「专题笔谈」慢性阻塞性肺疾病膈肌功能障碍和呼吸肌训练
作者：夏金根 巴文天
单位：北京航空航天大学生物与医学工程学院 中日友好医院呼吸中心呼吸与危重症医学科 国家呼吸医学中心 中国医学科学院呼吸病学研究院 国家呼吸疾病临床医学研究中心；中日友好医院呼吸中心呼吸与危重症医学科 国家呼吸医学中心 中国医学科学院呼吸病学研究院 国家呼吸疾病临床医学研究中心
引用本文: 夏金根, 巴文天. 慢性阻塞性肺疾病膈肌功能障碍和呼吸肌训练 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2021, 44(9) : 775-778. DOI:
10.3760/cma.j.cn112147-20210514-00332.
摘要
慢性阻塞性肺疾病患者膈肌在各种有害因素的综合影响下会出现不同程度的损伤，导致膈肌疲劳、衰弱和收缩力下降等功能障碍。慢性阻塞性肺疾病患者呼吸肌训练能够延缓膈肌萎缩和增强收缩功能，改善患者呼吸功能，减轻临床症状和改善预后。
正文
呼吸困难和活动耐力下降是慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者的主要临床表现，呼吸肌收缩功能下降是其主要原因之一［1］。膈肌是最主要的吸气肌肉，平静呼吸时膈肌收缩所产生的吸气量可达到总潮气量的80%。在慢阻肺发展过程中，受长期气道阻力的增加、通气需求的增多、内源性呼气末正压以及动态过度充气的产生等因素的影响，膈肌结构、代谢和收缩功能亦随之改变［2］。因此，慢阻肺患者往往合并有不同程度的膈肌功能障碍，导致患者无法耐受一般日常活动，甚至因膈肌乏力引起长期低氧和二氧化碳潴留的状态，严重者需长期使用呼吸机辅助通气，显著降低了日常生活质量，亦增加了急性加重期的救治难度。 1. 膈肌功能障碍的诊断与评估：肺功能检查中肺活量、最大吸气压的测定可用于膈肌功能障碍的筛查［3, 4］。跨膈压指标常用于临床膈肌功能障碍的诊断，是评估膈肌收缩强度的金标准［3，5］。另外，可通过胸部影像学检查辅助进行膈肌的结构和功能评估，如膈肌超声［5, 6］和胸部X线检查等（表1）。 2.重视慢阻肺膈肌功能障碍的防治：目前临床上对于慢阻肺患者的治疗手段主要包括抗感染、支气管舒张、呼吸支持、改善心功能和纠正并发症等治疗，然而对于膈肌功能障碍防治的关注度不够，甚至某些临床因素会加重膈肌功能障碍，如长时间机械通气尤其控制通气时会使其膈肌功能障碍进一步加重（称为呼吸机诱导的膈肌功能障碍）［5，7］，以致患者通气功能进一步恶化，甚至难以脱离呼吸机。针对慢阻肺患者膈肌功能障碍问题，一方面要减轻膈肌负荷，如应用无创正压通气辅助呼吸肌肉做功、支气管舒张治疗减少气道阻力和控制气道炎症等；另一方面要增加膈肌功能，如减轻肺组织过度充气、相关药物治疗、早期活动以及呼吸肌训练等。其中，呼吸肌训练是目前被证实能够有效改善膈肌功能的主要干预措施之一［1，8, 9, 10］。有研究表明，呼吸肌肉训练可以延缓慢阻肺患者膈肌功能的降低，提高患者呼吸肌的力量和耐力，且实施简便且训练中很少出现严重不良反应，对于呼吸功能的改善和生活质量的提高有很大帮助。 对于存在慢性膈肌功能障碍的患者，可自行于家庭进行长期呼吸功能锻炼，相关呼吸治疗方法包括指导患者缩唇呼吸、腹式呼吸，以及二者的结合应用等。另外，指导患者进行呼吸操的练习：卧式呼吸操通过患者肘关节屈伸达到锻炼呼吸肌的目的，锻炼过程中，患者吸气、呼气与肘关节屈伸同步，屈肘吸气，伸肘呼气，结束后平静呼吸；坐式呼吸操时除通过活动肘关节，还可利用膝关节的屈伸运动、躯体的旋转进行呼吸训练；立式呼吸操需患者基本状况较好，患者站立时采取双手或单手叉腰、搭肩、抱胸及弯腰等方式进行锻炼。训练强度应根据患者心肺功能循序渐进，在训练过程中树立患者信心及耐心，指出患者的进步及症状的改善，以提高患者依从性。 此外，对于机械通气的慢阻肺患者，应尽可能避免持续控制通气和神经肌肉阻滞剂的使用，积极早期活动，尽早保证膈肌一定活动度，提倡膈肌保护性通气策略［7］，减少呼吸机诱导的膈肌功能障碍的发生，同时尽早撤离有创通气，减少住ICU时间。 3.呼吸肌肉训练方法：呼吸肌训练主要包括力量与耐力训练。在中重度慢阻肺患者中膈肌Ⅰ型纤维（慢肌纤维）比例增加而Ⅱ型膈肌纤维（快肌纤维）比例下降，且轻度患者膈肌纤维也呈现Ⅱ型向Ⅰ型纤维的转化趋势［11］，因此大多数慢阻肺患者肌肉力量下降相对于肌肉耐力降低更明显，呼吸肌肉训练应偏重于力量训练［12］。另外，加强其他呼吸肌肉（包括肋间外肌、肋间内肌、腹肌和背阔肌等）亦能协同改善膈肌功能，增加呼吸肌肉功能储备。 