吸氣肌訓(xùn)練治療阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征的研究進(jìn)展

吳志敏 喻國(guó)凍 張?zhí)?金瑩 鮮志芃 周方偉 王月 朱驪 袁興忠

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 貴陽(yáng) 550004；2.貴州醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 貴陽(yáng) 550004)

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome, OSAHS)是一種臨床常見病，患病率為9%～38%[1]?；颊咄ǔ０橛写蝼?、睡眠結(jié)構(gòu)紊亂、血氧飽和度下降、白天嗜睡、注意力不集中等癥狀，并可引發(fā)高血壓、糖尿病、冠心病等一系列系統(tǒng)性疾病[2]。OSAHS不但影響患者的生活質(zhì)量，而且也是一個(gè)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，給醫(yī)療保健系統(tǒng)增加了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[3]。目前臨床上治療OSAHS的主要方法有持續(xù)氣道正壓通氣(continuous positive airway pressure，CPAP)、口腔矯治器、外科手術(shù)和藥物改善覺(jué)醒狀態(tài)等[4]。這些治療方式由于存在患者依從性差、治療后副作用、相關(guān)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、術(shù)后并發(fā)癥、短期治療效果不顯著等問(wèn)題導(dǎo)致患者接受度差，整體療效欠佳。因此尋找一種新的治療方法十分必要。多個(gè)橫斷面研究[5-6]發(fā)現(xiàn)，歌手及管樂(lè)器音樂(lè)家發(fā)生OSAHS的風(fēng)險(xiǎn)較低。這類人群的共同特征是歷時(shí)數(shù)年訓(xùn)練呼吸肌。這提示呼吸訓(xùn)練對(duì)于降低OSAHS風(fēng)險(xiǎn)起著重要作用[7]。吸氣肌訓(xùn)練(inspiratory muscle training，IMT)是一種常用的呼吸訓(xùn)練方式，國(guó)外有研究發(fā)現(xiàn)IMT可用于治療OSAHS，IMT有望成為OSAHS新的治療方式。

1 IMT概述

1.1 IMT的概念 吸氣是吸氣肌主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。呼吸肌主要包括肋間外肌和膈肌等，其中膈肌是最重要的吸氣肌。IMT主要通過(guò)對(duì)膈肌的訓(xùn)練，增加其肌力和耐力，從而保證機(jī)體良好的吸氣功能。IMT最早見于1976年由Leith等[8]撰寫的一篇文獻(xiàn)，他們研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)?shù)腎MT可以增加受試者吸氣肌的力量和耐力。Thomas等[9]于1985年發(fā)明了一種閾值負(fù)荷裝置，通過(guò)這種裝置患者能在短時(shí)間內(nèi)最大限度地提高吸氣肌的訓(xùn)練強(qiáng)度，從而增強(qiáng)吸氣肌功能。

1.2 IMT的方法 日常生活中的行走、慢跑、登梯、游泳等活動(dòng)在一定程度上也能起到訓(xùn)練呼吸肌的作用，我們稱之為非特異性IMT。而特異性IMT是通過(guò)増加呼吸負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如吹氣球、吹蠟燭、縮唇呼吸、呼吸操等無(wú)需輔助設(shè)備的方式，也有抗阻負(fù)荷訓(xùn)練及持續(xù)深快呼吸訓(xùn)練等定量訓(xùn)練方法，近年來(lái)報(bào)道的經(jīng)皮膈神經(jīng)電刺激等需要儀器設(shè)備輔助訓(xùn)練的方法也被使用[10]。其中，抗阻負(fù)荷訓(xùn)練和持續(xù)深快呼吸訓(xùn)練是目前IMT最主要的方法[11]?？棺柝?fù)荷訓(xùn)練又分為流速阻力負(fù)荷訓(xùn)練和機(jī)械閾值負(fù)荷訓(xùn)練。流速阻力負(fù)荷訓(xùn)練通過(guò)儀器孔徑的大小控制吸氣阻力，但流速降低后阻力負(fù)荷也降低，不能獲得持續(xù)恒定的阻力；機(jī)械閾值負(fù)荷訓(xùn)練通過(guò)克服儀器的彈性負(fù)荷閥后對(duì)恒定負(fù)荷吸氣，無(wú)論吸氣快慢阻力恒定，并且吸氣負(fù)荷大小可以調(diào)節(jié)。持續(xù)深快呼吸是一種通過(guò)最大容量的深快呼吸來(lái)提高吸氣肌耐力的方法，這種訓(xùn)練通常需要在醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行，需要密切監(jiān)測(cè)，避免低碳酸血癥的發(fā)生。高強(qiáng)度機(jī)械閾值負(fù)荷訓(xùn)練對(duì)膈肌動(dòng)員的影響優(yōu)于流速阻力負(fù)荷訓(xùn)練，所以機(jī)械閾值負(fù)荷訓(xùn)練是應(yīng)用最為廣泛的IMT方法[12]，為了能有效訓(xùn)練吸氣肌，阻力負(fù)荷至少達(dá)到最大口腔吸氣壓(maximal inspiratory mouth pressure,Pimax)的30%。機(jī)械閾值負(fù)荷訓(xùn)練通過(guò)吸氣肌訓(xùn)練器來(lái)實(shí)現(xiàn)。吸氣肌訓(xùn)練器種類很多，常用的是小巧便攜的手持式儀器。IMT的具體操作如圖1所示。

