全球每年有1.3-2千萬患者需要住ICU進行生命支持。在美國每年有75萬以上的患者需要進行機械通氣，其中近30萬需要長期機械通氣（5天以上）。長期機械通氣的患者中25%會出現廣泛及持續的無力症狀。換言之，美國每年7.5萬以上，全球每年100萬以上的患者出現這種廣泛性無力綜合徵即ICU獲得性肌無力（ICU-AW）。
ICUAW為臨床危重病的常見併發症，超過50％的ICU患者患病，有學者總結了10個研究中內科和外科ICU中ICUAW的發生率，其中內科ICU發病率為25％～31％，外科ICU為56％一74％。2009年第一次提出“ICUAW”這一概念，並於2014年由美國胸科協會牽頭，第一次擬定ICUAW美國胸科學會診斷指南，來自美國、加拿大、比利時、英國和意大利的重症醫學、重症護理、物理治療以及神經病學領域的18位專家參與，對1995~2009年的26707篇文獻進行回顧性分析。指南將ICUAW定義為：在重症期間發生的、不能用重症疾病外的其他原因解釋的、以全身四肢肢體新發的和對稱性的乏力為表現的臨床綜合徵。
危重病過程中的多種因素均可誘發肌肉萎縮，包括：膿毒血癥、長期臥床、深度鎮靜和肌松劑的使用引起的肌電沉默等。與此同時，炎症、能量應激、糖皮質激素和神經損傷（如：CIP，創傷）等多因素組合而引起快速、嚴重的肌萎縮，並可持續很長一段時間。由於肌肉的再生和恢復能力各不相同，可以從危重病的急性期延長到恢復期，因此存在即時的和長期的後遺症，包括：機械通氣時間延長，ICU總病死率和入ICU後早期病死率增加，軀體殘疾，以及長期存活者的生活質量受影響等。因此，根據患者病因篩選高危人群，早期識別ICUAW，對於有可能存在撤機困難的患者，早期進行物理康復干預能夠提高ICU患者出院率。
膈肌是主要的吸氣肌，而呼氣很大程度上是被動的。由呼吸肌鬆弛和肺的彈性回縮驅動。那麼，一旦出現ICU-AW，對膈肌會有哪些影響呢？
對膈肌結構的影響
近十年前，Levine等人第一次描述了控制性機械通氣患者的膈肌肌肉質量會快速下降。他們從14名腦死亡器官供體獲得活組織檢查，而在組織收穫前18至69小時，這些供體均接受控制性機械通氣。與獲得選擇性肺癌手術患者的纖維相比，膈肌纖維的橫截面積（CSA）顯著降低（分別為快、慢肌纖維的53％和57％）。有趣的是，胸大肌肌萎縮的嚴重程度較不明顯，說明膈肌對於肌肉廢用要敏感得多。在隨後的研究中，證明膈肌纖維CSA的減少與機械通氣的持續時間成正比（Pearson r2 = 0.28）。膈肌活動抑制與氧化應激，活性caspase-3表達和編碼蛋白水解泛素 - 蛋白酶體途徑相關配體（肌肉萎縮Fbox [MAFBx]和環指肌1 [MuRF-1]）的mRNA的上調相關。此外，在這些腦死亡病人的膈肌中證明，溶血素 - 自噬途徑的活化通常為60h。最近，Matecki等人證明在機械通氣腦死亡患者中，膈肌肌漿網ryanodine鈣釋放通道的氧化，亞硝基化和磷酸化是增加的。這些分子修飾與鈣流失增加相關（通過增加鈣離子通道的開放率）。進一步的小鼠實驗表明，ryanodine通道滲漏與膈肌無力相關。
