慢性阻塞性肺疾病患者呼吸肌体表肌电监测及与血气分析的相关性分析
作者：迟春花 何冰 边剑 罗义萍
单位：北京医科大学第一医院呼吸内科100034
关键词：肺疾病；阻塞性；膈肌疲劳；肌电描记术；体表
中国现代医学杂志000706 目的：探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者呼吸肌体表肌电监测的临床意义及其与血气分析的相关性。方法：选择32名COPD患者作为实验组，观察治疗前后膈肌、肋间肌肌电振幅、中位频率及血气分析的动态变化。另选择6名健康志愿者作为正常对照组。结果：实验组膈肌和肋间肌振幅分别高于对照组的膈肌振幅(P<0.05)和肋间肌振幅(P<0.001)，服用具有兴奋呼吸中枢、扩张支气管作用的药物Pimexone 2h后，所有受试者的肌电振幅及COPD组的中位频率均较前下降，同时实验组PaO2较服药前增加(P<0.01)。实验组服药前肋间肌振幅与PaO2呈负相关，r=-0.4863(P<0.01),与PaCO2呈正相关，r=0.5305(P<0.01)；服药后肋间肌中位频率与PaCO2呈负相关，r=-0.4924(P<0.01)。结论：体表动态监测COPD患者肌电变化，能反映其呼吸肌功能状态；肋间肌肌电振幅及中位频率与血气分析具有较好的相关性。
, 百拇医药
分类号 R563
EVALUATION OF THE CORRELATION BETWEEN BODY SURFACE
ELECTROMYOGRAM AND BLOOD GASANALYSIS IN
CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASES
Chi Chunhua, He Bing, Bian Jian, et al.
(Department of Pulmonary Medicine, the First Hospital of Beijing Medical University, Beijing 100034)
[Abstract] Objective: To investigate the clinical value of body surface electrom yogram of respiratory muscles and the correlation between body surface electromy ogram and blood gas analysis in patients with chronic obstructive pulmonary dise ases (COPD). Methods: The amplitude and central frequency (Fc) o f respiratory mu scles, as well as blood gas analysis, were studied in 32 patients with COPD and 6 normal subjects. Results: The amplitude of diaphragm and inter costal muscles i n patients with COPD was higher than those of normal subjects (P<0.05, P<0.001, respectively). 2 hours after taking Pimexone 50mg, the amplitude in the two grou ps and Fc in COPD group declined, whereas PaO2 in patients with COPD increased (P<0.01). In COPD group, the amplitude of intercostal muscles correlated negativ ely with PaO2 (r=-0.4863, P<0.010) and positively with PaCO2 (r=0.5305, P<0.01) before treatment. There was a negetive correlation between Fc and PaCO2 after t reatment (r=-0.4863, P<0.01). Conclusions: Body surface electrom yogram of respir atory muscles can reflect the condition of respiratory muscles. The amplitude an d Fc of intercostal muscles correlated well with blood gas parameters.