圖1 IMT鍛煉方法示意圖 A.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)阻力調(diào)節(jié)器增加阻力，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)減小阻力；B.從最低負(fù)荷量開始訓(xùn)練，學(xué)習(xí)正確的呼吸技巧，隨著訓(xùn)練次數(shù)的不斷增加，可持續(xù)地增加負(fù)荷，直到至少能完成30次的呼吸；C.身體放松，保持正常的坐姿或站姿，將咬嘴放在嘴里，上下齒咬緊牙墊，嘴唇貼緊使其封閉；D.用全力快速吸氣，盡量擴(kuò)張胸腔，增大肺容量；E.用嘴自然地慢慢呼氣直到肺部變空,讓胸部和肩膀肌肉放松，稍做停頓直至感覺(jué)需要再次吸氣；F.鼻夾可以幫助使用者用嘴吸氣。

訓(xùn)練方案的強(qiáng)度、頻率、周期現(xiàn)在尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且不同疾病訓(xùn)練方案也不同。在一項(xiàng)慢性心力衰竭患者吸氣訓(xùn)練研究中，推薦以30%~40% MIP開始進(jìn)行訓(xùn)練；也有主張以中高強(qiáng)度(50% MIP)開始，一般吸氣肌訓(xùn)練采用3組/次，2次/d，持續(xù)6~12周[13]。隨著吸氣肌能力的增強(qiáng)可不斷增加阻力負(fù)荷。IMT效果的評(píng)價(jià)手段有CT掃描、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、膈肌肌電圖、跨膈壓、膈肌張力時(shí)間指數(shù)、Pimax及膈肌超聲等，因Pimax及膈肌超聲具有簡(jiǎn)便可靠的特點(diǎn)，臨床應(yīng)用最廣泛[14]。此外，還可以通過(guò)負(fù)荷呼吸時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)反映吸氣肌的耐力，以吸氣流速峰值反映吸氣肌快速收縮和克服阻力的能力，同時(shí)可結(jié)合患者心肺功能、運(yùn)動(dòng)能力和生存質(zhì)量對(duì)患者IMT效果進(jìn)行綜合評(píng)估[15]。

1.3 IMT的臨床運(yùn)用 IMT是一種安全的鍛煉方式，適用人群十分廣泛，普通人可以通過(guò)IMT緩解因缺乏運(yùn)動(dòng)通氣不足引起的頭暈、乏力等不適。運(yùn)動(dòng)員可以通過(guò)IMT增加運(yùn)動(dòng)耐力，提高訓(xùn)練效果。目前臨床上主要運(yùn)用于慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)、支氣管炎、心力衰竭和脊髓損傷等疾病及一些圍手術(shù)期患者。許多研究[16-18]發(fā)現(xiàn)IMT能改善COPD患者的吸氣肌功能、肺功能和運(yùn)動(dòng)耐力，可以作為COPD的一項(xiàng)輔助治療方式。對(duì)于慢性心力衰竭患者，IMT具有同樣的效果，可顯著提高患者的吸氣肌力量，緩解膈肌疲勞的發(fā)生，同時(shí)抑制交感神經(jīng)的激活，改善骨骼肌的灌注，并增加其運(yùn)動(dòng)功能，從而減少呼吸困難，提高生活質(zhì)量[19-20]。此外，高血壓患者也能從IMT中獲益。有文獻(xiàn)[21]報(bào)道IMT能降低高血壓患者的收縮壓和舒張壓水平。對(duì)于手術(shù)患者，術(shù)前進(jìn)行IMT能減少術(shù)后肺部并發(fā)癥并縮短住院時(shí)間[22-24]，術(shù)后進(jìn)行IMT對(duì)肺功能、吸氣肌功能的改善也非常有幫助[25-26]。此外，IMT對(duì)哮喘、腦卒中、囊性纖維化等的治療也有報(bào)道。有研究[27]表明，人工氣道并非IMT的禁忌證，重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)患者在神志清醒且能配合的狀態(tài)下，只要呼氣末正壓通氣(positive end expiratory pressure，PEEP)≤10 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)且吸入氧分?jǐn)?shù)＜0.60，IMT也是安全可行的?？傊琁MT沒(méi)有絕對(duì)禁忌證，對(duì)于臨床情況穩(wěn)定，且無(wú)肺部感染、氣胸、肋骨骨折等情況的患者，均能進(jìn)行IMT。

