呼吸训练器与缩唇呼气对AECOPD患者排痰效果的对比研究

张平 杨峰 李寅环 刘妮 胡杰英 段文帅 曹燕妃 徐惠茵 段春花 陈荣昌 钟南山 郑则广

1大理大学第一附属医院呼吸内科671000;2广州医科大学附属第一医院呼吸内科 广州呼吸健康研究院 呼吸疾病国家重点实验室 国家呼吸系统疾病临床医学研究中心510120;3广州市番禺中心医院呼吸内科511400;4深圳市人民医院呼吸内科 深圳市呼吸疾病研究所518001

COPD是指以持续气流受限为主要特点的一种慢性呼吸系统疾病,其病理特点之一是气道腺体高分泌,急性加重后,咳嗽、咳痰、气促加重[1];及时、有效地排痰是治疗的重要内容[2];排痰的方法有药物和非药物两类;具有呼气相正压效应的缩唇呼气、呼气相气流震荡或胸部震荡等非药物排痰方法[3],均有利于慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease,AECOPD)患者的病情改善;呼吸肌肉的锻炼有利于咳嗽能力的提高[4]。广州医科大学第一附属医院广州呼吸健康研究院研发的呼吸训练器同时具呼气相正压、呼气相同步震荡和呼吸肌肉锻炼的功能[5],本研究探讨呼吸训练器与传统缩唇呼气两者排痰的效果。

1 材料与方法

1.1 研究对象 选取2018年3月至5月广州医科大学附属第一医院住院治疗的40例AECOPD患者。纳入标准:(1)符合AECOPD的诊断标准[6];(2)有痰量增加;(3)能坐位缩唇呼气或使用呼吸训练器。排除标准:(1)活动性咯血;(2)没有引流的气胸;(3)其他包括胸痛等能影响缩唇呼气或使用呼吸训练器努力程度的病理状态;(4)呼吸衰竭或心功能不全所致的低氧血症。本研究通过广州呼吸健康研究院伦理委员会批准(医科伦审2017第67号),所有受试者均签署知情同意书。

1.2 研究方法 呼吸训练器是由东莞永胜医疗制品有限公司生产,型号:30014071(图1)。

将入院的40例AECOPD患者随机分为呼吸训练器组和缩唇呼气组;研究分为3个阶段:排痰干预前期、排痰干预期和排痰干预后期,每个阶段均20 min,患者均保持坐位。

1.2.1 排痰干预方法 呼吸训练器组:将呼吸训练器的呼气阻力设置为阻力约为25 cm H2O(1 cm H2O=0.098 k Pa)的最高负荷水平,手平持呼吸训练器,经鼻快速深吸气后,用嘴包紧训练器的咬嘴做用力彻底呼气,呼尽气体后,再次深吸气,继续上述的呼吸循环动作。

图1 呼吸训练器

缩唇呼气组:患者作经鼻快速深吸气后,将嘴唇缩成鱼嘴状做用力彻底呼气,呼尽气体后,再次深吸气,继续上述的呼吸循环动作。

每组患者均在20 min的排痰干预阶段期间完成50个呼吸循环动作,每5个呼吸循环动作后或诱发咳嗽时,患者均进行主动咳嗽。

1.2.2 观察指标 排痰干预前期、干预期和干预后期,测定各阶段20 min内所排出的痰液总容量及其纯痰液容量和痰液中水成分容量、咳痰难度、痰液性状、痰黏稠度,每个阶段结束时测评呼吸困难BORG(Modified Borg scale)评分和经皮氧饱和度(pulse blood oxygen saturation,SPO2)。各指标的采集方法如下。

1.2.2.1 痰液总容量及其纯痰液容量和痰液中水成分容量 将每个阶段的痰液分别收集于一个容器,然后抽吸至容量20 ml(或50 ml)注射器中,注射器直立静置10 min后,直接读取痰液总容量及其纯痰液容量和痰液中水成分容量。

1.2.2.2 痰液性状、咳痰难度 参照中国 《咳嗽的诊断与治疗指南》2015版推荐的症状积分量表,评分标准表如下,痰液性状评分:0分为纯净透明、非黏稠痰;1分为少许脓性透明痰;2分为脓性黏痰(脓性＜2/3);3分为脓性黏痰(脓性≥2/3)[7]。

