COPD的基础与临床进展北京大学人民医院呼吸科.ppt

COPD的基础和临床进展,北京大学人民医院呼吸科 卢冰冰,2003年8月28日,第一讲 COPD患者的外周肌肉功能障碍 Peripheral Muscle Dysfunction in COPD,骨骼肌的分类,慢收缩抗疲劳纤维：型纤维 快收缩纤维： 型纤维 a 型纤维：快收缩耐疲劳纤维 b型纤维：快收缩易疲劳纤维,证据,肌肉萎缩 肌肉无力 肌肉形变: 型纤维减少，b型纤维增加； 型a型纤维萎缩，肌肉内血管形成减少 肌肉代谢能力的改变 肌肉内pH降低，ATP浓度减少，乳酸堆积，线粒体酶活力降低,肌肉的质量和力量：萎缩,发病率：30% 发病率与气流阻塞的程度平行 KEY POINT：体重正常但下肢肌肉萎缩,肌肉质量减少，同时伴随肌肉力量降低，意味着患者的活动耐力降低，并作为一项独立危险因素（eg，肺功能）与COPD患者的病死率相关 股四头肌力量是衡量COPD患者运动耐力的决定性因素。中重度COPD患者的股四头肌力量平均降低约30%,肌肉纤维的类型、尺寸和血管形成,肌肉纤维的分类 型：收缩速度慢、氧化能力强、不易疲劳 a型：介于型和b型 b型：收缩速度快、氧化能力强、易疲劳,中重度COPD患者： 型纤维减少 （COPD：17%29% vs Normal：4550%） 型和a型纤维萎缩，血管形成减少 COPD患者运动易于疲劳,肌肉的氧化能力、耐受性、内环境,肌肉线粒体酶活性降低，氧化供能减少，肌肉内pH降低，乳酸堆积。说明肌肉的氧化磷酸化、三羧酸循环功能障碍 COPD患者无论在休息和活动情况下，肌肉的代谢功能都显著低于正常水平。因此患者活动耐力降低，易于疲劳,不同部位肌肉所受的影响,COPD患者各部位肌肉所受的影响并非一致 上肢肌肉基本不受影响 下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳 膈肌：抵抗疲劳能力增强,COPD患者骨骼肌功能障碍的原因,一、慢性制动,明显的活动后气短、运动后疲劳导致COPD患者不得不显著减少“自由活动”量（Ambulation） 上肢活动量受限不多，下肢活动量显著减少 膈肌活动量显著增加,不同部位肌肉所受的影响,COPD患者各部位肌肉所受的影响并非一致 上肢肌肉基本不受影响 下肢肌肉活动耐力下降，不易抵抗疲劳 膈肌：抵抗疲劳能力增强,二、肌肉损伤和炎症,COPD患者体内可能存在低水平的全身炎症反应 中性粒细胞、巨噬细胞释放前炎性细胞因子：TNF-、IL-1、IL-6 尚见于其他疾病晚期：心衰、AIDS、肿瘤,衰老,衰老时的肌肉变化 肌肉质量减少、机械力量削弱、氧化能力降低；型纤维不萎缩、型纤维萎缩 COPD患者型纤维萎缩 所以，衰老不能解释COPD患者肌肉的全部变化,营养失衡,与正常人相比，COPD患者的静息时和活动后的能量消耗都显著增加，摄入热卡相对不足。所以患者肌肉质量减少、体重减轻 轻度COPD患者可以通过增加摄入获得代偿。气流阻塞程度越重，摄入减少，逐步失代偿 营养失衡不能解释全部：增加热量摄入无益于肌肉力量的增加肌肉的慢性溶解,低氧,文献报道：股外肌中型纤维的含量与COPD患者的PaO2平行 COPD患者外周肌肉功能障碍与患者长期低氧、频繁的活动后低氧、睡眠时低氧有关,糖皮质激素,激素相关性肌病：肌肉萎缩、无力（b） 对于那些经常使用全身激素的COPD患者，外周肌肉功能不良与全身使用激素密不可分 COPD患者对激素相关性肌病易感性较高，即使10mg也可发生,电解质失衡,低钾、低镁、低磷 利尿剂、茶碱、激素 评估COPD患者的肌肉情况应考虑电解质情况,外周肌肉功能障碍的后果,活动耐力降低 肺功能好坏与活动耐力并不平行 证据：肺移植患者肺功能恢复正 常，活动耐力仍然很差 生活质量降低 生存率降低,外周肌肉功能障碍的干预,运动训练 旧观点：COPD患者难以达到一定强度的运动训练，所以不能提升骨骼肌的耐力。 