2 IMT治療OSAHS的效果

不同于其他骨骼肌，吸氣肌處于持續(xù)工作狀態(tài)，OSAHS患者夜間出現(xiàn)低氧血癥和呼吸暫停增加了吸氣肌的負(fù)擔(dān)。Affiliations等[28]研究發(fā)現(xiàn)，OSAHS患者吸氣肌的力量和耐力顯著低于健康人群，并且更容易表現(xiàn)出疲勞性。而氣道反復(fù)阻塞引起的長(zhǎng)期低氧狀態(tài)和有效睡眠時(shí)間缺乏，是造成OSAHS患者吸氣肌疲勞的主要原因[29]。OSHAS不但影響吸氣肌的功能，而且影響患者的全身運(yùn)動(dòng)能力。臨床工作中發(fā)現(xiàn)，OSHAS患者的運(yùn)動(dòng)耐力較差，常表現(xiàn)出疲乏無(wú)力。這是因?yàn)?，為了維持正常的呼吸功能，吸氣肌在疲勞狀態(tài)下會(huì)增加對(duì)血流量和氧氣的需求，在機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸肌所需血流量占心輸出量的比例會(huì)從非疲勞狀態(tài)下的2%增加到16%，導(dǎo)致供應(yīng)骨骼肌的血流量相對(duì)減少，形成所謂的“吸氣肌血液竊流現(xiàn)象”[15]。 與其他骨骼肌一樣，吸氣肌也具有可塑性[30]。IMT作為心肺康復(fù)的一種重要方法，能有效增加吸氣肌的強(qiáng)度和耐力[31]。

IMT除了能改善OSHAS患者睡眠打鼾、白天嗜睡等臨床癥狀外，還能提高患者的睡眠質(zhì)量，降低呼吸暫停低通氣指數(shù)(apnea hypopnea index, AHI)和Epworth嗜睡評(píng)分量表(Epworth sleepiness scale，ESS)評(píng)分。Souza等[32]在一項(xiàng)納入了16例OSAHS患者的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中探討了IMT對(duì)OSAHS患者睡眠的影響，發(fā)現(xiàn)12周的中度負(fù)載IMT能改善OSAHS患者的睡眠質(zhì)量。Lin等[33]將22例中重度成年OSAHS患者隨機(jī)分為IMT組和對(duì)照組，IMT組使用IMT設(shè)備訓(xùn)練，30～45 min/d，5 d/周，持續(xù)12周，并在治療前后評(píng)估AHI、ESS和用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)評(píng)分。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，IMT組治療后的AHI和ESS評(píng)分分別較治療前降低6%和20.2%，F(xiàn)VC顯著升高7.2%，疾病嚴(yán)重程度和日間嗜睡也明顯減輕。Erturk等[34]將41例未接受CPAP治療的OSAHS患者隨機(jī)分為IMT組、口咽訓(xùn)練組和對(duì)照組，結(jié)果表明IMT組的頸圍、腰圍縮小，呼吸肌力明顯改善，打鼾嚴(yán)重程度、頻率、疲勞嚴(yán)重程度和匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(Pittsburgh sleep quality index，PSQI)均顯著降低。在最近的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，Nóbrega-Júnior等[35]將16例30～65歲的中重度OSAHS患者隨機(jī)分為對(duì)照組和IMT組，IMT組進(jìn)行8周的IMT，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，IMT組的AHI和柏林問(wèn)卷評(píng)分均降低，吸氣肌力量增加，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，睡眠質(zhì)量和白天過(guò)度嗜睡也得到了明顯改善。

