体外膈肌起搏对稳定期慢性阻塞性肺疾病患者的康复作用

曾娟利 谭双香 胡瑞成 戴爱国 孔春初 甘桂香

1湖南省人民医院(湖南师范大学附属第一医院)呼吸内科,长沙410016;2湖南省老年医学研究所呼吸病研究室,长沙410016

COPD 是当前十分常见的、可以预防和治疗的一种慢性肺部疾病。且COPD 患者病情易反复、呈持续进展,可使活动耐力减低、生活质量下降,增加患者住院率及加速患者死亡。Wang等[1]进行的中国肺部健康研究显示20岁以上人群总体患病率为8.6%,年龄40岁以上达13.7%。由于目前环境污染及人口趋向老年化,推测COPD 患者的数量还将不断增加。中国COPD 患者数量多,病死率高,社会经济负担重,因此需积极研究和推广有效且有针对性的肺康复治疗,让更多COPD 患者能更好的有质量的生活。本研究采用体外膈肌起搏(external diaphragm pacing,EDP)针对最主要呼吸肌(膈肌)进行功能康复,因其作为一种有针对性的、半强制性的膈肌功能训练,具有操作简单方便、安全无创伤等优点,易于患者接受、长期坚持,适合临床及家庭肺康复治疗。虽前辈们对其研究结果已诸多,但在其临床效果康复方面仍存在不少争议,临床推广也较差。基于此,通过归纳总结后考虑可能与研究者们选取患者严重程度比例不同、缺乏系统、深入研究及评估指标未系统、全面及规范化有关。本实验进一步探讨EDP 对稳定期不同类型COPD 患者的疗效是否存在差异。

1 对象与方法

1.1 纳入和排除标准 纳入标准：(1)入组患者需符合慢性阻塞性肺疾病诊治指南 (2017 年GOLD 修订版)COPD 的诊断标准[2]； (2)处于临床稳定期(咳嗽、咳痰、气短等症状稳定或症状轻微,病情基本恢复到急性加重前的状态),并已按指南规范化药物治疗； (3)患者本人需要懂汉语,经研究者讲解后能够理解慢性阻塞性肺疾病评估测试 (chronic obstructive pulmonary disease assessment test,CAT)评分、改良的英国医学研究委员会呼吸困难分级 (improved british medical research council breathing difficulties scale,mMRC)及配合行肺通气功能检查、6分钟步行距离(6-minute walking distance,6MWD)；(4)所有患者治疗前被详细告知相关详情,取得患者同意,签署知情同意书,且研究符合 《赫尔辛基宣言》的原则。排除标准：(1)合并哮喘、支气管扩张、肺癌、肺结核、肺炎、气胸患者；(2)合并严重心脑血管疾病、肿瘤、血液系统疾病、严重肝肾功能不全患者；(3)肢体活动障碍的患者；(4)沟通障碍的患者；(5)安装有心脏起搏器的患者。

1.2 一般资料 筛选出2017年1月至2018年2月在湖南省人民医院就诊过已确诊的、现病情稳定期的、且已按照GOLD 2017慢性阻塞性肺疾病指南规范用药的稳定期COPD 患者共34例。其中有32例完成20 d的EDP治疗,其中1例患者因不配合继续治疗中途退出,1例患者因急性发作退出。入组患者中男25例,女7例；年龄 (70.4±9.1)岁,年龄范围为54～87 岁,病程 (16.8±6.8)年,病程范围为4～43年,肺功能中FEV1(0.90±0.31)L；根据GOLD 指南推荐的肺功能分级标准分级分组,其中中度组9例,重度组13例,极重度组10 例；按GOLD 2017 综合评估标准分组,其中B组6例,C组6例,D 组20例。CAT 评分(2.1±0.8)分,mMRC 评分 (16.8±6.1)分,6MWD (378.0±60.2)m。