咳痰难度评分:0分为无痰;1分为痰易咳出;2分为痰较难咳出;3分为痰难以咳出。

1.2.2.3 痰黏稠度分度 1度:痰液黏附于容器杯壁无法下滑;2度:痰液在重力的作用下经容器杯壁缓慢下滑;3度:痰液在重力的作用下经容器杯壁大块下滑;4度:痰液很容易倾倒出来并且稀薄少量黏液附着残留容器杯壁;5度:痰液倾倒出来后,容器杯壁没有痰液残留。

1.2.2.4 BORG评分 0分:完全没有气喘或呼吸困难;0.5分:刚刚感觉到;1分:非常轻微;2分:轻微;3分:中等,尚可继续活动;4分:稍微严重;5分:严重,但是继续活动不是非常困难;6分:较严重,继续活动有些困难;7分:非常严重,能够继续活动,但非常劳累;8分:非常严重,需要强迫继续活动;9分:非常非常严重;10分:最大值,最强烈的呼吸困难[8-9]。

1.3 统计学分析 采用随机、单盲实验设计,采用SPSS 17.0统计软件对所得的数据加以统计分析;组间比较采用重复测量资料的方差分析;计量资料以表示,比较采用t检验;计数资料以率(%)表示,比较采用χ2检验;P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本情况 呼吸训练器组和缩唇呼气组各20例,所有患者均能完成实验,2组基本情况差异无统计学意义(P值均＞0.05),具有可比性(表1)。

2.2 排痰干预对排痰量的影响 排痰干预前,呼吸训练器组和缩唇呼气组的痰液总量、纯痰液容量和痰液水成分容量/痰液总量比值差异无统计学意义;干预期间,2组痰液总量和纯痰液容量均比干预前的显著增多(呼吸训练器组:P值均＜0.01,缩唇呼气组:P值均＜0.05),呼吸训练器组的痰液水成分容量/痰液总量比值也比干预前的明显增加(P＜0.01);其中,呼吸训练器组的痰液总量以及痰液水成分容量/痰液总量比值显著高于缩唇呼气组(P值均＜0.05);排痰干预后期,2组痰液总量、纯痰液容量均低于干预前期(表2)。

2.3 排痰干预对咳嗽难度、痰液性状和痰黏稠度的影响 排痰干预前,呼吸训练器组和缩唇呼气组的痰液性状、痰黏稠度和咳嗽难度差异无统计学意义;排痰干预期间,呼吸训练器组的咳嗽难度和痰液性状均比干预前的明显改善(P值均＜0.05),痰黏稠度增加(P＜0.05),而缩唇呼气的咳嗽难度、痰液性状和痰黏稠度没有改变;排痰干预后期,2组痰黏稠度均比干预前期和干预期增加,其中训练器组的效果更显著,但咳嗽难度和痰液性状均比干预前期和干预期的明显改善(表2)。

表1 2组患者的基本情况

2.4 排痰干预对BORG评分和SPO2的影响 排痰干预后,2组干预期和干预后期的BORG评分和SPO2均比干预前明显改善(表2)。

3 讨论

COPD患者急性加重后,常表现为痰量增多和呼吸困难。不能及时、有效排除痰液,将会加重呼吸困难,导致呼吸肌肉疲劳、甚至低通气、呼吸衰竭[10-11]。排痰是AECOPD的重要治疗方法之一。

在非机械通气的患者中,痰液是通过患者咳嗽排出的。气道痰液诱导患者咳嗽的前提是[12]:通过气道黏膜表面的纤毛摆动,将小气道的痰液逐渐转运到大气道后,刺激气道咳嗽感受器诱发患者咳嗽。小气道痰液能够被转运到大气道的条件是[12]:纤毛运动能力正常、小气道的管腔通畅和痰液流动性高。气道通畅和痰液流动性高时,体位引流也能够促进小气道痰液往中央气道转移。保证气道通畅和提高痰液流动性是清除痰液的重要措施。

提高痰流动性的方法有[13-16]:提高痰稀释度、增强纤毛活动能力、扩张小气道、使痰液本身产生震荡位移等。目前非药物排痰方法主要有:体位引流、拍背或胸部震荡、缩唇呼气、无创正压通气和咳嗽排痰装置等[17-18]。体位引流的前提是痰液流动性高,拍背或胸部震荡的排痰机制是痰液产生震荡位移,缩唇呼气和无创呼吸机的排痰机制是通过呼气相气道内正压扩张气道,促进气道引流,咳嗽排痰装置是通过提高气道内压扩张气道或使痰液产生震荡位移。