, 百拇医药
Key words: Lung Disease; Obstructive; Diaphragm Fatigue; Electro myogram; Body Surface
呼吸肌疲劳是导致慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者发生呼吸衰竭的一个重要因素。近年来许多学者[1，2]对COPD患者呼吸肌功能进行了研究，但多由于操作复杂或有创，受试者不易接受等停留在实验室阶段。我们采用无创方法，使受试者在无不适的条件下进行呼吸肌肌电的动态体表监测，并利用电子计算机进行实时记录及数据处理，旨在探讨COPD患者呼吸肌肌电体表监测的临床意义及其与血气分析的相关性。
1 资料和方法
1.1 对象选择
选择COPD伴低氧血症患者32例为研究对象，所选对象均符合COPD诊断标准[3]。男23例，女9例，年龄45～78岁，平均(63.5±8.3)岁。另选择6例自愿受试的正常人做对照组，男4例，女2例，年龄45～62岁，平均(53.5±7.8)岁，实验组与对照组年龄、性别无显著差异(P>0.05)。
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1.2 研究方法
测试方法[4]：患者取平卧位，一对体表电极放置在受试者右侧腋前线第六肋间皮肤上，记录膈肌肌电活动；另一对电极放置于同侧胸骨旁第二肋间皮肤上，记录肋间肌肌电活动。肌电图经改良技术处理，删除含心电图的肌电信号，通过电子计算机实时记录受试者膈肌及肋间肌肌电的中位频率(Fc)及振幅，并对数据进行自动处理。
研究内容：所有受试者均记录吸气相呼吸肌体表肌电图的振幅及中位频率，并进行血气分析检测。给予受试者服用具有呼吸兴奋及扩张支气管作用的药物Pimexone 50mg 2h后，再重复测定上述指标。
1.3 统计学处理
定量资料用配对t检验，定性资料用χ2检验，部分资料用Friendman秩和检验。
, http://www.100md.com 2 结果2.1 COPD组与对照组呼吸肌肌电振幅的比较
表1 COPD组与对照组呼吸肌肌电振幅的比较 (
±s，uv) 组别
治疗前
治疗后
膈肌
肋间肌
膈肌
肋间肌
对照组
71.49±3.78
55.38±4.281)
, http://www.100md.com
57.50±3.172)
49.77±2.69
COPD组
88.23±5.711)
98.61±7.093)
86.16±6.29
93.00±8.27
注：1)与对照组治疗前膈肌振幅比较P<0.05
2)与对照组治疗前膈肌振幅比较P<0.001
3)与对照组治疗前肋间肌振幅比较P<0.001
, 百拇医药
2.2 COPD组与对照组呼吸肌肌电中位频率的比较表2 COPD组与对照组呼吸肌肌电中位频率的比较(±s，Hz) 组别
治疗前
治疗后
膈肌
肋间肌
膈肌
肋间肌
对照组
30.57±2.70
37.34±3.18
, 百拇医药
31.27±3.38
33.37±2.52
COPD组
36.76±1.97
38.07±2.37
33.91±2.36
36.27±1.97
注：P>0.05
2.3 COPD组与对照组服药前后血气分析的变化表3 COPD组与对照组服药前后血气分析的变化(±s，mmHg) 组别
, http://www.100md.com PaCO2
PaO2
治疗前
治疗后
治疗前
治疗后
对照组
38.88±0.50
39.28±1.00
84.30±1.69
86.57±1.69
COPD组
, 百拇医药
44.57±1.71
43.84±1.41
65.41±1.62
69.38±1.81
注：与治疗前比较P<0.01
2.4 COPD组呼吸肌肌电振幅、中位频率与血气分析的相关性分析显示，服药前肋间肌肌电振幅与PaO2呈负相关，r=-0.4863(P<0.01)，与PaCO2呈正相关，相关系数r=0.5305(P<0.01)；服药后肋间肌中位频率与PaCO2呈负相关，r=-0.4924(P<0.01)。膈肌肌电振幅及中位频率与血气分析指标相关性较差。
3 讨论
, 百拇医药
评价呼吸肌的功能可以用力量和耐力来描述[5]，呼吸肌力量多用最大吸气压(PImax)、最大呼气压(Pemax)、跨膈肌压(Pdi)等来评价，呼吸肌耐力则用耐力时间(Tlim)、肌电功率谱的高低频之比(H/L)及中位频率(Fc)等来评价。COPD患者气道阻塞导致呼吸肌疲劳，从而PImax[6]、Pdi及Tlim均较正常人降低，且Tlim下降比Pdi下降更为明显[7]；Fc的重复性较H/L为佳，Fc的降低可以作为膈肌疲劳的较为可靠的指标，出现膈肌疲劳的肌电征兆即Fc下降明显早于Pdi下降[7]。
