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评估人类呼吸肌肉活动的侵入性与非侵入性方法

2026-01-05     来源:     点击次数:99

呼吸系统疾病占全球疾病负担的约16%,且随着人口老龄化、气候变化、全球疫情风险增加、电子烟使用增多以及脊髓损伤等因素,其发病率预计将持续上升。准确评估呼吸肌肉活动对于理解呼吸生理学、疾病病理生理机制、临床诊疗以及呼吸困难感知的神经机制至关重要。呼吸肌肉不仅具有独特的解剖结构(如贴近肺部和心脏),还表现出节律性活动和高功能性,这些特点为其活动评估带来挑战。

呼吸肌肉包括膈肌、肋间肌、斜角肌等,其活动受延髓呼吸中枢的神经驱动,但也受其他神经通路和反射调节的影响。因此,呼吸肌肉活动并不完全等同于神经呼吸驱动,评估时需考虑肌肉本身的解剖位置、活动模式及其在多功能任务中的表现。本文系统回顾了侵入性与非侵入性呼吸肌肉活动评估方法,旨在为研究人员和临床医生提供方法学指导,促进呼吸神经驱动的准确估计。

本文综述了评估人类呼吸肌肉活动的侵入性与非侵入性方法,强调呼吸肌肉活动是神经呼吸驱动的替代指标而非直接测量。文章指出,评估方法的选择应在准确性、安全性和可行性之间取得平衡。目前常用的方法包括:① 肌内单运动单位记录;② 肌内多单位记录;③ 食道内导管记录膈肌活动;④ 表面肌电图记录。其中,肌内单运动单位记录被认为是评估神经呼吸驱动的“金标准”,但因其侵入性和操作难度,适用于健康受试者研究。

近年来,高密度表面肌电图(HD-EMG)等非侵入性技术的出现,为无创获取单运动单位活动提供了可能,有望在未来改变呼吸肌肉活动评估的技术格局。此外,文章还探讨了非肌电方法(如胸腔内压测量)在估计呼吸努力方面的应用与局限。
 


本研究系统回顾并比较了多种呼吸肌肉活动评估技术,包括肌内电极记录、食道内导管记录和表面肌电图记录。其中,肌内记录使用单极针电极或细丝电极,插入目标肌肉(如膈肌、肋间肌)进行单运动单位或多单位活动记录。食道内导管通过鼻腔插入,电极位于膈肌附近,适用于临床患者和运动试验。

特别值得关注的是高密度表面肌电图(HD-EMG)技术的应用。研究中使用了OT Bioelettronica, Italy 生产的 GR04MM1305 型号 HD-EMG 网格电极,共64个通道,贴附于第二肋间肌表面,用于无创记录呼吸过程中的单运动单位活动。该方法通过多通道信号采集与分析,能够区分单个运动单位的放电模式,为无创评估神经呼吸驱动提供了新途径。



 研究结果显示,不同评估方法在准确性、安全性和适用性上存在显著差异。肌内单运动单位记录在健康受试者中表现出良好的可重复性(ICC 0.80–0.97),是评估神经呼吸驱动的“金标准”。然而,该方法在女性受试者中实施难度较大,因其肋骨间隙较窄、肌肉较薄,导致样本性别比例失衡。

食道内导管记录在临床患者中显示出良好的耐受性(>95%患者接受)和可重复性(ICC 0.94),适用于慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化等患者。表面肌电图记录中,第二肋间肌表面记录与膈肌食道记录具有良好相关性,适用于重复监测和运动试验。

HD-EMG初步数据显示,该方法能够无创提取呼吸肌肉的单运动单位活动,为未来非侵入性精准评估神经呼吸驱动提供了可能。



准确评估呼吸肌肉活动对于理解呼吸生理与病理机制、指导临床诊疗具有重要意义。本文提出的方法学框架强调,在选择评估技术时应兼顾神经呼吸驱动的估计准确性、操作安全性和实际可行性。肌内单运动单位记录虽为“金标准”,但适用于健康人群;食道内导管和表面肌电图则在临床和运动研究中更具实用价值。

未来,高密度肌电图等非侵入性技术有望实现无创单运动单位记录,推动呼吸神经驱动评估向更安全、更精准的方向发展。此外,结合呼吸力学指标(如胸腔内压)与肌电活动,可更全面评估呼吸肌肉功能与神经驱动的关系。这些技术进步将有助于在运动神经元疾病、慢性阻塞性肺疾病急性加重、机械通气撤离等临床场景中实现更有效的呼吸功能监测与管理。




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