呼吸肌功能测定含测定方法及其应用#优质参考

1、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），泵的衰竭可导致通气功能障碍。在本世纪初，已有学者注意到呼吸肌肉功能异常与通气功能不全的关系。然而，直到1977年Roussos和Macklem用附加吸气阻力法才首次直接测定了人体的膈肌疲劳。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探讨。1988年美国心肺和血液研究会对呼吸肌肉疲劳定义为：呼吸肌肉疲劳(Fatigue)是指肌肉在负荷下活动而导致其产生力量和/或速度的能力下降，这种能力的下降可通过休息而恢复。与之相比, 呼吸肌肉无力(Weakness)是指已充分休息的肌

2、肉产生力量的能力下降。这一定义包含有下述意义:疲劳的出现可明显早于功能衰竭,例如在未有高碳酸血症前,可存在着呼吸肌肉疲劳。有助于建立诊断的标准,例如,休息疗法后,疲劳的肌肉功能恢复; 亦有助于鉴别肌肉无力；诊断标准的建立有助于临床研究，明确判断呼吸肌肉疲劳的存在、病理生理学的意义、发病率、危险因素和治疗方法。引起呼吸肌肉无力或疲劳的因素包括有：呼吸中枢驱动不足，如中枢抑制状态等；神经肌肉疾患如膈神经损伤，重症肌无力等；肌肉初长和形态改变，如肺气肿患者；负荷增加，如支气管哮喘等；能量供应不足和代谢障碍如心力衰竭，低钾血症等。在某些疾病中（如COPD），可通过上述的多种途径，导致呼吸肌肉无力或疲劳

3、。呼吸肌肉疲劳的临床表现包括有气促的增加，浅快呼吸，辅助呼吸肌动用，反常呼吸等。高危人群包括有：早产或新生儿；慢性呼吸负荷加重或肌无力（包括神经肌肉疾患）能量供应障碍如休克，心功能衰竭。 哮喘或COPD患者负荷突然加重。急性高负荷状态如剧烈运动或分娩过程。在这些人群中，当出现上述表现时，应注意到呼吸肌肉疲劳的存在。通过检测，除能证实呼吸肌肉无力或疲劳的存在外，更重的是进一步深入阐明在不同疾病的发展过程中，呼吸肌肉疲劳与通气功能不全发生发展的相互关系，为通气功能衰竭的防治提供理论依据；为呼吸肌肉功能康复治疗或疲劳的防治方法的探讨提供客观的评价依据；进一步阐明呼吸肌肉疲劳与人工通气脱机过程的成败的

4、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、肩带肌和腹肌组成。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附近，其功能是吸气作用。肋间外肌在近脊柱附近增厚，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6080%。在自然呼吸中，胸骨旁肋间肌和斜角肌也参与吸气过程，用力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，尤其是腹横肌；外侧部分的肋间内肌也是主要起呼气作用。呼吸肌的组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，

5、呼吸肌属于骨骼肌。和其他骨骼肌一样，呼吸肌均含有红肌纤维，即慢收缩抗疲劳纤维（I类纤维）和白肌纤维，即快收缩纤维（II类纤维）。II类纤维又可分为快收缩耐疲劳纤维（IIA纤维）和快收缩易疲劳纤维（IIB纤维）。在人类膈肌，三者的比例约为：I类50%；II A类25%；II B类25%。同时呼吸肌肉也遵循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）频率力量关系（见图2）。所以，肌力与初长、收缩速度和刺激频率（中枢驱动）有关，也与呼吸肌肉的整体协调有关。影响膈肌收缩的效能的另一因素是其本身的形状。对于一个圆弧状的物体，其本身的张力（T）与跨壁压（P）和圆弧的半径（R）的关系，称

6、作Laplace原理，即P=2T/R。膈肌的外形为圆顶状，依据Laplace原理的规律，膈肌收缩时的张力（Tdi）与跨膈压（Pdi）和膈肌向上圆拱状的半径（Rdi）的关系亦应符合：Pdi=2Tdi/Rdi的规律。也就是说：在同样的收缩强度下，若膈肌的形状越向上弯曲，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；若膈肌完全平坦，其收缩不仅不会产生跨膈肌压，还会使胸廓下缘肋间内陷（Hoover氏征）。然而，实验研究显示，膈肌收缩下降时，主要是对合部的减少，其弧度改变不大，所以在正常人此因素对膈肌收缩效能影响不大。但严重肺气肿患者则可能有明显影响。二

