Функции диафрагмы и их нарушение при искусственной вентиляции легких (обзор литературы)

Целью данного обзора была систематизация функций диафрагмы и их нарушений, возникающих при ис­кусственной вентиляции легких (ИВЛ), а также оценка возможностей их остеопатической коррекции. Диа­фрагма является не только главной дыхательной мышцей, но и принимает участие в функционировании сер­дечно-сосудистой, пищеварительной и других систем организма, включая центральную нервную систему. Следовательно, дисфункции диафрагмы негативно отражаются на состоянии всего организма. Они могут формироваться по разным причинам, в том числе у пациентов, длительно находящихся на ИВЛ. Инструмен­тальная диагностика дисфункций диафрагмы не разработана, но врачи-остеопаты владеют техниками их ди­агностики и коррекции. Найдено относительно небольшое количество публикаций, доказывающих положи­тельное влияние остеопатической коррекции на функцию внешнего дыхания. Остеопатическое воздействие на диафрагму имеет потенциальную пользу для сокращения времени пребывания пациентов на ИВЛ и их реабилитации после. В доступной литературе таких исследований не найдено, однако они имеют высокую актуальность и могут открыть новые перспективы для применения остеопатической коррекции.

1. Чурсин В. В. Искусственная вентиляция легких: Учеб.-метод. пособие. Алматы; 2008.

2. Zilberberg M. D., Marjolein W., Pirone J. R., Shorr A. F. Growth in adult prolonged acute mechanical ventilation: implications for healthcare delivery. Crit. Care Med. 2008; 36 (5): 1451–1455. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3181691a49

3. Матюшков Н. С., Тюрин И. Н., Авдейкин С. Н., Боярков А. В. и др. Респираторная поддержка у пациентов с COVID-19. Опыт инфекционного госпиталя в Коммунарке: одноцентровое ретроспективное исследование. Вестн. интенсив. тер. им. А. И. Салтанова. 2021; 3: 47–60. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2021-3-47-60

4. Villalba D., Gil Rossetti G., Scrigna M., Collins J. et al. Prevalence of and risk factors for mechanical ventilation reinstitution in patients weaned from prolonged mechanical ventilation. Resp. Care. 2020; 65 (2): 210–216. https://doi.org/10.4187/respcare.06807

5. Rothaar R. C., Epstein S. K. Extubation failure: magnitude of the problem, impact on outcomes, and prevention. Curr. Opin. Crit. Care. 2003; 9 (1): 59–66. https://doi.org/10.1097/00075198-200302000-00011

6. Epstein S. K. Weaning from ventilatory support. Curr. Opin. crit. Care. 2009; 15 (1): 36–43. https://doi.org/10.1097/MCC.0b013e3283220e07

7. Funk G. C., Anders S., Breyer M. K., Burghuber O. C. et al. Incidence and outcome of weaning from mechanical ventilation according to new categories. Europ. Resp. J. 2010; 35: 88–94. https://doi.org/10.1183/09031936.00056909

8. Jeong B. H., Ko M. G., Nam J., Yoo H. et al. Differences in clinical outcomes according to weaning classifi cations in medical intensive care units. PLOS ONE. 2015; 10 (4): e0122810. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122810

9. Roberts H. C. Imaging the diaphragm. Thorac. Surg. Clin. 2009; 19 (4): 431–450. PMID: 20112626. https://doi.org/10.1016/j.thorsurg.2009.08.008

10. Downey R. Anatomy of the Normal Diaphragm. Thorac. Surg. Clin. 2011; 21: 273–279. https://doi.org/10.1016/j.thorsurg.2011.01.001

11. Greenman Ph.E. Principles of manual medicine. Lippincott Williams & Wilkins; 2003: 613.

12. Bordoni B., Zanier E. Anatomic connections of the diaphragm: infl uence of respiration on the body system. J. Multidiscip. Hlthe. 2013; 6: 281–291. https://doi.org/10.2147/JMDH.S45443

13. Sagrillo L., Frigo L. The respiratory diaphragm in osteopathic vision: A literature review. Manual Ther. Posturol. Rehab. J. 2020; 414 (14): 1–6. https://doi.org/10.17784/mtprehabjournal.2016.14.0414.

14. Bordoni B., Simonelli M. The awareness of the fascial system. Cureus. 2018; 10 (10): e3397. https://doi.org/10.7759/cureus.3397

15. Bordoni B. The fi ve diaphragms in osteopathic manipulative medicine: myofascial relationships, part 1. Cureus. 2020; 12 (4): e7794. https://doi.org/10.7759/cureus.7794

16. Борзых А. А., Виноградова О. Л., Тарасова О. С. Диафрагма: связь регуляции кровоснабжения с особенностями сократительной функции. Вестн. МГУ (серия 16 «Биология»). 2020; 75 (2): 55–64.

