(一)疾病的原因

大多数患者的呼吸肌疲劳是由疾病本身引起的。现已发现脓毒症、多器官功能衰竭、机械通气、高碳酸血症(酸中毒)及各种药物均可引起神经肌肉功能异常(表1、2)，并成为上述疾病病理生理过程中的重要环节。

简而言之，呼吸肌疲劳无力在危重病、慢阻肺等慢性病中非常常见。除了疾病本身，很多药物如糖皮质激素、肌松药、氨基糖苷类抗生素等都可以诱发或加重呼吸肌疲劳。呼吸机应用不当也会造成膈肌功能障碍。各种检测呼吸肌疲劳的方法特异性和准确性较差，难以常规应用于临床。重视临床体检，可以及时发现呼吸肌疲劳的存在。

(2)发病机理

呼吸肌包括膈肌、肋间肌、腹肌、胸锁乳突肌和斜角肌。根据功能分类，呼吸肌可分为吸气肌(膈肌、肋间肌、胸锁乳突肌等。)和呼气肌(肋间肌、腹肌)。按肌纤维的性质可分为红肌纤维(也叫慢缩抗疲劳纤维或ⅰ型纤维)和白肌纤维(也叫快缩纤维或ⅱ型纤维)。ⅱ类纤维可分为快缩耐疲劳纤维(ⅱA纤维)和快缩耐疲劳纤维(ⅱB纤维)。

呼吸肌的主要功能是完成呼吸运动，进而参与咳嗽、咳痰、呕吐等过程。其中膈肌的作用最为重要，约占整个呼吸功能的3% ~ 90%，潮气量的2/3由膈肌收缩产生。当每分通气量增加或存在膈肌疲劳时，辅助呼吸肌参与收缩。呼气肌在平静呼吸时不参与收缩，但在呼吸功能增强时，肋间肌、腹肌等呼气肌收缩，将膈肌挤压到胸腔内，使膈肌纤维处于最佳初始张力位置。

1.目前COPD患者认为骨骼肌(包括呼吸肌)的功能障碍与COPD患者运动耐力下降有直接关系。COPD患者骨骼肌结构的改变有:肌肉重量的减轻，肌纤维结构的改变(ⅰ型纤维比例减少，ⅱ型纤维比例增加，ⅰ、ⅱ型纤维萎缩，ⅰ、ⅱ型纤维直径减小等。)，骨骼肌单位面积毛细血管树数量的减少和代谢变化(氧化酶活性的降低)。功能性改变表现为肌肉力量下降，耐力下降，最大运动量时局部摄氧和氧转运明显受限等。引起上述结构和功能改变的主要原因是:①长期低氧血症、高碳酸血症、感染和慢性营养不良；②伴有电解质紊乱(低钾、低磷、低镁)、心力衰竭、肌肉消瘦；③糖皮质激素诱发的急慢性肌病。在严重气道阻塞的COPD患者中，由于肺过度充气，呼吸系统的力学特性发生明显改变，膈肌处于明显不利的早期收缩位置，收缩效率明显降低。此外，上述因素还容易导致隔膜疲劳和功能失效。

2.脓毒症脓毒症患者表现为全身血流量正常或增加，组织摄氧能力下降，局部血液灌注减少，组织低氧血症。对于呼吸肌而言，脓毒症和休克时血液总灌注量增加，但局部微血管灌注障碍和呼吸作功增加仍可引起呼吸肌缺氧和呼吸肌功能障碍。

3.机械通气对呼吸肌的影响机械通气对呼吸肌的影响具有两面性。一方面代替或辅助呼吸肌做功，使疲劳的呼吸肌得到休息；另一方面导致呼吸肌废用性萎缩，降低呼吸肌的力量和耐力，产生呼吸机依赖。骨骼肌萎缩的主要变化包括:

(1)肌肉重量明显减轻。

(2)蛋白质合成减少。

(3)肌纤维的网眼和直径减小。

(4)收缩慢的抗疲劳纤维数量减少。

(5)线粒体葡萄糖氧化分解能力下降。虽然呼吸肌具有不同于普通骨骼肌的独特特征，但在长期控制性机械通气过程中，也可以发现膈肌肌电图的活性、跨膈肌压力和呼吸肌耐力。Brochard等人对健康狒狒进行了11天的控制通气，发现Pdi下降了25%，耐力下降了36%。机械通气期间呼吸性肌萎缩的另一个主要决定因素是肌肉纤维的长度。如果肌肉纤维的长度长期固定在正常长度以下，就容易产生疲劳。当它超过其基础长度时，就可以避免肌肉萎缩的发生。