7、.测定方法及其应用呼吸肌肉功能测定大致可分为力量测定、耐力测定、疲劳测定。实际上三个方面相互联系和重复。近10多年来，对呼吸肌肉功能测定的方法进行了深入广泛的探讨，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，探索出许多方法，然而，目前的测定技术主要用于实验研究，临床应用费时，使用不便，且干扰的因素亦较多。在呼吸肌肉功能测定的专题研讨会上，认为膈神经电或磁波刺激法是较理想的膈肌功能评价方法。然而，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能直接测定。呼吸肌的收缩表现为胸膜腔压力的变化，导致肺容积

8、改变。可通过测定呼吸系统的压力变化来间接反映呼吸肌肉的力量。然而，测得的压力除与肌肉的收缩力有关外，还与肌肉的体积、初长、缩短的速度、兴奋或刺激的强度与频率及其肌肉纤维特性有关。当这些因素相对恒定时，呼吸系统的压力变化可反映肌力的变化。通常在相同肺容量位（常用FRC位，反映肌肉初长），气道阻断（最低缩短速度）和最大用力或超强神经刺激（最大中枢驱动）状态下测定相应的压力来反映呼吸肌肉力量。常用的测定包括：最大吸气压和呼气压；跨膈肌压与最大跨膈肌压和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（Maximal Inspiratory Pressure，MIP）是指在功能残气位（FRC）

9、或残气位(RV)、气道阻断时，用最大努力吸气能产生的最大吸气口腔压。它反映全部吸气肌的综合吸气力量；最大呼气压（Maximal Expiratory Pressure，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，它反映全部呼气肌的综合呼气力量。(1)测定方法器械：器械的连接方法见测量装置连接（图3）。a)鼻夹及橡皮咬口：咬口常用管状和翼状。不同咬口对MIP 和MEP的结果略有影响。b)三通阀（Y型或T型）： 开口直径宜20mm，一端通空气，另一端连接单向活瓣。管壁上有一个直径0.61.5mm的小孔与大气相通，保证呼吸时声门开放和避免颊面肌肉对MIP或MEP测

10、定的影响。例如作MIP测定时，若使用颊肌作吸吮动作，空气可通过小孔进入口腔，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025Kpa（0250cmH2O）,误差宜2%。MIP测定的操作： a)向受试者解释操作过程，特别强调需作最大努力吸气。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，注意口角勿漏气。c)受试者先作几次自然呼吸，在平静呼气过程中旋转三通阀，通向单向呼气活瓣（只允许呼气，吸气时则阻断气道），在呼气末嘱受试者作最大努力吸气，持续3秒钟左右。d)记录最大的吸气负压。如使用压力表，要注意排除指针摆动的

11、惯性的影响。所以，要记录吸气开始1秒钟后短暂恒定（持续1秒钟左右）的压力读数。e)重复操作三次以上，每次休息1分钟（取最大值）。MIP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（只允许吸气，呼气则阻断气道）。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，持续12秒。d)记录最大的呼气正压。如使用压力表，要注意排除指针摆动的惯性的影响。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，因口腔压及胸内压明显增大而使受试者感到不适，检查时应注意，持续时间宜200cmH2O。可见，MIP和MEP的变异较大，临

12、床上作粗略估计时，可以设立最低标准值，大于最低标准值则可以认为在正常范围。表1 成人的MIP和MEP正常值。MIP平均值（SD）MIP正常下限MEP平均值（SD）MEP正常下限男118.4137.19=75139.8330.16=100女84.4530.31=5095.2620.08=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岁的小孩预计公式见表2。表2 7-17岁小孩MIP和MEP的预计公式MIP(cmH2O)MEP(cmH2O)男孩44.5+(0.75*体重)35+(5.5*年龄)女孩40+(0.57*体重)24+(4.8*年

13、龄) 注：体重单位：公斤；年龄单位：岁。（3）质量控制MIP和MEP的测定有赖于受试者是否以最大努力。受试者一边操作一边看压力表或显示器的变化情况，有利于鼓励受试者作最大努力，得到最佳值。在三次测定中，其误差应20%。压力计或传感器宜在每次使用前定标。可以用水银柱或血压计作为标准压力检测。MIP和MEP与肺容积有密切关系。MIP在残气量时测定值最大，在肺总量时则近于零，MEP则相反。所以，要注意控制测定时的肺容量。（4）临床意义MIP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价，并可作为疾病诊断的参考。当MIP正常预计值的30%时，易出现呼吸衰竭。b)对肺容量增加（如肺气