呼吸训练器(图1,东莞永胜医疗制品有限公司生产)是一种新型排痰装置[5],其结构包括:咬嘴、管道、单向吸气阀、单向呼气阀、连接于呼气阀的弹簧和呼气阻力调节装置[19]。当患者深吸气后经该呼吸训练器用力呼气时,可以产生呼气相压力,形成持续呼气相正压,有利于小气道扩张;当呼吸训练器的阻力设置在最大阈值(约25 cm H2O)时,患者用力深吸气后,用力吹气期间,管道内压力升高,吸气单向阀关闭,当管道内压力高于与呼气阀相连的弹簧所产生的阻力时,呼气单向阀打开,开始呼气,管道内压力随之下降至低于阻力阈值,单向呼气阀在弹簧张力作用下关闭,关闭后,管道压力再次升高,如此反复,导致呼气单向阀反复被打开和关闭,出现与呼气相同步的单向呼气阀震荡,产生的震荡波可逆传递至气道,呼吸道痰液产生共振,促使气道痰液移位,通过诱发咳嗽而被清除。

表2 2组咳嗽、痰液及BORG评分等指标的比较()

表2 2组咳嗽、痰液及BORG评分等指标的比较()

注:SPO2为经皮氧饱和度;与干预前比较,a P＜0.05,b P＜0.01;与干预期比较,c P＜0.05,d P＜0.01

组别 例数 痰液总量(ml)干预前 干预期 干预后F值 P值 纯痰液容量(ml)干预前 干预期 干预后F值 P值呼吸训练器组缩唇呼气组20 20 4.1±4.3 5.3±5.2 13.6±8.0b 9.1±5.9a 3.7±3.3ad 2.4±2.2ad 28.305 0.000 3.3±3.7 4.4±4.5 9.1±5.9b 6.5±5.0a 2.4±2.2d 2.1±2.4bd 34.901 0.000 t值 0.649 -2.336 -0.856 0.687 -1.518 -0.648 P值 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05组别 例数 痰液水成分容量/痰液总量（%）干预前 干预期 干预后F值 P值 咳痰难度（分）干预前 干预期 干预后F值 P值呼吸训练器组缩唇呼气组20 20 16.0±0.2 16.0±0.2 31.0±0.2b 19.0±0.121.0±0.2 6.549 0.004 2.2±1.0 2.2±0.9 21.0±0.21.5±0.7a 2.1±0.8 0.9±0.9bd 1.3±1.0bc 20.567 0.000 t值 0.247 -2.496 -0.374 -0.206 2.3 1.251 P值 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05组别 例数 痰液性状（分）干预前 干预期 干预后F值 P值 痰黏稠度（分）干预前 干预期 干预后F值 P值呼吸训练器组缩唇呼气组20 20 2.3±1.0 2.3±0.9 1.7±0.7a 2.3±0.8 1.0±0.9bd 1.5±1.2bc 19.455 0.000 2.3±1.4 2.7±1.1 3.1±1.0a 2.7±1.1 3.7±1.3b 3.7±1.1bc 15.980 0.000 t值 -0.03 2.406 1.296 0.849 -1.161 0.352 P值 ＞0.05 ＜0.05 0.221 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05组别 例数 BORG评分（分）干预前 干预期 干预后F值 P值 SPO2（%）干预前 干预期 干预后F值 P值呼吸训练器组缩唇呼气组20 20 3.6±1.6 3.0±1.7 3.2±1.5b 2.8±1.6a 3.2±1.5b 2.8±1.6a 13.680 0.001 95.7±2.3 96.1±2.0 96.8±2.3a 97.1±1.8a 96.6±2.2a 97.3±1.5b 8.540 0.000 t值 -1.13 -0.847 -0.847 0.484 0.138 0.94 P值 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

本研究结果显示,在AECOPD患者中,使用呼吸训练器和缩唇呼气进行排痰作业时,两者均能提高单位时间内的痰量,其中呼吸训练器的排痰量明显高于缩唇呼气的,两者停止干预后,单位时间内的痰量显著减少,提示两者均有促进气道痰液清除的作用,呼吸训练器的效果优于缩唇呼气。