1.3 方法 筛选入组的稳定期COPD 患者,告知患者此次试验的目的、内容及注意事项,征得患者同意。患者入组治疗前后均行第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)、6MWD、动脉血气分析、mMRC 评分及CAT 评分。EDP的具体实施是根据中国广州雪利昂生物科技有限公司的EDP 产品使用说明书。嘱患者摆好体位,患者可取斜卧位或坐位 (最好倾斜30°～45°卧位),于胸锁乳突肌外缘下1/3的位置贴小电极片。于锁骨中线和第二肋间交点处贴大电极片。调节EDP治疗参数,刺激强度从低到高调节,在患者能耐受的情况下尽可能增加治疗强度,以实现更佳的治疗效果。起搏次数为9 次/min,脉冲频率为40 Hz；每次30 min,2次/d,疗程20 d。入组患者均在规范用药治疗的基础上实施EDP治疗,治疗期间,未进行其他肺康复治疗。

1.4 观察指标 (1)分别于治疗前后安静休息0.5 h 后检测患者肺通气功能,比较治疗前后FEV1的变化。(2)采用全自动动脉血气分析仪测定动脉血气,分别于EDP 治疗前后安静休息1 h后进行动脉血气检测,比较治疗前后PaO2、PaCO2变化。 (3)分别于治疗前及治疗后第2天安静休息0.5 h后行6MWD 测定,评价患者的活动耐力,在标记好一段30 m 的距离平直走廊上折返行走,以患者能够承受的较快速度来回步行,比较治疗前后6MWD 的改变。 (4)采用mMRC 中文版[3],对入组患者分别于治疗前及治疗后当天进行评分解读理解后行呼吸困难分级评分。根据mMRC评分将呼吸困难程度分级：轻度0分；中度1分；重度2 分；极重度3～4 分。 (5)采用2009年圣乔治呼吸问卷的创始人琼斯教授在圣乔治呼吸问卷原有的基础上研发出的CAT 呼吸问卷。应用中文版CAT 评分评价所入组COPD 患者的生活质量,包括运动耐力、日常运动影响这两项耐受力评价指标和6项主观指标：胸闷、咳嗽、咳痰、外出能力、睡眠、精力。患者根据自身情况,对每个项目从轻到重 (0～5 分)做出相应评分。总分采用人工计算方法。对入组患者分别于治疗前及治疗后当天进行评分解读理解后行CAT 评分。

1.5 统计学分析 所有试验数据使用SPSS 22.0统计软件进行统计分析,制图采用GraphPad Prism 7。计量资料结果以±s表示,治疗前后计量资料比较均采用配对t检验,所有统计资料采用双侧检验,检验水准为α=0.05,P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 EDP对稳定期COPD 患者肺通气功能及动脉血气的影响 见表1、2。中度组患者FEV1治疗前后差异无统计学意义 (t=1.78,P＞0.05),重度组和极重度组患者治疗后FEV1较治疗前上升,差异有统计学意义 (t=6.81、11.15,P值均＜0.05)；B 组患者治疗前后FEV1差异无统计学意义(t=2.47,P＞0.05),C 组和D 组患者治疗后FEV1较治疗前上升,差异有统计学意义(t=3.07、7.22,P值均＜0.05)。中度组和重度组患者治疗前后PaO2差异无统计学意义 (t=2.27、0.77,P值均＞0.05),极重度组患者治疗后Pa O2较治疗前上升,差异有统计学意义 (t=2.98,P＜0.05)；B组和C组患者治疗前后PaO2差异无统计学意义 (t=1.53、0.15,P值均＞0.05),D 组患者治疗后PaO2较治疗前上升,差异有统计学意义 (t=3.08,P＜0.05)。所有患者治疗后PaCO2均较治疗前下降,差异有统计学意 义 (t= 5.97、8.22、6.82、5.28、5.64、7.45,P值均＜0.05)。