14、肿）、胸廓畸形或药物中毒等引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。如果MIP值60cmH2O）者，可认为呼吸困难与呼吸肌无力无关。c)作为判断能否脱离人工通气的参考指标。MIP值30cmH2O）有利于脱机的成功，MIP值-20cmH2O（即绝对值20cmH2O）脱机失败的可能性大。然而，临床上由于受病人努力程度、检查时间和操作人员的影响，有时实测的MIP值低于实际的MIP，误把可脱机的病人判断为不能脱机的病人。所以，在临床工作中应该注意重复检查来鉴别。MEP测定的临床意义：可用于评价患有神经肌肉疾患的呼气肌功能。因MEP是有效咳嗽的重要因素，所以也用于评价病人的咳

15、嗽及排痰能力。通常MEP超过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（Transdiaphragmatic Pressure，Pdi）为腹内压（Abdominal pressure，Pab），与胸内压（Pleural pressure ，Ppl）的差值（Pdi=Pab-Ppl）。常用胃内压（Gastric pressure, Pga）来代表Pab，用食道压（Esophageal pressure, Peso）来代表Ppl，所以Pdi=Pga-Peso。它反映膈肌收缩时产生的压力变化。通常取其吸气末的最大值。在正常情况下，吸气时食道内压力为负值，而胃

16、内压力为正值，Pdi实际是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 是反映膈肌力量的常用指标。用气道阻断法测定Pdimax时，有些受试者无法配合操作，可应用最大吸鼻法：即在FRC位作努力吸鼻时产生的Pdi值。尽管此法测得的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),它反映克服最大的肺弹性回缩力所需的Pdi。（1）测定方法：（图4）器械：a)两条末端带乳胶气囊的聚乙烯塑料导管，导管的外径为2.02.5mm；内径为1.52.0m

17、m；乳胶囊长56cm，直径1.2cm左右，气囊通过多个小孔与导管相连通。b)压力传感器，其灵敏度应0.05Kpa（0.5cmH2O），频率响应性在010Hz以上，压力表量程应为-160+250cmH2O以上。c)放大器，用载波放大器，要求线性误差和时漂2%。放大倍数通常选用5002000倍（根据记录部分的要求而定）。d)显示和记录部分常采用示波器和记录仪。示波器显示压力波形，有助于判断气囊位置，也有助于判断受试者的努力程度或作为反馈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。也可用微型电脑通过连机（模数转换等），显示Pga、Peso和两者的合成值Pdi压力曲线并计算结果。

18、用电脑数据采集和分析，有更多的优越性。e)Y形三通阻断阀，一端连通大气，另一端连接单向呼气阀（允许呼气，阻断吸气）。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（气囊预先抽空），令受试者一边吞咽，一边下送导管，使气囊分别位于胃（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，再回抽气体使胃气囊保留1.5ml，食管气囊保留0.20.5ml气体。根据示波器的压力波形对导管的位置进行调整。正常情况下，当气囊位置适中时，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）。为保证食道囊管放置位置的

19、一致性，可采用下述方法：先将囊管送至胃内，然后嘱受试者稍用力吸鼻。囊管在胃内时，示波器显示为正压。逐渐将囊管拉出，当吸鼻时，囊管的压力变为负压，提示囊管已进入食道贲门附近，再将囊管外拉10cm左右，即为常规的定位点。如果压力的基线受心跳影响较明显时，可适当调整其位置。当受试者平静呼气过程中，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，立即作最大努力吸气，此时记录的Pdi最大值为Pdimax。作最大努力吸气时，可采用鼓腹，腹肌同步收缩和示波器显示压力反馈指导受试者等方法。另一测定方法为最大吸鼻跨膈肌压（Pdimax sniff）。受试者呼气至功能残气位，嘱其以最大的力量吸鼻，

20、记录其Pdi值。不同方法测量的结果有一定的差异。（2）正常值 Pdimax正常预计值公式至今未见报道。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13.22.84Kpa（13629cmH2O）。文献报道的Pdi max的正常值见表3。（3）质量控制当胃囊和食管囊放置合适后，要在鼻孔处加以固定，防止位置移动。膈肌收缩力受其收缩前的初长度的影响，在高肺容积时，Pdi max降低。因此，一般统一在功能残气位测定。Pdimax的测定受受试者的主观努力程度及操作的熟练程度影响较大，一般差异可达20%。相比之下，Pdimax sniff的操作易于掌握，变异较小（一般 45%，对膈肌疲劳或无力才有

