閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練聯(lián)合體外膈肌起搏對慢性阻塞性肺疾病患者肺功能和膈肌功能的影響

王 宇，翟 飛，李榮凱,張祥杰，翟成凱，袁 宇

(1.新鄉(xiāng)市第一人民醫(yī)院/新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院附屬人民醫(yī)院呼吸科，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院CCU，河南 衛(wèi)輝 453100)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種以持續(xù)存在的氣流受限為特征的肺部疾病，該病導(dǎo)致慢性缺氧、呼吸肌肉收縮無力，表現(xiàn)為呼吸困難、運(yùn)動(dòng)耐力下降等，特別是中重度COPD患者的這一現(xiàn)象更加明顯[1]。平靜呼吸時(shí)，吸氣為主動(dòng)活動(dòng)，呼氣為被動(dòng)活動(dòng)，吸氣時(shí)膈肌和肋間外肌收縮，且以膈肌收縮為主。有研究顯示,膈肌作為最重要的吸氣肌，其收縮移動(dòng)1 cm，貢獻(xiàn)通氣量約350 mL，占靜息呼吸通氣量的75%～80%，耗氧量少于整個(gè)呼吸肌群的20%[2]。COPD患者的吸氣肌尤其是膈肌通常存在明顯的結(jié)構(gòu)損傷[3]，進(jìn)而導(dǎo)致肺功能惡化；因此，盡快恢復(fù)COPD患者的膈肌功能是臨床醫(yī)生追求的目標(biāo)。閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練是借助于呼吸訓(xùn)練器實(shí)施的以克服預(yù)設(shè)的最大吸氣壓力(即閾值吸氣壓力，也稱閾值吸氣阻力)來鍛煉膈肌的有效方法。研究顯示，COPD患者行閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練，尤其是以30%的最大吸氣壓為閾值負(fù)荷，不僅能明顯改善患者的膈肌力量，而且該訓(xùn)練方法對改善運(yùn)動(dòng)耐受性和提高患者生活質(zhì)量也更有利[4-5]。體外膈肌起搏治療是一種通過電刺激誘發(fā)膈神經(jīng)電位變化而導(dǎo)致膈肌規(guī)律收縮，進(jìn)而改善膈肌功能的方法，該方法在改善COPD患者的膈肌功能方面亦有相關(guān)報(bào)道[6]。閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練和體外膈肌起搏治療在改善COPD患者肺功能方面均可獲益，但將此2種方法聯(lián)合應(yīng)用于急性中重度COPD患者的研究尚不多見。本研究通過觀察閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練聯(lián)合體外膈肌起搏治療對急性加重期COPD患者膈肌功能的影響，旨在探討COPD患者肺康復(fù)的有效方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2019年3月至2021年3月新鄉(xiāng)市第一人民醫(yī)院收治的78例急性加重期COPD患者為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2019年修訂版)》診斷標(biāo)準(zhǔn)且根據(jù)2019 年慢性阻塞性肺疾病全球倡議(global initiative for chronic obstructive lung disease,GOLD)分級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到B級至C級的中、重度COPD的患者[7]；(2)神志清楚，可配合檢查及治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在胸廓畸形、肌無力及各種原因引起的神經(jīng)肌肉疾??；(2)有惡性腫瘤病史及惡性胸腹水；(3)有近期胸腔及腹腔手術(shù)史及外傷史；(4)存在傳染性呼吸道疾病如活動(dòng)性肺結(jié)核等；(5)存在重癥肺部感染急性呼吸窘迫綜合征、支氣管擴(kuò)張、間質(zhì)性肺病等；(6)存在認(rèn)知功能障礙導(dǎo)致不能正常交流者。按照隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為觀察組與對照組，每組39例。對照組：男25例，女14例；年齡45～79(61.3±15.1)歲；體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)18.7～25.8 (21.9±2.3)kg·m-2；GOLD分級：B級26例，C級13例。觀察組：男27例，女12例；年齡46～82(62.6±13.3)歲；BMI 18.2～25.3(21.6±2.1)kg·m-2；GOLD分級：B級 28 例，C級11例。2組患者的性別、年齡、BMI及GOLD分級比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)。

1.2 治療方法

1.2.1 對照組患者常規(guī)給予吸氧、抗感染、平喘、祛痰等治療：持續(xù)24 h吸氧，3 L·min-1；左氧氟沙星注射液(揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，國藥準(zhǔn)字18H329104)0.5 g，靜脈滴注，每日1次，連續(xù)14 d；多索茶堿(黑龍江福和華星制藥集團(tuán)股份有限公司，國藥準(zhǔn)字20083758)0.2 g，靜脈滴注，每日2次，連續(xù)14 d；布地奈德混懸液(湖北天寧醫(yī)藥藥材有限責(zé)任公司，國藥準(zhǔn)字20140475)1 mg，壓縮霧化，每日2次，連續(xù)10 d；氨溴索口服液(上海勃林格殷格翰藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字H20031314)10 mL，口服，每日3次，連續(xù)10 d；癥狀重者酌情給予甲潑尼龍注射液(國藥集團(tuán)容生制藥有限公司，國藥準(zhǔn)字20010098) 40 mg,靜脈滴注，每日1次，連續(xù)3～5 d。