OSAHS常引起患者全身多器官、多系統(tǒng)病變。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)40%～60%的OSAHS患者合并有高血壓[36]。這類患者發(fā)生睡眠時(shí)心血管意外的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。為了探究IMT對(duì)OSHAS患者血壓的影響，Vranish等[37]將24例輕度、中度和重度OSAHS成年患者隨機(jī)分為對(duì)照組和IMT組，IMT組每天進(jìn)行5 min的IMT，持續(xù)6周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于對(duì)照組，IMT組OSAHS患者的收縮壓和舒張壓明顯降低，血清去甲腎上腺素水平也降低，PSQI評(píng)分和夜間覺(jué)醒次數(shù)均減少，證明IMT可以降低OSAHS患者的血壓和兒茶酚胺水平，并能有效改善患者的睡眠質(zhì)量，提示IMT這種低成本、非藥物手段可作為不耐受CPAP的OSAHS患者新的治療方式。無(wú)獨(dú)有偶，Ramos-Barrera等[38]也在OSHAS患者中探究了IMT與血壓的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，每天5 min的高強(qiáng)度IMT能降低中重度老年肥胖OSAHS患者夜間收縮壓，減弱交感神經(jīng)興奮性，表明短期高強(qiáng)度IMT能為老年肥胖OSAHS患者帶來(lái)顯著的心血管益處。

3 IMT治療OSAHS的機(jī)制

OSAHS的發(fā)病機(jī)制主要是睡眠時(shí)上氣道完全或不完全塌陷。引起氣道塌陷的因素包括氣道橫截面積(較小的氣道容易塌陷)、咽壁的硬度(松軟的咽壁更容易塌陷)、氣道的驅(qū)動(dòng)壓力(較高的腔內(nèi)負(fù)壓容易塌陷)和腔外組織壓力(氣道外的高壓會(huì)導(dǎo)致塌陷)[39]。雖然較早提出IMT的概念和方法，且已有多個(gè)臨床試驗(yàn)證明IMT治療OSAHS有效，但其作為OSAHS的新興治療方法尚處于研究與探討階段，其作用機(jī)制目前并不明確。研究提示可能的機(jī)制包括：①IMT能增加上呼吸道橫截面積；②IMT能增強(qiáng)咽側(cè)壁肌肉的強(qiáng)度，穩(wěn)定氣道；③IMT能減少氣道外組織壓力。

由于上氣道和肺的機(jī)械連接[40]，上氣道的大小和阻力受肺容積變化的影響，上氣道橫截面積隨肺容量的改變而變化，當(dāng)肺容量縮小時(shí)，氣道變窄，更容易發(fā)生萎陷[41]。有研究[42]指出，在OSAHS患者非快速動(dòng)眼睡眠期間增加肺容量能夠顯著改善睡眠呼吸紊亂，可見提高肺容量對(duì)改善OSAHS癥狀有著重要的作用。IMT能通過(guò)增強(qiáng)膈肌等吸氣肌的肌力提高肺容量，進(jìn)而間接增加吸氣時(shí)OSAHS患者上呼吸道橫截面積，從而降低上呼吸道塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到治療OSAHS的目的。此外，肺容積對(duì)上呼吸道的氣流動(dòng)力學(xué)也有影響，肺容量增加時(shí)氣管向尾部移位，降低上氣道腔外組織壓力，增加氣道吸氣流量，減少氣道塌陷的可能[43]。van de Graaff[44]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到，吸氣時(shí)上呼吸道通暢性的增加不能完全歸因于上呼吸道本身肌肉的活動(dòng)，胸部呼吸肌能牽引頭頸部肌肉協(xié)助維持上呼吸道的開放。Tong等[45]進(jìn)行了更深入的研究，對(duì)34例OSAHS患者在仰臥位靜息狀態(tài)時(shí)的呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)MRI，發(fā)現(xiàn)OSAHS患者吸氣時(shí)氣管發(fā)生尾部移位，且移位峰值與OSAHS的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，氣管移位能拉伸和強(qiáng)化咽肌組織以穩(wěn)定上呼吸道，維持OSAHS患者清醒期間的上呼吸道通暢。膈肌等吸氣肌還能在吸氣過(guò)程中通過(guò)牽引氣管降低上呼吸道腔外組織壓力和咽壁徑向順應(yīng)性，從而穩(wěn)定上氣道。Hsu等[46]發(fā)現(xiàn)，膈肌運(yùn)動(dòng)不但增加肺容量，而且對(duì)縱隔產(chǎn)生牽引力引起咽壁變硬，使上呼吸道保持通暢。因此，雖然OSAHS被定義為上氣道阻塞，但其發(fā)病機(jī)制與膈肌等呼吸肌仍有密切的關(guān)系?？傊鶕?jù)目前文獻(xiàn)報(bào)道，雖然IMT治療OSAHS的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步深入探討，但是IMT很可能通過(guò)提高肺容量來(lái)擴(kuò)大上呼吸道橫截面積，增加氣管移位來(lái)強(qiáng)化上呼吸道咽壁硬度，并降低咽腔外組織對(duì)氣道的壓力來(lái)減輕上呼吸道塌陷，從而緩解OSAHS。