21、诊断意义。然而，在同一个体，动态监测其变化，Pdi（t）下降20%即可反映膈肌疲劳。4）注意事项：慎用于婴幼儿，禁用于有癫痫发作的病人。5) 质量控制：保证恒定的超强刺激量 首先要选择合适的刺激电极。采用经皮刺激时，易由于肩颈部肌肉收缩使电极移位，影响刺激的效果。所以，应选用合适的电极，同时注意刺激点与柱状电极压按的角度，保证有效的膈神经刺激。同时，注意观察膈肌AP，一旦AP下降则代表膈神经兴奋不完全，要对电极位置进行调整。只有在AP恒定的前提下，Pdi（t）的变化才能反映膈肌功能。肺容量的恒定 在不同的肺容量位测得Pdi（t）有明显的差别。因此，动态监测时要保证在自然呼气末和相同体位下测定。

22、有条件时，应用胸腹活动度监测以保证肺容量的恒定。自主努力吸气产生的Pdi常比Pdi（t）大。应保证在刺激的同时无自主呼吸动作。6) 临床意义：膈肌经电刺激法可以较客观地测定膈肌疲劳，不受自主努力程度或呼吸方式地影响。此法显示外周性疲劳，不受中枢的影响，因而有利于对外周性或中枢性疲劳的鉴别诊断。用此法测得的Pdi可反过来推算Pdimax的大小，前者为后者的1721%。单侧膈神经电刺激可用于单侧膈肌功能测定。可同时记录诱发的综合肌电动作电位。从刺激开始到肌电出现之间的时间为神经传导时间。膈神经刺激的同时，测定诱发的口腔压（声门开放状态下）或气道内压（已行气管插管者），可作为无创伤性膈肌功能监测的方

23、法。已有在正常人的实验研究的报道认为能够反映膈肌功能的变化。但在慢性气道阻塞的病人中，由于受到气道阻力大和呼吸系统静态顺应性大的影响，肺泡与口腔间的压力平衡时间较长，其可行性有待进一步探讨。（2）磁波膈神经刺激膈神经的磁波刺激与电刺激相比有如下的优点：无痛、易于操作、容易定位； 可刺激深部或难以达到的神经；不需要处理刺激局部的皮肤；亦可透过衣服刺激神经；磁波刺激的刺激强度易于控制在稳定的水平；而电刺激时由于电极轻微的移位即可明显影响刺激效果，所以难于维持持续、恒定、最大的刺激。磁波刺激原理是：高电压线圈放电时产生磁场，随时间而变化的磁场作用于传导性组织，后者受磁场影响而产生电场，电场强度与磁场

24、的时间变化率和传导组织表面的几何形状有关。当电场改变的幅度和时间合适时，产生的电流可刺激神经肌肉组织。磁场随时间而变化的发生原理如下：电容器由高压电源充电，当达到一定的电压时，电容器经线圈放电，产生脉冲磁场，在与线圈平行的组织平面诱发电流；在组织中，与诱发电流方向呈切线关系的结构较易被刺激。通过调节线圈的电流可调节磁场的大小，从而调节刺激的强度。磁波刺激所需仪器及其操作、质控、和临床应用方面与电刺激相似，主要区别在于：1） 仪器 用磁波电刺激器（如Magstim 200磁波刺激器），选用90mm的线圈（颈7棘凸处刺激）或40mm双线圈（颈前区刺激）。2） 操作（装置如图5）取坐位或卧位，受试者

25、的头部尽量前屈，使第七颈椎充分后凸，以便缩短刺激线圈与膈神经根部的距离，有利于对膈神经的充分刺激。给受试者讲解操作过程，以便消除对刺激的恐惧感。可尝试用低刺激量刺激手臂的正中神经，体验刺激的感觉，有利于消除恐惧感。放电线圈的中央孔对准第7颈椎。刺激强度由输出功率的30%开始，每次增加10%直到100%，刺激间隔时间为30秒2分。3）正常值 磁波刺激法诱发的Pdi（t）比电刺激诱发的Pdi（t）稍大，占Pdi max的24%6. 97%c。4）临床应用与膈神经电刺激相同。脑皮质磁波刺激（Magnetic stimulation of the cortex）：估计皮质中枢对呼吸肌的驱动作用。5）禁