2.2 EDP对稳定期COPD 患者生活质量及活动耐力的影响 见表3、4。所有患者治疗后6MWD均较治疗前增加,差异有统计学意义(t=2.84、9.11、8.16、3.70、5.27、7.68,P值均＜0.05)。所有患者治疗后CAT 评分均较治疗前降低,差异有统计学意义 (t=4.10、7.67、11.13、7.05、2.91、11.90,P值均＜0.05)。中度组治疗前后mMRC评分差异无统计学意义 (t=1.51,P＞0.05),重度组和极重度组患者治疗后mMRC 评分较治疗前下降,差异有统计学意义 (t=2.74、3.00,P值均＜0.05)；B 组和C 组患者治疗前后mMRC评分差异无统计学意义 (t=1.00、0.00,P值均＞0.05),D 组患者治疗后mMRC评分较治疗前下降,差异有统计学意义 (t=5.34,P＜0.05)。

表1 肺功能分级患者EDP治疗前后的FEV1、动脉血气指标比较 (±s)

表1 肺功能分级患者EDP治疗前后的FEV1、动脉血气指标比较 (±s)

注：1 mmHg=0.133 kPa；EDP为体外膈肌起搏；FEV 1 为第1秒用力呼气容积

组别 例数 FEV1 (L)PaO2 (mmHg)PaCO2 (mmHg)治疗前 治疗后 t值 P 值治疗前 治疗后 t值 P 值治疗前 治疗后 t值 P 值中度组 9 1.11±0.38 1.34±0.37 1.78 ＞0.05 64.10±9.60 65.70±10.10 2.27 ＞0.05 44.90±5.10 40.50±3.00 5.97 ＜0.05重度组 13 0.97±0.21 1.14±0.24 6.81 ＜0.05 66.40±9.22 66.60±8.90 0.77 ＞0.05 43.50±5.10 39.30±3.50 8.22 ＜0.05极重度组 10 0.63±0.12 0.92±0.16 11.15 ＜0.05 58.80±7.10 59.80±6.70 2.98 ＜0.05 54.60±12.40 46.00±8.90 6.82 ＜0.05

表2 GOLD 分组患者EDP治疗前后的FEV1、动脉血气指标比较 (±s)

表2 GOLD 分组患者EDP治疗前后的FEV1、动脉血气指标比较 (±s)

注：1 mmHg=0.133 kPa；EDP为体外膈肌起搏；FEV1 为第1秒用力呼气容积

组别 例数 FEV1 (L)PaO2 (mmHg)PaCO2 (mmHg)治疗前 治疗后 t值 P 值治疗前 治疗后 t值 P 值治疗前 治疗后 t值 P 值B组 6 0.99±0.36 1.17±0.34 2.47 ＞0.05 64.00±9.10 64.60±9.20 1.53 ＞0.05 43.80±3.90 39.50±2.30 5.28 ＜0.05 C组 6 1.21±0.30 1.32±0.28 3.07 ＜0.05 67.90±9.90 67.90±9.20 0.15 ＞0.05 43.50±5.30 39.20±3.70 5.64 ＜0.05 D组 20 0.78±0.22 0.97±0.20 7.22 ＜0.05 61.80±8.70 63.10±8.90 3.06 ＜0.05 49.60±10.80 43.20±7.30 7.45 ＜0.05

3 讨论

目前肺康复已成为临床上对稳定期COPD 患者的主要管理措施之一,GOLD 指南已将肺康复推荐为稳定期COPD 患者的主要非药物治疗方法。大量临床研究已表明,肺康复是促进COPD 患者最有效的康复措施之一[4]。肺康复对减轻COPD患者的临床症状、减少其反复发作次数、提高其活动耐力及生活质量均起到十分重要的作用。COPD患者因长期过度通气,导致膈肌变平、变薄,活动幅度下降及肺泡通气量减少,导致出现缺氧和/或CO2潴留。长期的缺氧状态使膈肌萎缩再次加重,使得膈肌肌力和耐力降低,并增加了气道阻力,膈肌储备能力逐渐下降,加重缺氧及CO2潴留,如此反复导致恶性循环。膈肌为人体最主要的呼吸肌,因此缓解膈肌疲劳、增强膈肌肌力在COPD患者肺康复中起重要作用,而EDP 则是有针对性的、半强制性的膈肌功能训练,为COPD 患者提供安全可行的康复手段。EDP 应用于临床也已有30余年,临床研究结果也很多,但因其存在一些争议(如对肺功能的改善和对血氧的提高有无意义),以及系统深入的研究甚少,对COPD 患者EDP的治疗缺乏有效的针对性临床指导。本试验目的是观察EDP 对不同分级和分组的稳定期COPD 患者治疗一段时间后对其肺通气功能、动脉血气、活动耐受能力及生活质量的影响,从而为稳定期COPD 患者提供更加有效的肺康复的手段。