17. Loukas M., Du Plessis M., Louis R. G. Jr., Tubbs R. S. et al. The subdiaphragmatic part of the phrenic nerve — morphometry and connections to autonomic ganglia. Clin. Anat. 2016; 29 (1): 120–128. https://doi.org/10.1002/ca.22652

18. Bordoni B., Zanier E. The continuity of the body: hypothesis of treatment of the fi ve diaphragms. J. Altern. Compl. Med. 2015; 21 (4): 237–242. https://doi.org/10.1089/acm.2013.0211

19. Физиология человека (в 3-х т.). Т. 2 (пер. с англ.) / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. М.: МИР; 1996: 313.

20. Fogarty M. J., Sieck G. C. Evolution and functional differentiation of the diaphragm muscle of mammals. Compr. Physiol. 2019; 9 (2): 715–766. https://doi.org/10.1002/cphy.c180012

21. Бюске Л. Мышечные цепи. Т. 2. Лордозы, кифозы, сколиозы и деформации грудной клетки. М.–Иваново: МИК; 2011.

22. Bordoni B., Marelli F., Morabito B., Sacconi B. et al. Low-back pain and gastroesophageal refl ux in patients with COPD: The disease in the breath. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2018; 13: 325–334.

23. Завьялов А. И., Завьялов Д. А., Завьялов А. А. Сердце — пятикамерная система. Теория и практика физ. культуры. 2005; 6: 23–26.

24. Takizawa K., Matsumae M., Sunohara S., Yatsushiro S. et al. Characterization of cardiac- and respiratory-driven cerebrospinal fl uid motion based on asynchronous phase-contrast magnetic resonance imaging in volunteers. Fluids Barriers CNS. 2017; 14: 25.

25. Wszedybyl-Winklewska M., Wolf J., Swierblewska E., Kunicka К. et al. Increased inspiratory resistance affects the dynamic relationship between blood pressure changes and subarachnoid space width oscillations. PLoS One. 2017; 12: 179503. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179503

26. Whedon J. M., Glassey D. Cerebrospinal fl uid stasis and its clinical signifi cance. Altern. Ther. Hlth Med. 2009; 15: 54–60.

27. Zelano C., Jiang H., Zhou G., Arora N. et al. Nasal respiration entrains human limbic oscillations and modulates cognitive function. J. Neurosci. 2016; 36: 12448–12467.

28. Heck D. H., McAfee S. S., Liu Y., Babajani-Feremi А. et al. Breathing as a fundamental rhythm of brain function. Front Neural. Circ. 2017; 10: 115. https://doi.org/10.3389/fncir.2016.00115

29. Herrero J. L., Khuvis S., Yeagle E., Cerf M. et al. Breathing above the brain stem: volitional control and attentional modulation in humans. J. Neurophysiol. 2018; 119: 145–159.

30. Varga S., Heck D. H. Rhythms of the body, rhythms of the brain: respiration, neural oscillations, and embodied cognition. Consc. Cogn. 2017; 56: 77–90.

31. Biskamp J., Bartos M., Sauer J. F. Organization of prefrontal network activity by respiration-related oscillations. Sci. Rep. 2017; 7: 45508.

32. Tsanov M. Speed and oscillations medial septum integration of attention and navigation. Front Syst. Neurosci. 2017; 11: 67.

33. Bordoni B., Marelli F., Morabito B., Sacconi B. Manual evaluation of the diaphragm muscle. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2016; 11: 1949–1956. https://doi.org/10.2147/COPD.S111634

34. Bordoni B., Purgol S., Bizzarri A., Modica M. et al. The Infl uence of Breathing on the Central Nervous System. Cureus. 2018; 10 (6): e2724. https://doi.org/10.7759/cureus.2724

35. Горячев А. С., Савин И. А. Основы ИВЛ. М.: МД; 2014.

36. Curley G. F., Laffey J., Zhang H. Biotrauma and ventilator-induced lung injury: linical implications. Chest. 2016; 150 (5): 1109–1117. https://doi.org/10.1016/j.chest.2016.07.019

37. Понукалина Е. В., Полутова Н. В., Чеснокова Н. П., Бизенкова М. Н. Лекция 2: значение легких в обеспечении внешнего дыхания и недыхательных функций. Науч. обозрение. Мед. науки. 2017; 2: 34–35.

