COPD的基础与临床进展北京大学人民医院呼吸科

1、2003年年8月月28日日骨骼肌的分类骨骼肌的分类慢收缩抗疲劳纤维：慢收缩抗疲劳纤维：型纤维型纤维快收缩纤维：快收缩纤维： 型纤维型纤维 a 型纤维：快收缩耐疲劳纤维型纤维：快收缩耐疲劳纤维 b型纤维：快收缩易疲劳纤维型纤维：快收缩易疲劳纤维证据证据肌肉萎缩肌肉萎缩肌肉无力肌肉无力肌肉形变肌肉形变: 型纤维减少，型纤维减少，b型纤维增加；型纤维增加； 型型a型纤维萎缩，肌肉内血管形成减少型纤维萎缩，肌肉内血管形成减少肌肉代谢能力的改变肌肉代谢能力的改变 肌肉内肌肉内ph降低，降低，atp浓度减少，乳酸堆积，线粒浓度减少，乳酸堆积，线粒体酶活力降低体酶活力降低肌肉的质量和力量：萎缩肌肉的质量和力

2、量：萎缩肌肉纤维的类型、尺寸和血管形成肌肉纤维的类型、尺寸和血管形成肌肉纤维的分类肌肉纤维的分类 型：收缩速度慢、氧化能力强、不易疲劳型：收缩速度慢、氧化能力强、不易疲劳 a型：介于型：介于型和型和b型型 b型：收缩速度快、氧化能力强、易疲劳型：收缩速度快、氧化能力强、易疲劳中重度中重度copd患者：患者： 型纤维减少型纤维减少型和型和a型纤维萎缩，血管形成减少型纤维萎缩，血管形成减少肌肉的氧化能力、耐受性、内环境肌肉的氧化能力、耐受性、内环境不同部位肌肉所受的影响不同部位肌肉所受的影响copd患者各部位肌肉所受的影响并非一患者各部位肌肉所受的影响并非一致致上肢肌肉基本不受影响上肢肌肉基本不受

3、影响下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳膈肌：抵抗疲劳能力增强膈肌：抵抗疲劳能力增强copd患者骨骼肌功能障碍的原因患者骨骼肌功能障碍的原因一、慢性制动一、慢性制动明显的活动后气短、运动后疲劳导致明显的活动后气短、运动后疲劳导致copd患者不得不显著减少患者不得不显著减少“自由活动自由活动”量（量（ambulation）上肢活动量受限不多，下肢活动量显著上肢活动量受限不多，下肢活动量显著减少减少膈肌活动量显著增加膈肌活动量显著增加不同部位肌肉所受的影响不同部位肌肉所受的影响copd患者各部位肌肉所受的影响并非一患者各部位肌肉所受的影响并非一致致上肢肌肉基本不受影

4、响上肢肌肉基本不受影响下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳膈肌：抵抗疲劳能力增强膈肌：抵抗疲劳能力增强二、肌肉损伤和炎症二、肌肉损伤和炎症copd患者体内可能存在低水平的全身炎症反应患者体内可能存在低水平的全身炎症反应中性粒细胞、巨噬细胞释放前炎性细胞因子：中性粒细胞、巨噬细胞释放前炎性细胞因子：tnf-、il-1、il-6尚见于其他疾病晚期：心衰、尚见于其他疾病晚期：心衰、aids、肿瘤、肿瘤衰老衰老衰老时的肌肉变化衰老时的肌肉变化 肌肉质量减少、机械力量削弱、氧化能力肌肉质量减少、机械力量削弱、氧化能力降低；降低；型纤维不萎缩、型纤维不萎缩、型纤维萎缩型纤维

5、萎缩copd患者患者型纤维萎缩型纤维萎缩所以，衰老不能解释所以，衰老不能解释copd患者肌肉的全患者肌肉的全部变化部变化营养失衡营养失衡与正常人相比，与正常人相比，copd患者的静息时和活动后患者的静息时和活动后的能量消耗都显著增加，摄入热卡相对不足。的能量消耗都显著增加，摄入热卡相对不足。所以患者肌肉质量减少、体重减轻所以患者肌肉质量减少、体重减轻轻度轻度copd患者可以通过增加摄入获得代偿。患者可以通过增加摄入获得代偿。气流阻塞程度越重，摄入减少，逐步失代偿气流阻塞程度越重，摄入减少，逐步失代偿营养失衡不能解释全部：增加热量摄入无益于营养失衡不能解释全部：增加热量摄入无益于肌肉力量的增加肌

