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四、呼氣末正壓對呼吸週期與上呼吸道運動神經活性的影響

提高PEEP 會使得呼氣阻力增加,呼氣氣流不易呼出,使肺體積增大,

造成Hering-Breuer inflation reflex (Cohen, 1979),體積增大的訊息是經由迷 走感覺神經傳入到中樞系統後,抑制了膈神經的活性,在本實驗中,增加

PEEP 到 15 cmH2O 的時候,確實會產生一個典型賀伯反射的反應,抑制膈 神經活動,也抑制舌下神經與喉返神經活動,但是在較低PEEP 時如 9 或 12 cmH2O,膈神經在有些呼吸週期被部份抑制,有些則被完全抑制,所以 引起TI時間 (inspiratory time) 的縮短,同時延長 TE時間 (expiratory time) (表三),造成呼吸頻率隨 PEEP 增加而逐漸降低,與 Lee 等人 (2007b, 2008) 的報告相同。

引起賀伯反射主要的感覺神經可能是 slowly adapting stretch receptor (SAR) (Cohen, 1979),增加肺部體積除興奮 SAR 之外,也會同時會興奮快 適應 (rapidly adaptive receptor; RAR) 以及慢適應接受器 (slowly adaptive receptor; SAR),這與 肺體積大小有關,這兩種感覺神經會將肺部的體積 訊息,先傳到延腦NTS 後,會與延腦 NTS 的細胞形成突觸,與 SAR 形成 突觸的神經細胞稱為 P 細胞,而與 RAR 傳入纖維形成突觸的神經細胞稱 為RAR 細胞。一般來說,興奮 P 細胞所需的肺體積較大,興奮 RAR 所需 體積較小,此外,興奮 P 細胞會抑制吸氣,而興奮 RAR 細胞卻是促進吸 氣 (Sant’Ambrogio and Widdicombe, 2001; Widdicombe, 2001),引起賀伯反 射是較大的肺體積興奮了 P 神經細胞,並在 P 細胞的神經末梢釋放出如 GABA 以及 Glycine 等抑制性傳導物質去抑制了 RAR 細胞的放電,以確保 會抑制吸氣 (Ezure and Tanaka, 2000)。本實驗所增加 PEEP 有各種不同的 程度,在較高PEEP 等於 15 cmH2O (是以氣管壓力來表示 PEEP 的大小程 度),對膈神經與上呼吸道運動神經活動完全抑制,有可能是興奮了 P 細 胞,且同時又抑制了 RAR 細胞,在較低 PEEP 如 9 cmH2O,甚至在更低 PEEP 如 6 cmH2O,對膈神經活動並未完全抑制,這些不同程度 PEEP,很 有可能是既興奮了 P 細胞也同時興奮了 RAR 細胞,所以,無法完全抑制 膈神經的吸氣活動,甚至是有可能還興奮了在呼氣末期的 pre-I 活動,因 此,對上呼吸道運動神經來說,其在吸氣時間的活動 (吸氣活動) 可能被 PEEP 所引起的作用所抑制,而卻興奮了在呼氣期間的 pre-I 活動,至少是 抑制程度大為降低,所以才留下了pre-I 活動,而這也就是本實驗所謂的分

離活動 (uncoupled activity),從 cycle-triggered histogram 分析來看,分離活 動就處在氣管壓力 (代表 PEEP) 的谷底,對有些呼吸週期的膈神經沒有被 抑制的情況下,膈神經活動開始時間正好與氣管壓力要升高的時間同步 (圖八 Gd 與 Ge 左),所以,pre-I 活動就正好處在膈神經活動與氣管壓力要 升高的時間之前,也就是pre-I 活動,在有些週期的膈神經受到抑制,留下 的pre-I 活動也就正好在氣管壓力要升高的時間之前 (圖八 Ge 右),據此,

uncoupled activity 其實就是 pre-I 活動。

呼吸節律產生的理論,除吸氣節律產生中樞外,這是位於RVLM 的一 群神經細胞,稱為preBötC,會產生吸氣的放電節律 (Rekling and Feldman, 1998; Smith et al., 1991) ; 最 近 又 提 出 有 所 謂 的 呼 氣 節 律 產 生 中 樞 (expiratory rhythm generator) (Onimaru and Homma, 2006; Feldman and Del Negro, 2006),稱之為 parafacial respiratory group (pFRG),位於 retrotrapezoid nucleus (RTN) 的腹面 (Guyenet et al., 2008),其節律性放電產生在 pre-I 時 期,被認為是負責pre-I 活性的重要核區 (Feldman et al., 2003; Onimaru and Homma, 2003; Onimaru and Homma, 2006; Feldman and Del Negro, 2006)。改 變肺部體積,引發賀伯反射 (Hering-Breuer reflex),可能對於此兩個調節 中樞產生不同的抑制及促進作用。果真是如此,那麼,本研究所觀察的pre-I 活動有無可能是由pFRG 的關係呢?目前無直接證據。但是利用增加呼氣 末正壓卻能夠有效的將pre-I 以及吸氣活動分離開來,這也是目前常用在探 討 呼 吸 相 關 活 性 的 方 法 之 一 (Yamakage et al., 1993; Janczewski and Feldman, 2006; Lee et al., 2007b, 2008)。

PEEP 引發分離活動的機制並不清楚,先前的研究報告指出,若是持 續性的 (sustained) PEEP,並不能引發分離反應,只有以間歇性的 (phasic) PEEP 使肺充氣才會引起分離反應 (Ezure et al., 2003)。本研究所採用的是 phasic PEEP,在這樣的實驗狀態下,肺充氣到某一程度,使量測到的氣管 壓力是9 cmH2O,就在這樣的肺體積再間歇性的增加肺的體積,使肺的體 積一下子充氣到大於9 cmH2O 的氣管壓力 (間歇性增大),一下子又降到氣

管壓力等於9 cmH2O 的體積,按上述推理,當肺體積間歇性增大時,很有 可能是興奮了P 細胞與 RAR 細胞,所以有些呼吸週期會抑制膈神經活動,

而有些週期卻不會,在膈神經受到抑制時,也同時抑制了舌下神經與喉返 神經的吸氣活動,卻不抑制pre-I 活動,所以才發生分離活動,已如上所述,

當間歇性增大的肺體積到更大時,如PEEP 等於 15 cmH2O 時,可能僅興 奮P 細胞,或是所興奮的 P 細胞足以去抑制 RAR 細胞,於是完全抑制膈 神經活動,顯示間歇性肺體積充氣的大小程度,對吸氣活動的影響可能有 差異,就這一點來看,與Romaniuk 等人 (2007) 的看法是一致的,他們發 現間歇性肺充氣到氣管壓力小於 7 cmH2O 時會促進腹橫肌 (abdominal transverse muscle) 肌電圖活動,大於 7 cmH2O 的時後則抑制吸氣肌活動,

腹橫肌活動是在呼吸時間,顯示與pre-I 活動是同一時期,惟 Romaniuk 等 人的研究,仍然沒有詮釋究竟是何種因素促使腹橫肌活動活動增強,雖然 如此,卻有兩點與本實驗所得結果相似,第一是所使用的 PEEP 也是間歇 性的,且引起肺充氣的程度也相當類似,第二是間歇性 PEEP 所引起的促 進作用都發生於呼氣時間。所以,分離反應應該是發生於動態肺充氣情況 下、且是間歇性充氣才有可能產生。

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