联合刺激吸气和呼气肌群对COPD稳定期患者肺康复的价值

李伯君，赵晓赟，胡秀娟，张力，李冠华，杨学瑾，李月川

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种严重危害人类健康的常见病、多发病，已成为全球性的公共卫生问题。在全球范围内，COPD 是发病率和病死率均为第4 位的疾病，而且由于目前对COPD 在预防、识别、诊断和治疗的努力不够，预计其发病率和病死率在 10 年内将上升到第 3 位［1］。Wang 等［2］的研究显示，我国COPD总体患病率为8.6%，其中男性患病率高达11.9%，女性为5.4%，40 岁以上人群患病率达13.8%。COPD 患者肺功能进行性下降，呼吸肌易发生疲劳，临床上表现为呼吸困难及呼吸运动不协调。呼吸肌群中膈肌是最主要的吸气肌，占吸气功能的60%；肋间内肌、腹直肌、腹横肌则是主要的呼气肌。肺康复治疗是目前COPD防治领域关注和研究的重点和热点［3］。呼吸神经肌肉刺激仪可用于慢性肺部疾病的康复训练，改善呼吸肌功能，降低慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）患者的插管率、住院天数及住院费用［4］。本研究采用神经肌肉刺激仪对COPD 稳定期患者膈神经、腹直肌和腹横肌进行联合电刺激，取得了良好的效果，现报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 为2018 年8 月—2019 年5 月在天津市胸科医院呼吸与危重症医学科门诊就诊的COPD 稳定期患者96例，其中男66 例，女30 例。患者均为依据“慢性阻塞性肺疾病全球倡议2017版（GOLD 2017）”诊断标准肺功能检查诊断为COPDⅢ、Ⅳ级的患者。所有患者自愿参加临床试验并签署知情同意书。

1.2 纳入标准 （1）年龄40～75 岁，性别不限。（2）吸入支气管舒张剂后第一秒用力呼气量（FEV1）/用力肺活量（FVC）＜70%且FEV1＜50%预计值的COPD稳定期患者。

1.3 排除标准 （1）处于AECOPD 者。（2）需使用呼吸兴奋药物联合治疗者。（3）建立有创或无创机械通气者。（4）心力衰竭且美国纽约心脏病协会（NYHA）心功能分级为Ⅲ～Ⅳ级者。（5）入组前1个月有不稳定型心绞痛或心肌梗死。（6）体内植入心脏起搏器及其他电刺激装置者。（7）由于脑卒中、神经肌肉疾病、关节退行性变等其他非呼吸系统疾病原因所致的运动受限者。（8）中重度肝、肾功能不全者。（9）胸、腹部存在皮肤损伤或外科手术后伤口尚未愈合者。（10）体表电极过敏者。（11）孕妇（妊娠试验阳性）及哺乳期妇女。（12）存在精神疾患，严重听力、视力障碍等导致不能良好配合者。（13）1 个月内参加其他临床试验者。（14）不能按期随访者。

1.4 分组及研究流程 将符合标准的患者以随机数字表法分为药物治疗组（n=32）、单独膈肌刺激组（膈肌刺激组，n=34）以及膈肌、腹肌联合刺激组（联合刺激组，n=30）。所有患者入组当日完善病史采集、肺功能检查、6 分钟步行距离（6MWD）、血气分析、改良呼吸困难指数（mMRC）评分、慢性阻塞性肺疾病评估测试量表（CAT）评分、BODE评分（即体质指数、气流阻塞程度、呼吸困难及运动能力的综合判断评分）等相关资料。药物治疗组采用一般呼吸锻炼、健康教育及常规药物治疗；膈肌刺激组在药物治疗组基础上行体外膈肌起搏器干预，患者取坐位，膈神经刺激电极分别贴在左、右两侧颈部胸锁乳突肌外缘下1/3 处，参考电极分别贴在两侧胸大肌表面上，设置参数，刺激强度为40 Hz［5］，治疗时间为30 min；联合刺激组在单纯膈肌刺激组的基础上加用2对腹肌刺激电极，1对治疗电极对称地放置在前部腹直肌表面，参考电极置于其下方30 cm 处；另1 对治疗电极放置在两侧腹斜肌表面，2个参考电极置于相应治疗电极外侧10 cm处，刺激强度为40 Hz，治疗时间为30 min。3组患者治疗周期为20 d［6］，分别收集3组患者在治疗前及治疗20 d后的相关数据，包括：（1）肺通气功能检查。FEV1、FVC、每分钟最大通气量（MVV）、呼气峰流速（PEF）。（2）6MWD。（3）双侧膈肌随呼吸运动的活动度。采用3.5 MHz超声探头测量。

