振蕩呼氣正壓技術(shù)在兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

魏紅雨 劉玉琳 車小燕 楊姝暉

氣道黏液高分泌是遷延性細(xì)菌性支氣管炎、囊性纖維化(cystic fibrosis,CF)、慢性化膿性肺疾病、支氣管擴(kuò)張等兒童慢性氣道炎性疾病主要的病理生理特征和臨床表現(xiàn)[1-2]。正常情況下,氣道分泌的黏液有清除有害物質(zhì)、維持氣道濕潤(rùn)等功能,在氧化應(yīng)激、空氣污染物和感染等致病因素的刺激下,導(dǎo)致氣道產(chǎn)生大量促分泌因子和炎癥介質(zhì),引起氣道黏膜下腺體和杯狀細(xì)胞增生肥大,分泌過(guò)多病理性粘稠黏液,損害纖毛黏液清除功能,過(guò)多的粘稠黏液還會(huì)阻塞氣道、導(dǎo)致患兒呼吸困難,甚至死亡[3-4],因此及時(shí)清理過(guò)多的氣道粘稠黏液,對(duì)于兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病的預(yù)后和轉(zhuǎn)歸非常重要[5]。氣道廓清技術(shù)(airway clearance therapy,ACT)是促進(jìn)兒童氣道粘稠黏液排出、改善疾病預(yù)后的有效手段[6],目前臨床已有多種ACT用于兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病的治療,其中振蕩呼氣正壓技術(shù)(oscillation positive expiratory pressure,OPEP)將呼氣正壓和高頻振蕩相結(jié)合,能有效促進(jìn)氣道黏液排出、改善肺功能[7]。目前,OPEP在我國(guó)尚處于初步發(fā)展階段,關(guān)于OPEP在兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病中的應(yīng)用研究較少,本文就OPEP兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

一、OPEP排痰原理

OPEP作為ACT中最常見(jiàn)的清除氣道黏液的物理治療方式,自20世紀(jì)80年代以來(lái),已經(jīng)研制了多種OPEP裝置,包括Flutter、Quake、Lung Flute和Acapella等。OPEP將呼氣正壓與高頻振蕩雙重功效相結(jié)合,以增強(qiáng)排痰功效。首先,呼氣正壓可以防止氣道塌陷和改善側(cè)枝通氣,使更多的空氣積聚在分泌物后,在痰塞部位形成壓力梯度促使小氣道分泌物向大氣道移動(dòng)[8];其次,高頻振蕩可以增加呼氣氣流與氣道的剪切力,從而降低氣道內(nèi)痰液的粘滯性,促進(jìn)痰液的清除,其使用便捷、操作簡(jiǎn)單,不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制,患兒也更容易接受和長(zhǎng)期堅(jiān)持[9-11]。但未經(jīng)引流的氣胸、血液動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、顱內(nèi)壓增高、近期頜面外科手術(shù)或創(chuàng)傷、可疑或存在活動(dòng)性咯血患兒禁用[12],以免給患兒帶來(lái)生命危險(xiǎn)。