總的來說，這些數據表明，在控制性機械通氣下膈肌的不活動與快速翻譯後蛋白質修飾，蛋白水解途徑的活化和肌肉纖維萎縮有關。然而，這些早期研究使用腦死亡患者的膈肌的活組織檢查。這可能是與機械通氣相關的膈肌廢用的優秀模型，但應該認識到在更具代表性的ICU患者中治療和潛在病理生理學上的差異。Hooijman等人是第一個從機械通氣ICU患者膈肌獲得活組織，並研究其結構，生化和功能修改（n = 22，呼吸機平均持續時間7天，範圍14至607小時）。這些研究者發現，快、慢膈肌纖維的CSA比來自選擇性手術的患者的膈肌的纖維CSA小約25%。生化分析也顯示蛋白水解泛素 - 蛋白酶體途徑的活化。組織學分析表明，ICU患者膈肌中的炎性細胞，包括嗜中性粒細胞和巨噬細胞數量明顯增加；這支持炎症介質在肌肉萎縮或損傷發展中的作用。有趣的是，van Hees等證明來自膿毒性休克患者而不是健康受試者的血漿，導致在培養的（健康）骨骼肌肌管細胞萎縮。這表明來自膿毒症休克患者的血漿含有具有分解代謝性質的分子。該文中提出的另外的實驗表明白細胞介素（IL）-6在膿毒症中發展肌肉萎縮中起作用。
對膈肌功能的影響
如上所述的呼吸肌的結構修飾可能影響其功能。從膈肌分離的單個肌纖維提供了研究收縮蛋白功能的優秀模型。ICU患者的膈肌單纖維力量與非ICU患者的纖維相比顯著降低。膈肌收縮力下降是由於收縮性蛋白（萎縮）減少和收縮性蛋白功能障礙導致。評估機械通氣患者體內膈肌收縮功能的金標準是測量氣道閉塞期間膈神經磁刺激引起的氣管內管壓力的變化（Ptr，magn），這種技術的主要優點是可以在床旁進行，且不需要患者配合。Demoule等人在接受機械通氣24小時內的85例危重病人中測量了Ptr magn。在該組中，54例（64％）患者Ptr，magn <11 cmH2O，被診斷為膈肌功能障礙。最近，該組調查人員在43例機械通氣患者中有了更早期的發現，其中23例（53％）患者在入住ICU時就已經出現了膈肌功能障礙。這些是很重要的發現，因為它們表明除了廢用之外的其他因素在ICU患者的呼吸肌無力的病理生理學中起作用。事實上，在他們早期的研究中，就已經報道膈肌功能障礙與膿毒症獨立相關。與該研究一致，Supinski等發現，在機械通氣的患者中，合併感染的呼吸機收縮力受到的影響要大於沒有合併感染的患者。
在後續研究中，Jaber等在機械通氣大於5天的ICU患者（n = 6）中，每24〜36小時測量一次Ptr，magn，在控制性機械通氣的第5〜6天，Ptr，Magn迅速下降約30％。Demoule等人最近的研究還評估了ICU住院期間的Ptr，magn。在該研究中，61％的患者在ICU住院期間因持續呼吸機無力而符合膈肌功能障礙標準。在入住ICU時，膈肌功能正常的患者中，有55％的患者會發展為呼吸機無力。這項研究表明，滿足其入選標準（即機械通氣時間> 5天）的所有患者中，有80％會發生呼吸肌無力。Goligher等 描述了利用超聲測量機械通氣期間膈肌厚度的變化，來評估其對膈肌功能的影響。在56％的研究人群中發現膈肌厚度的變化（n = 128）。在機械通氣的第一週，分別在44％和12％的患者中觀察到膈肌厚度的增加和減少。膈肌的收縮力可以以最大吸氣過程中的膈肌增厚部分來評估。機械通氣前3天平均膈肌增厚部分與整個膈肌厚度變化（p =0.01）之間存在顯著相關性：膈肌肌肉質量損失與較低的收縮活動相關，而收縮活動活躍的患者表現出膈肌厚度的增加。膈肌厚度增加和減少似乎能受到患者進行的呼吸肌工作強度的調節，因為膈肌厚度的變化與機械通氣的第一個72小時呼吸機施加的驅動壓力成反比（p = 0.04），刪除一個異常值後）。
目前沒有被批准可應用於ICUAW的治療策略。
Pavlovic和Wendt是第一個假設膈肌的電起搏可以防止機械通氣患者的呼吸肌萎縮和收縮功能障礙。這個假設基於的證據是，肢體骨骼肌的起搏是在沒有患者配合的情況下維持肌肉活動的有效療法。例如，多項研究表明，COPD患者的股四頭肌非創傷性起搏改善了肌肉功能和運動能力。根據這些研究的有效性，危重通氣患者的呼吸肌起搏越來越受到關注。
閱讀更多 重症醫生康駿朋 的文章
