慢性阻塞性肺疾病患者膈肌功能與步態(tài)、平衡研究進展

姜婷 曹洪麗

1首都醫(yī)科大學北京康復醫(yī)學院，北京100144；2首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院呼吸康復中心100144

膈肌是最主要的呼吸肌，同時也是人體核心肌群的重要組成部分。COPD 患者常會出現(xiàn)膈肌疲勞，引起呼吸模式異常，同時影響到人體核心肌群的穩(wěn)定性，導致軀干失衡與步態(tài)的異常。近年來這一問題逐漸被重視，本文將從COPD 患者膈肌功能與軀干平衡控制、步態(tài)特征研究上進行綜述。

1 COPD和膈肌

1.1 COPD COPD 主要以氣流受限不完全可逆為特征，通常與暴露于有害氣體中而引起的肺泡或氣道異常相關(guān)。近年來COPD 患病率升高且呈現(xiàn)年輕化趨勢，這一現(xiàn)象值得引起重視。根據(jù)我國流行病學的最新數(shù)據(jù)顯示，2012至2015年，20歲以上人群COPD 患病率為8.6%，而40歲以上人群患病率高達13.7%[1]。慢性阻塞性肺疾病全球倡議提出，除了呼吸系統(tǒng)的治療，呼吸系統(tǒng)之外的癥狀也應(yīng)得到重視，例如心功能衰竭、骨質(zhì)疏松和抑郁等[2]。有研究者提出，COPD 患者跌倒風險增加，所以在康復領(lǐng)域，患者的步態(tài)和平衡能力也應(yīng)引起重視。

1.2 膈肌 膈肌是人體最重要的呼吸動力組織，膈肌收縮產(chǎn)生的動力可占肺通氣動力的75%以上[3]。膈肌的3組肌腱在中心腱匯聚，組成了人類最主要的呼吸肌[4]。在COPD 進展的過程中，慢收縮肌纖維的比例增多，快縮肌纖維比例下降，這會降低膈肌收縮產(chǎn)生的力量，不利于患者呼吸運動[5]。為了彌補呼吸時膈肌力量不足，頸部肌肉會代償性地過度運動，同時損害肩頸健康和核心肌群健康。

2 平衡和步態(tài)

2.1 平衡 平衡是指人體在進行動作轉(zhuǎn)換、位置變化或因外力改變時可以自動調(diào)整姿勢的能力，它是一種穩(wěn)定狀態(tài)[6]。維持平衡需要人體神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼系統(tǒng)和呼吸調(diào)節(jié)的協(xié)同作用，以及核心肌群對骨盆和髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定的控制[7]。一些研究證明了呼吸和心跳會周期性地干擾平衡[8]。正常人體可以通過各系統(tǒng)之間的相互作用調(diào)節(jié)這些周期性干擾對整體平衡的影響，但COPD 患者則不能有效調(diào)節(jié)這些干擾產(chǎn)生的影響，導致平衡受到干擾。這可能是導致跌倒風險增大的一個重要原因[9]。

2.2 步態(tài) 步態(tài)是走路時所有的動作和表現(xiàn)的姿態(tài)。正常步態(tài)需要肌肉骨骼系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的共同參與[10]。在肌肉骨骼系統(tǒng)中，核心肌群發(fā)揮著重要作用。當四肢運動時，核心肌肉群收縮，腹腔體積減小，腹壓增加，并且由中間區(qū)域從內(nèi)向外擴展；核心肌群從外側(cè)向內(nèi)側(cè)合抱時也會激發(fā)四肢的協(xié)同運動。通過核心肌群的收縮，正常人可以在步行過程中維持軀干及肢體的協(xié)調(diào)。最近發(fā)表的文獻顯示，COPD 會引起周圍肌肉功能障礙，對下肢功能影響較大，使患者的行走方式發(fā)生改變[11-13]。具體表現(xiàn)為步幅、跨步長和6分鐘步行距離較相同條件下未患病群體有所下降，跨步周期變長[14]。這些模式的改變在患有嚴重氣流受限和跌倒史的COPD 患者身上更為明顯，這也許可以解釋為什么患者跌倒的發(fā)生率更高[15]。

