前两日在RICU遇到一位深度镇静（RASS-4分）的机械通气患者，膈肌超声检查提示患者呼吸时膈肌不参与做功，即M模式下近乎一条直线。膈肌长期的不活动可能又会引发膈肌萎缩，继而降低患者自主呼吸能力，导致机械通气时间延长或者呼吸机依赖。
图1 一镇静状态下患者的膈肌活动
所以这期整理下膈肌保护性通气策略的相关内容。
· 一、膈肌保护性通气策略 ·
膈肌保护性通气(diaphragm protective ventilation ，DPV) 策略是指通过保持合适的呼吸努力、滴定呼吸驱动来维持或恢复机械通气期间的膈肌活动，减少呼吸机引起的肺损伤和膈肌功能障碍风险的保护性通气方法。
我们都了解机械通气的患者容易引起膈肌损伤，在临床上这种现象被称为呼吸机相关性膈肌功能障碍(ventilator-induced diaphragm dysfunction，VIDD)。研究表明近50%的通气患者在机械通气3~4d内出现明显的膈肌萎缩和膈肌收缩能力下降 。
图2 机械通气与自主呼吸时膈肌肌纤维对比
而VIDD被证实与更高的脱机和拔管失败率以及更高的重症监护病房(ICU)后发病率和病死率相关 。VIDD相关内容在本公众号39期已有整理→第39期 ‖ 呼吸机所致膈肌功能障碍（VIDD）的发生机制与防治策略。
· 二、机械通气损伤膈肌的机制 ·
对于膈肌来说，呼吸机是一把双刃剑，当完全被动通气时不活动会因过度减负而导致膈肌萎缩，相反，呼吸机辅助不足也会导致膈肌损伤。
图3 机械通气直接引起膈肌无力的可能机制
· 2.1 呼吸机支持过度·
呼吸机过度支持会导致膈肌废用性萎缩，生理机制是由于支持过度抑制了患者的吸气努力。当膈肌不活动时会触发蛋白水解途径，导致肌原纤维萎缩和线粒体功能障碍，从而导致收缩功能障碍。
· 2.2 呼吸机支持不足·
膈肌在吸气时缩短，而肌肉在缩短(向心负荷)时因过度负荷而收缩，这种持续的高吸气阻力负荷会导致急性膈肌损伤、炎症和虚弱，受损的膈肌则表现出肌节的破坏和肌原纤维对降解的敏感性，也称为向心负荷引起的膈肌损伤。
· 2.3 膈肌离心性肌损伤·
膈肌在呼气时延长，膈肌的离心负荷是指膈肌在呼气(离心负荷)时因过度负荷而收缩，比向心的负荷伤害性更大。常见的膈肌离心性损伤在人机不同步时容易发生，如呼吸机呼气阶段膈肌反而收缩了（无效努力、反向触发和过早(短)循环）。
· 2.4 膈肌纵向萎缩·
由于膈肌是圆顶形状的平滑肌，当机械通气期间施加的呼气末压力过大时，随着呼气末正压PEEP作用于肺部且呼气末肺容积的增加，增加的PEEP和呼气末肺容积会使膈肌纤维缩短以维持每个肌节的最佳长度，此时在收缩期间致使肌肉的长度-张力关系会处于机械劣势，甚至导致肌节脱落，也称为膈肌纵向萎缩。
· 三、膈肌保护性通气的监测方法 ·
为了实施膈肌保护性通气策略，即实现人机同步和膈肌最佳呼吸努力，需要直接在机械通气过程中监测膈肌的活动和功能。常用的手段如下
· 3.1 跨膈压(Pdi)·
目前跨膈压的监测多采用食道囊管和多功能胃管分别留置于食道中下1/3 与胃内来监测食道压(Esophageal pressure，Pes)和胃内压(Gastric pressure，Pag)。公式为 Pdi=Pag-Pes，其中Pdi正常值在3～12 cmH2O。
· 3.2 气道闭合压力(P0.1)·
气道闭合压指气道闭塞后从吸气开始到100ms内气道压力的下降绝对值。2018年Telias提出P0.1可被用于机械通气患者呼吸驱动测量方法，且认为P0.1＞3. 5提示高吸气努力、P0.1＜1.5提示低吸气努力。
· 3.3 膈肌电活动(EAdi )·
当膈神经纤维发生兴奋时，冲动经神经-肌肉接头处传递给膈肌，引发膈肌兴奋，造成Na+外流，K+内流产生EAdi (膈肌电位)，最终膈肌收缩。EAdi是在膈肌收缩时同步监测电活动，由此可以精确检测神经呼吸努力的开始和结束，所以被认为是呼吸驱动的最精确替代物。目前最常使用食管电极监测。Kallio等和lise等研究发现健康儿童和健康成人EAdi峰值可能在5-15μV和4-29μV之间变化。
· 3.4 膈肌超声·
膈肌厚度、膈肌移动度(Diaphragmatic excursion，DE)和膈肌吸气增厚分数(Diaphragm inspiratory thickeningfraction，TFdi)是检测膈肌功能的三大指标。
图4 呼吸肌功能的超声检测
膈肌超声的具体操作方法在本公众号期已有详细阐述→第128期 [温故知新]膈肌超声在呼吸康复中的应用
Ewam 等进行一项研究发现在 TFdi15%～30% 时呼吸努力最佳，机械通气时间最短。
· 四、膈肌保护性通气策略的实施 ·
如何实施肺膈肌保护性通气？主要从呼吸机调节（避免呼吸机支持过度/不足）、解决人机同步性（避免膈肌离心性损伤）、体外生命支持（让过度疲劳的膈肌休息）等方面入手。
· 4.1设置合适的呼吸机模式与参数 ·
目前认为通气模式中辅助通气更能有效保护肺和膈肌两个器官；
根据Pdi（维持 Pdi3-12cmH2O 安全范围内）引导下的呼吸机调节有利于肺和膈肌保护。
图5 呼吸支持参数调整流程
· 4.2 减少人机不同步·
1) 神经调节呼吸辅助通气(Neurally adjusted
ventilatory assist，NAVA):
NAVA 是一种较新的通气模式，可提供与患者吸气努力成比例的压力辅助。其主要工作原理是监测 EA di 来感知患者实际通气需求。