1.5 统计学方法 采用SPSS 22.0统计分析软件对数据进行处理。计量资料用均数±标准差（）表示，组间比较采用方差分析，多重比较采用LSD-t检验；计数资料的比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组一般临床资料 3 组患者性别、年龄、身高、体质量、吸烟史、基础血压、血气分析等一般情况比较差异无统计学意义；患者COPD 病程、肺大疱、肺气肿、肺动脉高压、肺心病、冠心病等疾病资料及日常使用吸入性糖皮质激素（ICS）、长效抗胆碱能药物（LAMA）、长效β2 受体激动剂（LABA）等用药情况比较差异无统计学意义；3 组患者治疗前mMRC 评分、CAT 评分、BODE 评分比较差异无统计学意义，3 组患者COPD 严重程度一致，具有可比性，见表1～3。

Tab.1 Comparison of general clinical data between three groups of COPD patients表1 3组COPD患者一般临床资料比较

2.2 各组治疗前后膈肌活动变化 3组患者在治疗前双侧膈肌活动度一致，差异无统计学意义。治疗后联合刺激组双侧膈肌活动度大于其他2组，膈肌刺激组膈肌活动度大于药物治疗组（P＜0.05），见表4。

2.3 各组治疗前后6MWD 及肺功能指标变化 治疗前3组FVC、FEV1、PEF、MVV、6MWD差异无统计学意义。治疗后联合刺激组上述指标均优于其他2组，膈肌刺激组优于药物治疗组（均P＜0.05），见表5。

Tab.2 Comparison of basic diseases and daily basic medication data between three groups of COPD patients表2 3组COPD患者基础疾病及日常基本用药资料比较

Tab.3 Comparison of mMRC score,CAT score and BODE score between three groups of COPD patients表3 3组COPD患者mMRC评分、CAT评分、BODE评分比较 （分，）

Tab.3 Comparison of mMRC score,CAT score and BODE score between three groups of COPD patients表3 3组COPD患者mMRC评分、CAT评分、BODE评分比较 （分，）

均P＞0.05

组别药物治疗组膈肌刺激组联合刺激组F n 32 34 30 mMRC 1.44±0.67 1.44±0.66 1.40±0.67 0.036 CAT 23.90±4.90 23.60±5.40 22.60±4.50 0.563 BODE 2.75±1.13 2.67±1.00 2.67±1.21 0.053

Tab.4 The diaphragmatic activity before and after treatment between three groups of COPD patients表4 3组COPD患者治疗前后不同治疗时段的膈肌活动度 （）

Tab.4 The diaphragmatic activity before and after treatment between three groups of COPD patients表4 3组COPD患者治疗前后不同治疗时段的膈肌活动度 （）

＊P＜0.05；a与药物治疗组比较，b与膈肌刺激组比较，P＜0.05

组别药物治疗组膈肌刺激组联合刺激组F n 32 34 30右侧（cm）治疗前4.30±1.00 4.40±0.82 4.10±1.13 0.852治疗后4.30±0.71 4.70±0.64a 5.10±0.59ab 12.900＊左侧（cm）治疗前4.20±1.00 4.20±0.56 4.10±0.88 0.051治疗后4.20±0.70 4.60±0.58a 4.96±0.67ab 12.700＊

3 讨论

因长期处于过度吸气状态，COPD 患者胸廓发生改变，肋骨上抬，肋间隙增宽，胸廓前后径加大，形成“桶状胸”，导致膈肌移动度下降，通气能力减低；同时，由于胸廓结构的改变，造成患者整个呼吸肌群协同工作能力下降，导致其呼吸功能进一步恶化［7］。神经肌肉刺激可用于COPD 患者的辅助呼吸治疗，协助改善其肌肉力量，临床上常见的电刺激设备对吸气肌训练较多，多见于膈肌的康复训练［8］。本研究显示，与单纯药物治疗相比，单独对膈肌进行电刺激即可改善COPD 患者的肺功能状态，改善通气功能。游秋烟等［9］报道单纯应用体外膈肌起搏器能有效改善稳定期COPD 患者的肺通气功能及运动能力，提高日常活动能力及生活质量，本研究与之相符。同时，腹肌作为最主要的呼气肌，对其进行电刺激作为一种改善呼吸肌功能的方法在临床中受到越来越多的重视。Gollee等［10］报道通过腹肌电刺激可以改善呼吸功能。国内也有研究者尝试同时对膈神经和腹肌应用不同频率的电刺激来改善患者的通气功能，结果证实，同时电刺激吸气肌和呼气肌会产生协同作用，使膈肌和腹肌有规律地收缩，更有利于膈肌活动及潮气量增加，促进肺泡内CO2排出，改善肺通气功能，从而提高患者呼吸肌的肌力和耐力，是一种较好的训练方法［11］。对腹肌进行电刺激能改善肺功能，主要原因包括：（1）对腹肌进行电刺激可增加腹肌收缩，加大呼气压力，改善呼气流速，进而改善肺功能［11］。（2）对腹肌进行电刺激可减少肺容量、功能残气量及降低吸气过程中弹性回缩力，提高呼吸效率，改善肺功能，而COPD患者大多呈现肺过度充气的状态［10］。（3）对腹肌进行电刺激可以强化呼气肌的力量和耐力，通过增加腹腔压力，改善患者的咳嗽功能，增强其呼吸道分泌物的清除能力，进而改善肺功能［12］。

