脑卒中后肺功能康复研究进展

李淑娅 龚新靖 许文静 张风林

脑卒中是世界第二大常见的致死原因，仅次于缺血性心脏病，同时也是第三大最常见的致残原因，给世界各国都造成严重的社会、经济负担[1]。有数据显示在1990—2020过去的20 年里世界因脑卒中造成的负担显著增加，尤其是在发展中国家[2]。虽然因脑卒中造成的死亡率和伤残调整寿命每年都有所下降，但脑卒中幸存者及因脑卒中致残的绝对人数在统计学上显著性增加[2]。

脑卒中患者由于偏瘫侧运动能力下降、胸廓扩张度降低、呼吸肌功能受损、胸肌细胞的缩短和肌肉纤维化造成心肺功能减弱，对于脑卒中患者预后具有较大影响[3-4]。肌肉痉挛和运动减少，可导致心脏和肺组织顺应性和氧传递能力下降[5]，进一步造成心肺功能恶化。过去康复治疗主要集中于改善患者肢体功能恢复，继而忽略脑卒中后心肺功能受损，大部分治疗时间用于练习行走、坐下、站起来、坐着或站起来时保持平衡等方面。近年来随着康复医学发展，心肺功能康复逐渐受到更多人的关注[6]。

1 呼吸肌训练(RMT)效果监测方法

脑卒中后患者偏瘫侧的各个肌群活动能力都有部分或完全减弱。约40%的脑卒中患者表现出膈肌移位减少，肺功能下降到年龄期望值的50%。因呼吸肌无力，残气量(RV)和肺活量(VC)也均受到影响，VC降低，RV增加，导致肺内气体含氧量下降[7]。传统的肺功能指标包括最大吸气压力(MIP)、最大呼气压(MEP)和VC、用力肺活量(FVC)、第1秒用力肺活量(FEV1)等，其中MIP和MEP是被全球广泛应用于临床监测肺功能训练效果的指标。

1.1 吸气肌监测 可以把MIP看做是吸气肌肌力量化的标准，与膈肌力量密切相关[8]。大多数肺功能测定的实验室数据的获得比较简单，但需要患者有一定的主动配合能力。这些数据会受到气道的口径、吸气肌缩短的强度、速度及体位的影响，半卧位是测量的最佳体位[3]。目前对于测量工具准确性的信息还比较少，有研究表明印度便携式胶囊传感压力计装置CSPG-V[9]和英国电子吸气加载装置PowerBreathe具有无创性、便携、小巧等优点，适合用于监测脑卒中后患者呼吸肌训练效果[7]。近年来鼻吸气压(SNIP) 开始用于监测吸气肌无力，其与MIP具有一定相关性，MIP的假阳性率主要见于面瘫及球麻痹的患者，两者联合可使假阳性率降低近20%[10]。但是前者并不取代后者。与SNIP相类似的口腔吸气压(PM)也是一种简单、无创的可以用来监测吸气肌无力的方法。PM测量较SNIP更困难，两者在肺部存在实质性病变的患者中，由于压力沿气道的传递可能受到影响，所以测量结果的准确性将会受到影响[11]。

1.2 呼气肌监测 MEP是通过腹肌和肋间肌肉的协同作用产生的[8]。与MIP一样，监测结果的准确性受患者配合的影响，也存在假阳性率[11]。经正常人与肺功能障碍者试验对比表明咳嗽胃压与MIP有很高的相关性，可以降低患者假阳性率，所以咳嗽胃压可以作为监测呼气肌力的补充手段之一[12]。呼气时腹内压因腹肌收缩而发生变化，所以目前有学者提出可以使用胃内压及膀胱压作为观察患者呼气肌力的方法，但因其是有创操作且试验数据较少，目前在临床应用较少，较适用于重症或意识障碍无法配合其他检查的患者[13-14]。同时有试验表明通过观察超声测量呼气时腹肌厚度变化与呼气产生的压力也存在密切相关性[13]。

