上呼吸道肌肉功能的药理效应

（一）上呼吸道肌肉功能的药理效应

临床上主要关注上呼吸道功能的两个方面。首先，上呼吸道横纹肌运动的一致性对于维持气道通畅至关重要。镇静药和麻醉药可通过影响横纹肌的这种活动而破坏上呼吸道的完整性。其次临床上常需要通过一些人工气道支持如气管内插管来解决此类问题，该过程通常需要进行局部麻醉。

1.上呼吸道生理 控制上呼吸道开放的肌肉非常复杂。软腭控制气体经口或鼻进出气道。舌头和舌骨上复杂的咽部括约肌和肌肉系统可改变咽部口径，使咽部具有多种功能，如呼吸、吞咽和说话。喉部肌肉和后软骨控制喉的位置和口径。

呼吸过程中，几个上呼吸道肌肉的运动对于维持其开放非常关键。吸气时，咽周围很多上呼吸道肌肉包括颏舌肌、茎突咽肌和茎突舌肌的运动呈时相性。其有助于吸气运动引起上呼吸道负压时维持咽部通畅。当以上肌肉运动障碍时，即使中等程度的上呼吸道负压也能引起健康人气道狭窄。

喉部肌肉对于维持呼吸过程中的气道通畅也非常重要。由于后部环杓肌的时相运动，人的声门在吸气时变宽，呼气时变窄。呼气时环杓肌运动减弱（上呼吸道肌肉的主动运动），导致声门狭窄、呼气延缓和受限，吸气过程或没有吸气动作而关闭声门导致口腔负压（上呼吸道肌肉的被动运动），口腔负压（如吸气运动所致的）期间需要上呼吸道肌肉主动运动来预防气道狭窄。

声带内收肌如甲杓肌的时相性呼吸运动也限制呼气气流。其他喉部肌肉如环甲肌也被证实参与呼吸运动。尽管这些肌肉之间的相互作用尚不明确，但很可能它们之间的协调性对于上呼吸道的正常口径是必需的。这表明上呼吸道肌肉对运动对维持上呼吸道开放至关重要。

对上呼吸道肌肉的控制有两个特点（图3-6）。首先，传入信息对这些肌肉的运动至关重要。肺和上呼吸道壁内的感受器可感受气道压的改变和许多机械性、化学性刺激（包括挥发性麻醉药）。这些感受器感受的大量信息对调节上呼吸道肌肉的运动非常重要。它们可引起众多上呼吸道肌肉收缩，声门反射性关闭，这对于防止误吸至关重要。其次，上呼吸道肌肉运动有赖于觉醒状态。最熟悉的例子即自然睡眠时伴随上气道阻力增加，常伴鼾声。

图3-6　上呼吸道肌肉运动的调节

2.麻醉药和镇静药的影响 大多数动物实验表明，麻醉药和镇静药抑制上呼吸道肌肉的运动。几个报道证实，麻醉对上呼吸道肌肉运动的抑制不同于膈肌等其他呼吸肌。肌松、机械通气和迷走神经切除情况下，氟烷、恩氟烷、安定和硫喷妥钠对猫舌下神经的抑制明显强于膈神经。氯胺酮麻醉对肌肉运动的抑制无明显差异，提示该现象并非所有的全麻药共有。其他报道也提示氯胺酮麻醉后动物上呼吸道单神经元活性明显降低。尽管缺乏肯定的实验数据来支持该观点，但该现象与临床上氯胺酮麻醉后上呼吸道开放性较易维持相一致。相对低浓度异氟烷（0.4%）也可明显抑制健康人上呼吸道运动。

上呼吸道单个神经元的活动高度依赖于网状激活系统的神经传入（图3-6），因此呼吸肌对麻醉药的敏感性与麻醉药对网状激活系统的抑制程度存在关联：麻醉药不仅直接影响单个神经元，而且通过改变觉醒状态产生间接作用。与此相一致，尽管睡眠的不同状态可导致上呼吸道肌肉运动的明显差异，但麻醉药引起的上呼吸道改变可被自然睡眠的不同阶段模拟。