二、OPEP排痰裝置

1 Flutter

Flutter是一種小型、手持的OPEP排痰裝置,形狀呈煙斗狀,一端是塑料咬嘴,另一端是塑料質(zhì)地的有孔蓋板,內(nèi)部在環(huán)形錐體上有一個(gè)不銹鋼珠[13](見(jiàn)圖1a)。其原理為患兒用力呼氣時(shí)加速內(nèi)部空氣流動(dòng),鋼珠抵抗自身重力沿環(huán)形錐體表面上下滾動(dòng)引起氣流振動(dòng);同時(shí),鋼珠沿環(huán)形錐體表面上下滾動(dòng)造成患兒呼氣氣流中斷,產(chǎn)生10～20cmH2O的呼氣正壓,可以保持呼氣時(shí)小氣道開(kāi)放,促進(jìn)氣道深部的痰液排出[14]。Flutter的振動(dòng)頻率和呼氣正壓因其擺放角度不同而改變,與保持在水平位置相比,當(dāng)Flutter向上傾斜(+10°～+40°)會(huì)產(chǎn)生更高的壓力、振蕩頻率和呼氣正壓;當(dāng)Flutter向下傾斜時(shí)(-10° ～ -40°)則會(huì)降低振蕩頻率和呼氣正壓,因此,患兒可通過(guò)改變Flutter放置的角度來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率和呼氣正壓的大小,以便達(dá)到更好的痰液清除效果[15]。由于Flutter的排痰效果易受體位影響且需要患兒配合,故適用于年齡在8歲以上的氣道黏液高分泌患兒,同時(shí)為了達(dá)到最優(yōu)治療效果,在Flutter使用前,需評(píng)估患兒的病情并對(duì)其進(jìn)行反復(fù)的培訓(xùn),以提高患兒使用技能[16]。

2 Quake

Quake是一種手搖式OPEP排痰器,其外觀和尺寸上類似于Flutter,原理為匹配槽裝置阻礙患兒呼氣形成呼氣壓力和振蕩氣流[17](見(jiàn)圖1b)。呼氣壓力和氣流振蕩頻率取決于手搖柄的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄的速度越快,產(chǎn)生的振蕩頻率越高、呼氣壓力越小,反之則產(chǎn)生的振蕩頻率越低、呼氣壓力越大,其產(chǎn)生的最佳振蕩頻率和呼氣壓力是30～60 r/min的速度旋轉(zhuǎn)[18]。Quake產(chǎn)生的振蕩頻率和呼氣正壓的大小與手搖柄速度有關(guān),對(duì)操作者要求較高,難以調(diào)節(jié)出理想排痰效果[19]。

圖1 OPEP排痰裝置

3 Lung Flute

Lung Flute是一個(gè)外形類似長(zhǎng)笛的手持式OPEP排痰裝置,長(zhǎng)38.6cm,具有安全性高、成本較低等優(yōu)勢(shì),其原理為低頻聲波技術(shù),當(dāng)患兒用力呼氣時(shí),Lung Flute產(chǎn)生18～22 Hz振蕩頻率,降低氣道內(nèi)痰液的粘滯性,同時(shí)Lung Flute產(chǎn)生振蕩頻率與氣道黏膜上皮細(xì)胞纖毛運(yùn)動(dòng)頻率基本一致,可引起共振,從而使深部的痰液更易排出[20-21](見(jiàn)圖1c)。Lung Flute被證明有很好的痰液清除效果,于2006年被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)出售,于2007年在歐盟作為Ⅰ類醫(yī)療器械上市[22-23]。

4 Acapella

Acapella是一種新型的OPEP排痰裝置,采用磁鐵和配重平衡塞,將高頻振蕩和呼氣正壓相結(jié)合?；純汉舫龅臍怏w通過(guò)配重平衡塞和磁鐵產(chǎn)生氣流振蕩,旋轉(zhuǎn)尾部的通氣口刻度盤可以調(diào)整平衡塞和磁鐵之間的距離,從而改變呼氣壓力和振蕩頻率,其振蕩頻率范圍與纖毛運(yùn)動(dòng)頻率基本一致,可提升纖毛運(yùn)動(dòng)頻率,推動(dòng)氣道內(nèi)痰液的排出,同時(shí)Acapella產(chǎn)生的平均呼氣壓力為13.5cmH2O,能促進(jìn)兒童塌陷的肺泡和狹窄的氣道擴(kuò)張,維持呼氣時(shí)氣道通暢,有利于痰液的咳出[24]。Acapella包括四種型號(hào):Acapella Green、Acapella Blue、Acapella Choice和Acapella Due[25](見(jiàn)圖1d)。最初研發(fā)的Acapella Green適用于呼氣流速>15L/min的氣道黏液高分泌患兒,而Acapella Blue的呼氣流速<15L/min,相較于Acapella其他型號(hào),可以應(yīng)用于嚴(yán)重氣流受限或氣道不穩(wěn)定的患兒[26];Acapella Choice同樣適用于呼氣流速>15L/min的患兒,但其能夠被拆分為四個(gè)組件進(jìn)行徹底地清潔,減少細(xì)菌的滋生[27];Acapella Due自帶一個(gè)專用的霧化器,可在振動(dòng)頻率和呼氣正壓的協(xié)同作用下,保證霧化藥物顆粒均勻細(xì)膩且直徑在5μm以下,有利于提高霧化藥物肺部沉積率和生物利用度,提升臨床治療療效。Volsko等[26]比較了Acapella與Flutter的性能差異,研究發(fā)現(xiàn)Acapella在最低呼氣流速(5mL/min)時(shí),始終產(chǎn)生更穩(wěn)定的振蕩頻率和呼氣正壓,能更有效促進(jìn)痰液的排出,且其不依賴于重力,不受體位的影響,操作簡(jiǎn)單,更適用于兒童使用。