1.3 膈肌监测 膈肌是呼吸过程中重要的肌肉，占到70%的作用[15-16]。VC与横膈膜偏移之间的关系在健康对照者中呈线性关系。但对于有肺部疾病患者的研究，却发现它们之间的相关性很差，所以VC等肺功能测定不能代表膈肌功能。关于膈肌功能监测每种技术都有其优、缺点。跨膈压是胃内压与食管内压的差值，在功能残气位，气道阻断状态下，用力吸气时两者产生最大差值，其为有创性操作，患者会感到不适，且有气胸的风险，现已很少使用。影像学监测手段如X线片、CT、MRI、荧光透视设备都可以显示膈肌抬高程度且较客观，但对膈肌动态的观察比较困难，且考虑到患者的经济、辐射以及方便性等多方面的影响。Cohen等人于1969年首次提出超声监测膈肌运动的方案，具有灵便，没有电离辐射的风险，可在床边进行，并可以监测到膈膜上下结构的优点[17-18]。超声已被证明与其他影像方式监测的结果类似。限制超声应用于膈肌评估的因素是膈肌运动缺乏参考值，只有少量的研究使用超声评价肺疾病患者的膈肌参数[17]。而且对于操作者也有较高的要求，监测结果带有一定的主观性[19]。

1.4 其他 最大发声时间(MPT)为患者发“啊”音的最长时间，MPT与支气管流量及声带震动相关，实验表明MPT与咳嗽峰流速(PCF) 具有相关性，MPT大于10 s时患者误吸风险会降低，因此MPT可以作为床边评估脑卒中后患者咳嗽能力以及患者能否脱机的指标[20]。目前也有采用肌电图、电、磁神经刺激用于监测呼吸肌压力的研究，不过目前多在研究中心使用[11]。

2 呼吸肌训练

当呼吸肌纤维超负荷工作时，呼吸肌对训练刺激的反应与其他骨骼肌相同，其纤维超负荷工作使结构进行适应性调整，呼吸肌反复收缩抵抗阻力，以增加力量。不过呼吸肌需要训练时间更长、强度更高、训练更频繁。呼吸肌训练不仅使呼吸肌肌力增加，而且长时间超负荷工作，呼吸肌耐力可提升[21]。阻力运动是脑卒中康复治疗中的一种很有前途的物理治疗干预方法，也是各种呼吸肌训练装置的基本原理。锻炼方法包括呼吸肌训练，应用一些机器包括阻力呼吸装置和阈值加载装置[3，22]，通过个体化设计患者康复处方，根据患者情况调整阻力或阈值使呼吸肌不断得到强化训练。呼气肌训练包括腹式呼吸训练、腹部加压训练、缩唇呼吸训练等。气道廓清技术也能改善患者呼吸功能。对胸壁进行拉伸以及改善肋骨关节活动度可以改善慢性脑卒中患者呼吸肌张力及胸廓扩张能力[23]，从而改善肺功能。

3 新型及联合训练

生物反馈通过视觉图像和听觉反馈来提供信息用于治疗神经损伤所致上下肢运动障碍。目前生物反馈已成为一种脑卒中后肺康复新的干预手段，生物反馈呼吸训练器可识别病人的呼吸，根据呼吸压力和呼吸周期的节奏启动。通过评分系统的视觉反馈促使患者增加训练负荷。联合常规康复手段经过5周的训练后，患者FVC、用力呼气量、每分钟最大通气量较常规组明显改善，相比于传统训练更有趣，提高患者主观能动性[24]。

脑卒中患者接受腹式呼吸训练，可以提升患者的膈肌功能，减轻患者的疲劳程度[25]。对腹部肌肉进行神经肌肉刺激联合呼吸肌训练，与单纯呼吸肌训练相比，可以明显改善FEV1和最大呼气流量(PEF)。因刺激可引起腹部肌肉收缩会使咳嗽能力增加，并直接增加MEP，以改善呼气流量。腹部肌肉刺激也可以改善由于肺容积减少而导致呼吸频率增加的情况，同时可以改善肺功能低下患者的肺功能残余容量[26]。腹部牵拉手法、深腹部肌肉强化运动也可以改善脑卒中后偏瘫患者的肺功能[27-28]。

有氧运动是改善肺功能的训练方法之一，联合呼吸肌训练相对于单纯有氧运动，联合训练组的周围肌、呼吸肌无力、心功能和生活质量可得到改善，对于合并有心功能不全的患者来说适度训练有利于心功能恢复[29]。近年来强化有氧训练被证明更有利于肺功能康复，增强患者行走能力[30]。在脑卒中后康复方案中纳入心肺混合训练，可在一定程度上减少残疾，提高步行能力，包括患者步行的速度、耐受性及平衡方面[31]。

