腦卒中后咳嗽功能障礙的研究進展

李 毅(綜述)，余和平(審校)

腦卒中是成年人致殘的主要原因之一[1]，卒中相關性肺炎(stroke-associated pneumonia,SAP)是腦卒中后常見并發(fā)癥[2]，與卒中后住院病死率的增加、住院時間的延長以及出院后功能預后不良相關[3]，吞咽困難和誤吸風險增加是SAP發(fā)生的重要危險因素[4]?？人允欠乐拐`吸的重要保護機制，通過產(chǎn)生高速呼氣氣流，排出氣道的異物或分泌物，避免誤吸的發(fā)生。咳嗽功能障礙與腦卒中患者肺部感染率增加有關。有研究[5]表明，自發(fā)性咳嗽的峰值咳嗽流量(peak cough flow，PCF)每增加1 L/min，肺炎風險降低0.6%。咳嗽包括自發(fā)性咳嗽(voluntary cough,VC)和反射性咳嗽(reflex cough,RC)，腦卒中患者兩者均有可能受損[6]。

1 腦卒中咳嗽功能障礙的危險因素

咳嗽分為VC和RC，前者屬于隨意活動，人可以自愿地引發(fā)或抑制其發(fā)生，喉部刺激不是VC發(fā)生的必要條件；后者屬于非自愿反射[7]，在吸入食物或分泌物時會刺激RC的發(fā)生，從而對呼吸道產(chǎn)生保護作用。腦卒中患者的VC和RC均有可能受損[6]，且與隨后肺炎的發(fā)生存在顯著相關性[8]。有研究[6，9]表明卒中后咳嗽反射的減弱或消失與病灶部位、病灶體積、呼吸肌無力及大腦皮層對呼吸肌協(xié)調性減弱相關。通過了解腦卒中后咳嗽功能障礙的相關危險因素，對高風險患者早期采取有效的干預措施是很重要的。

1.1腦卒中病變部位及病變體積 腦卒中患者咳嗽功能障礙和肺炎發(fā)生風險升高與卒中的病變部位、病變體積有關[9-10]。傳統(tǒng)的觀點認為腦卒中病灶累及腦干時，RC會受到影響[11]。而VC障礙與損傷累及大腦皮層結構相關[12]，僅在嚴重損傷時才會引起RC的改變[11]。近年來的一些研究通過影像學對腦卒中患者進行病灶定位，觀察特定的病變部位與咳嗽功能相關性。一項采用功能磁共振的研究[13]表明咳嗽時與咳嗽相關的特定大腦區(qū)域會出現(xiàn)任務特異性的激活，比如VC時腦橋頭區(qū)的激活。一項研究通過MRI確定急性腦卒中患者病灶部位，并通過纖維內窺鏡下吞咽功能檢查法(fiberoptic endoscopic evaluation of swallowing，F(xiàn)EES)評估存在誤吸時是否能夠誘發(fā)有效的咳嗽反射，最終發(fā)現(xiàn)初級感覺和感覺運動整合區(qū)以及邊緣區(qū)的病變可以預測RC受損和肺炎的發(fā)生[9]。Lee等[14]采用基于體素的病變-癥狀映射(voxel-based lesion-symptom mapping,VLSM)技術研究腦卒中病變部位對VC的影響，發(fā)現(xiàn)VC減弱與腦卒中后頂葉、額葉、上縱束、后放射冠、顳葉、內囊后肢、顳葉上回的病變有關。研究[15-16]發(fā)現(xiàn)腦卒中病灶體積越大，越容易出現(xiàn)吞咽困難，導致誤吸風險。然而，也有研究認為咳嗽功能的減弱或消失也與腦卒中病灶體積有關。一項研究[11]表明廣泛的前循環(huán)梗死更容易出現(xiàn)咳嗽功能障礙。Suntrup-Krueger等[9]通過測定137個解剖定義的腦區(qū)損傷體積百分比發(fā)現(xiàn)咳嗽功能受到病灶體積的顯著影響，大面積的卒中患者更容易發(fā)生咳嗽功能障礙。通過這些研究結果我們能夠推斷出大面積腦卒中患者在吞咽困難和咳嗽功能障礙的雙重危險因素影響下，更容易發(fā)生SAP。因此，早期通過影像學的方法對進行病變定位及病變體積的評估，可以在臨床實踐中預測腦卒中患者咳嗽功能受損的發(fā)生風險，積極采取相應的干預措施，改善腦卒中后呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥風險增加的患者的預后。

