祖麗皮努爾·阿卜杜薩迪克,王寶蘭

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD) 是以氣流受限不完全可逆、伴有全身多系統(tǒng)損害、進(jìn)行性加重的慢性炎癥反應(yīng)性疾病,具有高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率等特點(diǎn)[1]。呼吸肌和外周骨骼肌功能障礙獨(dú)立于氣流受限程度,是導(dǎo)致COPD功能障礙的主要因素。COPD急性加重期 (acute exacerbations of COPD,AECOPD)的患者接受機(jī)械通氣后易伴發(fā)重癥醫(yī)學(xué)科獲得性衰弱 (intensive care unit-acquired weakness,ICU-AW)和呼吸機(jī)相關(guān)膈肌功能障礙(ventilator-induced diaphragmatic dysfunction,VIDD),導(dǎo)致骨骼肌功能障礙進(jìn)一步加重[2]。研究報(bào)道COPD患者的肺康復(fù)可能不是直接改善肺功能[3],而是通過改善呼吸肌和外周骨骼肌,以改善呼吸及運(yùn)動(dòng)功能。Hill等[4]發(fā)現(xiàn),COPD患者呼吸肌功能障礙加重外周骨骼肌功能降低,提示:改善COPD患者呼吸肌功能,可能間接增強(qiáng)其外周骨骼肌功能。膈肌是最重要的吸氣肌,占呼吸肌功能的70%～80%。體外膈肌起搏器(external diaphragm pacer,EDP)通過低頻脈沖電刺激膈神經(jīng),改善膈肌功能[5]。目前,EDP多用于穩(wěn)定期COPD,且針對(duì)膈肌功能康復(fù)而應(yīng)用于AECOPD 機(jī)械通氣患者的外周骨骼肌功能改善的研究鮮見。本研究應(yīng)用超聲精準(zhǔn)評(píng)估骨骼肌功能,采用EDP聯(lián)合肺康復(fù)治療,對(duì)AECOPD機(jī)械通氣患者進(jìn)行干預(yù),分析其與常規(guī)肺康復(fù)療效的差異,以及膈肌功能變化與外周骨骼肌功能、活動(dòng)能力變化的相關(guān)性,為AECOPD 機(jī)械通氣患者康復(fù)提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021年6月～2022年6月我院收治的AECOPD有創(chuàng)機(jī)械通氣患者70例為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn):符合《2017ERS/ATS慢性阻塞性肺疾病急性加重管理指南》中AECOPD診斷標(biāo)準(zhǔn)[6];符合臨床有創(chuàng)機(jī)械通氣指證;年齡18～80歲;預(yù)期住院時(shí)間>2周;血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定;呼吸中樞驅(qū)動(dòng)正常;認(rèn)知知覺水平為清醒;EDP電極貼置區(qū)域皮膚正常。排除標(biāo)準(zhǔn):惡性腫瘤患者;嚴(yán)重的心、肝、腎功能不全者;血液系統(tǒng)惡性疾病患者;有EDP禁忌證(氣胸的患者;胸膜粘連增厚、活動(dòng)性肺結(jié)核、體內(nèi)裝有心臟起搏器)體表電極過敏者;膈肌結(jié)構(gòu)受損、麻痹或解剖學(xué)功能異常者;缺少能夠看到膈肌厚度變化的視窗者;腦卒中、神經(jīng)肌肉疾病等非呼吸系統(tǒng)疾病引起的運(yùn)動(dòng)受限者;孕婦及哺乳期婦女。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)要求,經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理編號(hào):K202108-05),患者簽署知情同意書。采用隨機(jī)數(shù)字表將患者分為觀察組和對(duì)照組各35例。2組患者基線資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 對(duì)照組 對(duì)照組給予健康教育、氣道管理、抗感染、營養(yǎng)支持和鎮(zhèn)靜等常規(guī)臨床干預(yù)和常規(guī)肺康復(fù)評(píng)估與治療。評(píng)估包括標(biāo)準(zhǔn)化5問題問卷(standardized five questions,S5Q)、心血管及呼吸功能評(píng)估、活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估。治療包括體位管理、氣道廓清技術(shù)、呼吸訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、物理因子治療。

