(一)發(fā)病原因
大多數(shù)患者的呼吸肌疲勞是由疾病本身造成的，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)膿毒血癥(sepsis)、多器官功能衰竭、機械通氣、高碳酸血癥(酸中毒)及多種藥物都能引起神經(jīng)肌肉功能的異常，并成為上述疾病病理生理過程中的重要一環(huán)。
總之，呼吸肌疲勞和無力在危重病和COPD等慢性病中十分常見，除疾病本身的作用外，多種藥物如糖皮質(zhì)激素、肌松劑、氨基糖苷類抗生素等都可誘發(fā)或加重呼吸肌疲勞。呼吸機應(yīng)用不當(dāng)也可造成膈肌功能障礙。各種檢查呼吸肌疲勞的方法特異性及準(zhǔn)確性都較差且難以常規(guī)臨床應(yīng)用。重視臨床體檢可及時發(fā)現(xiàn)呼吸肌疲勞的存在。
(二)發(fā)病機制
呼吸肌包括膈肌、肋間肌、腹肌、胸鎖乳突肌和斜角肌。按照功能分類，呼吸肌可分為吸氣肌(膈肌、肋間外肌、胸鎖乳突肌等)和呼氣肌(肋間內(nèi)肌、腹肌)。按肌肉纖維的性質(zhì)可分為紅肌纖維(又稱為慢收縮抗疲勞纖維或Ⅰ類纖維)和白肌纖維(又稱為快收縮纖維或Ⅱ類纖維)。Ⅱ類纖維又可分為快收縮耐疲勞纖維(ⅡA纖維)和快收縮快疲勞纖維(ⅡB)。
呼吸肌的主要功能是完成呼吸運動，其次參與咳嗽、排痰、嘔吐等過程。其中膈肌作用最為重要，約擔(dān)負(fù)整個呼吸功能的3%～90%，潮氣量的2/3由膈肌收縮產(chǎn)生。當(dāng)每分通氣量增大或存在膈肌疲勞時輔助呼吸肌參與收縮。在平靜呼吸時呼氣肌不參與收縮，但在呼吸功能增大時，肋間內(nèi)肌和腹肌等呼氣肌收縮，將膈肌向胸腔內(nèi)擠壓，使膈肌纖維處于最佳的初長張力位。
1.COPD患者 目前認(rèn)為骨骼肌(包括呼吸肌)功能障礙與COPD患者運動耐力下降有直接關(guān)系。COPD患者骨骼肌結(jié)構(gòu)改變表現(xiàn)為肌肉重量的下降，肌肉纖維結(jié)構(gòu)的改變(I類纖維比例減少，Ⅱ類纖維比例增加，Ⅰ類和ⅡA纖維萎縮、Ⅰ類和Ⅱ類纖維直徑減小等)，骨骼肌每單位面積內(nèi)毛細血管樹數(shù)目減少和代謝改變(氧化酶活性降低)。功能改變表現(xiàn)為肌肉力量降低、耐力下降、最大運動時局部氧攝取和氧運輸明顯受限等。導(dǎo)致上述結(jié)構(gòu)和功能改變的主要原因為：①長期低氧血癥、高碳酸血癥、感染和慢性營養(yǎng)不良;②同時伴有電解質(zhì)紊亂(低鉀、低磷、低鎂)、心力衰竭、肌肉失用性萎縮;③糖皮質(zhì)激素誘發(fā)的急性和慢性肌病。在嚴(yán)重氣道阻塞的COPD患者，由于肺的過度充氣，使呼吸系統(tǒng)的力學(xué)特征均發(fā)生顯著變化，膈肌處于明顯不利的收縮初長位置，收縮效率明顯降低，加之上述所述各種因素的影響極易導(dǎo)致膈肌疲勞和功能衰竭。
2.膿毒癥(Sepsis) 膿毒癥患者的特點為系統(tǒng)血流量正?；蛟黾印⒔M織攝氧能力降低、局部血流灌注降低和組織低氧血癥。對呼吸肌而言，膿毒癥和休克時總的血流灌注是增加的，但局部微血管灌注障礙和呼吸功增加仍可造成呼吸肌缺氧和呼吸肌功能障礙。
3.機械通氣對呼吸肌的影響 機械通氣對呼吸肌功能的影響具有兩面性。一方面替代或輔助呼吸肌做功使疲勞的呼吸肌得到休息，另一方面導(dǎo)致呼吸肌失用性萎縮，使呼吸肌的力量和耐力均降低，產(chǎn)生呼吸機依賴。骨骼肌萎縮的主要改變包括：
(1)肌肉重量顯著減輕。
(2)蛋白質(zhì)合成下降。
(3)肌纖維目、直徑減少。
(4)慢收縮抗疲勞纖維數(shù)目降低。
(5)線粒體葡萄糖氧化和分解能力降低等。雖然呼吸肌有不同于普通骨骼肌的獨特特征，但在長期控制性機械通氣時也可發(fā)現(xiàn)膈肌肌電圖的活動降低、跨膈壓下降及呼吸肌耐力降低。Brochard等人對健康狒狒進行11天的控制性通氣，發(fā)現(xiàn)Pdi降低了25%，耐力降低了36%。機械通氣時是否發(fā)生呼吸肌萎縮的另一個主要決定因素肌肉是纖維的長度，如果肌肉纖維的長度長期固定在其正常長度之下，則很容易產(chǎn)疲勞;而超過其基礎(chǔ)長度時就可避免肌萎縮的發(fā)生。
