膈肌是一个重要的呼吸肌肉。连同其他呼吸肌肉一起，它使胸壁的通气功能和气体进入肺泡的动力学成为可能。在机械通气患者中，通常会减轻呼吸肌肉负荷，这可能会导致包括时间依赖性功能障碍在内的一系列风险因素。膈肌功能通常定义为其产生压力的能力，即跨膈压。越来越多的证据表明，机械通气患者中膈肌功能障碍的发生率很高，并且与预后不良有关，特别是在脱离机械通气的时候。膈肌功能障碍会导致机械通气时间延长、脱机时间延长和住院时间延长，并对发病率和重症监护病房（ICU）和医院死亡率产生负面影响。因此，监测膈肌功能成为一个重要的临床问题。呼吸窘迫的患者呈现显著的吸气努力，可能会导致呼吸肌肉过度活动，从而导致膈肌损伤。机械通气引起的呼吸肌肉去负荷会导致膈肌收缩特性的时间依赖性改变。考虑到过度通气辅助对膈肌功能障碍风险的影响和通气辅助不足对患者自身肺损伤风险的影响，膈肌功能监测的主要目标是根据患者的需要和舒适度量身定制适当的辅助水平，这涉及膈肌保护性通气的概念。值得注意的是膈肌保护性通气方法的临床影响尚未得到研究，进一步的研究将评估这种策略的可行性和有效性。脱机失败的患者评估膈肌功能很有意义。膈功能障碍与脱机失败和机械通气时间延长有关。在心脏或胸外科手术后，是膈肌功能障碍的独立危险因素，在脱机时监测膈肌功能特别重要，后者引起膈病变，最常见的是直接损害心包处的膈神经。不同的方法已经被用于评估重症监护病房患者的膈肌功能。最准确的方法是测量跨膈压，但这需要使用食管和胃导压管。此外也可使用最大吸气压、膈肌超声、膈肌电活动进行评估。通过收缩、缩短和产生力量，膈肌收缩产生胸腔内负压，推动吸气流同时，膈肌下降并压缩腹腔内容物。这些压力变化是由膈肌产生的。实际上，膈肌是唯一能够同时增加胃腔压力和降低胸腔内压力的肌肉。▲ 吸气时，膈肌收缩、增厚并向尾部移位(图b)，同时产生胸膜负压，通过食道压(图c，粉色)和腹压(图c，蓝色)估算，从而产生跨膈压(图c，绿色)，计算公式为Pdi = Pga - Pes口腔处记录的吸气压力是对吸气系统的整体综合评估，包括膈肌和辅助吸气肌。它通过测量在最大静态吸气努力期间持续一秒钟的压力来进行（PImax）。PImax是一种简单的测量方法，但需要注意两点。首先，它需要患者充分合作，必须进行强力吸气努力，这对于危重病患者来说可能不太适用。其次，它并不特指膈肌功能，而是代表所有吸气肌肉提供的压力。即使在意识水平低的情况下，这种技术也可以适用于接受有创机械通气的患者，通过使用一个单向阀门来允许呼气但不允许吸气，引导病人提供更多的吸气努力。PImax临界值高于-30cmH2O与成功脱机有关，低于-20cmH2O值的患者更有可能预测脱机失败。跨膈压是对膈肌功能的具体评估。它需要使用食道和胃球囊导压管，并连接到压力传感器上。同时记录胸腔内和腹腔内的压力信号，所得到的压力，即跨膈压（Pdi），是胃压和食道压力之间的差异。Pdi越大，膈肌功能越好，Pdi,max定义为最大努力时的Pdi。为了标准化评估，可以通过双侧前方磁刺激膈神经（BAMPS）来测量气道压力（Ptr）和跨膈压（Pdi）。与需要使用食道和胃球囊来测量Pdi不同，测量对磁刺激膈神经刺激产生的气管压力变化（Ptr,stim）是可接受的。Ptr,stim低于-11cmH2O对应于膈肌功能障碍。虽然BAMPS提供对膈肌功能的严格评估，但需要昂贵设备，推广有限。▲ 膈前神经磁刺激后测量的压力示意图。跨膈压需要使用食管和胃导压管。