三、OPEP對(duì)氣道黏液高分泌相關(guān)疾病的應(yīng)用價(jià)值

1 增加痰液排出量,縮短排痰時(shí)間

過(guò)多氣道粘稠痰液長(zhǎng)期聚集可阻塞氣道管腔,降低黏液纖毛清除功能和局部防御功能,使異物和病原菌滯留在氣道和肺內(nèi),導(dǎo)致反復(fù)的氣道和肺部感染,是影響兒童氣道黏液高分泌疾病預(yù)后的重要因素。OPEP通過(guò)氣流振蕩方式,降低痰液的粘滯性,同時(shí)呼氣正壓有助于開(kāi)放氣道,促進(jìn)氣道痰液排出。一篇涉及39項(xiàng)研究,1114名患者的系統(tǒng)評(píng)價(jià)[27]證實(shí)OPEP能有效促進(jìn)CF患者的痰液排出,改善其肺通氣功能。Sun等[10]通過(guò)隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),難治性肺炎、支原體肺炎合并肺不張的患兒在使用OPEP裝置后,排痰時(shí)間明顯少于對(duì)照組,能有效促進(jìn)患兒肺復(fù)張。Konstan等[28]評(píng)估了OPEP裝置在18例氣道黏液高分泌疾病患者中氣道痰液清除的效果,OPEP組患者的咳痰量是自主咳嗽或體位引流患者的三倍以上。

2 有效改善肺功能

肺功能是判斷氣流受限的客觀指標(biāo),長(zhǎng)期呈氣道黏液高分泌狀態(tài)的患兒,痰液粘稠不易咳出,加重氣道阻塞,氣道的通暢性差,導(dǎo)致肺通氣功能進(jìn)行性下降。OPEP可以有效清除氣道和肺部痰液,降低氣道阻力,同時(shí)由于呼氣期的正壓作用,緩解氣道高分泌患兒小氣道阻塞,促進(jìn)氣體交換,從而改善患兒的肺通氣功能。Bingol等[11]通過(guò)隨機(jī)對(duì)照交叉試驗(yàn)觀察OPEP技術(shù)和傳統(tǒng)胸部物理治療對(duì)于原發(fā)性纖毛不動(dòng)癥患兒的治療效果,結(jié)果證實(shí)OPEP和傳統(tǒng)胸部物理治療一樣可以改善患兒的肺功能,但OPEP舒適性更好、患兒依從性更高。O′Sullivan[29]研究證明,OPEP可以改善CF患兒的肺功能,提高患兒的第1秒用力呼氣容積(FEV1)和用力肺活量(FVC),亦有其他研究得出相同的結(jié)論[30]。