38. Евлахов В. И., Поясов И. З. Венозный возврат и легочная гемодинамика при искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха. Мед. акад. журн. 2019; 19 (3): 11–20. https://doi.org/10.17816/MAJ19311-20

39. Katira D. H. Ventilator-induced lung injury: Classic and novel concepts. Resp. Care. 2019; 64 (6): 629-637. https://doi.org/10.4187/respcare.07055

40. Кассиль В. Л., Выжигина М. А., Лескин Г. С. Искусственная и вспомогательная вентиляция легких: Рук. для врачей. М.: Медицина; 2004.

41. Levine S., Nguyen T., Taylor N., Friscia M. E. et al. Rapid disuse atrophy of diaphragm fi bers in mechanically ventilated humans. New Engl. J. Med. 2008; 358 (13): 1327–1335. https://doi.org/10.1056/NEJMoa070447

42. Welvaart W. N., Paul M. A., Stienen G. J., van Hees H. W. et al. Selective diaphragm muscle weakness after contractile inactivity during thoracic surgery. Ann. Surg. 2011; 254 (6): 1044–1049. https://doi.org/10.1097/SLA.0b013e318232e75b

43. Vassilakopoulos T., Petrof B. J. Ventilator-induced diaphragmatic dysfunction. Amer. J. Resp. Crit. Care Med. 2004; 169 (3): 336–341. https://doi.org/10.1164/rccm.200304-489CP

44. Boon A. J., Meiling J. B., Luetmer M. T., Klein C. J., et al. Paradoxical thinning of the diaphragm on ultrasound is a risk factor for requiring non-invasive ventilation in patients with neuromuscular diaphragmatic dysfunction. Muscle Nerve. 2024; 70 (3): 352–359. https://doi.org/10.1002/mus.28194

45. Jung B., Moury P. H., Mahul M., de Jong A. et al. Diaphragmatic dysfunction in patients with ICU-acquired weakness and its impact on extubation failure. Intens. Care Med. 2016; 42 (5): 853–861. https://doi.org/10.1007/s00134-015-4125-2

46. Davis R. T., Bruells C. S., Stabley J. N., McCullough D. J. et al. Mechanical ventilation reduces rat diaphragm blood fl ow and impairs oxygen delivery and uptake. Crit. Care Med. 2012; 40 (10): 2858–2866. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e31825b933a

47. Powers S. K., Smuder A. J., Criswell D. S. Mechanistic links between oxidative stress and disuse muscle atrophy. Antioxid. Redox. Signal. 2011; 15 (9): 2519–2528. https://doi.org/10.1089/ars.2011.3973

48. Hermans G., van den Berghe G. Clinical review: Intensive care unit asquired weakness. Crit. Care. 2015; 19 (1): 274. https://doi.org/10.1186/s13054-015-0993-7

49. Powers S. K., Wiggs M. P., Sollanek K. J., Smuder A. J. Ventilator-induced diaphragm dysfunction: cause and effect. Amer. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2013; 305 (5): R464–R477. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00231.2013

50. Беляев А. Ф., Харьковская Т. С., Фотина О. Н., Юрченко А. А. Влияние остеопатической коррекции на функцию внешнего дыхания у пациентов, перенесших коронавирусную пневмонию COVID-19. Рос. остеопат. журн. 2021; 4: 8–17. https://doi.org/10.32885/2220-0975-2021-4-8-17

51. Doorduin J., van Hees H. W., van der Hoeven J. G., Heunks L. M. Monitoring of the respiratory muscles in the critically ill. Amer. J. Resp. crit. Care Med. 2013; 187 (1): 20–27. https://doi.org/10.1164/rccm.201206-1117CP

52. Rafferty G. F., Greenough A., Manczur T., Polkey M. I. et al. Magnetic phrenic nerve stimulation to assess diaphragm function in children following liver transplantation. Pediat. crit. Care Med. 2001; 2 (2): 122–126. https://doi.org/10.1097/00130478-200104000-00005

53. Yonis H., Crognier I., Conil J-M., Serres I. et al. Patient-ventilator synchrony in Neurally Ajusted Ventilatory Assist (NAVA) and Pressure Support Ventilation (PSV): A prospective observational study. BMC Anesthesiol. 2015; 15: 117. https://doi.org/10.1186/s12871-015-0091-z

54. DiNino E., Gartman E. J., Sethi J. M., McCool E. D. Diaphragm ultrasound as a predictor of successful extubation from mechanical ventilation. Thorax. 2014; 69 (5): 423–427. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2013-204111

55. Courtney R. The functions of breathing and its dysfunctions and their relationship to breathing therapy. Int. J. Osteopath. Med. 2009; 12 (3): 78–85. https://doi.org/10.1016/j.ijosm.2009.04.002

56. Hruby R. J. The rib cage. In, Foundations for osteopathic medicine; Ward RC (2nd ed.). London, Lippincott Williams & Wilkins; 2003: 719–720.