表3 肺功能分级患者EDP治疗前后的6MWD、CAT 评分及mMRC评分比较 (±s)

表3 肺功能分级患者EDP治疗前后的6MWD、CAT 评分及mMRC评分比较 (±s)

注：EDP为体外膈肌起搏；6 MWD为6分钟步行距离；CAT 为慢性阻塞性肺疾病评估测试；mMRC 为改良的英国医学研究委员会呼吸困难分级

组别 例数 6MWD (m)CAT 评分mMRC评分治疗前 治疗后 t 值 P 值治疗前 治疗后 t 值 P 值治疗前 治疗后 t 值 P 值中度组 9 386.3±58.7 413.3±51.8 2.84 ＜0.05 15.6±6.1 13.8±5.6 4.10 ＜0.05 1.9±0.8 1.7±0.5 1.51 ＞0.05重度组 13 387.9±62.3 436.7±72.9 9.11 ＜0.05 15.5±6.6 13.1±5.9 7.67 ＜0.05 1.9±0.9 1.5±0.5 2.74 ＜0.05极重度组 10 357.6±59.8 415.0±62.7 8.16 ＜0.05 19.6±5.0 16.2±4.4 11.13 ＜0.05 2.5±0.7 2.0±0.5 3.00 ＜0.05

表4 GOLD 分组患者EDP治疗前后的6 MWD、CAT 评分及mMRC评分比较 (±s)

表4 GOLD 分组患者EDP治疗前后的6 MWD、CAT 评分及mMRC评分比较 (±s)

注：EDP为体外膈肌起搏；6 MWD为6分钟步行距离；CAT 为慢性阻塞性肺疾病评估测试；mMRC 为改良的英国医学研究委员会呼吸困难分级

组别 例数 6MWD (m)CAT 评分mMRC评分治疗前 治疗后 t 值 P 值治疗前 治疗后 t 值 P 值治疗前 治疗后 t 值 P 值B组 6 411.0±43.0 449.3±58.9 3.70 ＜0.05 13.3±1.6 11.2±1.7 7.05 ＜0.05 1.7±0.5 1.5±0.6 1.00 ＞0.05 C组 6 441.0±47.9 494.0±51.0 5.27 ＜0.05 8.0±0.6 7.3±0.8 2.91 ＜0.05 1.0±0.0 1.0±0.0 0.00 ＞0.05 D 组 20 349.1±48.4 394.4±47.8 7.68 ＜0.05 20.3±4.7 17.3±4.3 11.90 ＜0.05 2.6±0.6 2.0±0.4 5.34 ＜0.05

