王宏宇，鄒穎，元香南，周鳳華，張立新

（中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院康復中心，沈陽 110134）

脊髓損傷是一種致殘性極高的疾病，隨著經(jīng)濟水平的提高、交通的發(fā)達、建筑業(yè)的興盛，因交通事故、意外墜落傷或高空墜物砸傷導致的脊髓損傷發(fā)病率逐年增加。脊髓損傷尤其是高位脊髓損傷可導致終生嚴重殘疾，給患者、家庭和社會造成巨大負擔［1］。由于高位脊髓損傷會導致不同程度的呼吸肌失神經(jīng)支配，引起呼吸肌功能喪失或減退，以呼吸肌無力為特征，因無法產(chǎn)生有效咳嗽而導致肺和氣道分泌物積聚、肺不張、肺炎等呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥。高位脊髓損傷后出現(xiàn)的呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥不僅是患者死亡的首要原因，亦是患者再入院的主要原因［2］。呼吸功能顯著影響高位脊髓損傷患者的預后，因此改善患者的呼吸功能是脊髓損傷后康復治療的研究重點。

目前，針對脊髓損傷患者的肺康復治療方法包括呼吸肌訓練、神經(jīng)功能電刺激、磁刺激和神經(jīng)移位術等。呼吸肌訓練包括吸氣肌、呼氣肌或針對兩者的特定訓練，以提高力量和耐力。呼吸肌可以通過增加肌肉負荷的裝置進行訓練，一次訓練通常包括特定動作的重復以及指定的訓練時間長度［3］。本文針對脊髓損傷患者的呼吸功能特點，對病理生理、臨床表現(xiàn)、評估方法、臨床常用的康復治療方法及其有效性進行了綜述，旨在為構(gòu)建更有效的呼吸功能訓練方案提供依據(jù)。

1 脊髓損傷導致呼吸肌肌力下降的神經(jīng)支配基礎和臨床表現(xiàn)

1.1 呼吸生理和呼吸肌神經(jīng)支配

脊髓損傷相關的呼吸功能障礙主要取決于損傷的程度、損傷的完整性和損傷后的時間。脊髓損傷的水平越高，導致的呼吸肌失神經(jīng)支配越嚴重。C3以上節(jié)段損傷時，呼吸肌功能完全喪失，需即刻持續(xù)機械通氣支持。C3～5損傷時，膈肌功能存在部分失神經(jīng)支配、部分功能受損和輔助呼吸肌功能受損，呼吸肌極易疲勞。C5～8損傷時，膈肌功能保留，肋間肌和腹肌功能受損，導致咳嗽無力。頸段以下的脊髓損傷，雖然主要呼吸肌神經(jīng)支配未受到損傷，但T1～3損傷時，肋間肌神經(jīng)支配受到影響，在吸氣過程中膈肌下降時，肋間肌和其他胸壁肌肉不能輔助上胸廓擴張，在一定程度上限制吸氣。T1～5損傷時，膈肌功能未受影響，肋間肌功能部分受損，咳嗽能力不足。T6～10損傷時，膈肌、肋間肌和腹直肌功能基本保留，僅用力咳嗽能力減弱。T11～12損傷時，膈肌、肋間肌、腹肌功能基本存在，能夠進行有效咳嗽和用力咳嗽。L1節(jié)段及以下?lián)p傷時，呼吸肌功能未受到影響，但會伴有不同程度的功能性下降。

1.2 脊髓損傷后呼吸肌肌力下降的臨床表現(xiàn)

肺容量包括吸氣和呼氣儲備容量，脊髓損傷患者表現(xiàn)出最大吸氣和呼氣的容量減少?？人允菍购粑栏腥竞头尾粡埖闹匾烙鶛C制，但由于大多數(shù)脊髓損傷水平下腹部肌肉的神經(jīng)支配受損，脊髓損傷患者咳嗽和清除呼吸道分泌物的能力嚴重減退。因此，伴有呼吸功能障礙的脊髓損傷患者常出現(xiàn)呼吸困難、咳嗽和咳痰無力［4］。脊髓損傷患者中，呼吸系統(tǒng)的其他重要作用也會受到影響，如軀干穩(wěn)定性等。