1.2.2 觀察組觀察組患者在常規(guī)吸氧、抗感染、平喘、祛痰等治療的基礎(chǔ)上，由專業(yè)呼吸治療師給予閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練和體外膈肌起搏治療，治療周期為2周。(1)閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練：應(yīng)用賽克呼吸訓(xùn)練器(上海市聚慕醫(yī)療機(jī)械有限公司)測定患者的最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，MIP)：患者取坐位，平靜呼吸，于平靜呼氣末即功能殘氣位或深呼氣末殘氣位時(shí)按下呼吸訓(xùn)練器測量鍵，口含咬嘴以最大努力吸氣，所測得的最大吸氣口腔壓即為MIP，測量3次，取最大值；以30%MIP作為吸氣肌訓(xùn)練的起始負(fù)荷(即閾值負(fù)荷)，在訓(xùn)練器上選擇吸氣肌訓(xùn)練模式，設(shè)定訓(xùn)練負(fù)荷30%MIP第1周，患者口含咬嘴開始訓(xùn)練，每組15～20次吸氣(15 min左右)，每日訓(xùn)練4～6組，每周5～7 d的訓(xùn)練強(qiáng)度；第2周需重新測量患者的MIP，根據(jù)新的測量值MIP第2周，重新制定訓(xùn)練負(fù)荷30%MIP第2周，訓(xùn)練方法同上。共訓(xùn)練2周。 (2)體外膈肌起搏治療：采用吉林省優(yōu)勢康建療器械有限公司生產(chǎn)的膈肌起搏器進(jìn)行體外膈肌起搏治療。先將治療電極貼在胸鎖乳突肌下端外緣 1/3 處(平環(huán)狀軟骨水平)，輔助電極置于鎖骨中線第2肋間，在起搏器上設(shè)置參數(shù)：起搏次數(shù)為 12～18次·min-1，或者根據(jù)(呼吸頻率/2)來調(diào)節(jié)，刺激頻率為40 Hz，刺激強(qiáng)度10～15 U，根據(jù)患者情況進(jìn)行調(diào)整，在患者能耐受的情況下盡可能增加治療強(qiáng)度；按啟動(dòng)鍵開始治療，每日治療1次，每次 30 min，每周5次，共2周。

1.3 檢測指標(biāo)分別于治療前及治療2周后對2組患者進(jìn)行膈肌功能、肺功能、活動(dòng)耐力檢測。

1.3.1 膈肌功能參照張鵬等[6]的方法測量膈肌位移(diaphragmatic excursion，DE)、膈肌厚度。(1)DE：患者取仰臥位，應(yīng)用深圳邁瑞公司生產(chǎn)的床旁超聲儀，將頻率為3.5 MHz的超聲探頭置于患者鎖骨中線(或腋前線)與肋緣交界處，探頭標(biāo)志朝向外下方，使超聲束與膈肌后部垂直，此時(shí)于二維圖像上可見肝臟周圍高回聲的膈肌線；然后將儀器切換成M型超聲模式，選擇測量線，使測量線盡量與膈肌垂直，即可顯現(xiàn)沿著測量線的膈肌運(yùn)動(dòng)軌跡，DE為從基線至曲線最高點(diǎn)的垂直距離，觀察3個(gè)呼吸周期，取平均值。(2)膈肌厚度：患者仰臥位，將頻率為10 MHz的高頻超聲線陣探頭置于患者右側(cè)鎖骨中線(或腋前線)與第 8、9 肋間交界處膈肌對合區(qū)域，保證超聲束與膈肌垂直，二維超聲定位選擇測量線，凍結(jié)圖像后分別測出深吸氣末膈肌厚度(diaphragmatic thickness at the end of deep inhalation，DTei)及平靜呼氣末膈肌厚度(diaphragmatic thickness at the end of calm exhalation，DTee)，計(jì)算膈肌厚度分?jǐn)?shù)(diaphragmatic thickness fraction，DTF)，DTF=(DTei-DTee)/DTee×100%，測量3次，取均值。

1.3.2 肺功能采用德國耶格公司生產(chǎn)的肺功能檢測儀測定患者的第 1 秒用力呼氣容積 (forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)、用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)、第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值百分比(FEV1to predicted value，F(xiàn)EV1% pred)，計(jì)算FEV1/FVC，重復(fù)測量3次，取最佳值。