4 IMT治療OSAHS的安全性

IMT治療OSAHS已經(jīng)有一些臨床試驗(yàn)。作為一種便捷、無(wú)創(chuàng)、有效、低成本、多種干預(yù)方法的治療方式，IMT在心肺康復(fù)領(lǐng)域已有較多的臨床應(yīng)用報(bào)道，有效性和安全性均得到廣泛認(rèn)可；但是在OSAHS領(lǐng)域還未廣泛運(yùn)用于臨床。Ferreira等[47]將40例中重度中老年OSAHS患者隨機(jī)分為IMT組和安慰劑組，IMT組進(jìn)行負(fù)荷為70%Pimax的IMT，安慰劑組進(jìn)行無(wú)負(fù)荷的吸氣肌鍛練，分別測(cè)量IMT前、結(jié)束即刻和結(jié)束后1 h的收縮壓、舒張壓、心率、心率變異性和炎癥標(biāo)志物等指標(biāo)，結(jié)果表明收縮壓、舒張壓、心率變異率和炎癥標(biāo)志物在組內(nèi)和組間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示高強(qiáng)度IMT不會(huì)對(duì)患者血流動(dòng)力學(xué)、心臟自主活動(dòng)及炎性標(biāo)志物造成影響，同時(shí)驗(yàn)證了IMT的臨床安全性。相比CPAP、 口腔矯治器 、外科手術(shù)等治療方式，IMT是一種非侵入性治療，時(shí)間成本低，患者每天只需要訓(xùn)練5～30 min即可達(dá)到治療作用，并且訓(xùn)練方式簡(jiǎn)單易學(xué)，年齡較大或文化程度不高的患者也可以接受，便于臨床或家庭推廣使用。

5 IMT與呼吸肌訓(xùn)練

呼吸運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，Kuo等[48]研究證實(shí)呼氣肌訓(xùn)練也能使OSAHS患者受益。那么IMT聯(lián)合呼氣肌訓(xùn)練是否會(huì)產(chǎn)生增益效果呢？黃玉霞等[49]比較了單一吸氣肌和吸呼肌聯(lián)合閾值負(fù)荷鍛煉在COPD康復(fù)中的效果，結(jié)果顯示，與單一吸氣肌閾值負(fù)荷鍛煉相比，吸呼肌聯(lián)合閾值負(fù)荷鍛煉可明顯提高呼氣肌肌力，而在改善患者呼吸困難和生活質(zhì)量上二者沒(méi)有明顯差異。Herkenrath等[50]通過(guò)一種叫SpiroTiger?SMART的綜合性呼吸肌群訓(xùn)練設(shè)備，對(duì)9例OSAHS男性患者進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果表明這種通過(guò)呼氣肌和吸氣肌綜合訓(xùn)練的方法能夠改善患者生活質(zhì)量，但是AHI、肺功能、白天嗜睡情況改善不顯著，這可能與該試驗(yàn)訓(xùn)練時(shí)間短和研究人數(shù)過(guò)少有關(guān)。因此，IMT聯(lián)合其他治療方式如有氧運(yùn)動(dòng)、呼氣肌訓(xùn)練、CPAP、口咽肌訓(xùn)練等是否會(huì)取得更優(yōu)的治療效果，還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，IMT對(duì)OSAHS患者的治療作用已經(jīng)在一些臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)，可以通過(guò)多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)、肺功能測(cè)試、ESS和 SF-36生活質(zhì)量量表、Pimax及膈肌超聲等對(duì)治療效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但是這些研究因納入的樣本量偏少，而且沒(méi)有針對(duì)年齡、性別、體重指數(shù)及OSAHS嚴(yán)重程度等進(jìn)行分組分析，治療后也沒(méi)有長(zhǎng)期隨訪，因此還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。上述研究對(duì)象主要是成年人，兒童與成人OSAHS的發(fā)病機(jī)制有所不同，IMT對(duì)于兒童OSAHS的治療作用還需進(jìn)一步研究?？傊?，本文通過(guò)對(duì)IMT治療OSAHS的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期能給國(guó)內(nèi)同行一點(diǎn)啟發(fā)，為OSAHS的治療提供新的思路。