2 常用的呼吸功能評估方法

2.1 通氣功能指標

通氣功能指標包括：（1）用力肺活量（forced vital capacity，F(xiàn)VC）、最大自主分鐘通氣量（maximal voluntary ventilation，MVV），提示肺通氣功能；（2）呼氣峰值流速（peak expiratory flow，PEF），提示咳嗽能力；（3）一秒最大呼氣量（forced expiratory volume in the first second，F(xiàn)EV1）和一秒率（FEV1/FVC，F(xiàn)EV1%），提示通氣時氣道有無阻塞和阻塞程度。

2.2 膈肌功能評估

膈肌是最主要的呼吸肌，可采用測定膈神經(jīng)傳導時間、X線透視檢查膈肌活動度、測量跨膈壓、超聲測量膈肌厚度和活動度的方法評估膈肌功能。

測定膈神經(jīng)傳導時間，于頸部使用單極針狀電極進行經(jīng)皮神經(jīng)電刺激，膈神經(jīng)體表定位點在環(huán)狀軟骨水平胸鎖乳突肌后緣，在腋前線上第7～9肋間隙的位置放置表面電極，檢測膈肌的肌電圖。從給予電刺激到出現(xiàn)肌肉復合動作電位的時間，即神經(jīng)傳導時間。一般正常成人的神經(jīng)傳導時間范圍為7.5～9 ms。不能誘發(fā)肌電圖或者未出現(xiàn)任何膈肌收縮反應時，提示膈神經(jīng)有廣泛損害。傳統(tǒng)的X線檢查下進行膈神經(jīng)電刺激，直接測量膈肌的下降程度來評價膈肌功能?？珉鯄菏侵肝鼩饽└箖?nèi)壓與胸內(nèi)壓的差值，測量時通過食道放入球囊導尿管到胃部，將測得的無創(chuàng)食管壓近似代替胸內(nèi)壓、胃內(nèi)壓代替腹內(nèi)壓，計算得到跨膈壓。單側(cè)膈神經(jīng)刺激通常會測得約10 cmH2O的跨膈壓，因該方法操作相對復雜，臨床并未廣泛應用。近年來，越來越多的研究者應用超聲檢查評估膈肌功能，可無創(chuàng)評估膈肌的厚度、運動時的位移、振幅、收縮速度等參數(shù)［5-6］。特別是處于脊髓損傷急性期的危重患者，可進行床旁超聲檢查，并可在呼吸訓練過程中隨時進行測量和記錄，評估單次治療效果；其缺點是檢查結(jié)果依賴于患者接受檢查時呼吸的用力程度，相比之下，電刺激下測量準確性較高。

2.3 呼吸肌肌力的測定

呼吸肌肌力的測定可通過壓力測定裝置對最大吸氣壓（maximum inspiratory pressure，MIP）或最大呼氣壓（maximum expiratory pressure，MEP）進行測定［7］。MIP是功能殘氣位、氣道阻斷下的最大吸氣口腔壓，可評估吸氣肌肌力。MEP是肺總量位、氣道阻斷下的最大呼氣口腔壓，可評估呼氣肌肌力。MIP主要反映吸氣肌的綜合吸氣力量。MVV除反映氣道的通暢度、肺和胸廓的彈性外，也可間接反映呼吸肌的力量。

3 肺康復治療

3.1 呼吸肌訓練

呼吸肌訓練即運用阻抗負荷或閾值壓力負荷等方法對呼吸肌進行有計劃的訓練，以提高呼吸肌的強度和耐力，進而改善呼吸功能。研究［8］結(jié)果提示，呼吸肌訓練對脊髓損傷患者呼吸功能的改善有積極意義。