1.2.2 觀察組 觀察組在對(duì)照組的基礎(chǔ)上進(jìn)行EDP治療:患者取床頭60°傾斜的仰臥位,將HLO-GJl3A型EDP的主電極片貼于胸鎖乳突肌外下1/3位置,輔助電極片貼于雙側(cè)鎖骨中線與第二肋間交叉點(diǎn)。治療參數(shù):脈沖頻率為40Hz,刺激強(qiáng)度為患者可承受的最大強(qiáng)度,刺激次數(shù)為9次/min(系統(tǒng)默認(rèn))或(患者呼吸頻率/2)次/min,脈沖寬度200us,脈沖幅度≤30V。20min/次,2次/d,6d/周,療程為2周。

1.3 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 在治療前、治療2周后,采用雙盲法,由從事心肺物理治療5年以上的治療師對(duì)2組患者進(jìn)行下列評(píng)定。

1.3.1 膈肌功能測(cè)定[8]采用MindaryM5便攜式彩色多普勒超聲系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定:① 膈肌活動(dòng)度(diaphragm excursion,DE)測(cè)定:DE為膈肌吸氣末和呼氣末間的位移?；颊呷〈差^30°傾斜的仰臥位,將頻率為2～5Hz凸陣探頭置于右側(cè)鎖骨中線及腋前線與肋弓下緣交界處,探頭指向膈肌后半部分,膈肌呈一條厚線樣高回聲帶。用M超記錄3個(gè)呼吸周期膈肌的縱向運(yùn)動(dòng)波形。M超取樣線指向膈肌頂部并與長軸夾角小于30°,囑患者呼氣至殘氣容積位,用力吸氣至肺總?cè)萘?測(cè)膈肌運(yùn)動(dòng)范圍,待其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),取與膈肌垂直的最大樣線為DE。②膈肌增厚分?jǐn)?shù)(diaphragm thickening fraction,DTF)測(cè)定:將頻率為7～13 Hz的線陣探頭置于右側(cè)腋前線第7或8肋間,M超掃描膈肌的運(yùn)動(dòng),分別量取呼氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at end-expiration,DTee)、吸氣末膈肌厚度(diaphragm thickness at end-inspiration,DTei),測(cè)3個(gè)呼吸周期,求平均值。通過公式算取DTF,DTF=(DTei-DTee)/DTee×100%。

1.3.2 外周骨骼肌功能評(píng)定 ①股四頭肌厚度(quadriceps muscle thickness,QMT)測(cè)量[9]:患者取平臥位,雙下肢伸直。采用7～13Hz線陣探頭,取髕骨上緣到骼前上棘連線中下1/3處為探測(cè)點(diǎn),測(cè)量股骨到股直肌上緣之間的距離,測(cè)3次,取平均值為QMT。②肱二頭肌厚度(biceps brachii thickness,BRT)測(cè)量[10]:患者取平臥位,肘伸直并前臂外旋。采用 12L-A 高頻探頭,自肘正中線至肩峰中下1/3處為探測(cè)點(diǎn),測(cè)量肱骨到肱二頭肌上緣之間的距離,測(cè)3次,取平均值為BRT。③醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)評(píng)分(medical research council score,MRC-score)[10]:分別對(duì)雙側(cè)三角肌、肱二頭肌、腕長伸肌、髂腰肌、股四頭肌、脛前肌進(jìn)行6級(jí)徒手肌力評(píng)定,每級(jí)評(píng)分0～5分,將所有肌群的分?jǐn)?shù)相加得MRCsum值,最高分為60分,最低分為0分,分值越高,說明肌力越高,MRCsum<48分,則診斷為ICU-AW。

1.3.3 活動(dòng)能力評(píng)定 采用莫頓活動(dòng)指數(shù)(the DE Morton mobility index,DEMMI)評(píng)估患者活動(dòng)功能,DEMMI包括5大項(xiàng)內(nèi)容:①床上活動(dòng):臀橋、翻身、臥位到坐起。②坐椅:獨(dú)立坐在椅上、上肢支撐下和非上肢支撐下坐到站起。③靜態(tài)平衡(無輔具下):無支持站立、雙腳并攏站立、踮腳站立、閉眼雙腳并攏站立。④行走:行走距離(可借助輔具)、行走獨(dú)立性。⑤動(dòng)態(tài)平衡:從地上撿起鉛筆、向后走 4步,跳躍。共100分,分值越高,說明活動(dòng)功能越好[11]。

1.3.4 機(jī)械通氣(mechanical ventilation,MV)和ICU 入住時(shí)間[12]入組2周時(shí)記錄MV和ICU入住時(shí)間。