4.撤機過程中的呼吸肌功能 對進行過一段時間機械通氣的患者來說，呼吸肌功能是決定能否撤機的關(guān)鍵因素之一。臨床上撤機困難的患者多數(shù)都存在呼吸肌疲勞。Cohen等人對12例撤機困難的患者研究發(fā)現(xiàn)，7例患者EMG頻譜發(fā)生改變并提示有膈肌疲勞，6例出現(xiàn)反常腹式呼吸，6例出現(xiàn)呼吸頻率增快，某些患者在EMG頻譜發(fā)生改變之后才出現(xiàn)呼吸頻率加快和PaCO2增高。提示這些患者呼吸頻率的增快和PaCO2增高與膈肌疲勞有關(guān)，呼吸肌疲勞是撤機失敗的常見原因。
5.危重病患者多發(fā)性神經(jīng)病變 膿毒癥、多臟器功能衰竭(MOF)患者可發(fā)生以感覺-運動神經(jīng)損害為主的多神經(jīng)病變，目前被稱為危重病多神經(jīng)病變。在ICU中約70%以上的患者發(fā)生程度不同的多神經(jīng)病變。Bolton對43例膿毒癥和MOF患者進行電生理檢查后發(fā)現(xiàn)30例患者有軸突變性伴有感覺和運動電位異常，15例患者臨床表現(xiàn)出無力、撤機失敗、反射減弱或消失。危重病多神經(jīng)病變的主要臨床表現(xiàn)為肢體末端肌力減弱伴有萎縮、感覺功能異常、深反射減弱或消失、顱神經(jīng)功能正常。危重病多神經(jīng)病變具有自限性，經(jīng)過一段時間后可完全恢復(fù)，但肌電圖可遺有異?！，F(xiàn)在認(rèn)為這種繼發(fā)的多神經(jīng)肌肉病變是引起撤機困難和延長ICU住院時間的重要因素之一，62%的患者撤機困難與之有關(guān)。
危重病多神經(jīng)病變的機制尚不十分清楚，營養(yǎng)障礙、中毒、代謝異常及血管因素都可能參與神經(jīng)病變的發(fā)生。也有人提出神經(jīng)內(nèi)缺血導(dǎo)致的缺氧性水腫和血液-神經(jīng)屏障的破壞是神經(jīng)損傷的主要原因。危重病多神經(jīng)病變的診斷主要靠電生理檢查，周圍神經(jīng)軸突損傷是其主要的電生理改變。典型的表現(xiàn)為發(fā)病后7天靜息肌電檢查出現(xiàn)纖顫電位潛伏期改變和正尖波。神經(jīng)電位圖通常表現(xiàn)為近端和遠端神經(jīng)節(jié)段沖動傳導(dǎo)速度正常而混合肌肉電位幅度降低。但原發(fā)性脫髓鞘的典型改變?nèi)缟窠?jīng)傳導(dǎo)速度的明顯降低、遠端潛伏期的延長復(fù)合肌肉活動電位的散射、傳導(dǎo)阻滯和F波電位的增高等很少在危重病多神經(jīng)病變患者中出現(xiàn)。
6.藥物對呼吸肌功能的影響
(1)皮質(zhì)激素：大劑量或長期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素可造成多種副作用，其中包括肌病。動物實驗證實，皮質(zhì)激素可顯著降低膈肌的收縮力。激素誘發(fā)肌病的病理基礎(chǔ)可能與快收縮纖維(Ⅰ型)蛋白合成減少、分解代謝增強導(dǎo)致該類型肌肉纖維萎縮有關(guān)。目前，盡管皮質(zhì)激素誘發(fā)肌病的確切機制尚不十分清楚，但快收縮纖維的萎縮必然導(dǎo)致肌肉最大收縮能力下降，當(dāng)呼吸功增加時膈肌很容易發(fā)生疲勞。如果同時應(yīng)用肌松劑或患者同時伴有組織血液灌注不良等情況可進一步惡化呼吸肌功能。有研究報道，在重癥哮喘發(fā)作時皮質(zhì)激素誘發(fā)的急性肌病的發(fā)生率高達10%。
(2)神經(jīng)肌肉阻斷劑：機械通氣時應(yīng)用神經(jīng)肌肉阻斷劑(NBA)的目的是幫助機械通氣的順利實施，改善人-機協(xié)調(diào)性，減少氧耗量、在顱內(nèi)高壓患者避免顱內(nèi)壓波動等。20世紀(jì)70年代末期英國的一項調(diào)查表明，90%的ICU患者都常規(guī)應(yīng)用肌松劑。近20年來，由于強效鎮(zhèn)靜劑的出現(xiàn)、呼吸機性能的改善和對NBA藥理特性認(rèn)識的深入，特別是發(fā)現(xiàn)NBA能引起肌肉松弛作用延遲和肌病，對肌松劑的應(yīng)用有逐漸減少的趨勢。NBA對肌肉的直接毒性作用尚不十分清楚，但它可增強已經(jīng)存在的肌肉功能異常，增加肌肉毒性藥物或藥物代謝產(chǎn)物的作用，使肌松作用持續(xù)延長并可引起急性肌病。同時應(yīng)用某些藥物可延長和增強NBA的作用。