1.2呼吸肌無力及大腦皮層對呼吸肌協(xié)調性改變 呼吸肌包括膈肌、肋間外肌以及輔助呼吸肌。強烈的咳嗽，無論是VC還是RC，都需要呼氣肌肉強有力的協(xié)調收縮，并且在咳嗽之前有充分的吸氣。吸氣肌無力會阻止肺部達到高容量，導致呼氣肌處于機械劣勢，從而降低咳嗽效果[17]。腦卒中不僅會引起肢體偏癱，還會影響吸氣和呼氣肌肉的強度，導致患者呼吸肌無力[18]，從而影響咳嗽功能。VC和RC的運動激活模式不同。Lasserson等[17]通過測定表面肌電圖和咳嗽功能發(fā)現(xiàn)VC是呼氣肌和輔助呼吸肌的連續(xù)性激活，而RC是呼氣肌和輔助呼吸肌的早期同時激活。腦干介導產(chǎn)生RC時，來自氣道傳入的感覺會同時輸出到所有呼氣肌和輔助肌肉，從而在咳嗽開始時在肺內產(chǎn)生最大的氣流。相反，在VC中，大腦皮層對髓質中心的輸入(甚至繞過這些中心)可以調節(jié)不同肌肉的激活水平和順序，并根據(jù)感知的需要產(chǎn)生更可控的氣流。根據(jù)這項研究的結果可以得出大腦能夠對呼吸肌進行不同的運動調控，特定部位的腦損傷可能引起呼吸肌運動模式改變，進而導致咳嗽功能障礙。有研究[6]發(fā)現(xiàn)，大腦皮層受損時會影響與咳嗽相關的胸腹部肌肉的協(xié)調激活，在呼氣肌肌力保持不變時，VC和RC均可能受損。因此，我們能夠推斷出呼吸肌協(xié)調性可能受到大腦皮層的調節(jié)。大腦皮層受損不僅會出現(xiàn)呼吸肌無力[19]，在呼吸肌肌力未受影響時也可能發(fā)生咳嗽功能障礙。

2 咳嗽的有效性指標：PCF與呼吸功能障礙的相關性

2.1PCF與肺炎風險的相關性 腦卒中患者肺炎的發(fā)生與咳嗽減弱或消失有關[8]。通過對PCF的客觀測量可以有效預測肺炎風險。有研究[20]已經(jīng)證明，VC時PCF>160 L/min才能夠主動清除氣道分泌物以達到成功拔管的最低要求，并且至少需要270 L/min的PCF來防止并發(fā)上呼吸道感染期間肺部并發(fā)癥的發(fā)生。Bianchi等[21]對卒中患者的VC時的PCF和肺炎發(fā)生風險進行回顧性研究發(fā)現(xiàn)，242 L/min的PCF值能夠作為預測肺炎風險的臨界值：PCF<242 L/min時能預測65%的肺炎發(fā)生，PCF<242 L/min可以排除90%的肺部并發(fā)癥。Kulnik等[5]招募了72例急性腦卒中患者，對PCF和4周時肺炎發(fā)生率進行分析表明，RC的PCF與肺炎之間無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，而VC的PCF與肺炎發(fā)生有顯著相關性，VC期間每增加1 L/min的PCF，肺炎風險降低0.6%。因此，我們可以推斷出相比于RC，VC時的PCF對腦卒中患者肺炎發(fā)生更有預測價值，較高水平的PCF是肺炎重要的陰性預測指標。

2.2PCF與呼吸功能障礙的相關性 腦卒中患者吸氣時膈肌移動度減少和胸廓擴張程度降低會導致呼吸受限，導致呼吸功能障礙[22]。同時呼吸肌無力也會影響咳嗽功能[17]。Kimura等[23]通過對腦卒中患者的VC時PCF值和呼吸功能指標進行多元逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，吸氣貯備量(inspiratory reserve volume,IRV)是腦卒中患者肺活量降低的主要因素，同時IRV的降低可以解釋腦卒中患者PCF中約50%的變異。Ward等[24]通過測量急性腦卒中患者和健康對照組VC時的PCF和咳嗽前吸氣容積(cough inspired volume,CIV)，CIV減少能夠有效地預測PCF的降低。這些研究說明在咳嗽前能夠完成足夠的吸氣對卒中患者有效咳嗽的發(fā)生尤為重要。對于腦卒中患者而言，我們不僅要關注呼氣肌對咳嗽功能的影響，吸氣肌的作用也不可忽略。腦卒中患者功能殘氣量(functional residual capacity,FRC)減少也會導致PCF受損[24]。這可能是由于肺部的流量特征受損以及肺容量減少，對呼氣肌的長度以及由此產(chǎn)生的壓力生成能力的影響[25]。第一秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second,FEV1)與用力肺活量(forced vital capacity,FVC)的比值是判斷是否存在氣道阻塞的重要指標，研究[6]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EV1/FVC降低也可以預測PCF的降低。