6、肉力量的增加肌肉的慢性溶解肌肉的慢性溶解低氧低氧文献报道：股外肌中文献报道：股外肌中型纤维的含量与型纤维的含量与copd患患者的者的pao2平行平行copd患者外周肌肉功能障碍与患者长期低氧、患者外周肌肉功能障碍与患者长期低氧、频繁的活动后低氧、睡眠时低氧有关频繁的活动后低氧、睡眠时低氧有关糖皮质激素糖皮质激素激素相关性肌病：肌肉萎缩、无力（激素相关性肌病：肌肉萎缩、无力（b）对于那些经常使用全身激素的对于那些经常使用全身激素的copd患者，患者，外周肌肉功能不良与全身使用激素密不可分外周肌肉功能不良与全身使用激素密不可分copd患者对激素相关性肌病易感性较高，患者对激素相关性肌病易感性较高，

7、即使即使10mg也可发生也可发生电解质失衡电解质失衡低钾、低镁、低磷低钾、低镁、低磷利尿剂、茶碱、激素利尿剂、茶碱、激素评估评估copd患者的肌肉情况应考虑患者的肌肉情况应考虑电解质情况电解质情况外周肌肉功能障碍的后果外周肌肉功能障碍的后果活动耐力降低活动耐力降低 肺功能好坏与活动耐力并不平行肺功能好坏与活动耐力并不平行 证据证据：肺移植患者肺功能恢复正：肺移植患者肺功能恢复正 常，活常，活动耐力仍然很差动耐力仍然很差生活质量降低生活质量降低生存率降低生存率降低外周肌肉功能障碍的干预外周肌肉功能障碍的干预运动训练运动训练旧观点旧观点：copd患者难以达到一定强度的运动训患者难以达到一定强度的运

8、动训练，所以不能提升骨骼肌的耐力。练，所以不能提升骨骼肌的耐力。 新观点新观点：copd患者可以患者可以“适应适应”运动训练，增运动训练，增加对适当强度运动的耐力加对适当强度运动的耐力适应的证据适应的证据营养支持营养支持体重增加往往是脂肪的增加，肌肉含量和力量体重增加往往是脂肪的增加，肌肉含量和力量并无增加。所以，口服和肠道营养补给的效果并无增加。所以，口服和肠道营养补给的效果不佳不佳但体重增加可改善患者的一般状况但体重增加可改善患者的一般状况主张合理补充营养，配合运动训练和补充激素主张合理补充营养，配合运动训练和补充激素药物药物-合成代谢激素合成代谢激素生长激素生长激素睾酮睾酮效果令人失望：

9、可以增加肌肉的效果令人失望：可以增加肌肉的体积，但不能增加肌肉的力量体积，但不能增加肌肉的力量氧疗氧疗研究：研究：6-9月的氧疗，有助于增加肌肉月的氧疗，有助于增加肌肉atp含量，但不能增强肌肉线粒体酶含量，但不能增强肌肉线粒体酶的活性的活性推测：推测：ltot可以增加可以增加copd患者的体患者的体力，间接改善肌肉功能力，间接改善肌肉功能总结总结第二讲第二讲 copd患者的呼吸肌功能下降患者的呼吸肌功能下降respiratory muscle dysfunction引起呼吸肌肉疲劳或无力的因素引起呼吸肌肉疲劳或无力的因素呼吸中枢驱动不足呼吸中枢驱动不足神经肌肉疾病：膈神经损伤神经肌肉疾病：膈

10、神经损伤肌肉形变：肺气肿肌肉形变：肺气肿负荷增加：支气管哮喘负荷增加：支气管哮喘能量供应不足和代谢障碍：低钾血症能量供应不足和代谢障碍：低钾血症呼吸肌的构成呼吸肌的构成主要的吸气肌：膈肌主要的吸气肌：膈肌主要的呼气肌：腹肌主要的呼气肌：腹肌呼吸肌是骨骼肌呼吸肌是骨骼肌呼吸肌功能是保证正常通气的必要条件呼吸肌功能是保证正常通气的必要条件已经证明，已经证明，copd患者的吸气肌功能不患者的吸气肌功能不良。而且，良。而且，copd患者的呼吸肌面临异患者的呼吸肌面临异常增加的弹性和阻力负荷常增加的弹性和阻力负荷吸气肌功能障碍和负荷增加之间的矛盾，吸气肌功能障碍和负荷增加之间的矛盾，是导致是导致copd