Tab.5 Comparison of lung function and 6MWD data between three groups of COPD patients表5 3组COPD患者治疗前后肺功能、6MWD的数据比较 （）

Tab.5 Comparison of lung function and 6MWD data between three groups of COPD patients表5 3组COPD患者治疗前后肺功能、6MWD的数据比较 （）

＊P＜0.05；a与药物治疗组比较，b与膈肌刺激组比较，P＜0.05

组别药物治疗组膈肌刺激组联合刺激组F n FEV1（L）FVC（L）32 34 30治疗前1.20±0.30 1.18±0.27 1.24±0.19 0.428治疗后1.17±0.19 1.25±0.10a 1.33±0.14ab 8.333＊治疗前2.69±0.53 2.58±0.51 2.74±0.42 0.855治疗后2.70±0.42 2.92±0.42a 3.13±0.34ab 9.076＊组别药物治疗组膈肌刺激组联合刺激组F MVV（L/min）治疗前46.8±12.8 44.7±10.1 46.7±14.2 0.289治疗后45.2±8.9 50.1±9.7a 54.9±6.7ab 9.950＊PEF（L/s）治疗前3.92±0.84 3.73±0.80 4.15±1.12 1.602治疗后4.01±1.06 4.46±0.57a 4.89±0.75ab 9.030＊6MWD（m）治疗前393.3±32.7 406.9±32.4 394.1±31.6 1.875治疗后396.5±33.8 416.6±33.8a 436.3±35.3ab 10.410＊

本研究通过体外电极同时对膈神经和腹肌进行联合电刺激，结果显示该组各项指标比单纯膈肌刺激组、常规药物治疗组均有明显改善。原因包括：（1）本研究显示联合刺激组膈肌力量增强，膈肌活动度增加，通气功能改善。Jung 等［13］报道同时进行腹肌和膈肌刺激可以增加膈肌厚度，增强膈肌的收缩力度，反馈式增加对膈肌的锻炼，本研究与之相符。（2）本研究显示同时对呼气肌和吸气肌进行电刺激，强化呼吸肌群的耐力和力量，可以使患者呼吸运动恢复协调，进而达到改善肺功能的治疗目的。而既往文献报道，COPD 患者多会出现胸廓结构改变，呼吸运动不协调，继而发生肺功能的进一步恶化，加重呼吸困难［14］。（3）结合本研究的结果，笔者认为同时通过体外电极对膈神经和腹肌进行功能性电刺激不仅可以分别对吸气肌和呼气肌进行锻炼，加强肌肉力量，改善其生理功能，而且此两种锻炼具有反馈协同性。Oh等［15］报道，对膈肌等吸气肌的训练亦可增加腹部肌肉厚度，从而增加呼气肌的力量，改善患者的肺功能，本研究与之相符。故同时刺激腹肌及膈神经可以使患者获得较单一治疗更大的益处。

既往文献报道，颈动脉体敏感性的变化是导致疾病相关的呼吸紊乱和自主神经功能失调的主要因素［16］。在本研究中，放置于颈部的膈神经刺激电极在刺激膈神经的同时，有可能会刺激到颈动脉体，进而对颈动脉体的神经电化学功能产生影响，在一定程度上改变对呼吸的调控，这也是今后要研究的重点。

综上，呼吸神经肌肉刺激仪通过体外电极对膈神经和腹肌进行反馈协同式电刺激可增加患者肌肉力量，改善通气状态，减少肺容量，同时可以帮助恢复呼吸活动的整体协调性，改善肺功能，提高患者的生活质量。本研究表明膈肌、腹肌联合刺激较单纯膈肌刺激联合药物治疗及单纯药物治疗对患者的呼吸康复治疗有更好的效果。