4.断奶过程中的呼吸肌功能。对于已经机械通气一段时间的患者，呼吸肌功能是决定能否脱机的关键因素之一。临床上大部分上下呼吸机困难的患者都有呼吸肌疲劳。Cohen等人研究了12例脱机困难的患者，发现7例患者的肌电图频谱发生变化，提示膈肌疲劳，6例患者出现异常腹式呼吸，6例患者呼吸频率增加。一些患者只有在肌电图频谱改变后呼吸频率和二氧化碳分压才增加。提示这些患者呼吸频率和PaCO2的升高与膈肌疲劳有关，呼吸肌疲劳是脱机失败的常见原因。

5.危重病人的多发性神经病。脓毒症和多器官功能衰竭(MOF)患者可以有多种神经病，主要是感觉运动神经病，现在称为临界性多发性神经病。ICU患者70%以上有不同程度的多发性神经病。Bolton对43例脓毒症和MOF患者进行了电生理检查。发现30例有轴突变性，感觉和运动电位异常，15例出现无力、退缩失败、反射减弱或消失。危重患者多发性神经病的主要临床表现为四肢肌无力伴萎缩，感觉功能异常，深部反射减弱或消失，脑神经功能正常。严重的多发性神经病是自限性的，一段时间后可完全恢复，但肌电图可出现异常。目前认为这种继发性神经肌肉病变是导致ICU撤机困难和住院时间延长的重要因素之一，62%的患者撤机困难。

危重患者多发性神经病的发病机制尚不清楚。营养障碍、中毒、代谢异常和血管因素都可能参与神经病变的发生。也有人提出，神经缺血引起的缺氧性水肿和血-神经屏障的破坏是神经损伤的主要原因。危重型多发性神经病的诊断主要依靠电生理检查，周围神经轴突损伤是其主要电生理改变。典型表现为发病后7天静息肌电图中纤颤电位潜伏期的改变和正棘波。神经电图通常显示近端和远端神经节段的冲动传导速度正常，混合肌电位振幅降低。而原发性脱髓鞘的典型改变，如神经传导速度明显降低、远端潜伏期延长、复合肌活动电位分散、传导阻滞、F波电位升高等，在多发性神经病危重患者中少见。

6.药物对呼吸肌功能的影响

(1)糖皮质激素:大剂量或长期使用糖皮质激素可引起多种副作用，包括肌病。动物实验证明，皮质类固醇能显著降低膈肌的收缩力。激素性肌病的病理基础可能与蛋白合成减少，快缩纤维(ⅰ型)分解代谢增加，导致该型肌纤维萎缩有关。目前，虽然皮质类固醇引起肌病的确切机制不是很清楚，但快缩纤维的收缩必然导致肌肉最大收缩力的降低，呼吸功增加时膈肌容易疲劳。如果同时使用肌松药或患者伴有组织血液灌注不良，呼吸肌功能可进一步恶化。据报道，在严重的哮喘发作中，皮质类固醇诱导的急性肌病的发生率高达10%。

(2)神经肌肉阻滞剂:机械通气时应用神经肌肉阻滞剂(NBA)的目的是帮助机械通气的顺利实施，提高人机协调性，减少氧耗，避免颅内高压患者颅内压波动。20世纪70年代末英国的一项调查显示，90%的ICU患者常规使用肌肉松弛剂。近20年来，由于强效镇静剂的出现、呼吸机性能的提高和对NBA药理特性的深入了解，特别是发现NBA可引起肌肉松弛延迟和肌病，肌松药的应用逐渐减少。NBA对肌肉的直接毒性作用尚不清楚，但它可以增强现有的肌肉功能障碍，增加肌肉毒性药物或药物代谢物的作用，延长肌肉松弛，引起急性肌病。同时，一些药物的应用可以延长和增强NBA的效果(表3)。