4 呼吸功能训练对脑卒中的影响

4.1 改善心肺功能 有研究观察个体化应用呼吸肌训练装置与常规物理治疗运动相结合，实验组的FVC、FEV1和PEF显著增加，而对照组则没有增加[3]。有证据表明FVC和FEV1的降低与各种心血管疾病的风险增加以及该人群脑卒中和脑卒中死亡率的风险增高有关[2]，所以通过呼吸肌训练，脑卒中复发率和心血管疾病的风险和脑卒中死亡率可能会降低。

4.2 改善脑卒中相关性肺炎SAP 脑卒中后MIP平均值为17～57 cmH2O(1 cmH2O＝0.098 kPa)，而健康成年人为100 cmH2O，MEP 平均值为25 ～68 cmH2O，而健康成年人为120 cmH2O左右，也就是说，脑卒中后呼吸肌力还不到健康成年人预期的一半。呼吸功能下降同时会造成活动耐力下降和呼吸系统并发症，是脑卒中后非血管死亡的主要原因。脑卒中相关性肺炎SAP是脑卒中患者最常见和致死率较高的并发症[32]。普通病房发病率为7%～22%[33]。与患者意识障碍、长期卧床、误吸、咳嗽排痰能力下降，肺功能降低等因素有关，重症脑卒中相关肺炎发生率为67.6%，病死率高达45.6%[34]，常规治疗结合肺康复治疗，改善患者肺功能的同时，可更有效的促进患者的痊愈[35]。呼吸肌力的增加可促进患者排痰、清除病原菌及增强呼吸道黏膜抵御能力等作用，对于预防肺部感染的发生创造了更为有利的条件[36]，同时PEF增加可以提高咳嗽效果降低SAP的风险[3]。

4.3 改善患者平衡障碍 腹肌和椎管旁肌对于步行及平衡能力具有重要作用，而膈肌作为躯干稳定肌肉的重要性却易被忽视。呼吸肌受损同时会影响躯干的稳定性，多数脑卒中患者日常生活质量和活动能力下降，各种风险增加都与稳定性受损相关。脑卒中患者的躯干和骨盆明显不对称，摇摆度增加，坐位和站立时身体向偏瘫侧重心转移能力受损，动静态稳定性下降。与单纯躯干稳定运动(TSE)相比，呼吸肌训练联合TSE对改善慢性脑卒中患者呼吸肌厚度、呼吸肌功能和躯干稳定性更有效。每周一测定MEP和MIP，以30%的MEP和MIP作为每周的阻力强度，结果表明，联合组脑卒中患者的呼吸肌和膈肌静息厚度增加，同时坐位平衡也明显改善，因此呼吸肌训练有助于患者平衡能力的恢复，提高患者日常生活能力[37]。在呼吸过程中，膈肌通过与腹部肌肉共同收缩来控制腹内压力，膈肌联合深腹肌训练，使腹深肌、膈肌和吸气肌力和耐力增强，从而改善躯干协调性，进行步态分析，实验组偏瘫侧的站姿阶段和非偏瘫侧的摆动相增加[28]。呼吸肌训练联合常规康复训练同时可改善患者6 min步行实验和Berg评分，实验组改善较对照组明显[3]。

4.4 改善呼吸困难有益于重症患者脱机 呼吸肌训练可以改善肺组织弹性及胸廓扩张度，提高VC，改善脑卒中患者肺通气功能促进肺组织内血液循环，减轻肺淤血，改善气体交换率，治疗低氧血症[36]。一项Meta分析研究表明呼吸肌训练对改善吸气和呼气肌力、肺功能、呼吸困难有明显的改善作用[20]。膈肌功能的恢复可以使患者提前脱离呼吸机，增加拔管成功率，同时监测膈肌运动，也可以帮助预测患者能否进行拔管[17，38]。持续严重的膈肌麻痹患者可植入膈肌起搏器，使病人减少机械辅助通气[39]。