2）优化镇静镇痛管理:镇的过深膈肌不活动，镇静不足患者可能容易躁动，加剧人机不同步。右美托咪定是一种选择性α2受体激动剂，可在不降低呼吸驱动的情况下发挥镇静、抗焦虑和镇痛作用，并且不会引起谵妄的发生。
3）体外生命支持：体外CO2清除(ExtracorporealCO2Ｒemoval，ECCO2Ｒ)是 VV-ECMO 的一个类型，其膜肺的主要功能为清除多余的CO2 ， 可减少PaCO2上升引起中枢化学感受器兴奋，进而减少的呼吸驱动，膈肌疲劳发生。
· 4.3 其他·
1）部分神经肌肉阻滞(partial neuromuscular blockade ，pNMBA) 重度镇静和剧烈呼吸努力之间的一种折中方案，目前对于接受机械通气的ARDS患者早期持续神经肌肉阻滞的益处仍不清楚 。
2）膈神经刺激(phrenic nerve stimulation ，PNS) ：通过PNS诱导膈肌收缩可能减缓机械通气时膈肌萎缩的速度，还可能使膈肌厚度增加，维持膈肌收缩的强度，是一种膈肌和肺的通气潜在的解决方案。
· 五、膈肌保护性通气策略与肺保护性通气策略 ·
肺保护通气策略是指在维持机体充分氧合的前提下，防止肺泡过度扩张和萎陷，改善低氧血症的同时降低机械通气相关性肺损伤（VILI）的发生率的呼吸支持策略。主要关注肺力学指标，常见的措施包括小潮气量、滴定 PEEP、间断肺复张、低吸入氧浓度、允许性高碳酸血症等。部分内容在前几期公众号有所提及。
→第139期胸部电阻抗断层成像（EIT）的原理、图像分析及临床应用
而膈肌保护性机械通气策略是基于膈肌损伤提出的新的机械通气概念。主要关注于患者的吸气努力和膈肌功能情况。
理想机械通气状态下，患者即无呼吸窘迫，呼吸机又不过度支持。但实际工作中，保护肺的同时保护膈肌无疑是一项具有挑战性的，通常情况下为了实现肺保护，患者需要镇静或进行神经肌肉阻滞，导致患者呼吸努力和膈肌收缩达到亚生理水平。而如果过度地吸气努力会显著增加肺实质的压力，尤其是在肺背侧区，在早期吸气时，气体从非依赖区向依赖区再分配(摆动呼吸)，导致区域性的过度伸展，从而造成肺实质损伤，因此，保护膈肌的通气策略也需要保护肺。
图6 肺与膈肌保护性通气的原理
在临床上给患者机械通气时，肺保护仍然是首要考虑的因素！
· 参考文献 ·
[1][1]叶婷,肖华平.肺保护性通气策略及膈肌保护的关键问题[J/OL].解放军医学杂志:1-19[2023-11-02].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1056.R.20230920.1256.004.html.
[2]Goligher,
Ewan C et al. “Clinical strategies for implementing lung and
diaphragm-protective ventilation: avoiding insufficient and excessive
effort.” Intensive care medicine vol. 46,12 (2020): 2314-2326.
doi:10.1007/s00134-020-06288-9
[3]Schepens,
Tom et al. “Diaphragm-protective mechanical ventilation.” Current
opinion in critical care vol. 25,1 (2019): 77-85.
doi:10.1097/MCC.0000000000000578
[4]Goligher,
Ewan C et al. “Mechanical Ventilation-induced Diaphragm Atrophy
Strongly Impacts Clinical Outcomes.” American journal of respiratory and
critical care medicine vol. 197,2 (2018): 204-213.
doi:10.1164/rccm.201703-0536OC
[5]邵钫蕾,李济尾,王大庆等.肺膈肌保护性通气策略的研究进展[J].临床肺科杂志,2023,28(01):145-150.
[6]Kallio,
Merja et al. “Electrical activity of the diaphragm during neurally
adjusted ventilatory assist in pediatric patients.” Pediatric
pulmonology vol. 50,9 (2015): 925-31. doi:10.1002/ppul.23084
[7]Piquilloud,
Lise et al. “Information conveyed by electrical diaphragmatic activity
during unstressed, stressed and assisted spontaneous breathing: a
physiological study.” Annals of intensive care vol. 9,1 89. 14 Aug.
2019, doi:10.1186/s13613-019-0564-1