11、患者呼吸困难和高碳酸血患者呼吸困难和高碳酸血症的重要机制症的重要机制总呼吸肌力量的测定总呼吸肌力量的测定吸气肌力量的测定吸气肌力量的测定最大吸气压（最大吸气压（mip） 在功能残气位、气流阻断时，用最大努力吸在功能残气位、气流阻断时，用最大努力吸气能产生的最大吸气口腔压气能产生的最大吸气口腔压呼气肌力量的测定呼气肌力量的测定最大呼气压（最大呼气压（mep） 在肺总量位、气流阻断时，用最大努力呼气在肺总量位、气流阻断时，用最大努力呼气能产生的最大口腔压能产生的最大口腔压膈肌力量的测定膈肌力量的测定最大跨膈肌压（最大跨膈肌压（pdimax） 在在frc位、气道阻断的状态下，以位、气道阻断的状态下，

12、以最大努力吸气时产生的最大努力吸气时产生的pdi最大值最大值跨膈肌压跨膈肌压=腹内压腹内压-胸内压胸内压 =胃内压胃内压-食管压食管压copd患者的患者的mip显著低于正常人显著低于正常人copd患者由患者由frc位产生的最大跨膈肌压位产生的最大跨膈肌压（pdimax）显著低于正常人）显著低于正常人copd患者的患者的mep受影响程度较小受影响程度较小 copd患者吸气肌功能显著下降患者吸气肌功能显著下降为什么为什么copd患者喜欢坐位？患者喜欢坐位？体位对正常人的体位对正常人的mip没有影响没有影响重度重度copd患者，在坐位、稍前倾患者，在坐位、稍前倾时，时，mip最大。所以在最大。所以在

13、copd急性急性加重时，患者采取这种被迫体位加重时，患者采取这种被迫体位吸气肌功能障碍的原因吸气肌功能障碍的原因机械因素机械因素呼吸肌肉初长改变呼吸肌肉初长改变呼吸肌内部结构变化呼吸肌内部结构变化呼吸肌肉周围环境改变呼吸肌肉周围环境改变机械因素对膈肌的影响机械因素对膈肌的影响laplace原理：圆弧物体的张力（原理：圆弧物体的张力（t）与跨壁压（与跨壁压（p）、圆弧半径（）、圆弧半径（r）的）的关系关系 p=2t/r在同样的收缩强度下在同样的收缩强度下,若膈肌的形状若膈肌的形状越向上弯曲，其产生的跨膈压越大，越向上弯曲，其产生的跨膈压越大，吸气就越有效吸气就越有效过度充气状态对膈肌收缩的影响一

14、过度充气状态对膈肌收缩的影响一膈肌顶端随着呼吸的升降运动如同活膈肌顶端随着呼吸的升降运动如同活塞在汽缸内的运动。它在吸气时下降，塞在汽缸内的运动。它在吸气时下降，对潮气（对潮气（tv）的贡献最大。过度充气）的贡献最大。过度充气状态将减弱膈顶的运动幅度状态将减弱膈顶的运动幅度过度充气状态对膈肌收缩的影响二过度充气状态对膈肌收缩的影响二正常情况下，吸气时腹内压升高，作正常情况下，吸气时腹内压升高，作用于用于并列区并列区（zone of apposition：膈：膈肌附着于低位胸廓的区域），使胸廓肌附着于低位胸廓的区域），使胸廓扩大扩大过度充气状态下，并列区缩小，胸廓过度充气状态下，并列区缩小，胸廓

15、扩张受限扩张受限zone of apposition过度充气状态对膈肌收缩的影响三过度充气状态对膈肌收缩的影响三正常情况下，吸气时膈肌收缩，同时相对正常情况下，吸气时膈肌收缩，同时相对于并列区内的低位肋骨有插入作用于并列区内的低位肋骨有插入作用（insertion action）。这种膈肌向低位肋）。这种膈肌向低位肋骨的插入作用一方面抬升肋骨，扩张胸廓，骨的插入作用一方面抬升肋骨，扩张胸廓，另一方面使低位肋骨外旋另一方面使低位肋骨外旋过度充气状态时，插入作用减弱，胸廓扩过度充气状态时，插入作用减弱，胸廓扩张的幅度减少张的幅度减少膈肌肌肉长度对功能的影响膈肌肌肉长度对功能的影响肌肉的基本特征肌肉