以上检查多需要在病人体内放置导管和电极，操作较为复杂。文献报道，肌肉以递增的张力进行收缩时，表面肌电图的振幅也随之增大。肌电振幅的增加，是肌纤维募集的结果[8]。我们即往的工作表明，对正常人及COPD患者进行呼吸肌体表肌电监测具有很好的重复性。本研究表明，正常人吸气时膈肌振幅高于肋间肌振幅(P<0.05)，说明吸气时以膈肌做功为主，肋间肌起辅助作用。而COPD伴低氧血症患者则与此相反，肋间肌振幅高于膈肌振幅，而且膈肌和肋间肌振幅分别高于正常人的膈肌(P<0.05)和肋间肌振幅(P<0.01)。这一现象表明重症COPD患者膈肌和肋间肌做功均较正常人增加，且以肋间肌做功更为主要。这可能与重症COPD患者气道阻力增加、膈肌功能首先受累、肋间肌做功代偿性增强有关。文献报道[4]膈肌肌电振幅能动态反映COPD患者病情变化，重症肺心患者伴有交替呼吸或腹部矛盾运动，膈肌肌电振幅明显减小，甚至接近于零，随病情好转膈肌肌电振幅又有所增加。
, 百拇医药
Pimexone是意大利Formenti公司生产的一种呼吸兴奋剂，该药能兴奋呼吸中枢、扩张支气管、增加肺通气量[9]。本研究中COPD患者服用此药后，PaO2较服药前升高(P<0.01)的同时，吸气时膈肌及肋间肌的振幅均较前下降(尽管P值均>0.05，考虑可能与样本数相对较少有关)。由于Pimexone可扩张支气管，使气道阻力下降，从吸气肌用力减少，改善了呼吸肌的功能，从而改善了通气功能、减轻了缺氧。
由于我们监测的是重度COPD患者，膈肌已在一定程度上疲劳，此时肋间肌的作用显得相对突出，这就可能导致呼吸肌肌电与血气分析指标的相关性分析中，肋间肌肌电与血气分析指标有较好的相关性，而膈肌振幅与中位频率与血气分析指标相关性较差。
呼吸肌疲劳是发生呼吸衰竭的一个重要因素，及时纠正呼吸肌疲劳，有利于预防和及时治疗呼吸衰竭。体表动态监测呼吸肌肌电能够在一定程度上反映患者的呼吸功能、反映患者病情轻重，而且该方法简便易行、无创伤、易重复，可作为监测COPD患者呼吸肌功能状态的指标，同时也说明应用扩张支气管药物及某些呼吸兴奋剂，对改善呼吸肌疲劳有一定的疗效。
, http://www.100md.com
参 考 文 献
1，Jose Antonic Fiz,Pilar Romero,Roser G,et al.Indices of Respiratory Muscle Endurance in Healthy Subjects.Respiration,1998;65:21～27
2，Beck J,Sinderby C,Lindstrom L,et al.Effects of lung volum on diaphragm EMG signal strength during voluntary contractions. J Appl Physiol,1998;85(3):1123～1134
3，慢性阻塞性肺疾病(COPD)诊治规范(草案).中华结核和呼吸杂志，1997；20(4)：199～203
4，霍晓峰，何 冰，罗致诚，等.慢性肺心病患者呼吸肌的体表动态监测.中华结核和呼吸杂志，1994；17：41～42
, http://www.100md.com
5，Decramer M,Aubier M.The respiratory muscles:cellular and molecular physiology.Eur Respir J,1997;10:1943～1945
6，Hayot M,Perrigault PF,Gautier-Dechaud V,et al.Tension-time index of inspiratory muscles in COPD patients:role of airway obstruction.Respir Med,1998;92:828～835
7，罗远明，钟南山.慢性阻塞性肺病患者的膈肌疲劳.中华结核和呼吸杂志，1994；17(6)：93～96
8，高 强，尹吟青.表面肌电图自动分析的应用.中国运动医学杂志，1985；4(2)：95～102
9，Benvenuti C.Mepixanox (Pimexone)-A new analeptic agent.Drugs of Today,1988;24(1):15～21, http://www.100md.com
单位：北京医科大学第一医院呼吸内科100034
关键词：肺疾病；阻塞性；膈肌疲劳；肌电描记术；体表