3.1 EDP对稳定期COPD 患者肺通气功能及动脉血气的影响 本试验结果显示,经EDP 康复治疗后,中度组、B组患者FEV1较前虽有所上升,但差异无统计学意义,考虑中度组、B组患者自身基础肺功能较可,膈肌疲劳萎缩不明显,使得EDP对其肺通气功能改善不明显；重度组、极重度组、C组、D 组患者FEV1较前均有上升,差异有统计学意义,并且其中存在着一种趋势,极重度改善优于重度、D 组改善优于C 组,考虑与病情越重的患者基础肺功能差,膈肌易疲劳,膈肌萎缩明显,而EDP的治疗可以缓解膈肌疲劳,改善膈肌萎缩有关。此结果与一些前研究者们一致,与另一些则不同。考虑研究者们未给予COPD 患者细化分层,分级分组患者所占比重不同有关。EDP 治疗后中度组、重度组、B 组、C 组患者PaO2较前虽有所上升,但差异无统计学意义,而极重度组、D 组患者PaO2较前有上升,异有统计学意义。EDP可以降低中度、重度、极重度、B 组、C 组、D 组患者的PaCO2,其中存在着极重度下降程度大于中、重度和D 组下降程度大于B、C 组的趋势。EDP降低COPD 患者PaCO2上与以往研究者们研究结果相一致,而对于PaO2改善各研究者们之间存在争议。本实验结果示EDP 对患者肺通气功能、动脉血气的改善考虑与慢性生理性电刺激膈神经后可使血液循环改善、膈肌能量增加、肌纤维类型转换、膈肌移动度增加、膈肌肌力和耐力增强、膈神经传导时间缩短及动作电位振幅上升有关[5-7]。稳定期COPD 患者膈肌功能改善后,FEV1上升、PaCO2下降,通气功能明显改善。EDP治疗后中、重度和B、C组患者PaO2无明显改善,而极重度、D 组患者PaO2较前有上升。考虑EDP 虽可改善通气功能、增加膈肌血流和能量,但同时也增加呼吸肌做功和氧耗量,加重了呼吸肌负荷[8],使耗氧量增加,致使血氧升高不明显,极重度、D 组患者PaO2上升,考虑与通气功能改善大于耗氧量有关。因此EDP治疗时强度应由弱到强循序渐进,同时也可提高氧流量减轻其呼吸肌负荷。

3.2 EDP对稳定期COPD 患者生活质量及活动耐力的影响 COPD 患者尤其是中、重度患者生活质量通常较差,因此在康复过程中准确地评估患者生活质量的变化是疗效评估的重要内容。已有研究证明COPD 患者肺功能、CAT 评分、mMRC 评分、6MWD 之间均具有良好相关性,从侧面也反应了患者的生活质量与肺功能、呼吸困难程度、运动耐力及呼吸康复密切相关[9]。本试验结果显示,EDP对入组分级分组患者的CAT 评分较前均有下降,存在着症状明显的患者改善越明显的趋势。EDP对重度、极重度、D 组患者mMRC 评分较前有下降,生活质量改善明显,而对中度、B 组、C 组患者改善不明显。EDP 对稳定期COPD 患者的活动耐力影响用6MWD 评价,各级各组患者6MWD较治疗前均有增加,其中趋势是重、极重度患者增加距离大于中度,C、D 组增加距离大于B 组,示EDP对重、极重度和C、D 组患者的活动耐力改善较明显。EDP治疗可以改善稳定期COPD 患者的生活质量及活动耐力,其原因考虑与EDP 刺激后患者膈肌肌力和耐力增强、膈肌移动度增加、通气功能改善、全身肌肉的氧供增加、有氧代谢增强及四肢骨骼肌肌力和耐力提高有关。而病情较轻的患者膈肌储备功能较可,膈肌相对不易疲劳,因此EDP对其改善相对较弱。

综上所述,通过检测患者肺功能、血气分析、6MWD、CAT 评分、mMRC 评分后EDP 可以改善COPD 患者的肺通气功能、动脉血气、活动耐力及生活质量,其中趋势是重、极重度患者疗效优于中度患者,D 组患者疗效优于B、C 组患者。临床研究结果对EDP治疗稳定期COPD 后肺通气功能、氧分压及生活质量的影响存在异议,考虑入组患者中病情严重程度比例、分组差异及评价指标未规范化所造成,因此对患者病情严重程度需分级、分组研究,有针对性的有效指导稳定期COPD 患者肺康复治疗。但目前对于EDP 治疗的具体疗程方案、是否需要长期不间断治疗、停止治疗后肺康复疗效能持续多久等均无统一定论。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突