16、的基本特征研究显示，研究显示，copd患者的膈肌长患者的膈肌长度缩短，尤其是位于并列区内的度缩短，尤其是位于并列区内的部分。导致膈肌的初长部分。导致膈肌的初长-张力曲线张力曲线位于左侧的下降支，因此吸气时位于左侧的下降支，因此吸气时膈肌收缩所产生的张力减少膈肌收缩所产生的张力减少膈肌初长的适应现象膈肌初长的适应现象临床现象：产生相同的肺容量时，肺气肿临床现象：产生相同的肺容量时，肺气肿患者的患者的mip可大于正常人可大于正常人解释：膈肌的解释：膈肌的“适应适应” 为了产生更大的收缩张力，肺气肿患为了产生更大的收缩张力，肺气肿患者的膈肌可逐步者的膈肌可逐步“丢失丢失”肌小节，使膈肌肌小节，使膈肌

17、的最适初长缩短，调节膈肌的初长的最适初长缩短，调节膈肌的初长-张力曲张力曲线左移，以发挥最大的收缩张力线左移，以发挥最大的收缩张力但这种适应代偿是有限度的但这种适应代偿是有限度的只要有呼气气流阻塞存在，就会发生只要有呼气气流阻塞存在，就会发生急性的动态过度充气状态（急性的动态过度充气状态（dynamic hyperinflation），尤其当患者通气的），尤其当患者通气的需求增加时（例，活动）。这时候不需求增加时（例，活动）。这时候不可能发生膈肌的急性适应。所以患者可能发生膈肌的急性适应。所以患者仍然感到力不从心仍然感到力不从心肌肉构成对吸气功能不良的影响肌肉构成对吸气功能不良的影响如前所述，

18、如前所述，copd患者存在外周骨骼患者存在外周骨骼肌尤其是下肢肌肉的肌尤其是下肢肌肉的“肌病肌病”，那么，那么，呼吸肌会不会得肌病？呼吸肌会不会得肌病？没有肯定答案。但有一点是肯定的，没有肯定答案。但有一点是肯定的，呼吸肌的肌肉构成将发生与骨骼肌完呼吸肌的肌肉构成将发生与骨骼肌完全不同的变化全不同的变化呼吸肌肌肉构成的变化呼吸肌肌肉构成的变化膈肌膈肌 型纤维（慢收缩、氧化、抗疲劳纤维）型纤维（慢收缩、氧化、抗疲劳纤维） 比例增加，比例增加，b纤维（快收缩、无氧酵纤维（快收缩、无氧酵 解、易疲劳纤维）减少解、易疲劳纤维）减少骨骼肌骨骼肌 型纤维比例减少，型纤维比例减少， b纤维比例增加纤维比例增

19、加膈肌膈肌 负荷增加、耐力训练负荷增加、耐力训练骨骼肌骨骼肌 慢性制动、废用性萎缩慢性制动、废用性萎缩原因原因证据证据轻度轻度copd患者，膈肌肌肉成患者，膈肌肌肉成分没有变化分没有变化中重度中重度copd患者，上肢肌肉患者，上肢肌肉成分没有变化成分没有变化营养状况对呼吸肌的影响营养状况对呼吸肌的影响低体重者的低体重者的mip显著低于正常体重者显著低于正常体重者copd患者的体重指数与患者的体重指数与mip和和mep相关相关营养不良可造成呼吸肌萎缩营养不良可造成呼吸肌萎缩激素可显著影响激素可显著影响型纤维的数量，导致型纤维的数量，导致mip和和mep降低降低肌肉的微环境对吸气功能不良的影响肌肉

20、的微环境对吸气功能不良的影响膈肌肌电图膈肌肌电图 在一定的电刺激下，高碳酸血症的在一定的电刺激下，高碳酸血症的copd患患者的者的pdi显著降低显著降低tnf- 重度晚期的重度晚期的copd患者血清中患者血清中tnf-水平水平增高，考虑与体重减轻有关增高，考虑与体重减轻有关呼吸肌负荷增加呼吸肌负荷增加吸气肌面临的负荷增加吸气肌面临的负荷增加 气道阻力增高气道阻力增高 内源性内源性peep 呼气末胸廓的弹性回缩力呼气末胸廓的弹性回缩力吸气肌功能不良和吸气肌负荷增加的长吸气肌功能不良和吸气肌负荷增加的长期不协调导致期不协调导致copd患者呼吸困难、吸患者呼吸困难、吸气肌疲劳。气肌疲劳。respiratory muscle drive吸气驱动的测定指标吸气驱动的测定指标p0.1 闭和吸气阀作吸气努力后闭和吸气阀作吸气努力后100ms产生的口腔或食道压力产生的口腔或食道压力,代表中枢代表中枢的呼吸驱动能力的呼吸驱动能力copd患者无论在静息或活动时，呼吸患者无论在静息或活动时，呼吸驱动都显著增强。即使吸纯氧纠正低驱动都显著增强。即使