中国现代医学杂志000706 目的：探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者呼吸肌体表肌电监测的临床意义及其与血气分析的相关性。方法：选择32名COPD患者作为实验组，观察治疗前后膈肌、肋间肌肌电振幅、中位频率及血气分析的动态变化。另选择6名健康志愿者作为正常对照组。结果：实验组膈肌和肋间肌振幅分别高于对照组的膈肌振幅(P<0.05)和肋间肌振幅(P<0.001)，服用具有兴奋呼吸中枢、扩张支气管作用的药物Pimexone 2h后，所有受试者的肌电振幅及COPD组的中位频率均较前下降，同时实验组PaO2较服药前增加(P<0.01)。实验组服药前肋间肌振幅与PaO2呈负相关，r=-0.4863(P<0.01),与PaCO2呈正相关，r=0.5305(P<0.01)；服药后肋间肌中位频率与PaCO2呈负相关，r=-0.4924(P<0.01)。结论：体表动态监测COPD患者肌电变化，能反映其呼吸肌功能状态；肋间肌肌电振幅及中位频率与血气分析具有较好的相关性。
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分类号 R563
EVALUATION OF THE CORRELATION BETWEEN BODY SURFACE
ELECTROMYOGRAM AND BLOOD GASANALYSIS IN
CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASES
Chi Chunhua, He Bing, Bian Jian, et al.
(Department of Pulmonary Medicine, the First Hospital of Beijing Medical University, Beijing 100034)
[Abstract] Objective: To investigate the clinical value of body surface electrom yogram of respiratory muscles and the correlation between body surface electromy ogram and blood gas analysis in patients with chronic obstructive pulmonary dise ases (COPD). Methods: The amplitude and central frequency (Fc) o f respiratory mu scles, as well as blood gas analysis, were studied in 32 patients with COPD and 6 normal subjects. Results: The amplitude of diaphragm and inter costal muscles i n patients with COPD was higher than those of normal subjects (P<0.05, P<0.001, respectively). 2 hours after taking Pimexone 50mg, the amplitude in the two grou ps and Fc in COPD group declined, whereas PaO2 in patients with COPD increased (P<0.01). In COPD group, the amplitude of intercostal muscles correlated negativ ely with PaO2 (r=-0.4863, P<0.010) and positively with PaCO2 (r=0.5305, P<0.01) before treatment. There was a negetive correlation between Fc and PaCO2 after t reatment (r=-0.4863, P<0.01). Conclusions: Body surface electrom yogram of respir atory muscles can reflect the condition of respiratory muscles. The amplitude an d Fc of intercostal muscles correlated well with blood gas parameters.
