肌接头传递

给肌肉,引起膈肌兴奋,产生Edi。由于Edi和膈神经冲动直接相关,监测Edi可以了解呼吸中枢驱动。跨膈压(diaphragmatic pressure, Pdi)是指膈肌收缩时膈肌胸、腹侧的压力差,能够反映呼吸中枢驱动。Beck等[23]研究表明, Edi 的平方根与Pdi变化相一致,因而认为Edi可以反映呼吸中枢驱动。随后发现Edi随着重复呼吸中的CO2的浓度及训练强度的增大而增加,进一步说明Edi能够反映呼吸中枢

驱动[24]。

2.膈肌电位导向的机械通气

(1)触发呼吸机送气:神经调节辅助通气(neurally adjusted ventilatory assist,NA V A)是通过膈肌电信号监测来

感知患者呼吸中枢的驱动,触发呼吸机,并根据膈肌电信号

的强度,呼吸机按一定比例提供通气支持[25]。郑则广等[26] 研究表明肌电图能够有效触发呼吸机,其敏感度及特异度达到100%。NA V A通气能够改善人机同步性。与压力支持通气相比(pressure support ventilation, PSV),NA V A通气能够避免过度通气,缩短触发延迟时间及吸呼切换延迟时间,减少

无效触发次数[27]。进一步研究表明,与小潮气量通气一样, NA V A通气能够减少呼吸机相关性肺损伤、全身炎症反应及心肾功能受损[28]。由于NA V A整个呼吸周期的启动、维持及切换均由Edi来完成,因此,膈肌电信号监测在实现

NA V A通气中具有重要意义。

(2)指导呼气末正压(PEEP)的选择:在婴幼儿及动物

的研究中发现可以利用Edi指导PEEP选择。吸气时Edi增高,称为位相性Edi(Phasic Edi);呼气时Edi消失,若在呼气

时Edi仍然存在,则称为紧张性Edi(Tonic Edi)[29]。紧张性

Edi的产生通常与肺泡塌陷、肺水肿引起的迷走神经反射激活有关[29], PEEP水平会影响紧张性Edi的幅度。Emeriaud 等[30]研究表明,在PEEP为0时,紧张性Edi明显增加,应用PEEP后,紧张性Edi降低。在ALI兔中利用Edi的动态变

化选择PEEP水平,当紧张性Edi最低时的PEEP水平,即为Edi决定的PEEP水平[27]。此方法在成人中的应用未见报道,还需进一步研究。

(3)指导机械通气患者撤机:撤机失败的病人常因呼吸

负荷增加或膈肌收缩功能下降,引起呼吸中枢驱动增加,导

致撤机失败。由于Edi能够较好的反映呼吸中枢驱动,因此

可根据Edi变化指导撤机。此外,通过计算单位膈肌电位所

产生的平均吸气压[神经机械耦联指数(neuro-mechanical coupling,NMC)]可用于间接反映膈肌收缩效能,计算单位膈

肌电位所产生的潮气量[神经通气耦联指数( neuro- ventilatory coupling,NVC)]可用于反映膈肌的通气效能。联

合潮气量及气道压,膈肌电活动有可能用于指导撤机。

3.评价膈肌功能: Edi可用于评价膈肌功能。颤搐性跨

膈压(twitch diaphragmatic pressure: TwPdi)是经皮单次颤搐

性超强电刺激双侧膈神经诱发膈肌收缩所产生的跨膈压,是

评价膈肌力量和诊断膈肌疲劳最有效的方法。研究表明

Edi随着Pdi的改变而改变[31, 32]; Lagueny等[32]发现TwPdi 与Edi之间具有较好的相关性,其相关系数达0. 8。因此,若

膈神经传导正常,Edi可用于评价膈肌功能。

膈肌电信号的频谱亦可用于诊断膈肌疲劳。膈肌肌电

频谱范围为20~350 Hz,其中20~40 Hz为低频范围, 150~

350 Hz为高频范围。膈肌疲劳时EMG频谱的低频成分(L)

增加,高频成分(H)降低,当H/L比基础值下降即表示频谱

有显著性改变,提示发生膈肌疲劳[14]。但在危重病患者实

施机械通气期间行膈肌电生理检查干扰因素较多,可重复性

及准确性均较差。

4.评价膈神经功能的完整性:监测磁或电刺激膈神经至

膈肌电活动产生的时间可评估膈神经的完整性。在格林巴

利综合症及遗传性运动感觉性神经病Ⅰ型中,由于膈神经脱

髓鞘,使膈神经冲动传导时间较正常传导时间延长[33, 34];而髓鞘完整时,例如遗传性运动感觉性神经病Ⅱ型,膈神经传

导时间则无改变[34]。当膈神经受刺激时,其冲动传导至膈

肌的时间因不同的疾病而不同。因而,通过刺激膈神经,同

时监测膈肌肌电图,计算膈神经传导时间,可评估膈神经的

完整性。

5.鉴别诊断呼吸暂停综合征:膈肌电活动能够反映呼吸

中枢驱动,因此其亦可用于中枢型睡眠呼吸暂停综合征(central sleep apnea, CSA)与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea, OSA)的鉴别诊断。OSA是由于患

者上呼吸道常被软腭、悬雍垂或后坠的舌根等软组织堵塞而