新观点：COPD患者可以“适应”运动训练，增加对适当强度运动的耐力,适应的证据,线粒体氧化还原酶系活性增强 型纤维含量增加 运动训练12周后：、a纤维内血管形成增加 肌肉内乳酸含量减少,营养支持,体重增加往往是脂肪的增加，肌肉含量和力量并无增加。所以，口服和肠道营养补给的效果不佳 但体重增加可改善患者的一般状况 主张合理补充营养，配合运动训练和补充激素,药物-合成代谢激素,生长激素 睾酮 效果令人失望：可以增加肌肉的体积，但不能增加肌肉的力量,氧疗,研究：6-9月的氧疗，有助于增加肌肉ATP含量，但不能增强肌肉线粒体酶的活性 推测：LTOT可以增加COPD患者的体力，间接改善肌肉功能,总结,外周肌肉功能障碍是中重度COPD的重要并发症，其机理是多方面的，还不确定 外周肌肉功能障碍的干预应综合治疗,第二讲 COPD患者的呼吸肌功能下降 Respiratory muscle Dysfunction,概念,呼吸肌肉无力（weakness） 已充分休息的肌肉产生力量的能力下降 呼吸肌肉疲劳（fatigue） 呼吸肌在负荷下活动而导致其产生力量和/或速度的能力下降，这种能力的下降可通过休息而恢复。,引起呼吸肌肉疲劳或无力的因素,呼吸中枢驱动不足 神经肌肉疾病：膈神经损伤 肌肉形变：肺气肿 负荷增加：支气管哮喘 能量供应不足和代谢障碍：低钾血症 表现：气促、呼吸浅快、辅助呼吸肌用力、反常呼吸,呼吸肌的构成,主要的吸气肌：膈肌 主要的呼气肌：腹肌 呼吸肌是骨骼肌,呼吸肌功能是保证正常通气的必要条件 已经证明，COPD患者的吸气肌功能不良。而且，COPD患者的呼吸肌面临异常增加的弹性和阻力负荷 吸气肌功能障碍和负荷增加之间的矛盾，是导致COPD患者呼吸困难和高碳酸血症的重要机制,总呼吸肌力量的测定,吸气肌力量的测定最大吸气压（MIP） 在功能残气位、气流阻断时，用最大努力吸气能产生的最大吸气口腔压 呼气肌力量的测定最大呼气压（MEP） 在肺总量位、气流阻断时，用最大努力呼气能产生的最大口腔压,膈肌力量的测定,最大跨膈肌压（Pdimax） 在FRC位、气道阻断的状态下，以最大努力吸气时产生的Pdi最大值 跨膈肌压=腹内压-胸内压 =胃内压-食管压,COPD患者的MIP显著低于正常人 COPD患者由FRC位产生的最大跨膈肌压（Pdimax）显著低于正常人 COPD患者的MEP受影响程度较小 COPD患者吸气肌功能显著下降,为什么COPD患者喜欢坐位？,体位对正常人的MIP没有影响 重度COPD患者，在坐位、稍前倾时，MIP最大。所以在COPD急性加重时，患者采取这种被迫体位,吸气肌功能障碍的原因,机械因素 呼吸肌肉初长改变 呼吸肌内部结构变化 呼吸肌肉周围环境改变,机械因素对膈肌的影响,机械因素过度充气状态,Laplace原理：圆弧物体的张力（T）与跨壁压（P）、圆弧半径（R）的关系 P=2T/R 在同样的收缩强度下,若膈肌的形状越向上弯曲，其产生的跨膈压越大，吸气就越有效,过度充气状态对膈肌收缩的影响一,膈肌顶端随着呼吸的升降运动如同活塞在汽缸内的运动。它在吸气时下降，对潮气（TV）的贡献最大。