2 結(jié)果

2.1 2組患者治療前后DE、DTF、QMT、BRT、MRC、DEMMI、MV和ICU入住時(shí)間比較 治療2周后2組DE、DTF、QMT、BRT、MRC、DEMMI均較治療前提高(P<0.05)。與對(duì)照組比較,觀察組治療后DE、DTF、QMT、BRT、MRC、DEMMI顯著提高(P<0.05)。與對(duì)照組比較,觀察組MV和ICU入住時(shí)間縮短(P<0.05)。見表2。

2.2 DE和DTF提高程度分別與BRT提高程度的回歸分析 回歸模型擬合度調(diào)整 R2=0.698,即BRT增加69.8%是由DE和DTF的增加引起的(F=80.71,P<0.01),說明兩者變化程度均顯著影響B(tài)RT的變化程度。建立回歸方程1:Y=0.04X-0.003,即DE每增加1cm,BRT增加0.04cm;建立回歸方程2:Y=0.005X-0.003,即DTF每增加1%,BRT增加0.005cm,見表3。

2.3 DE和DTF提高程度分別與QMT提高程度的回歸分析 回歸模型擬合度調(diào)整 R2=0.796,即QMT增加79.6% 是由DE和DTF的增加引起的(F=135.59,P<0.01)。說明兩者變化程度均顯著影響QMT的變化程度。建立回歸方程1:Y=0.262X-0.091,即DE每增加1cm,QMT增加0.262cm; 建立回歸方程2:Y=0.013X-0.091,即DTF每增加1%,QMT增加0.013cm,見表4。

2.4 DE和DTF提高程度分別與DEMMI提高程度的回歸分析 回歸模型擬合度調(diào)整 R2=0.327,即DEMMI增加32.7% 是由DE和DTF的增加引起的(F=17.73,P<0.01)。DE的變化程度顯著影響DEMMI的變化程度(P=0.031),影響系數(shù)為2.453>0,即DE提高程度正向影響DEMMI提高程度。建立回歸方程:Y=2.453X+1.794,即DE每增加1cm,DEMMI分?jǐn)?shù)增加2.453,見表5。

表2 2組患者治療前后各指標(biāo)比較

表3 DE和DTF提高程度與BRT提高程度回歸分析

表4 DE和DTF提高程度與QMT提高程度回歸分析

表5 DE和DTF提高程度與DEMMI提高程度回歸分析

3 討論

AECOPD患者的膈肌形態(tài)、運(yùn)動(dòng)等發(fā)生顯著變化,影響肺通氣功能[13],MV導(dǎo)致的VIDD進(jìn)一步加重膈肌功能障礙。超聲評(píng)估膈肌功能的準(zhǔn)確性與顫搐性跨膈壓相關(guān)性良好,約為86%,且較顫搐性跨膈壓操作簡(jiǎn)便[14]。床邊超聲與標(biāo)準(zhǔn)超聲膈肌功能評(píng)估效能相似[15]。DE和DTF為超聲評(píng)估膈肌運(yùn)動(dòng)和收縮功能的有效指標(biāo),且DTF能識(shí)別早期VIDD。EDP可有效改善膈肌厚度、收縮力和耐力,適用于AECOPD機(jī)械通氣患者[5,16]。本研究中觀察組治療后DE和DTF顯著高于本組治療前和對(duì)照組治療后,與相關(guān)研究結(jié)果一致[17]。Reynolds等[18]研究揭示了EDP提高膈肌運(yùn)動(dòng)和收縮力可能的生理機(jī)制:電刺激膈神經(jīng)可增加膈肌血供、促進(jìn)膈肌蛋白質(zhì)合成,通過同時(shí)增加膈?、瘛ⅱ蛐屠w維含量,逆轉(zhuǎn)膈?、?、Ⅱ型纖維之間的轉(zhuǎn)換。本研究中觀察組在治療后DTF的顯著提高進(jìn)一步證實(shí)EDP能有效改善VIDD。Jung等[19]探討EDP對(duì)MV患者膈肌功能改善的機(jī)制:EDP使膈肌節(jié)律性收縮,增加DE,以模擬生理性呼吸運(yùn)動(dòng),從而改善呼吸功能。EDP使患者保持清醒,增加其自主呼吸意識(shí),提高主動(dòng)訓(xùn)練依從性,以提升肺康復(fù)效果,這可能是DE和DTF改善的另一原因。