3 COPD膈肌功能與平衡、步態(tài)的關(guān)系

COPD 患者膈肌肌力減退導致呼吸功能下降，運動量相應(yīng)地減少，長時間后會產(chǎn)生廢用性體力減退的現(xiàn)象，包括平衡能力在內(nèi)的所有運動能力都會隨之減退。膈肌肌力下降會打破核心肌群之間肌力的平衡，周圍肌肉相應(yīng)地發(fā)生改變，逐漸形成長期的全身性炎癥反應(yīng)，伴有不同程度骨骼肌肌力下降和萎縮，致使COPD 患者平衡功能下降[16]。而且周圍肌肉萎縮和無力也可能導致COPD 患者的壓力位移在內(nèi)側(cè)方向上的路徑最大幅度減小，影響平衡和步態(tài)[17-18]。國內(nèi)有研究表明，COPD 患者股四頭肌收縮力下降尤為明顯，且其最大主動收縮力下降程度與肺功能氣流阻塞程度呈正相關(guān)[19]。股四頭肌在人體保持直立和行走過程中發(fā)揮重要作用，股四頭肌肌力下降會嚴重影響患者的步行能力。

身體的多個部分的運動維持人體安靜的姿勢，這些運動部分的組合稱為動力鏈。靜止姿勢中的姿勢 “穩(wěn)定性”取決于動力鏈中多個區(qū)段的 “移動性”，用來抵消由呼吸因素引起的有節(jié)奏的擾動。膈肌功能的下降意味著COPD 患者動力鏈中多個區(qū)段的運動相應(yīng)的改變。目前有數(shù)據(jù)表明，軀干和臀部肌肉存在周期性活動以及軀干、骨盆和下肢的相關(guān)角運動與呼吸同相，可以主動抑制由呼吸引起的姿勢干擾[9]。而通過腿部無法促進姿勢控制情況下對姿勢控制的研究，則進一步證明軀干和下肢的運動補償了呼吸對姿勢的周期性擾動。這些足以說明當呼吸模式發(fā)生改變時，步態(tài)特征也相應(yīng)發(fā)生改變。但在步態(tài)分析的相關(guān)參數(shù)中，跌倒與步態(tài)速度相關(guān)性并不明顯。所以在進行COPD 患者的步態(tài)分析時，步幅可能比步速更好地標志著肌肉無力[20]。

此外，軀干由胸腔和腹腔的肌肉活動產(chǎn)生壓力，支持胸腔和腹腔來保持姿勢。當進行吸氣作用時，橫膈中心腱下降，形成胸腔負壓，空氣被吸入肺內(nèi)，同時肋間肌激活支撐胸壁。根據(jù)牛頓定律可知，胸腔負壓與腹腔正壓的大小相等。胸腔壓力和腹腔壓力的大小通過聲襞和盆底進行調(diào)節(jié)，一方損傷會使另一方受到影響，如氣管切開患者常常便秘[21]。平衡或者上肢負重活動需要聲襞產(chǎn)生的生門閉合反射來維持穩(wěn)定的胸腔內(nèi)高壓。而盆底肌力量不足或運動控制能力下降會導致腹腔正壓降低，這可能會使呼吸訓練可達到的預期效果降低。COPD 患者由于膈肌力量缺失常常出現(xiàn)反常呼吸的現(xiàn)象，即正常呼吸時胸壁的運動是相反的。這會導致肋間肌、胸鎖乳突肌和斜角肌等上部肌肉過度代償，而進行手臂伸展或軀體前傾也是一種代償方式；同時激活腹壓，修復與胸腔壓力的關(guān)系。膈肌作為分隔胸腔和腹腔的肌肉對胸壓和腹壓的產(chǎn)生具有重大作用，膈肌肌力下降導致胸腔壓力、腹腔壓力及軀干肌肉間的協(xié)同作用被打破，無法產(chǎn)生、調(diào)節(jié)和維持同時滿足呼吸和軀體運動控制需求的胸腔和腹腔壓力。當進行一些對姿勢要求較高的活動時，往往能更明顯地體現(xiàn)出患者平衡能力的下降，步態(tài)異常，跌倒風險增高。

4 總結(jié)

COPD 患者膈肌功能減退導致呼吸功能下降，軀干平衡控制失衡以及步態(tài)異常。國內(nèi)外研究提示，在COPD 的綜合管理中，康復已經(jīng)成為不可或缺的一部分。加強呼吸肌訓練，促進膈肌功能、軀干平衡，異常步態(tài)的改善已在COPD 患者康復中日益受到重視[22]。其次還要對飲食、戒煙、心理和醫(yī)療保健利用等多方面進行管理，幫助患者盡早康復[23]。建議研究COPD 患者膈肌功能減退的機制，進行更多的臨床試驗，找到改善COPD 患者平衡和步態(tài)功能的治療方法。

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