1.3.3 活動(dòng)耐力(1)6 min步行試驗(yàn)(6-minute walking distance，6MWD)：按照2002年美國胸科學(xué)會發(fā)表的《6 min步行試驗(yàn)指南》[8]測量 2 組患者治療前后的6MWD。(2)呼吸勞累感覺(perception of dyspnea，POD)：采用Borg呼吸困難障礙評分(改良10分法)[9]測定患者呼吸時(shí)的用力感覺，分?jǐn)?shù)從0～10，0代表“一點(diǎn)也不”,10代表“非常非常嚴(yán)重”,數(shù)值越大表示患者的呼吸困難感覺程度越高。

2 結(jié)果

2.1 2組患者治療前后膈肌功能比較結(jié)果見表1。2組患者治療前DE、DTei、DTee、DTF比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。治療后，對照組患者的DE、DTei、DTee、DTF比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。治療后，觀察組患者的DE、DTei、DTF顯著大于治療前，DTee顯著小于治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。治療后，觀察組患者的DE、DTei、DTF顯著大于對照組，DTee顯著小于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 2組患者治療前后膈肌功能比較Tab.1 Comparison of diaphragm function of patients between the two groups before and after treatment

2.2 2組患者治療前后肺功能比較結(jié)果見表2。2組患者治療前FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。對照組患者治療前后FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。觀察組患者治療后FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP顯著高于治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；治療后，觀察組患者的FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP 顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 2組患者治療前后肺功能比較Tab.2 Comparison of pulmonary function of patients between the two groups before and after treatment

2.3 2組患者治療前后活動(dòng)耐力比較結(jié)果見表3。2組患者治療前6MWT和POD評分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。2組患者治療后POD評分顯著低于治療前，觀察組患者治療后6MWT顯著高于治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；對照組患者治療前后6MWT比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。治療后，觀察組患者的POD評分顯著低于對照組，6MWT顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 2組患者治療前后活動(dòng)耐力比較Tab.3 Comparison of activity tolerance of patients between the two groups before and after treatment

3 討論

COPD是一種以長期慢性缺氧為主要臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，該病不僅累及肺部，還可因長期慢性缺氧導(dǎo)致多系統(tǒng)受損[10]；尤其是中重度COPD患者，往往因反復(fù)的肺部感染、肺功能減退而住院，生活質(zhì)量差，住院周期長，給患者帶來沉重的經(jīng)濟(jì)和心理負(fù)擔(dān)。因此，如何有效改善COPD患者的肺功能，縮短其住院時(shí)間，一直是臨床醫(yī)生探索的目標(biāo)。研究顯示，肺康復(fù)治療可緩解COPD患者的呼吸困難，提高其生活質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)耐力，延緩病情進(jìn)展[11]。肺康復(fù)治療包括呼吸肌訓(xùn)練(縮唇呼吸、腹式呼吸)、全身肢體鍛煉、氧療等。目前臨床醫(yī)生多側(cè)重于全身肢體鍛煉、氧療及藥物干預(yù)，對呼吸肌鍛煉關(guān)注較少，且未形成系統(tǒng)、規(guī)范的治療方法。COPD患者通氣功能受限，導(dǎo)致缺氧和(或)二氧化碳潴留，出現(xiàn)呼吸困難、感染、呼吸衰竭、肺性腦病等一系列臨床癥狀。通氣功能的改善主要取決于呼吸肌功能，尤其是膈肌功能，但目前有關(guān)膈肌訓(xùn)練的方法較少，經(jīng)典的縮唇呼吸和腹式呼吸鍛煉對膈肌功能有一定影響[12]，COPD患者亦能從中受益，但作用較弱且需要漫長周期的堅(jiān)持。而急性期COPD患者需積極尋找快速有效的膈肌訓(xùn)練方法，以盡可能快地恢復(fù)或改善肺功能、緩解臨床癥狀。除常規(guī)治療外，可借助于醫(yī)療設(shè)備來鍛煉膈肌功能，其中手持電子呼吸訓(xùn)練器可以設(shè)定訓(xùn)練負(fù)荷，有效鍛煉吸氣肌肌力和耐力；而體外膈肌起搏治療通過刺激膈神經(jīng)進(jìn)而促進(jìn)膈肌規(guī)律收縮，改善通氣功能。