4.5 改善患者吞咽功能 气道与吞咽虽不属于一个系统，但都会影响到呼吸功能。在进行呼气肌训练时鼓励患者经口呼吸，可使口腔肌肉得到训练，有利于口腔期吞咽功能的恢复。舌骨上肌对于咽期的吞咽功能十分重要，已被证实在呼气肌抗阻训练的过程中可使舌骨上肌得到激活，同时增强舌骨上肌肌力[40]。改善口咽吞咽功能的另一机制可能与中枢神经系统有关。在进行呼气功能训练期间，口咽需要高呼气流量。此时，对于舌和口咽的感受器的各种传入刺激增加，使位于延髓的吞咽中心激活，来自吞咽中心的传入性信息被传递给参与口咽吞咽功能的运动单位。基于以上假设Eom Mi-Ja通过对于确诊的脑卒中后吞咽功能障碍者进行对比研究，实验组使用一款阈值加载装置对于呼吸肌进行训练，而对照组则给予假的装置进行相同训练，训练4周后通过应用电视透视吞咽功能检查及相应表格对比吞咽功能，与安慰剂组相比，实验组的口腔期和咽期的功能障碍有更大的改善[41]。

4.6 减少误吸风险 呼气肌力训练(EMST)是一种以用力吹气为手段产生高呼气压的训练，实验组采用EMST装置，每天5组5次呼吸训练，5 d/周，连续4周行阈值为70% MEP的EMST，同时设立假器械组进行训练，证实EMST不仅是吞咽障碍的一种有效的治疗方法，此外减少食物残留助于减少咽期的误吸[40]。

4.7 提高患者有效咳嗽能力 有效咳嗽是保护气道的重要手段。咳嗽能力降低，误吸风险将加大，进而可能会导致肺部感染。它需要呼吸肌和喉内肌的共同作用。在咳嗽动作中，吸气肌首先使空气进入肺部。然后，呼气肌收缩同时闭合声门造成胸腔内压的增加。最后，快速开声门会释放出一股气流，产生特征性的咳嗽声并使肺内颗粒向咽部移动[42]。急性脑卒中患者咳嗽明显受损；咳嗽功能受损可能与呼吸肌无力及声门部的功能障碍有关，呼气肌无力使咳嗽所需的胸内压降低，急慢性脑卒中患者与健康老年人相比PEF减少了大约1/3。Stefan首次探讨了呼吸肌训练与咳嗽的关系，证实增强呼吸肌功能，可提高急性脑卒中患者的咳嗽效果并对肺炎患者有保护作用[43]。

5 讨论

虽然大量实验证明脑卒中后肺康复有利于患者身体各方面机能的恢复，但是目前对于呼吸肌训练最早介入时间、最佳剂量、锻炼时间、起效时间即康复处方以及训练停止后身体各方面改善的机能是否会倒退、呼吸肌训练是否有利于感觉输入，对于感觉恢复有无益处，进行训练后是新的传导通路的形成还是代偿作用等方面的研究还比较少。吸气性肌肉训练可改善慢性心力衰竭患者休息和运动肢体的血流[44]。呼吸肌训练能否改善脑卒中后患者外周循环？呼气肌力增加可影响肺容积正压，从而影响声门下压力，改变语音表现和声带振动[45]。伴言语障碍脑卒中患者，肺康复能否改善患者言语清晰度、音量、语速方面的研究欠佳。呼吸功能训练可以降低正常人的血压[46]，大部分脑卒中患者都伴有高血压，下一步我们可以探讨呼吸功能训练对脑卒中后高血压患者的影响。研究表明辅助呼吸肌腹直肌(RA)、腹外斜肌(EO)、上斜方肌(UT)、背阔肌(LD)和胸锁乳突肌(SCM)在脑卒中后都会受到影响，针对这些肌肉以及上下肢功能进行训练对于呼吸功能康复意义有多大目前还不太清楚[23]。心肺联合运动最佳康复处方和长期的利益，以及能否改善患者认知功能需要我们进一步探讨[31]。根据2018年一项Mate分析结果表示目前虽然呼吸肌训练有显著的证据支持它在临床实践中应用，然而对于在呼吸功能训练中增加电刺激的效果还没有证据来证明[22]。多数研究都是针对初次脑卒中患者进行的，介于脑卒中的高复发率，对于复发脑卒中患者肺康复的研究还比较缺乏。

此综述主要介绍了脑卒中后进行肺功能康复的发展，分别从呼吸功能监测、训练方法、效果进行介绍，并进行讨论。脑卒中后开展肺康复有利于提高患者运动耐力、平衡能力、步行能力改善心功能，减少患者误吸、呼吸系统并发症、脑卒中复发率以及住院时间等，同时提高患者的社会参与能力及日常生活自理能力，呼吸肌训练可以帮助减少与脑卒中有关的直接和间接费用[47]，减轻社会及个人家庭负担，应该在脑卒中后积极开展呼吸功能训练工作。