喉部保护性反射的改变也影响围术期上呼吸道的功能。苯二氮类等许多麻醉药可影响该反射，但其机制尚不明确。临床上麻醉的某些阶段该反射应激性明显增加，甚至产生喉痉挛，其机制也难以解释。因此麻醉诱导和苏醒时应更加关注这种反射，尽量减少气道刺激。吸入挥发性麻醉药，尤其是乙醚，可刺激气道感受器，引起咳嗽、呼吸模式改变和心血管系统的刺激。地氟烷和异氟烷的气道刺激明显限制其用于吸入诱导。而七氟烷气道刺激性较小，更适用于吸入诱导。

麻醉药和镇静药通过影响上呼吸道肌肉运动来改变上呼吸道直径的机制尚不确定。早期人体研究认为麻醉药和镇静药引起舌后坠，导致口咽水平的气道阻塞。但最近使用超声的研究并不支持该说法。没有气流时，最常见的阻塞部分在鼻咽部，最主要的阻塞部位在软腭水平（图3-7），此时软腭更靠近咽后部。阻塞性睡眠综合征的病人更易出现梗阻。会厌和上喉部组织也可引起上呼吸道狭窄。此外膈肌和胸壁其他呼吸肌运动也加重上呼吸道的塌陷。上述吸气运动减少气道压，引起多个水平包括舌根在内的气道狭窄。

上呼吸道肌肉的位相性肌电活性和上气道阻力之间无固定关系。Drummond使用表面电极对人体研究发现戊硫代巴比妥可改变颈部和舌部肌肉运动的数量和模式，但肌肉运动减少并不直接导致气道梗阻，反而因要克服部分梗阻而运动增强。而且，苯二氮类可增加人上气道阻力，减少老年人而非年轻人的颏舌肌运动。因此，气道梗阻不仅因控制气道不同节段的肌肉单纯运动减少所致，而且与上述肌肉运动的一致性被打断有关。

麻醉药可导致上呼吸道收缩肌位相性运动，这可解释临床上戊硫代巴比妥麻醉诱导后的上气道阻力减少。除上呼吸道肌肉以外的因素也能影响麻醉时的上气道阻力。例如，麻醉时头颈位置可改变正常的后部肌肉，功能残气量减少可增加上气道阻力。

图3-7　硫喷妥钠麻醉对气道尺寸的影响显示最主要的阻塞部位在软腭水平

3.神经肌肉阻滞剂的影响 临床上常用神经肌肉阻滞剂抑制呼吸运动，以便气管插管和消除机械通气时的呼吸做功。这些药物对呼吸肌的影响与其他骨骼肌不同，与此相关的是临床上麻醉恢复期间常可遇到非去极化肌松药引起的部分神经阻滞。

要使用维库溴铵、阿曲库铵和泮库溴铵达到相同程度的阻滞，膈肌要求的剂量比拇内收肌大，但膈肌阻滞起效时间较短。这种对膈肌而言相对少量的肌松药剂量，使得即使外周肌肉完全麻痹时膈肌也可维持一定的呼吸运动。喉内收肌比膈肌对非去极化肌松药的抵抗力更大，但其他上呼吸道肌肉没有类似现象。与拇内收肌相比，咬肌对肌松药的敏感性相当或更敏感。肌肉对肌松药敏感性不同的机制尚不明确。但是，可以肯定的是，上呼吸道开放与肌松程度适中，正常通气得以维持。

术后应关注肌肉对肌松药敏感性的差异。如果存在残余肌松，有气管插管或其他呼吸支持的患者能维持足够通气，但一旦拔除气管导管，则可能发生上呼吸道阻塞。因此，在移除人工气道支持前应确保神经肌肉阻滞充分恢复。

4.低氧血症和高碳酸血症的影响 上呼吸道肌对低氧和高二氧化碳敏感：低氧血症和高二氧化碳初期，人的上呼吸道吸气运动增强，气道通畅，分钟通气量增加；但低氧时间过长，增强的吸气运动便不能长时间维持。