3 提高生活質(zhì)量

患兒長(zhǎng)期反復(fù)咳嗽、咳痰,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)、社交、睡眠等日常生活,造成患兒生活質(zhì)量顯著下降[31],OPEP可以有效清除痰液,減輕氣道黏液高分泌疾病患兒的臨床癥狀,從而提高患兒的生活質(zhì)量。王倩等[32]采用萊塞斯特咳嗽量表(LCQ)評(píng)價(jià)慢性濕性咳嗽患兒使用OPEP裝置3個(gè)月后的生活質(zhì)量,OPEP組患兒的LCQ評(píng)分較高,提示生活質(zhì)量明顯改善。此外有研究證明OPEP可以改善CF患兒的6分鐘步行實(shí)驗(yàn)距離(6MWT),提高其運(yùn)動(dòng)耐力[29]。其他研究也指出OPEP裝置可以顯著改善慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者的自我評(píng)估測(cè)試問(wèn)卷評(píng)分(CAT)和圣喬治呼吸問(wèn)卷評(píng)分(SGRO)評(píng)分[33-34]。

4 減輕醫(yī)療負(fù)擔(dān),提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

減少氣道黏液高分泌疾病患兒的急性加重次數(shù)和住院天數(shù),可以減輕患兒經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),提高醫(yī)療資源利用率。Milan等[35]文章中報(bào)告了OPEP/呼氣正壓(positive expiratory pressure ,PEP)對(duì)COPD住院患者的治療效果,其中的前瞻性研究比較OPEP和PEP在COPD的治療效果,發(fā)現(xiàn)OPEP組患者的住院時(shí)間短于PEP組,另一項(xiàng)回顧性隊(duì)列研究,將未接受OPEP/PEP治療的患者的數(shù)據(jù)與前瞻性研究收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)OPEP/PEP組患者住院時(shí)間顯著縮短,與沒(méi)有 OPEP/PEP治療相比,在 PEP 治療中增加振蕩技術(shù),COPD患者住院時(shí)間進(jìn)一步縮短。Burudpakdee等[36]比較了OPEP與常規(guī)護(hù)理對(duì)心臟、胸腔和上腹部手術(shù)患者醫(yī)療資源使用的影響,結(jié)果表明OPEP組再住院患者顯著減少、平均住院時(shí)間更短、住院費(fèi)用更低。總之,OPEP可給社會(huì)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)約醫(yī)療成本,目前關(guān)于OPEP治療氣道黏液高分泌疾病的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的研究較少,希望以后有更多研究關(guān)注OPEP的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

四、小結(jié)

氣道黏液高分泌狀態(tài)是慢性氣道炎癥患兒病情反復(fù)加重的一個(gè)關(guān)鍵因素,其與病情嚴(yán)重程度、急性加重次數(shù)密切相關(guān),長(zhǎng)期反復(fù)發(fā)作還會(huì)增加患兒家庭的經(jīng)濟(jì)壓力,因此,減輕氣道黏液高分泌狀態(tài),促進(jìn)痰液的排出,是防止病情反復(fù)急性發(fā)作、改善患兒生活質(zhì)量的一項(xiàng)重要而有意義的干預(yù)措施。OPEP是一種促進(jìn)氣道痰液清除的有效治療方式,具備呼氣正壓和高頻振蕩兩種作用,能有效促進(jìn)痰液排出、改善肺功能、減少疾病急性加重次數(shù)、提高生活質(zhì)量。目前研究證明OPEP能使成人COPD、支氣管擴(kuò)張、CF等氣道黏液高分泌患者受益,但OPEP在兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病中的應(yīng)用研究不多,對(duì)其認(rèn)識(shí)不足,亟待更多高質(zhì)量、長(zhǎng)期研究來(lái)證明OPEP在兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病中應(yīng)用的有效性和安全性。并且,OPEP在我國(guó)臨床應(yīng)用處于初步推廣階段,醫(yī)務(wù)人員和管理人員還未引起足夠的重視,缺少對(duì)該技術(shù)的了解,未來(lái)有必要了解OPEP在我國(guó)兒童的應(yīng)用現(xiàn)狀,提高醫(yī)務(wù)工作者對(duì)其的認(rèn)知度,使更多兒童氣道黏液高分泌相關(guān)疾病的患者從中受益。