高位脊髓損傷后對殘存呼吸肌功能的保護和增強是呼吸肌訓練的重要內(nèi)容。已有研究［9］結(jié)果提示，呼吸肌訓練可有效提高肺容積和呼吸肌力量，同時可縮短機械通氣時間。許陽等［10］的meta分析結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)康復相比，呼吸肌訓練能更有效地改善肺活量（vital capacity，VC）、深吸氣量（inspiratory capacity，IC）、MIP和MVV。因此，建議呼吸功能趨于穩(wěn)定的早期患者盡早進行相應呼吸功能訓練，如腹式呼吸、膈肌抗阻練習等，需注意訓練強度要循序漸進，避免過度鍛煉導致呼吸肌疲勞加重［11］。研究［12］表明，呼吸肌抗阻訓練可改善急性脊髓損傷患者的呼吸功能，單獨的吸氣肌訓練即可改善呼吸功能參數(shù)，增加訓練次數(shù)或者延長訓練時間并未給患者帶來更多的獲益。

無論脊髓損傷的程度和時間如何，甚至在損傷后24個月以上，呼吸肌訓練均可以降低呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生率，改善肺功能和生活質(zhì)量，同時可以減少慢性脊髓損傷患者抑郁的發(fā)生［13］；在高位脊髓損傷恢復期，綜合性呼吸訓練對患者肺通氣功能的保護和提高亦有良好效果。這提示，脊髓損傷患者的呼吸肌訓練應該持續(xù)進行，至少持續(xù)到恢復期。自我指導式的呼吸肌訓練對脊髓損傷患者的呼吸功能也是一種有效的改善手段，并且可以作為遠程醫(yī)療計劃的一種模式，改善難以在醫(yī)院維持康復訓練患者的預后［14］。

關于呼吸肌訓練的強度和運動量，相關研究［12，15］表明，訓練強度比訓練量更能有效改善脊髓損傷患者的呼吸肌力量。因此，訓練強度應盡可能選擇能夠耐受的相對高強度，以達到更好的訓練效果。

壓力閾值或阻力負荷呼吸裝置是輔助呼吸肌訓練的設備，可以增加健康個體和慢性疾病人群的呼吸肌強度，通過呼吸肌力量的改善可使脊髓損傷患者的運動耐受性增強，當吸氣肌訓練和呼氣肌訓練聯(lián)合應用時，可能會增加患者獲益。在頸段脊髓損傷的個體中，呼吸肌訓練可將MIP和MEP提高約10%～25%。對完全性脊髓損傷（C5～7）的殘疾人運動員進行的研究［16］結(jié)果顯示，吸氣肌訓練可顯著改善膈肌厚度、MVV、最大做功效率，提高最大攝氧量；對非運動員進行的研究［17］結(jié)果表明，吸氣肌訓練促進肺功能參數(shù)的改善，如FVC、FEV1、MVV、PEF、MIP、MEP以及呼吸肌強度。呼吸肌訓練可顯著增加靜息狀態(tài)下的MIP、MEP和PEF［18］。呼吸肌訓練后腹部的順應性降低，可能會增強膈肌的收縮。除了增加呼吸肌的肌力和耐力外，呼吸肌訓練還可以提高胸廓、肺泡的順應性和肺通氣量，增加自主咳嗽的強度和有效性，減少分泌物殘留，從而減少肺炎和其他呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生［19］。

除膈肌外的其他呼吸相關肌肉，如斜方肌和胸鎖乳突肌，由副神經(jīng)的脊髓根支配，是輔助呼吸肌。輔助呼吸肌的訓練對補償呼吸功能同樣具有重要意義［20］。胸鎖乳突肌收縮可使胸骨向上提拉，改善胸廓活動度，斜方肌收縮可使肩胛骨向上提拉，補償部分肋間外肌功能。輔助呼吸肌的功能訓練可輔助改善呼吸功能［21］。此外，楊明亮等［20］的研究表明，三角肌肌力和恢復情況可以較好提示膈肌功能和恢復。