26、忌症：禁用于有癫间发作、颅内损伤和安装心脏起搏器或其他起搏器者。亦要注意刺激线圈附近不宜放置磁性物件。（二）呼吸肌肉耐力测定呼吸肌肉耐力是指呼吸肌肉在一定的力量或作功的负荷下维持收缩而不出现疲劳的时间，即反映肌肉的耐力。对呼吸肌肉来说，耐力比力量更重要。呼吸肌耐力与肌纤维的组成、血液供应、兴奋收缩偶联和肌肉收缩特点（如收缩的力量、持续时间和肌肉缩短的速度等）有关。正常人自然呼吸条件下，膈肌不会出现疲劳，但在外加吸气阻力负荷下，或疾病使膈肌收缩力降低和（或）负荷增加时，膈肌有可能出现疲劳。根据负荷的大小及膈肌耐受该负荷而不出现收缩力下降的时间，可以对膈肌的耐力作出判断。1膈肌张力时间指数（Ten

27、sion-Time Index of Diaphragm，TTdi）TTdi是膈肌做功的个体化定量指标。膈肌疲劳的发生与其收缩强度及持续时间有关。吸气时，膈肌所作的功等于膈肌收缩产生的跨膈肌压与其收缩持续时间的乘积。跨膈肌压越大，持续时间越长，做功越大，越可能产生疲劳。由于受试者的Pdi max和呼吸周期不一致，需要对膈肌做功量进行个体性标化，以便在不同个体中作比较。用膈肌收缩产生的Pdi的平均值（mPdi）和Pdi max的比值反映收缩强度；吸气时间（Ti）与呼吸周期总时间（Ttot）的比值反映膈肌收缩持续时间。两者综合，即为TTdi。TTdi=mPdi/Pdi max Ti/Ttot在安静

28、自然呼吸（无外加阻力负荷），正常人的TTdi约为0.02。在有吸气阻力负荷下，TTdi可明显提高。当TTdi0.15，膈肌就有可能在45分钟内发生疲劳。Bellemare 等把TTdi=0.15定义为膈肌疲劳阈值（如图6）。即TTdi0.15为膈肌疲劳阈值这一概念是在附加吸气阻力条件下提出的。在自然呼吸中可能有明显的不同。在自然呼吸或呼吸衰竭发展过程中，膈肌疲劳还受中枢驱动、吸气流速和吸气过程中肺动态充气过程（膈肌动态变短）等因素影响。Party等认为运动过程中疲劳阈值TTdi应该更低一些。在广州呼吸疾病研究所的实验中观察到：自然呼吸的运动过程中，TTdi在0.10左右时即可出现膈肌疲劳。另外

29、，Clanton等认为吸气过程中Pdi max随着肺容量的增加而减少。如果引入动态Pdi max 来计算，疲劳阈值TTdi应为0.20左右。慢性阻塞性肺疾患者的TTdi一般比正常人高24倍（0.040.08）。当有急性感染时，气道阻力增大，肺过度充气增加使膈肌的收缩力下降（Pdi max下降）。为了克服气道阻力，膈肌收缩增加（mPdi增加），使TTdi进一步提高，有可能产生膈肌疲劳。TTdi的增加反映了膈肌功能储备的减少。TTdi测定时需要插入食道和胃囊管。为了方便临床应用，根据TTdi的原理，也可用口腔张力时间指数（TTI）的概念求得疲劳阈值。在吸气阻力实验时，吸气平均口腔压（mPm）和MI

30、P代替mPdi和Pdimax，求得TTI=mPm/MIP*Ti/Ttot。TTI0.15为疲劳阈。同样道理，也可用食道压来求得TTI,即TTI=mPeso/Peso maxTi/Ttot。TTI反映全部吸气肌肉的整体耐力。由于吸气时所需的平均力量与潮气量（VT）和动态顺应性(Cdyn)有关。Milic-Emili通过公式转换提出吸气努力商（Inspiratory Effort Quotient, IEQ）的概念：IEQ=(k*VT/Cdyn)*(Ti/Ttot)/MIP上式中k为常数，与吸气压力波形有关，通常取平均值0.75。IEQ可用于人工通气的监测。通过食道压（胸内压）监测求Cdyn,算出

31、IEQ。当IEQ增大时，提出呼吸负荷重，脱机困难。2呼吸肌肉耐力的检测方法呼吸肌肉耐受时间（Tlim）是指呼吸肌肉在特定强度的吸气阻力或特定的TTdi负荷下收缩所能维持而不发生疲劳的时间，是反映耐力的常用指标。常用的Tlim测定方法有：吸气阻力法：最常用，通过调整吸气阻力、吸气时间和呼吸频率（常用15次/分），达到一定TTdi或TTI值，观察Tlim。 吸气阈值负荷法（Threshold loading）：通常用带重力的活塞、电磁阀或吸气相气道内负压等装置，产生吸气阈值负荷，必须用力吸气达到阈值负压时才能把阀门打开产生吸气气流。所以整个吸气过程口腔压力相对恒定。通过调整吸气阈值负压而调节TTd