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Key words: Lung Disease; Obstructive; Diaphragm Fatigue; Electro myogram; Body Surface
呼吸肌疲劳是导致慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者发生呼吸衰竭的一个重要因素。近年来许多学者[1，2]对COPD患者呼吸肌功能进行了研究，但多由于操作复杂或有创，受试者不易接受等停留在实验室阶段。我们采用无创方法，使受试者在无不适的条件下进行呼吸肌肌电的动态体表监测，并利用电子计算机进行实时记录及数据处理，旨在探讨COPD患者呼吸肌肌电体表监测的临床意义及其与血气分析的相关性。
1 资料和方法
1.1 对象选择
选择COPD伴低氧血症患者32例为研究对象，所选对象均符合COPD诊断标准[3]。男23例，女9例，年龄45～78岁，平均(63.5±8.3)岁。另选择6例自愿受试的正常人做对照组，男4例，女2例，年龄45～62岁，平均(53.5±7.8)岁，实验组与对照组年龄、性别无显著差异(P>0.05)。
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1.2 研究方法
测试方法[4]：患者取平卧位，一对体表电极放置在受试者右侧腋前线第六肋间皮肤上，记录膈肌肌电活动；另一对电极放置于同侧胸骨旁第二肋间皮肤上，记录肋间肌肌电活动。肌电图经改良技术处理，删除含心电图的肌电信号，通过电子计算机实时记录受试者膈肌及肋间肌肌电的中位频率(Fc)及振幅，并对数据进行自动处理。
研究内容：所有受试者均记录吸气相呼吸肌体表肌电图的振幅及中位频率，并进行血气分析检测。给予受试者服用具有呼吸兴奋及扩张支气管作用的药物Pimexone 50mg 2h后，再重复测定上述指标。
1.3 统计学处理
定量资料用配对t检验，定性资料用χ2检验，部分资料用Friendman秩和检验。
, http://www.100md.com 2 结果2.1 COPD组与对照组呼吸肌肌电振幅的比较
表1 COPD组与对照组呼吸肌肌电振幅的比较 (
±s，uv) 组别治疗前
治疗后
膈肌
肋间肌
膈肌
肋间肌
对照组
71.49±3.78
55.38±4.281)
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57.50±3.172)
49.77±2.69
COPD组
88.23±5.711)
98.61±7.093)
86.16±6.29
93.00±8.27
注：1)与对照组治疗前膈肌振幅比较P<0.05
2)与对照组治疗前膈肌振幅比较P<0.001
3)与对照组治疗前肋间肌振幅比较P<0.001
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2.2 COPD组与对照组呼吸肌肌电中位频率的比较表2 COPD组与对照组呼吸肌肌电中位频率的比较(
±s，Hz) 组别治疗前
治疗后
膈肌
肋间肌
膈肌
肋间肌
对照组
30.57±2.70
37.34±3.18
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31.27±3.38
33.37±2.52
COPD组
36.76±1.97
38.07±2.37
33.91±2.36
36.27±1.97
注：P>0.05
2.3 COPD组与对照组服药前后血气分析的变化表3 COPD组与对照组服药前后血气分析的变化(
±s，mmHg) 组别, http://www.100md.com PaCO2
PaO2
治疗前
治疗后
治疗前
治疗后
对照组
38.88±0.50
39.28±1.00
84.30±1.69
86.57±1.69
COPD组
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44.57±1.71
43.84±1.41
65.41±1.62
69.38±1.81
注：与治疗前比较P<0.01
2.4 COPD组呼吸肌肌电振幅、中位频率与血气分析的相关性分析显示，服药前肋间肌肌电振幅与PaO2呈负相关，r=-0.4863(P<0.01)，与PaCO2呈正相关，相关系数r=0.5305(P<0.01)；服药后肋间肌中位频率与PaCO2呈负相关，r=-0.4924(P<0.01)。膈肌肌电振幅及中位频率与血气分析指标相关性较差。
3 讨论
