呼吸肌表面肌电采集标准化：电极配置多样性与方法学报告质量的系统评价

《Critical Care》：Acquisition of respiratory surface EMG: a systematic literature review of electrode configurations and methodological reporting

本刊推荐：为解决机械通气(MV)中呼吸肌功能监测缺乏标准化问题，研究人员对成人自主呼吸期间呼吸表面肌电(sEMG)采集的电极配置与方法学报告进行了系统评价。研究发现膈肌sEMG设置存在显著多样性(48种独特设置)，而膈外肌设置更为一致；方法学报告质量普遍较低(中位数5/10项)。该研究强调了制定肌肉和情境特异性指南对推进呼吸sEMG临床应用的紧迫性。

　　

在重症监护病房(ICU)，机械通气(MV)是挽救呼吸衰竭患者生命的关键支持手段。然而，呼吸机参数设置不当可能导致呼吸肌功能障碍，进而造成脱机困难、ICU住院时间延长和死亡率增加等不良结局。在慢性呼吸衰竭患者中，家庭机械通气(HMV)也常因人机不同步(PVA)导致舒适度下降、呼吸困难加重和睡眠质量受损。随着对呼吸肌监测重要性的认识不断深入，表面肌电图(sEMG)作为一种无创监测技术，显示出从量化ICU患者呼吸努力到检测HMV设置中PVA的广泛应用潜力。

尽管呼吸sEMG具有巨大临床价值，但其广泛应用长期受限于技术挑战，尤其是心脏活动干扰和相邻肌肉串扰。近年来，信号处理技术的进步（包括自动质量评估）提高了呼吸sEMG的可解释性，为更广泛的临床应用铺平了道路。然而，sEMG记录的可比性高度依赖于一致的采集设置。对于非呼吸肌，已有如肌肉无创评估表面肌电图(SENIAM)倡议和肌电图实验设计共识(CEDE)项目等标准化努力，但呼吸肌领域仍缺乏此类标准化工作。这种方法论上的异质性和报告不足严重限制了研究结果的可比性，阻碍了呼吸sEMG的临床转化。

为解决这一关键问题，Warnaar等人系统评估了呼吸肌sEMG采集设置的现状，重点关注电极定位的基本原理、报告质量以及不同临床领域的差异。该研究通过系统检索MEDLINE ALL、Embase和Web of Science数据库（截至2024年9月19日），最终纳入240篇符合条件的研究文章，这些文章均报告了成人自主呼吸期间呼吸肌的原始sEMG数据。

研究人员根据国际电生理学与运动学学会(ISEK)的报告指南提取sEMG方法学，并按目标肌肉和医学领域进行分析。研究发现，呼吸sEMG研究呈上升趋势，近半数文章在过去十年内发表。膈肌是最常研究的呼吸肌(61%)，共发现160种设置描述中的48种独特设置。其中，小电极间距离(IED)设置最为常见(n=138, 86%)，而大IED设置主要应用于ICU(n=8, 36%)和慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者(n=5, 23%)。相比之下，膈外呼吸肌的设置通常更为一致，每种肌肉有一到两个主导位置，且多基于方法学研究。

方法学报告质量普遍较低，中位报告项目数仅为5项（满分10项）。电极形状(23%)和尺寸(29%)是最少报告的项目。尽管电极位置报告频率最高(88%)，但描述常缺乏确保可重复性的关键细节。例如，38%的膈肌电极位置描述不可重复。设置选择的基本原理主要通过引用前人研究(78.8%)提供，仅少数研究(57篇)提供了超越引用的解剖学或生理学原理。

主要技术方法方面，研究遵循系统评价和荟萃分析(PRISMA)指南，通过预定义搜索策略识别相关文献。两名评审员独立进行标题和摘要筛选，分歧通过讨论解决。使用标准化数据提取表从符合条件的研究中提取sEMG方法学，包括电极位置、IED、皮肤准备和电极特性等。数据按目标肌肉和医学领域进行汇总分析，报告质量根据ISEK指南进行评估。

电极位置：研究发现膈肌是研究最多的呼吸肌，其电极位置呈现显著多样性。小IED设置通常将电极置于肋骨上、肋间隙(ICS)或单一生理解剖线上的肋缘，如前腋线(AAL)、锁骨中线(MCL)或两者之间。大IED设置通常将电极双侧放置于MCL与肋缘交叉处、乳头线或剑突沿肋缘15-16厘米处。膈外肌的电极位置更为一致，胸锁乳突肌(SCM)主要研究中段(n=29)，斜角肌位置均位于颈后三角，胸骨旁肌位置多在第二、三肋间隙胸骨旁线。

sEMG设置的基本原理：研究发现sEMG设置的选择具有明显的临床背景特异性。Gross等人(1979)的小IED设置多用于健康受试者的膈肌疲劳研究；Maarsingh和Duiverman描述的双侧大IED设置更常见于COPD和ICU患者研究；Luo等人的设置则主要被健康受试者研究引用。这种差异反映了不同临床背景下对信号质量和实用性的不同权衡。

信号采集报告：方法学报告质量普遍不足，严重限制了研究的可重复性。电极位置描述常缺乏精确的解剖标志和电极对方向，术语使用不一致（如"参考"、"接地"和"公共"混用），关键参数如皮肤准备、IED和电极特性经常未被充分报告。

研究结论强调，呼吸sEMG采集设置存在显著异质性，尤其是膈肌记录，而膈外肌设置相对一致。方法学报告质量普遍不足，限制了研究间的可比性和可重复性。这种异质性反映了不同临床背景和研究人群的差异，而非随意选择。在ICU和COPD等具有挑战性的环境中，大IED设置可能更实用，因其能提供更高的信噪比(SNR)和对运动伪迹的更强韧性。而在健康受试者的受控环境中，小IED设置因其优越的空间分辨率而更受青睐。

讨论部分指出，制定呼吸肌sEMG的领域特异性标准至关重要。这些标准应明确不同电极配置的方法学局限性和优势，为特定应用场景下的设置选择提供指导。小IED设置提供更好的空间分辨率和肌肉特异性，适合检测细微的肌肉活动变化。大IED设置提供更高的信号幅度和对深部肌肉活动的更好捕获，在信号质量受挑战的环境中更具优势。报告质量的提高需要遵循现有指南并提供完整、明确的方法学描述，最好辅以示意图。

该研究的重要意义在于首次系统评估了呼吸肌sEMG采集设置的多样性和报告质量，为未来标准化工作奠定了基础。通过识别不同临床背景下的一致设置模式和方法学报告中的常见缺陷，该研究为制定肌肉和情境特异性指南提供了关键证据。这些指南将通过提供明确、可引用的参考，减少方法学异质性，最终支持呼吸sEMG融入常规临床实践，从而优化机械通气支持，改善呼吸衰竭患者预后。