干预期间痰量增多的机制可能是,气道痰液的排出量增加或痰液水化增多。干预期间,假如痰量增多仅由于痰液的排出量增加,那么,干预前、后痰液的各项物理性状应该相似。但本研究结果显示,排痰干预期间,呼吸训练器组的咳嗽难度、痰液性状均比干预前明显改善,痰黏稠度较干预前增加,而缩唇呼气干预期间的咳嗽难度、痰液性状和痰黏稠度跟干预前相似;排痰干预完成后,2组的咳嗽难度和痰液性状均比干预前期和干预期明显改善,痰黏稠度均较干预前期和干预期增加,其中呼吸训练器组的增加更显著。这2种方法干预后,痰液中的水成分占比分别从(16.0±0.2)%、(16.0±0.2)%增加至(31.0±0.2)%、(19.0±0.1)%,其中呼吸训练器的增加差异有统计学统计学(P＜0.05),且高于缩唇呼气的,提示2种方法均有促进水化的作用,但呼吸训练器更好。人体下呼吸道气体为温度37℃的饱和湿度气体,当气体从下呼吸道呼出时,温度降低,饱和湿度气体的部分水蒸气转变微小水滴,沉降于气道痰液表面[20]。这种水分转移随潮气量的增加而增加,而使用呼吸训练器和缩唇呼气这2种排痰方法时,患者均采用用力吸气和用力呼气,潮气量都增加,如果2种排痰方法的痰中水分比例增加是由于潮气量增加所致,那么两者的痰液水成分增加程度应该相似,停止干预后,痰水成分下降程度也应该相似。但本文结果显示,干预期间,训练器组排除痰液的水成分占比显著高于缩唇组,提示痰液水成分增多的机制不仅仅是潮气量增加所致;干预停止后,呼吸训练器组的痰液水成分从(31.0±0.2)%降至(21.0±0.2)%,而缩唇呼气组的痰液水成分从(19.0±0.1)%增加至(21.0±0.2)%,干预后期2组痰液水成分占比差异无统计学意义,这进一步提示,使用呼吸训练器期间,有其他途径增加痰液的水成分,可能与气道黏膜腺体分泌增加有关,其增加痰液水成分占比的机制有待进一步探讨。

2种方法干预期间,痰量增多不能完全用水成分增多解释,因为扣除水分后,呼吸训练器和缩唇呼气干预期间的纯痰液容量也显著增加,均比干预前的显著增多,干预结束后均显著减少。提示呼吸训练器和缩唇呼气也有直接促进痰液排出的功能。从中央大气道到外周肺小气道都存在分泌物,通过咳嗽排除的痰是中央气道的分泌物,促进小气道分泌物进入中央气道是排痰的关键[12]。在没有排痰干预的短时间内,从小气道被推移到中央气道的痰量是恒定的;排痰干预后,短时间内排痰量增加的原因可能有,中央气道存在痰液的潴留或小气道向中央气道推移的痰量增多、速度加快。在本研究中,2种排痰方法干预后,剔除湿化的水分外,纯痰量的排出显著增加,其中呼吸训练器增加幅度比缩唇呼气的多,而排痰干预结束后,呼吸训练器组的排痰速度跟干预前的相似,缩唇呼气干预后的排痰速度显著低于干预前;同时,呼吸训练器干预期和干预完成后,痰液黏稠度进行性增加。提示呼吸训练器能够促进分泌物从小气道被推移到中央气道。

气道分泌物增多,气道阻力增加,可引起通气量减少和呼吸做功增加,严重的可导致呼吸肌肉疲劳、呼吸衰竭[10-11]。排痰后,气道阻力降低,呼吸做功减少,有利于提高肺泡通气量,改善氧合和减轻呼吸困难程度[21]。本文结果显示,尽管使用呼吸训练器与缩唇呼气期间,需要克服的阻力均增加,做功增加,但BORG评分和SPO2不但没有恶化,相反均有改善,且干预结束后,BORG评分仍继续改善。这跟患者促进排痰后,呼吸做功减少和通气氧合改善有关。2种方法改善氧合和呼吸困难的程度差异无统计学意义,可能与干预时间短有关,为了探讨2种方法对疗效的影响,需要进一步探讨。

综上所述,呼吸训练器与缩唇呼气2种排痰方法均能改善AECOPD患者排痰能力和改善呼吸困难;跟缩唇呼气比较,呼吸训练器更能提高痰液水合效应、改善痰液性状、促进小气道分泌物向中央气道推移和加快排痰。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突