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评价呼吸肌的功能可以用力量和耐力来描述[5]，呼吸肌力量多用最大吸气压(PImax)、最大呼气压(Pemax)、跨膈肌压(Pdi)等来评价，呼吸肌耐力则用耐力时间(Tlim)、肌电功率谱的高低频之比(H/L)及中位频率(Fc)等来评价。COPD患者气道阻塞导致呼吸肌疲劳，从而PImax[6]、Pdi及Tlim均较正常人降低，且Tlim下降比Pdi下降更为明显[7]；Fc的重复性较H/L为佳，Fc的降低可以作为膈肌疲劳的较为可靠的指标，出现膈肌疲劳的肌电征兆即Fc下降明显早于Pdi下降[7]。
以上检查多需要在病人体内放置导管和电极，操作较为复杂。文献报道，肌肉以递增的张力进行收缩时，表面肌电图的振幅也随之增大。肌电振幅的增加，是肌纤维募集的结果[8]。我们即往的工作表明，对正常人及COPD患者进行呼吸肌体表肌电监测具有很好的重复性。本研究表明，正常人吸气时膈肌振幅高于肋间肌振幅(P<0.05)，说明吸气时以膈肌做功为主，肋间肌起辅助作用。而COPD伴低氧血症患者则与此相反，肋间肌振幅高于膈肌振幅，而且膈肌和肋间肌振幅分别高于正常人的膈肌(P<0.05)和肋间肌振幅(P<0.01)。这一现象表明重症COPD患者膈肌和肋间肌做功均较正常人增加，且以肋间肌做功更为主要。这可能与重症COPD患者气道阻力增加、膈肌功能首先受累、肋间肌做功代偿性增强有关。文献报道[4]膈肌肌电振幅能动态反映COPD患者病情变化，重症肺心患者伴有交替呼吸或腹部矛盾运动，膈肌肌电振幅明显减小，甚至接近于零，随病情好转膈肌肌电振幅又有所增加。
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Pimexone是意大利Formenti公司生产的一种呼吸兴奋剂，该药能兴奋呼吸中枢、扩张支气管、增加肺通气量[9]。本研究中COPD患者服用此药后，PaO2较服药前升高(P<0.01)的同时，吸气时膈肌及肋间肌的振幅均较前下降(尽管P值均>0.05，考虑可能与样本数相对较少有关)。由于Pimexone可扩张支气管，使气道阻力下降，从吸气肌用力减少，改善了呼吸肌的功能，从而改善了通气功能、减轻了缺氧。
由于我们监测的是重度COPD患者，膈肌已在一定程度上疲劳，此时肋间肌的作用显得相对突出，这就可能导致呼吸肌肌电与血气分析指标的相关性分析中，肋间肌肌电与血气分析指标有较好的相关性，而膈肌振幅与中位频率与血气分析指标相关性较差。
呼吸肌疲劳是发生呼吸衰竭的一个重要因素，及时纠正呼吸肌疲劳，有利于预防和及时治疗呼吸衰竭。体表动态监测呼吸肌肌电能够在一定程度上反映患者的呼吸功能、反映患者病情轻重，而且该方法简便易行、无创伤、易重复，可作为监测COPD患者呼吸肌功能状态的指标，同时也说明应用扩张支气管药物及某些呼吸兴奋剂，对改善呼吸肌疲劳有一定的疗效。
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参 考 文 献
1，Jose Antonic Fiz,Pilar Romero,Roser G,et al.Indices of Respiratory Muscle Endurance in Healthy Subjects.Respiration,1998;65:21～27
2，Beck J,Sinderby C,Lindstrom L,et al.Effects of lung volum on diaphragm EMG signal strength during voluntary contractions. J Appl Physiol,1998;85(3):1123～1134
3，慢性阻塞性肺疾病(COPD)诊治规范(草案).中华结核和呼吸杂志，1997；20(4)：199～203
4，霍晓峰，何 冰，罗致诚，等.慢性肺心病患者呼吸肌的体表动态监测.中华结核和呼吸杂志，1994；17：41～42
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5，Decramer M,Aubier M.The respiratory muscles:cellular and molecular physiology.Eur Respir J,1997;10:1943～1945
6，Hayot M,Perrigault PF,Gautier-Dechaud V,et al.Tension-time index of inspiratory muscles in COPD patients:role of airway obstruction.Respir Med,1998;92:828～835
7，罗远明，钟南山.慢性阻塞性肺病患者的膈肌疲劳.中华结核和呼吸杂志，1994；17(6)：93～96
8，高 强，尹吟青.表面肌电图自动分析的应用.中国运动医学杂志，1985；4(2)：95～102
9，Benvenuti C.Mepixanox (Pimexone)-A new analeptic agent.Drugs of Today,1988;24(1):15～21, http://www.100md.com