本研究中觀察組的MV和ICU入住時(shí)間明顯短于對(duì)照組,與相關(guān)研究結(jié)果相似[20]。研究表明:DE在平靜呼吸時(shí)1.0～1.4cm、DTF在30%～36%時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)脫機(jī)成功率有較好的指導(dǎo)作用[21]。本研究觀察組脫機(jī)時(shí)DTF在(33.12±2.16)%,DE在(3.11±0.71)cm,提示膈肌功能的改善有利于減少M(fèi)V時(shí)間。EDP治療時(shí),在流速和潮氣量穩(wěn)定不變的情況下,壓力-時(shí)間曲線明顯下移,氣道壓力和峰壓明顯下降,提示EDP可能通過改善患者的肺順應(yīng)性,改善肺通氣。這種變化是否與EDP治療參數(shù)相關(guān),需進(jìn)一步研究。

本研究中觀察組治療后QMT、BRT和MRC顯著高于本組治療前和對(duì)照組治療后,且DE和DTF可正向影響QMT和BRT,提示EDP通過改善膈肌運(yùn)動(dòng)和收縮力以促進(jìn)QMT、BRT的提高。陳煉等[22]報(bào)道,呼吸肌電刺激對(duì)中-重度穩(wěn)定期COPD患者股四頭肌和肱二頭肌肌力無顯著影響,與本研究結(jié)果存在明顯差異,主要原因:①等速肌力測(cè)試未能敏感反映肌力改善;②干預(yù)方式為門診呼吸肌電刺激+呼吸訓(xùn)練,未涉及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練;③治療周期雖然12周,但2d/周、1次/d、20min/次、電刺激頻率30Hz,總治療劑量偏小。研究顯示穩(wěn)定期中-重度COPD患者因下肢運(yùn)動(dòng)受限較明顯,QMT顯著下降,但BRT變化不顯著,提示QMT和BRT可用于評(píng)估AECOPD機(jī)械通氣患者外周骨骼肌功能[23]。肺過度充氣間接影響COPD患者外周骨骼肌功能,故增強(qiáng)呼吸肌功能、減輕患者肺過度充氣,可改善外周骨骼肌功能[24]。本研究結(jié)果支持此假設(shè),EDP可能通過改善肺過度充氣間接改善QMT、BRT和MRC。在EDP特定的刺激模式(9次/min)下進(jìn)行呼吸訓(xùn)練,呼吸頻率保持在8～10次/分、控制吸呼比1∶2～1∶3,延長呼氣時(shí)間至4～6s,可能是肺過度充氣減輕的重要因素。EDP通過提高DTF,提高膈肌肌力,改善肺通氣功能;通過提高DE,減少肺氣體潴留,以改善肺過度充氣,增加全身骨骼肌氧和血流供應(yīng)。但COPD骨骼肌氧和血流供應(yīng)與肌肉厚度、力量的相關(guān)性研究鮮見,需更多研究探討。

本研究中觀察組治療后DEMMI明顯高于本組治療前和對(duì)照組治療后,且DE和DTF可正向影響DEMMI,與相關(guān)研究結(jié)果一致[25]。有研究報(bào)道,DEMMI比巴氏指數(shù)(BarthelIndex,BI)更能準(zhǔn)確評(píng)估急性或亞急性老年患者(年齡>65歲)活動(dòng)能力,提示DEMMI適用于老年AECOPD機(jī)械通氣患者[26]。首先,EDP能降低呼吸頻率,加強(qiáng)節(jié)律性深慢呼吸,以調(diào)整活動(dòng)中的呼吸模式,減少輔助呼吸肌使用,從而減少氧耗。其次EDP通過降低交感神經(jīng)興奮性,改善呼吸肌血流“竊流”現(xiàn)象,增加外周骨骼肌血供,改善ICU-AW,以減輕活動(dòng)引發(fā)的呼吸困難和疲勞感[27]。膈肌功能改善有利于提高機(jī)體有氧代謝能力,進(jìn)而改善患者活動(dòng)能力。

本研究的局限性:①DE及DTF易受機(jī)器分辨率、MV模式等影響,需尋找更有效的指標(biāo);②EDP強(qiáng)度取決于患者主觀感覺,需尋求更客觀的方法;③療程較短,EDP對(duì)骨骼肌的長期療效需進(jìn)一步研究;④樣本量需進(jìn)一步擴(kuò)增。

綜上,定量超聲能客觀評(píng)價(jià)骨骼肌功能,EDP不失為AECOPD機(jī)械通氣患者主被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的有效方式,改善患者骨骼肌功能和活動(dòng)能力,縮短MV和ICU入住時(shí)間,具有臨床推廣價(jià)值。