32、i或TTI，测得相应Tlim。此法应用较容易。可耐受吸气压（SIP）：是一种简易的反映吸气肌肉耐力的方法。通过一个可调节的阈值负荷器，给予一定的负荷，观察可耐受10分钟的最大阈值负荷（以口腔压为准）。Nickerson等测得15例正常人的SIP为60%MIP。3TTdi和Tlim的测定：（1）器械所用的器械除同Pdi max测定者外，口腔含接一个可调的吸气阈值负荷或阻力阀，另外还要有一个节拍器和压力波型显示器指导受试者的吸气时间、频率和用力程度。如有条件，可同时监测潮气量和呼气末二氧化碳，以便保证通气量的恒定。（2）操作首先测定Pdi max并在示波器上记录其波峰，计算50%Pdimax波峰所

33、需的高度并在示波器上作记号。令受试者口含吸气阈值负荷或阻力阀，按节拍器的节奏作潮气呼吸，调节阈值负荷或阻力使受试者的Pdi达到预定50%Pdimax值，并在整个吸气过程中保持恒定，使Pdi曲线接近方波，这样，Pdi就近似于mPdi。若呼吸频率控制在15次/分，则每个呼吸周期4秒，吸/呼比为1时，TTdi值为：TTdi=mPdi/Pdi maxTi/Ttot=0.50.5=0.25若将吸气阻力增大使mPdi=60%Pdi max，则TTdi=0.60.5=0.3。令受试者在上述状态下进行潮气呼吸，通过示波器上的压力波形进行自我调整，保证每次吸气时Pdi均维持在设定的水平。直到即使尽最大努力亦不能

34、保持Pdi达到预定水平并连续3个呼吸以上时，即表示膈肌出现疲劳，记录疲劳出现的时间，即为Tlim。（3）质量控制1）为了保证TTdi恒定，必须让受试者本人观察示波器上的压力波形，以便随时调整，同时要严格按照节拍器进行呼吸。目前已有电脑自动化的测试程序，有利于TTdi的恒定。2） 为了保证在吸气阻力条件下还能维持正常潮气量，可采用潮气量监测和呼气末二氧化碳浓度监测。3） 受主观努力的影响，需要不断鼓励受试者作最大的努力，才能保证实验结果的可靠。(4)正常值及临床意义由于没有统一的吸气阈值负荷（或阻力）或TTdi，所以其正常Tlim值因不同的实验室的实验条件不同而异。广州呼吸疾病研究所把TTdi=

35、0.25作为标准值进行比较, 40岁以上正常男性的Tlim为912分钟，而中、重度慢性阻塞性肺疾患者的Tlim为25分钟 。因而，Tlim对于了解病人膈肌的耐力有较大的价值。4运动过程的膈肌功能动态监测在以上的实验中，膈肌是在外加吸气阻力的条件下测定其耐力的，这与自然呼吸有很大的不同，也无法观察膈肌疲劳与通气能力的关系。采用递增运动负荷的方法，使通气增加，同时也增加膈肌的自然负荷，这样可以动态观察通气量增加时膈肌功能的变化。（1）器械（图7）1) 跨膈肌压测定所需的器械同前。2) 可控电阻力踏车器或跑台。3) 心电监护仪。4) 电脑化心肺功能测定仪 用以连续测定潮气容积、呼吸频率、呼出气的氧和

36、二氧化碳浓度，以计算分钟通气量、氧耗量和二氧化碳等。（2）操作膈肌功能测定的方法同前述Pdi max测定，需要增加的操作如下：1） 心电监护。2） 受试者在踏车器上，口含接口器，并连接电脑化心肺功能测定仪。安静呼吸2分钟，记录潮气容积、呼吸频率、氧耗量、心率等参数，同步动态监测膈肌功能指标（Pdi、TTdi等）。然后开始踏车，保持恒定的速度（常用60转/分），以10W的负荷热身运动1分钟后，开始正式运动实验。起始负荷为20W，每分钟递增20W的运动负荷量。每20秒电脑自动记录上述参数，直到达极量运动水平（如心率达到最大预计值，明显气促，腿部完全疲劳或其他异常征象如心律紊乱等）。（3）质量控制1