近年来，膈肌超声在ICU的应用越来越广泛。它是一种安全、无辐射、非侵入性和广泛可用的技术。当膈肌收缩时，它改变肌肉的僵硬度，缩短、增厚并向尾端移动。超声提供两种描述膈肌功能的方法。肋间隙法是在膈肌的圆形侧面与下胸壁的内面相接处——胸膈同位区(ZOA)进行的。这种方法提供有关肌肉厚度和增厚比例（TFdi）的信息，后者计算方法是吸气末厚度与呼气末厚度之差除以呼气末厚度。第二种方法是剑突下法，评估膈肌穹顶的移动度，该部分肌肉将胸腔与腹腔隔开，这种吸气期间的尾部运动称为膈肌移动度（EXdi）。膈超声评估主要集中在右半膈，绝大多数已发表的资料都是指右半膈。为了避免对膈肌功能的低估，最好在低呼吸机辅助下测量膈肌位移。EXdi只能在非辅助呼吸时解释；否则膈肌的向下移位可能反映呼吸机对胸腔的被动充气。EXdi测量吸气时膈肌尾部位移。确定膈肌功能障碍的临界值在不同的研究中有所不同。在健康受试者中，女性和男性在最大吸气力时的正常EXdi值分别大于3.6cm和4.7cm。移动度（EXdi）小于1cm与撤机失败相关。有意义的是膈肌移动度与呼吸频率之比（> 1.3次/min/mm）比浅快呼吸指数更好地预测了撤机结果。其他作者尝试将移动度（EXdi）与吸气时间结合起来，形成一种称为移动-时间指数（膈肌移动与吸气时间的乘积）的变量。相比于撤机成功的患者，这后者在未能通过撤机测试的患者中显著较低。然而，该测试在预测撤机成功方面的表现相当一般。超声测量的膈肌厚度与直接解剖测量结果相关。对于健康受试者而言，膈肌厚度的正常下限报道为0.15cm，且具有较宽的基准范围值。通过超声测量得出的膈肌厚度的可再现性良好。膈肌厚度与压力产生能力的指标无相关性，也与撤机结果无关。膈肌超声可检测到厚度减少，提示膈肌萎缩，但也有关于厚度增加的报道，但该观察结果的意义尚不清楚。膈肌厚度的意义尚不清楚，在估计功能时应谨慎考虑。TFdi表示膈肌收缩时厚度变化的百分比。机械通气患者膈肌增厚分数阈值< 29%与膈肌功能障碍相关，预测拔管成功的临界值范围为25%至35%。然而，在一系列成功脱机后拔管的患者中，拔管成功患者和拔管失败患者的TFdi无显著差异(p = 0.67)。这可能表明TFdi不是预测成功脱机试验后拔管结果的判别变量。横波弹性成像(SWE)可以直接和实时地量化组织刚度。SWE测量非侵入性剪切波速，远程产生，在目标组织中传播。横波速度与组织刚度直接相关。在健康受试者中，膈肌剪切模量(SMdi)与Pdi在等体积和吸气阈值负荷力期间均表现出很强的相关性；在机械通气患者中，SMdi和Pdi的整体相关性没有健康患者高。这可能是由于Pdi的生理范围更小。呼吸急促，通过减少吸气时间，损害SWE在测量吸气峰值时膈肌刚度的准确性。组织多普勒成像是一种最近应用于膈肌的超声技术。在撤机的背景下，通过组织多普勒成像获得的膈肌峰值收缩和舒张速度在撤机失败患者中显著较低，与成功撤机的患者相比。斑点跟踪技术源于超声心动图，目的是分析纵向膈肌缩短(应变)。TFdi与膈肌应变之间的相关性为中等，而膈肌应变与膈偏移之间的相关性较弱相比之下，应变与横膈膜压力之间的相关性很高。膈电活动可以通过肌表电图(EMG)或多阵列食管电极来测量。表面肌电图的主要优点是它是非侵入性的，但它经常受到心电图或其他肌肉活动的干扰。多阵列食管电极可以方便地记录膈肌(EAdi)的电活动，从而实现连续监测。研究报道了自主呼吸健康受试者中中位数EAdi峰值的广泛范围（从5 µV-30 µV），EAdi衍生指标的受试者内变异性较大。因此，EAdi值很难解释，因为目前只有非常有限的关于“正常”值的数据可用。然而，将EAdi与压力生成能力指数相结合，以评估神经机械耦合是非常有意思的。研究报告中已经报道了EAdi和Pdi之间的强相关性，神经机械效率比（∆Pdi/∆EAdi）可能有助于估计吸气付出的努力。最后，将EAdi转换为VT（潮气量）也可以通过计算神经通气效率指数（VT/EAdi）来研究。VT/EAdi比率可以区分开始和撤机试验期间的撤机成功或失败的患者。 评估机械通气患者的膈肌功能可能有助于更好地理解机械通气与患者呼吸努力之间的相互作用。超声似乎是实现这一目标的完美工具，因为它可以直接而连续地评估膈肌功能。然而，在将该工具推广为参考技术之前，需要进一步努力解决技术限制。从理论上讲，监测膈肌功能有助于根据患者的需要滴定呼吸支持，目标是防止呼吸肌废用的风险(过度辅助)和肌肉损伤的风险(辅助不足)。
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