57. Мохов Д. Е., Аптекарь И. А., Белаш В. О., Литвинов И. А., Могельницкий А. С., Потехина Ю. П., Тарасов Н. А., Тарасова В. В., Трегубова Е. С., Устинов А. В. Основы остеопатии: Учебник / Под ред. Д. Е. Мохова. М.: ГЕОТАР-Медиа; 2020.

58. Завертайло Л. Л., Ермаков Е. А., Семенькова Г. В., Мальков О. А. и др. Прекращение длительной искусственной вентиляции легких (обзор литературы). Интенсивная терапия. 2007; 3: 66–79.

59. Jones C., Skirrow P., Griffi ths R., Humphris G. et al. Rehabilitation after critical illness: A randomized, controlled trial. Crit. Care med. 2003; 31: 2456–2461. https://doi.org/10.1097/01.CCM.0000089938.56725.33

60. Chuang M. L., Chou Y. L., Lee C. Y., Huang S. F. Instantaneous responses the hight-frequency chest wall oscillation in patients with acute pneumonie respiratory failure receiving mechanical ventilation: A randomized controlled study. Medicine (Baltimore). 2017; 96 (9): e5912. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000005912

61. Onders R., Markovitz A., Ho V. P., Hardacre J. et al. Completed FDA feasibility trial of surgical placed temporary diaphragm pacing electrodes: A promising option to prevent and treat respiratory failure. Amer. J. Surg. 2018; 215 (3): 518–521. https://doi.org/j.amsurg.2017.10.054

62. Паромов К. В., Свирский Д. А., Киров М. Ю. Лечение дисфункции диафрагмы в послеоперационном периоде кардиохирургического вмешательства: обзор литературы и клинический случай. Вестн. интенсив. тер. им. А. И. Салтанова. 2022; 3: 57–68. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2022-3-57-68

63. Hollie B. Osteopathic management of patients with breathing dysfunction: An exploratory study. Osteopath. Res. Web. https://www.osteopathicresearch.org/s/orw/item/1796

64. Auer-Rizzi K. Breathing and the Center of Command — the infl uence of respiration on the Central Nervous System. Osteopath. Res. Web.

65. Rocha T., Souza H., Brandão D. C., Rattes C. et al. The Manual Diaphragm Release Technique improves diaphragmatic mobility, inspiratory capacity and exercise capacity in people with chronic obstructive pulmonary disease: A randomised trial. J. Physiother. 2015; 61 (4): 182–189. https://doi.org/10.1016/j.jphys.2015.08.009

66. González-Álvarez F., Valenza M., Cabrera-Martos I., Torres Sánchez I. et al. Effects of a diaphragm stretching technique on pulmonary function in healthy participants: A randomized-controlled trial. Int. J. Osteopath. Med. 2014; 18 (1): 5–12. https://doi.org/10.1016/j.ijosm.2014.08.001

67. Noll D. R., Degenhardt B. F., Johnson J. C. Multicenter osteopathic pneumonia study in the elderly: Subgroup analysis on hospital length of stay, ventilator-dependent respiratory failure rate, and in-hospital mortality rate. J. Amer. Osteopath. Ass. 2016; 116 (9): 574–587.

68. Nair A., Alaparthi G. K., Krishnan S., Rai S. et al. Comparison of diaphragmatic stretch technique and manual diaphragm release technique on diaphragmatic excursion in chronic obstructive pulmonary disease: A randomized crossover trial. Pulm. Med. 2019; 2019: 6364376. https://doi.org/10.1155/2019/6364376

69. Ritambhara Y., Tarun K., Dr. Jeyanthi. S. Effect of manual diaphragm release technique on transversus abdominis activation, pulmonary function and chest expansion — a randomized control trial. Int. J. All Res. Educat. Sci. Methods. 2024; 12 (7): 2108–2112. https://doi.org/10.56025/IJARESM.2024.1207242108.

70. Hosking S. W. The effect of osteopathic manipulative techniques on diaphragm movement and respiratory function in asymptomatic subjects; 2009. https://www.researchbank.ac.nz/server/api/core/bitstreams/43fc15bf-531e-4db0-978cab1a091e75d5/content

71. Allen T. W., D′Alonzo G. E. Investigating the role of osteopathic manipulation in the treatment of asthma. J. Amer. Osteopath. Ass. 1993; 93 (6): 654–656.

72. Yao S., Hassani J., Gagne M., George G. et al. Osteopathic manipulative treatment as a useful adjunctive tool for pneumonia. J. Vis. Exp. 2014; (87): e50687. https://doi.org/10.3791/50687