關于呼吸訓練的安全性問題，一項對頸椎或胸椎脊髓損傷后急性期、病情穩(wěn)定的成年患者進行吸氣肌訓練的可行性和安全性研究［11］結(jié)果提示，高阻力、低重復的吸氣肌訓練方案是可行的，并且在吸氣肌訓練之前、期間和之后無不良事件發(fā)生，表明高阻力、低重復的吸氣肌訓練是安全的。

3.2 神經(jīng)功能電刺激

膈神經(jīng)電刺激是通過電脈沖刺激膈神經(jīng)，引起膈肌持續(xù)而有節(jié)律地收縮，以加強呼吸運動。膈神經(jīng)電刺激的方式分為體內(nèi)和體外。體外膈肌電刺激（膈肌起搏器）有助于改善膈肌血流、增強膈肌肌力、促進排痰，操作簡單易行，為被動式治療，無需患者主動配合，應用較為廣泛，可與常規(guī)康復訓練聯(lián)合，有助于緩解呼吸困難、促進氣管切開套管拔除［22］，已有專家共識推薦將膈肌電刺激作為呼吸康復的輔助治療手段［23］。研究［21］表明，對于某些患者，肋間肌和單側(cè)膈肌起搏可能更為有效，而四肢癱瘓的患者應用持續(xù)膈肌起搏和持續(xù)機械通氣閾值負荷（觸發(fā)），可能導致膈肌疲勞增加。

肋間神經(jīng)電刺激可興奮肋間內(nèi)、外肌。對膈神經(jīng)損傷或壞死的患者，可以采用肋間神經(jīng)電刺激提高輔助呼吸肌的動力［24］。目前，肋間神經(jīng)電刺激的研究大多數(shù)為動物實驗或者小樣本的臨床試驗，研究刺激的部位和產(chǎn)生效應的時間尚缺乏統(tǒng)一結(jié)論。

高頻脊髓電刺激是一種通過刺激脊髓通路來激活與吸氣相關的膈肌前運動神經(jīng)元，從而興奮膈肌，達到誘發(fā)自主呼吸的效果。但由于高頻脊髓電刺激的刺激通路介導機制尚不明確，目前僅用于大量動物實驗研究中，極少數(shù)臨床研究均是將脊髓電刺激器與膈神經(jīng)刺激結(jié)合應用［24］。DIMARCO等［25-26］的臨床研究提示，脊髓電刺激可以誘發(fā)氣道正壓和峰值氣流速率，促進有效咳嗽的恢復，進而促進氣道內(nèi)分泌物排出。雖然磁刺激和電刺激均可以改善氣流速度和氣道壓力，使其趨向于正常狀態(tài)，但磁刺激的影響不如電刺激好，且肌肉刺激不如脊神經(jīng)刺激好［24］。

3.3 磁刺激

NAKATANI-ENOMOTO等［27］的研究證明，功能性磁刺激可以調(diào)節(jié)機體神經(jīng)損傷后的興奮性。動物研究［28］揭示了成年大鼠膈肌運動對磁刺激的反應，磁刺激可激活脊髓上行神經(jīng)元，作用于導水管周圍灰質(zhì)區(qū)域，可以改變呼吸輸出量，這為在動物中使用經(jīng)顱磁刺激研究呼吸神經(jīng)可塑性提供了理論依據(jù)，也支持了使用經(jīng)顱磁刺激研究與神經(jīng)損傷和疾病相關的呼吸功能障礙的可行性。LIN等［29-30］的研究將磁刺激作用于脊髓損傷動物和患者的不同位置，發(fā)現(xiàn)刺激C3～5、C4～7、T1～6能夠增加呼氣容量；刺激T6～L2能夠增加吸氣容量。研究［31］表明，下胸椎或腰椎脊神經(jīng)的功能磁刺激可顯著增加呼氣壓力和呼氣量，刺激T9水平產(chǎn)生的運動誘發(fā)電位和補呼氣量平均值最高。磁刺激線圈放置在T7～L5，產(chǎn)生了與T9相似的呼氣壓力和容積。與T9相比，線圈放置在T1～6水平顯著降低了呼氣壓力和呼氣量。該研究使用70%強度、20 Hz頻率、2 s刺激持續(xù)時間，功能磁刺激誘導的運動誘發(fā)電位和補呼氣量分別為最大值的67%和79%。另外，臨床研究［32］指出，磁刺激對肺功能的作用與線圈放置的部位和大小均有關。