37、）同Pdi max测定的质量控制。2）注意口咬的密闭。受试者在运动过程中，易由于呼吸加快而张口呼吸。所以，避免漏气十分重要。3） 要尽可能保证运动过程的平稳连续，也要注意受试者的努力程度，并进行合理的指导和鼓励。这样才能保证在递增式极量运动状态下评价膈肌功能及其与运动耐受能力和通气储备能力的关系。（4）临床意义本试验是在增加运动负荷的条件下动态观察膈肌功能的变化。在正常人，随着运动负荷的增加（氧耗量增加），Pdi均呈线性增加。但在中度阻塞性肺疾病患者，运动开始时, Pdi虽有一定的增加，但运动后期，随着运动负荷的进一步的增加，Pdi不能随之增加，反而逐渐下降。极量运动时， Pdi均显著低于正常

38、人。慢性阻塞性肺疾病患者在运动过程中， Pdi的异常改变可能与多种因素有关，除膈肌疲劳外，还可能与运动时呼气末肺容量增加，膈肌低平等因素有关。可同步作膈肌肌电频谱分析，如发现膈肌肌电频谱也出现膈肌疲劳的改变，则可判断Pdi的变化是由于膈肌疲劳所致。膈肌功能运动实验在评价膈肌力量储备及疲劳方面，具有更高的敏感性。该实验还可以判断膈肌疲劳与通气功能下降程度的关系。5最大通气量耐受实验（1）最大通气量(MVV)是指12秒时间内最大努力呼吸能达到的通气量，当持续时间延长时，通气量逐渐下降。按照呼吸肌肉耐力测定的原理，设定一定的通气水平，观察可耐受的时间，称作通气耐受时间测定。通气量与耐受时间的关系和跨

39、膈压与耐受时间的关系图线相互平行（如图8所示）。通气量高于90%的MVV时，耐受时间极短；能维持15分钟或更长时间的最大通气量称作最大持续通气量(MSV)。呼吸耐力锻炼可使MSV增加，进行MSV测定时要用等CO2通气法。（2）仪器 MSV测量装置需要有肺量计和维持呼气末CO2（Fet CO2）恒定的装置。维持Fet CO2恒定可用管道重复呼吸法或增加吸入CO2的方法。通过Fet CO2动态监测，保证受试者不出现高或低碳酸血症。（3）测量 受试者取坐位，让受试者口含肺量计的接口器作最大努力呼吸。按照Fet CO2调节重复呼吸管道的长度或吸入CO2的流量，持续15分钟。15分钟后测得的通气量就是最

40、大持续通气量(MSV)。（4）正常值 正常人的MSV值见表4。（5）临床意义 病人的MSV变化较大：在COPD中平均占实测MVV的80%。MSV测定可作为自然呼吸状态下呼吸肌肉耐力的测定。在通气功能不变的前提下，MSV的变化间接反映呼吸肌肉耐力的变化。由于气道阻力增加或呼吸肌耐力下降均可致MSV的下降，MSV的变化并不能直接反映呼吸肌耐力的变化。表4 MSV正常值正常男性正常女性人数1614年龄（岁）31.41.426.41.5MSV(升/分)1257815MSV/MVV(%)62.12.360.12.2（三）呼吸肌肉疲劳的测定呼吸肌肉疲劳的定义如上述。疲劳是一个动态的过程。当肌肉负荷过重时，

41、随着时间延长，肌肉内及整个神经肌肉呼吸链发生多种变化。尽管力量进行性下降，能量耗竭，但在神经系统的适应性调节下，通常不致于发生肌肉损伤和兴奋障碍。呼吸肌肉疲劳的测定方法见表5：从表中可以看到，呼吸肌肉疲劳的测定方法与耐力或力量的测定方法重叠。表5 呼吸肌肉疲劳的测定方法直接测定反映或预示疲劳的测定1.最大等长收缩压力或力量（Pdi max, MIP）下降1.肌电图的频谱改变：中位数频率（FC）和高频/低频（H/L）比率下降。2.无法达到预设的吸气压力或力量3.膈神经电刺激诱发的Pdi（t）下降2.吸气肌肉松弛率下降或松弛时间常数增大3.TTdi或TTI超过疲劳阈值。4.电刺激胸锁乳突肌的反应下

42、降4.体检发现呼吸浅快，辅助吸气肌动用，呼吸不同步或反常呼吸5.经呼吸肌休息疗法后肌力明显改善注：TTdi：膈肌张力时间指数；TTI：时间张力指数1肌电图（Electromyography，EMG）频谱分析和其他骨骼肌一样，当刺激神经或中枢冲动传至呼吸肌肉时，数毫秒之内，其肌纤维膜出现去极化及复极过程，产生肌电讯号。众多的肌细胞产生的综合讯号可以通过肌电图仪记录下来，即为EMG。EMG由不同的频率组成，其频率主要在20250Hz之间。根据EMG功率在不同频率上分布规律的变化可早期发现呼吸肌疲劳。采用Pdi与EMG同步分析的方法，发现膈肌疲劳时其EMG频谱的低频成分（L：2048Hz）增加，高频