本研究以中重度急性加重期COPD患者為研究對象，對照組患者給予常規(guī)治療，觀察組患者在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上給予閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練聯(lián)合體外膈肌起搏治療，旨在通過這2種訓(xùn)練達(dá)到改善呼吸肌肌力和耐力的目的。膈肌作為最主要的吸氣肌，其功能評估是吸氣肌訓(xùn)練效果的重要參考，本研究通過監(jiān)測FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP的變化來反映肺的通氣功能，通過超聲測定DE、膈肌厚度等來評估呼吸肌肌力的變化[6,13-14]，通過6MWT及呼吸困難問卷反映患者的運(yùn)動(dòng)耐力改善情況，其中超聲測定膈肌厚度、DTF的變化無創(chuàng)且簡便、易行[15]，越來越受到臨床醫(yī)師的青睞。

吳亞文等[16]、LEE等[17]研究表明，閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練、體外膈肌起搏治療均有助于增加膈肌厚度及呼吸肌力量，有益于改善患者的肺功能。本研究中，經(jīng)過閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練及體外膈肌起搏治療后，觀察組患者的肺功能指標(biāo)FEV1%pred、FEV1/FVC、MIP及膈肌功能指標(biāo)DTei、DTF和DE與治療前比較均顯著增加，且均顯著高于對照組治療后，與吳亞文等[16]、LEE等[17]的報(bào)道一致，提示呼吸肌康復(fù)治療有助于改善急性加重期COPD患者的膈肌功能及肺功能。另外，本研究結(jié)果顯示，2組患者治療前活動(dòng)耐力指標(biāo)6MWT和POD評分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；治療2周后，對照組和觀察組患者的POD評分顯著低于治療前，觀察組患者的6MWT顯著高于治療前，且觀察組患者的POD評分顯著低于對照組，6MWT顯著高于對照組；提示2組患者的活動(dòng)耐力均較治療前改善，且觀察組患者的改善效果優(yōu)于對照組。

本研究所采用的呼吸訓(xùn)練器阻力負(fù)荷可調(diào)范圍為0～120 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)。目前，國內(nèi)外關(guān)于呼吸訓(xùn)練負(fù)荷的選擇存在爭議：有學(xué)者認(rèn)為，只要有可能，就應(yīng)該采用高強(qiáng)度的訓(xùn)練方法優(yōu)化COPD患者吸氣肌肉力量[18]；但也有學(xué)者將納入患者的起始壓力范圍從20%MIP調(diào)至最大耐受負(fù)荷不等，且證實(shí)不論初始壓力設(shè)為20%～30%MIP，還是30%～50% MIP，亦或≥50% MIP，吸氣肌肉訓(xùn)練均可改善患者的呼吸肌力量，但初始閾值壓力大于30% MIP對于吸氣肌改善更顯著[19]。還有學(xué)者認(rèn)為，吸氣肌訓(xùn)練的初始閾值應(yīng)為30%～40% MIP，并逐漸遞增至50%～60% MIP[20-21]。上述研究均證實(shí)閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練能改善COPD患者的膈肌功能及肺功能，但適當(dāng)?shù)挠?xùn)練刺激所需的閾值還需進(jìn)一步研究。本研究以30% MIP作為閾值訓(xùn)練負(fù)荷，取得了較好的效果。另外，本研究采用體外膈肌起搏治療儀行膈肌起搏治療，但刺激強(qiáng)度的選擇目前尚未找到可靠的依據(jù)，目前文獻(xiàn)資料均未提供固定的標(biāo)準(zhǔn)，本研究根據(jù)患者的耐受情況調(diào)整刺激強(qiáng)度，同時(shí)聯(lián)合閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練，亦取得了較好療效。

綜上所述，COPD患者行閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練及體外膈肌起搏治療，能有效改善患者的膈肌功能，有利于患者肺功能的康復(fù)，提高生活質(zhì)量，值得臨床推廣。但本研究亦存在局限性與不足，如入組樣本量偏少，缺乏閾值負(fù)荷吸氣肌訓(xùn)練、膈肌起搏治療單獨(dú)療效及其與2種方法聯(lián)合應(yīng)用的對比研究；超聲測量結(jié)果有可能受超聲醫(yī)生技術(shù)水平、患者配合度的影響；吸氣肌訓(xùn)練時(shí)間可能因患者耐受力不同而導(dǎo)致訓(xùn)練時(shí)間不夠嚴(yán)格；部分COPD患者因長期、反復(fù)遭受呼吸困難、悶喘等痛苦，產(chǎn)生負(fù)面消極情緒如焦慮、抑郁、缺乏信心等，其負(fù)面心理可能對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響；后期研究有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量、提高醫(yī)師技師業(yè)務(wù)水平、優(yōu)化研究設(shè)計(jì)，條件允許下可行多中心研究，以提高觀察結(jié)果的可信度；另需考慮COPD患者的心理因素影響，臨床中應(yīng)多給予呼吸功能知識宣教、康復(fù)及心理治療等在內(nèi)的多種綜合治療。