过度充气状态将减弱膈顶的运动幅度,过度充气状态对膈肌收缩的影响二,正常情况下，吸气时腹内压升高，作用于并列区（zone of apposition：膈肌附着于低位胸廓的区域），使胸廓扩大 过度充气状态下，并列区缩小，胸廓扩张受限,zone of apposition 并列区,过度充气状态对膈肌收缩的影响三,正常情况下，吸气时膈肌收缩，同时相对于并列区内的低位肋骨有插入作用（insertion action）。这种膈肌向低位肋骨的插入作用一方面抬升肋骨，扩张胸廓，另一方面使低位肋骨外旋 过度充气状态时，插入作用减弱，胸廓扩张的幅度减少,膈肌肌肉长度对功能的影响,肌肉的基本特征,初长-张力曲线,张力,静息初长百分比,收缩张力,静息张力,100%,对于膈肌而言，最佳的收缩张力对应的肌肉初长位于RV位，而非FRC位,研究显示，COPD患者的膈肌长度缩短，尤其是位于并列区内的部分。导致膈肌的初长-张力曲线位于左侧的下降支，因此吸气时膈肌收缩所产生的张力减少,膈肌初长的适应现象,临床现象：产生相同的肺容量时，肺气肿患者的MIP可大于正常人 解释：膈肌的“适应” 为了产生更大的收缩张力，肺气肿患者的膈肌可逐步“丢失”肌小节，使膈肌的最适初长缩短，调节膈肌的初长-张力曲线左移，以发挥最大的收缩张力,张力,初长,膈肌的适应,但这种适应代偿是有限度的 只要有呼气气流阻塞存在，就会发生急性的动态过度充气状态（dynamic hyperinflation），尤其当患者通气的需求增加时（例，活动）。这时候不可能发生膈肌的急性适应。所以患者仍然感到力不从心,肌肉构成对吸气功能不良的影响,如前所述，COPD患者存在外周骨骼肌尤其是下肢肌肉的“肌病”，那么，呼吸肌会不会得肌病？ 没有肯定答案。但有一点是肯定的，呼吸肌的肌肉构成将发生与骨骼肌完全不同的变化,呼吸肌肌肉构成的变化,膈肌 型纤维（慢收缩、氧化、抗疲劳纤维） 比例增加，b纤维（快收缩、无氧酵 解、易疲劳纤维）减少 骨骼肌 型纤维比例减少， b纤维比例增加,膈肌 负荷增加、耐力训练 骨骼肌 慢性制动、废用性萎缩,原因,证据,轻度COPD患者，膈肌肌肉成分没有变化 中重度COPD患者，上肢肌肉成分没有变化,营养状况对呼吸肌的影响,低体重者的MIP显著低于正常体重者 COPD患者的体重指数与MIP和MEP相关 营养不良可造成呼吸肌萎缩 激素可显著影响型纤维的数量，导致MIP和MEP降低,肌肉的微环境对吸气功能不良的影响,膈肌肌电图 在一定的电刺激下，高碳酸血症的COPD患者的Pdi显著降低 TNF- 重度晚期的COPD患者血清中TNF-水平增高，考虑与体重减轻有关,呼吸肌负荷增加,吸气肌面临的负荷增加 气道阻力增高 内源性PEEP 呼气末胸廓的弹性回缩力 吸气肌功能不良和吸气肌负荷增加的长期不协调导致COPD患者呼吸困难、吸气肌疲劳。,第三讲 COPD患者的呼吸驱动 Respiratory Muscle Drive,吸气驱动的测定指标,P0.1 闭和吸气阀作吸气努力后100ms产生的口腔或食道压力,代表中枢的呼吸驱动能力,COPD患者无论在静息或活动时，呼吸驱动都显著增强。即使吸纯氧纠正低氧血症后，中枢的呼吸驱动仍然较强 而且，膈肌、肋间肌、颈部肌肉、腹肌的驱动都见增强。所以说，重度COPD患者静息情况下动用了正常人活动时才使用的辅助呼吸肌,如何改善吸气肌功能不良,增强吸气肌力量 减轻吸气负荷 吸气肌休息,减轻吸气负荷,支气管扩张剂 抗炎：激素,增强吸气肌力量,去除有害因