43、成分（H：150350Hz）减少；相应地，其中位频谱（Centroid frequency，FC，即全部EMG功率分成高低个50%时相应的频谱的中位数值）降低。目前常作肌电测定的呼吸肌肉有膈肌和胸锁乳突肌。膈肌EMG可通过食道电极、体表电极和经皮穿刺电极测定。（1）器械1）测定膈肌肌电的食道电极：EMG测定一般是与跨膈肌压测定同时进行。其管道和电极的结构见图9。二条聚乙烯塑料管，外径2.0mm，内径为1.3mm。两管粘合成双腔单管，远端封闭，两条直径为0.2的银丝分别穿行于不同的塑料管内，在距远侧端的11cm及13cm处分别引出，并向远端方向环绕塑料管约50圈，分别组成宽度为1cm，间距为1c

44、m的二个食管电极。在双腔管的末端及距远侧端1823cm处分别有二个薄乳胶囊。长度为5cm，直径为1.2cm左右，囊内塑料管壁有多个小孔囊与管相通。近期亦有报道用带有多个电极的食道囊管，有利于准确定位。2）差动式前置放大器（带通201000Hz）： 可以使用生物电放大器（如成都仪器厂生产的FD2型多功能放大器），连接二个引出的食道电极。3） 心电监护仪。4） 记录设备 可用电脑数据采集、四通道磁带记录仪或其他电讯号储存器，要求频率响应性为01000Hz（1db），失真度2%，连续记录时间应达到20分钟以上。5） 频谱分析 常用电脑作快速富里叶转换（FFT）算出其频谱，也可选用带通滤波器配合积分器

45、和生理记录仪来完成或商品化的频谱分析仪进行频谱分析，同时算出H/L比值及FC。6） 其他测定Pdi的器械同上（图5）。（2） 操作1）胃、食道囊和食道电极的放置 放置方法同Pdi测量。可根据膈肌EMG讯号进行细致调整，EMG讯号达到最大后将管在鼻孔处固定。此时，食道电极位于食道穿过膈肌部分附近。两条食道电极引线连接差动式放大器。另外，将人体通过粘贴电极与地线连通，减少噪音。2）EMG的描记 在示波器上观察EMG的图形，并通过模数转换卡（A/D卡），以20003000Hz的取样速度录入电脑并存于硬盘中以备分析。也可先录入磁带记录器内，待后分析。通常同时录入体表心电讯号。以便在分析时去除心电对EM

46、G的干扰。（3） EMG功率谱的分析方法：常用Hanning窗法，通过FFT求取EMG的功率谱Power spectrum,P(f)即肌电功率在不同频率的分布 、其中位频率（FC）及高位功率与低位功率的比值（H/L）。计算公式如下：Fc=24820f*P(f)/24820P(f)H/L=248152P(f)/4820P(f)广州呼吸疾病研究所报道选用2048Hz为低频功率（避免50Hz交流电的干扰），152248Hz为高频功率。（4）正常值因实验室条件不同及个体差异的影响，Fc和H/L的正常值差异较大。根据多个实验室的报道，Fc在70120之间，而H/L常在0.31.9之间。但在同一实验室同一

47、个体中测定的结果相对稳定，所以动态监测的意义较大。在吸气阻力或运动实验中，当Fc或H/L较试验前降低20%，即表示有显著性改变，提示存在早期的肌肉疲劳，此时肌力尚未下降。在呼吸机撤机、吸气阻力实验或运动实验中，均可观察到EMG的上述改变后出现肌肉力量下降。（5）质量控制1）EMG的分析必须去除心电的干扰。心电属于低频成分，特别是进行运动试验时，由于心率快，对EMG的干扰更大。为消除此因素，可以EMG与心电同时送入电脑并在显示器上显示，选择吸气中后期又无QRS波的EMG作分析。在进行吸气阻力负荷试验时，常截取256毫秒的取样时间作分析。但在运动试验时，宜用128毫秒，这样即使在运动后期心率达180次/分时仍可避开QRS波群对EMG干扰。当然也可用其他办法去除心电干扰，如波形相减或QRS间期讯号取零等办法。2）Fc和H/L值的测定：为了减少Fc和H/L的变异，通常对同一吸气周期EMG讯号进行23次不同时间的取样分析，对35个呼吸周期的