机械通气对肺部的潜在有害影响是众所周知的。对这种损伤的认识（称为呼吸机诱发的肺损伤）导致了肺保护性通气策略的发展。这些策略通常旨在限制呼吸机或患者自身呼吸作用到肺部的机械压力。最近发现机械通气也会损伤隔肌。多种机制参与机械通气损伤膈肌功能，称为“呼吸机引起的膈肌功能障碍（VIDD）。

因此，在机械通气患者的治疗中，避免膈肌损伤以防止VIDD的发展是重中之重。越来越多的研究为减少膈肌损伤提供了理论基础，包括新的通气方法：膈肌保护通气策略。在这篇综述中，我们描述了该领域的最新进展，这些进展为提供膈肌保护性机械通气的基本原理奠定了基础。

为什么膈肌功能很重要

呼吸肌无力和肢体肌无力在ICU中很常见。Dres等研究表明，在评估患者的拔管准备情况时，有63％的患者有膈肌功能障碍，有34％的患者有肢体肌无力，而有21％的患者有两者的结合。多种因素导致ICU患者的肌肉无力，包括脓毒症，药物使用和代谢紊乱。脓毒症对膈肌损伤与脓毒症对肢体肌肉损伤相比，膈肌损伤的有害作用尤其敏感。在脱机时间较长或呼吸衰竭反复发作的情况下，临床上应怀疑功能障碍。

膈肌损伤和功能障碍对机械通气患者的预后产生深远影响。膈肌是吸气的主要肌肉，因此关键确定患者维持通气和换气的呼吸能力。呼吸机延长使用，可导致膈肌进一步萎缩和损伤，其他因素包括院内并发症（ICU获得性肌无力，医院脓毒症等），以及长期发病和死亡的更高风险。

隔肌损伤机制

现已公认，机械通气可引起膈肌萎缩，损伤和虚弱。实验和临床数据均最终表明，机械通气本身会导致膈肌明显损伤而急性的结构改变，从而导致急性肌肉无力和脱机失败。膈肌的这些有害变化是在开始机械通气后的2–3天内发生，膈肌损伤的程度与机械通气的持续时间相关。在这里，我们简要总结了由于机械通气引起的膈肌肌创伤的机制（见图1）。

机制1：废用性萎缩

机械通气引起膈肌功能障碍的最重要的生理机制是由于吸力的抑制而导致萎缩性萎缩。一项经典研究表明，在脑死亡的器官供体中，膈肌明显萎缩而胸大肌无萎缩（脑死亡时间18-69h）。这已在体内和体外得到证实。膈肌不活动触发器蛋白水解途径的是结果在肌原纤维萎缩和线粒体功能障碍导致收缩功能障碍。功能差及废用性萎缩的确切途径尚不确定。脑死亡器官捐献者的动物模型和活检表明，通气对象横膈肌中氧化应激的标志物升高，与线粒体活性氧过多有关，这可能归因于废弃后养分的过量。但是，在通气的活检患者的膈肌活检中未发现这些线粒体功能障碍和氧化应激的标志物，因此怀疑它们在萎缩发展中的起因。萎缩的程度与呼吸作用抑制程度密切相关，实验和临床研究均表明，通过在机械通气过程中保持一定程度的吸气作用可以缓解萎缩。较低水平的肌肉活动似乎足以预防线粒体功能障碍。

机制2：同心负荷诱发的损伤

膈肌也容易受到负载引起的损伤。在健康受试者和慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者中，肌肉活检证实了慢性和急性负荷诱发的膈肌损伤的作用。承受过度负荷（同心负荷）的收缩会导致急性膈肌损伤，炎症和虚弱。重症患者特别容易受到负荷诱发的伤害，因为全身性炎症使肌纤维膜（肌膜层）更容易受到伤害。在实验性脓毒症模型中，应用机械通气以减轻吸气负荷可显著减轻肌肉纤维损伤和膈肌无力。

有一些临床证据支持膈肌引起负载性损伤的可能性。一项最新研究发现，向高吸气阻力负荷（COPD急性加重）插管的患者会导致全身炎症指标迅速下降。在机械通气过程中，高水平的增厚分数（对高吸气强度进行超声测量）与膈肌厚度的意外快速升高有关。厚度的增加与膈肌功能受损和机械通气时间延长有关，表明尽管这些超声检查结果的组织学基础仍不确定，但它代表了一种损伤形式。

机制3：偏心负荷引起的损伤

与同心负载相比，当膈肌在肌肉拉长过程中收缩时，偏心负载甚至更具伤害性。膈肌由于偏心载荷而导致的急性衰弱已经通过实验证明。在某些情况下可能会发生这种形式的伤害。首先，在患有急性肺损伤和肺不张的患者中，膈肌在呼气过程中会收缩，以防止呼气末肺体积减少，这种现象称为“呼气制动”。因为膈肌随着时间的延长收缩（即偏心负荷），可能会导致肌肉损伤。其次，某些形式的患者－呼吸机不同步会导致呼吸机呼气阶段的膈肌收缩激活。在这种情况下，即使肺容量减少，膈肌也会收缩，从而导致离心收缩。理论上，不同步的类型容易产生这种偏心载荷，包括无效努力，反向触发和过早（短）循环。

机制4：呼气性肌创伤（纵向萎缩）

最近描述了影响肌纤维长度（沿纤维长度的肉瘤数量减少）的第二种急性膈肌丢失。这种“纵向萎缩”也可能是由于在机械通气过程中施加的呼气末压力过大。当呼气末正压施加到肺部且呼气末肺体积增加时，膈肌会保持较短的长度。在实验上，这似乎引起纤维长度的急剧减少，以维持每个单个肌节的最佳长度，类似于COPD中观察到的膈肌长度的更长期减少。因此，呼气末正压的急剧降低（即在脱机试验期间）可能会导致膈肌在其最佳长度以上“过度拉伸”，并损害膈肌的性能。

膈肌保护性机械通气

基于对肌损伤的各种潜在机制的理解，我们着手确定膈肌保护性机械通气方法的关键特征。

概念

呼吸机引起的膈肌功能障碍令人