頸部磁刺激是一種有效且無創(chuàng)的方法，可以調(diào)節(jié)膈肌運動輸出的興奮性，并且頸部磁刺激通過誘導膈肌運動誘發(fā)電位影響神經(jīng)可塑性［33］，該結(jié)果為進一步應用重復性磁刺激方案調(diào)節(jié)脊髓損傷后的呼吸功能提供了基礎。磁刺激可顯著改善脊髓損傷患者的呼吸功能，目前其內(nèi)在機制尚不清楚。但磁刺激作為一種簡便且安全的康復治療方法，在脊髓損傷的康復治療中有良好的應用前景［31］。

4 其他改善呼吸功能的方法

神經(jīng)移位術包括副神經(jīng)移位至膈神經(jīng)、喉返神經(jīng)移位至膈神經(jīng)、迷走神經(jīng)移位至膈神經(jīng)以及細胞移植技術等，目前仍多處于動物實驗階段，仍需進行更多臨床研究，對膈神經(jīng)和膈肌的恢復進程進行檢測，證明該技術的有效性和安全性，監(jiān)測其長期影響，以討論其臨床應用的可能性。

關于呼吸功能訓練相關設備的使用和研發(fā)，自主神經(jīng)系統(tǒng)具有選擇性控制和不良反應少的優(yōu)點，是電子醫(yī)療的一個目標。COURTINE等［34］總結(jié)了近年來在脊髓損傷動物模型中增強神經(jīng)可塑性和功能恢復的生物和工程策略的進展，已有學者將這些理論和相關醫(yī)療器械用于臨床實驗。

5 小結(jié)與展望

脊髓損傷尤其是頸段脊髓損傷，因呼吸肌相關神經(jīng)元受損，使呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥如肺內(nèi)感染、肺不張、氣道廓清障礙和呼吸衰竭的發(fā)生率升高，吸氣肌和呼氣肌功能受到不同程度損害，患者出現(xiàn)肺活量下降、肺不張和勞力性呼吸困難等。

脊髓損傷后的呼吸功能康復需強調(diào)早期干預的重要性，降低早期感染發(fā)生率，避免呼吸功能因感染進一步減退，在患者能耐受的前提下最大程度保護、增強殘余呼吸肌功能。早期康復干預可包括呼吸肌肌力訓練，酌情聯(lián)合神經(jīng)肌肉電刺激、磁刺激。關于呼吸肌訓練的效果，吸氣肌訓練的有效性得到肯定，且相較于訓練量，訓練強度與預后的改善更相關。關于輔助呼吸肌訓練有效性的研究仍較少，早期輔助呼吸肌訓練是否可有效緩解肋間肌和膈肌疲勞、增強呼吸肌間的相互代償，進而減少機械通氣時間、改善預后，以及輔助呼吸肌訓練的強度和持續(xù)性，均需更多臨床研究證實。體外神經(jīng)功能電刺激和磁刺激是無創(chuàng)且有效的方法，可以與呼吸肌訓練聯(lián)合，仍需大量基礎研究探索其內(nèi)在機制，對不同程度呼吸功能障礙患者的刺激強度、位置選擇和持續(xù)時間需更多雙盲隨機對照臨床研究證實。