呼吸肌力量训练分为吸气肌训练（inspiratory muscle training，IMT）和呼气肌训练（expiratory muscle training，EMT）。IMT已被证实可以提高慢阻肺患者吸气肌肌力，减轻呼吸困难，改善运动能力和生活质量［1，9, 10］。美国胸科协会/欧洲呼吸学会的肺康复指南［13］以及2021年发表的国内慢阻肺诊治指南［14］均推荐，IMT应作为呼吸康复的有效辅助手段。另外，虽然EMT可以明显提高慢阻肺患者最大呼气压，但相较于IMT，EMT改善慢阻肺患者运动能力的效果较差，且单独EMT亦未能减轻患者呼吸困难［15］。为进一步改善呼吸肌肉功能，临床亦尝试联合EMT与IMT的应用，最新证据显示无论在同一呼吸周期内的联合应用（CTSC）还是不同呼吸周期间的联合应用（CTDC）虽然均可改善呼吸肌肉力量和呼吸形式，但未见明显的临床转归差异［8］。由于呼气多数为被动过程，呼气肌力量的改善对整体呼吸运动的影响较小，联合训练的效果可能更多取决于IMT。因此，慢阻肺患者常规EMT、CTSC、CTDC的临床应用疗效尚存在一定争议。 传统吸气肌训练方法主要有阻力负荷法、压力阈值负荷法、二氧化碳过度通气法。呼吸肌训练可以单独进行或与全身训练结合进行。慢阻肺患者进行呼吸肌训练时通常因为无氧呼吸、乳酸的累积，很难长时间维持较高的恒定训练负荷，因此患者进行恒定负荷锻炼时所选用的负荷较低，通常可设定为最大吸气负压的15%~50%［12，16］，但仍能使患者获益。慢阻肺患者应早期介入呼吸肌训练，但具体的介入时机尚无定论。对于重症患者尤其是机械通气患者，在病情稳定后应尽早介入呼吸肌锻炼［17］，且在每日锻炼强度与时间相同的情况下，长期锻炼患者的获益更明显［1，10，18］。另外值得注意的是，最近动物及临床研究显示长期高阻力负荷的锻炼会导致膈肌损伤，不利于患者改善吸气肌肉功能，所以进行呼吸肌肉力量训练时必须考虑高强度运动负荷引起肌肉损伤的可能性，尤其对于危重症患者［17］。 对于机械通气患者的吸气肌肉训练，除上述常规方法外，有学者建议降低吸气触发灵敏度提高吸气阈值进行吸气肌肉锻炼，但目前未发现该方法能改善患者吸气肌强度、脱机困难和再插管率［19］，同时可能会增加诱发呼吸肌肉疲劳和窒息的风险。因此，应慎重选择通过调节吸气触发灵敏度进行呼吸肌训练的方法，该方法的应用仍需进一步研究探讨。 另外一种呼吸肌肉训练方法是反馈式呼吸电刺激训练（respiratory electric simulation training with biofeed back，RESTB），指结合腹式呼吸、呼吸反馈和呼吸肌神经肌肉电刺激的呼吸训练方法，通过诱导深慢呼吸方式、调整胸腹不协调活动，提高呼吸肌活动能力和改善呼吸功能。虽然有研究显示该方法可以降低慢阻肺患者氧耗量、增加潮气量和改善通气效率，在一定范围内越高的刺激频率患者的获益越明显，但研究因样本量偏少，仍需进一步研究。 值得注意的是，在促进膈肌功能锻炼时，还需加强慢阻肺患者其他呼吸肌的训练，例如呼气肌肉阻力负荷训练、肩背部和胸部肌肉阻抗运动、或者呼吸肌肉的电刺激疗法等，能够协同改善呼吸肌肉功能。 4.呼吸肌训练效果的评估：膈肌及其他呼吸肌训练后一定要定期进行效果评价，包括呼吸肌肉的结构和功能评价，具体评价指标包括患者主观感受、呼吸形式、呼吸困难程度等临床症状和体征；肺功能、呼吸力学、胸部影像学以及电生理学检查等（表1）。 5.未来研究方向：目前，有关慢阻肺膈肌训练的强度、策略的选择尚不统一，Bissett等［20］认为使用可滴定复合式的呼吸肌训练策略可能会使患者有更好的耐受性和更好的训练效果；同时，慢阻肺患者进行呼吸肌训练还需关注患者心理因素对最终训练效果的影响，尤其对于ICU危重症患者，恐惧、焦虑、谵妄等情绪改变会显著影响训练质量。因此，对于慢阻肺患者呼吸肌训练，尤其是ICU危重症患者，在功能训练同时加强心理干预是非常必要的。 综上，慢阻肺患者普遍存在有不同程度的膈肌功能障碍，严重影响患者的生活质量和急性加重期的救治难度。在慢阻肺患者呼吸康复过程中，加强呼吸肌训练，尤其是吸气肌训练，能够延缓膈肌收缩功能的减弱，同时减少呼吸机诱导膈肌功能障碍的发生，改善患者呼吸功能和生活质量。进行传统呼吸肌训练时，在保证恰当训练强度的同时警惕吸气强度过大所致的膈肌损伤问题。此外，为保证患者有较好的训练效果，进行长期呼吸肌训练的同时做好训练效果的评估，及时调整训练方案是必不可少的。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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