3 腦卒中后咳嗽功能障礙的康復治療

腦卒中患者咳嗽功能受損與肺炎的發(fā)生息息相關，早期識別咳嗽功能障礙并及時采取有效的康復治療，對減少肺部并發(fā)癥、改善患者預后是有必要的[26]。目前針對咳嗽功能的康復治療包括呼吸肌訓練、胸頸部活動訓練等。

3.1呼吸肌訓練 腦損傷會影響偏癱肢體的肌肉力量以及運動控制功能[27]。腦卒中患者胸腹部的呼吸肌力量減弱和協(xié)調性障礙會降低咳嗽能力和排痰能力，導致呼吸道分泌物聚集，最終引起呼吸道并發(fā)癥[28]。因此，改善呼吸肌強度的干預措施對咳嗽能力的提高可能有較好的療效。Jo等[29]通過對慢性腦卒中患者進行8周的呼吸肌訓練，干預前后測量了呼吸肌肌力和咳嗽功能，結果表明呼氣肌力量的增強有助于改善咳嗽功能。Hegland等[30]對慢性腦卒中患者進行了5周呼氣肌訓練，患者的呼氣肌力量和RC強度改善明顯，VC的強度沒有顯著差異。Jo等[31]使用閾值吸氣和呼氣肌訓練器對慢性腦卒中患者進行8周的聯(lián)合呼吸肌訓練，干預前后測量了呼吸肌肌電圖和PCF，結果表明干預組患者訓練完成后呼氣肌的肌電活動和咳嗽能力改善更為明顯。然而，Kulnik等[32]使用閾值阻力裝置對急性腦卒中患者進行4周的呼吸肌訓練，干預組和對照組的呼吸肌強度和咳嗽能力的改善程度以及90 d肺炎發(fā)生率并沒有明顯差異(P>0.05)。通過這些研究我們能夠推斷出針對腦卒中后出現(xiàn)咳嗽功能減弱或消失的患者進行呼吸肌訓練尤其是呼氣肌訓練是積極有用的。但是，卒中后早期呼吸肌力量和咳嗽能力在無額外干預的情況下可能也會隨時間而改善，同時呼吸肌訓練是否能改善咳嗽功能還可能與治療時間有關。

3.2胸頸部活動訓練 腦卒中患者常常由于胸腔活動度減小而影響呼吸、咳嗽功能。增加胸部活動可以幫助患者在咳嗽前適當吸氣，同時促進收縮前的呼氣肌延長，增強咳嗽能力[33]。頭部和頸部的異常姿勢會由于肌肉的不平衡而產(chǎn)生持續(xù)的異常身體壓力，這種異常壓力導致肺通氣受到限制[34]。Cho等[35]對腦卒中后行氣管切開術的患者進行了8周頸椎活動度訓練，結果表明頸椎運動鍛煉可有效改善氣管插管的腦卒中患者的肺功能和咳嗽能力，同時有助于去除氣管切開插管。Jang等[33]對腦卒中患者進行了4周的胸頸關節(jié)活動訓練，結果表明治療完成后患者的肺功能和咳嗽功能得到顯著改善。通過這些研究我們可以得出通過加強卒中患者胸頸部的活動可以改善咳嗽功能的結論。另外，有研究[36]還證明了可以通過改善肌力和運動幅度的上肢運動來減少軀干代償作用，進而改善患者的呼吸、咳嗽功能。采取有效的康復治療措施來改善患者咳嗽功能是很有必要的，對于降低誤吸風險，減少肺部并發(fā)癥的發(fā)生有重要意義。目前針對腦卒中患者咳嗽功能障礙的干預措施較少，未來有待進一步開展有助于改善咳嗽功能的康復治療措施。

4 結語

腦卒中患者可能存在多種功能障礙，其中咳嗽功能障礙是導致肺部并發(fā)癥發(fā)生的重要危險因素。腦卒中后咳嗽功能障礙與多種危險因素相關，包括病變部位、病變體積、呼吸肌無力及大腦皮層對呼吸肌的協(xié)調性降低等，未來需要更多的研究來探索大腦特定病變部位與咳嗽功能障礙的相關性。同時，有研究已經(jīng)證明腦卒中患者咳嗽功能障礙與呼吸功能受損相關，還可以通過測量咳嗽能力預測肺炎發(fā)生風險。未來在臨床實踐過程中應該更加關注腦卒中患者咳嗽功能與呼吸功能及肺炎的相關性，以便于病情的全面評估及預測疾病的發(fā)生發(fā)展。目前針對咳嗽功能的康復治療措施較少，呼吸肌訓練對咳嗽功能的改善存在爭議，未來需要大樣本量、多中心的研究進一步驗證患者所處的發(fā)病時期、治療持續(xù)時間及訓練強度對呼吸肌訓練改善咳嗽功能效果的影響。