脑卒中后咳嗽功能障碍的研究进展

李 毅(综述)，余和平(审校)

脑卒中是成年人致残的主要原因之一[1]，卒中相关性肺炎(stroke-associated pneumonia,SAP)是脑卒中后常见并发症[2]，与卒中后住院病死率的增加、住院时间的延长以及出院后功能预后不良相关[3]，吞咽困难和误吸风险增加是SAP发生的重要危险因素[4]。咳嗽是防止误吸的重要保护机制，通过产生高速呼气气流，排出气道的异物或分泌物，避免误吸的发生。咳嗽功能障碍与脑卒中患者肺部感染率增加有关。有研究[5]表明，自发性咳嗽的峰值咳嗽流量(peak cough flow，PCF)每增加1 L/min，肺炎风险降低0.6%。咳嗽包括自发性咳嗽(voluntary cough,VC)和反射性咳嗽(reflex cough,RC)，脑卒中患者两者均有可能受损[6]。

1 脑卒中咳嗽功能障碍的危险因素

咳嗽分为VC和RC，前者属于随意活动，人可以自愿地引发或抑制其发生，喉部刺激不是VC发生的必要条件；后者属于非自愿反射[7]，在吸入食物或分泌物时会刺激RC的发生，从而对呼吸道产生保护作用。脑卒中患者的VC和RC均有可能受损[6]，且与随后肺炎的发生存在显著相关性[8]。有研究[6，9]表明卒中后咳嗽反射的减弱或消失与病灶部位、病灶体积、呼吸肌无力及大脑皮层对呼吸肌协调性减弱相关。通过了解脑卒中后咳嗽功能障碍的相关危险因素，对高风险患者早期采取有效的干预措施是很重要的。

1.1脑卒中病变部位及病变体积 脑卒中患者咳嗽功能障碍和肺炎发生风险升高与卒中的病变部位、病变体积有关[9-10]。传统的观点认为脑卒中病灶累及脑干时，RC会受到影响[11]。而VC障碍与损伤累及大脑皮层结构相关[12]，仅在严重损伤时才会引起RC的改变[11]。近年来的一些研究通过影像学对脑卒中患者进行病灶定位，观察特定的病变部位与咳嗽功能相关性。一项采用功能磁共振的研究[13]表明咳嗽时与咳嗽相关的特定大脑区域会出现任务特异性的激活，比如VC时脑桥头区的激活。一项研究通过MRI确定急性脑卒中患者病灶部位，并通过纤维内窥镜下吞咽功能检查法(fiberoptic endoscopic evaluation of swallowing，FEES)评估存在误吸时是否能够诱发有效的咳嗽反射，最终发现初级感觉和感觉运动整合区以及边缘区的病变可以预测RC受损和肺炎的发生[9]。Lee等[14]采用基于体素的病变-症状映射(voxel-based lesion-symptom mapping,VLSM)技术研究脑卒中病变部位对VC的影响，发现VC减弱与脑卒中后顶叶、额叶、上纵束、后放射冠、颞叶、内囊后肢、颞叶上回的病变有关。研究[15-16]发现脑卒中病灶体积越大，越容易出现吞咽困难，导致误吸风险。然而，也有研究认为咳嗽功能的减弱或消失也与脑卒中病灶体积有关。一项研究[11]表明广泛的前循环梗死更容易出现咳嗽功能障碍。Suntrup-Krueger等[9]通过测定137个解剖定义的脑区损伤体积百分比发现咳嗽功能受到病灶体积的显著影响，大面积的卒中患者更容易发生咳嗽功能障碍。通过这些研究结果我们能够推断出大面积脑卒中患者在吞咽困难和咳嗽功能障碍的双重危险因素影响下，更容易发生SAP。因此，早期通过影像学的方法对进行病变定位及病变体积的评估，可以在临床实践中预测脑卒中患者咳嗽功能受损的发生风险，积极采取相应的干预措施，改善脑卒中后呼吸系统并发症风险增加的患者的预后。

1.2呼吸肌无力及大脑皮层对呼吸肌协调性改变 呼吸肌包括膈肌、肋间外肌以及辅助呼吸肌。强烈的咳嗽，无论是VC还是RC，都需要呼气肌肉强有力的协调收缩，并且在咳嗽之前有充分的吸气。吸气肌无力会阻止肺部达到高容量，导致呼气肌处于机械劣势，从而降低咳嗽效果[17]。脑卒中不仅会引起肢体偏瘫，还会影响吸气和呼气肌肉的强度，导致患者呼吸肌无力[18]，从而影响咳嗽功能。VC和RC的运动激活模式不同。Lasserson等[17]通过测定表面肌电图和咳嗽功能发现VC是呼气肌和辅助呼吸肌的连续性激活，而RC是呼气肌和辅助呼吸肌的早期同时激活。脑干介导产生RC时，来自气道传入的感觉会同时输出到所有呼气肌和辅助肌肉，从而在咳嗽开始时在肺内产生最大的气流。相反，在VC中，大脑皮层对髓质中心的输入(甚至绕过这些中心)可以调节不同肌肉的激活水平和顺序，并根据感知的需要产生更可控的气流。根据这项研究的结果可以得出大脑能够对呼吸肌进行不同的运动调控，特定部位的脑损伤可能引起呼吸肌运动模式改变，进而导致咳嗽功能障碍。有研究[6]发现，大脑皮层受损时会影响与咳嗽相关的胸腹部肌肉的协调激活，在呼气肌肌力保持不变时，VC和RC均可能受损。因此，我们能够推断出呼吸肌协调性可能受到大脑皮层的调节。大脑皮层受损不仅会出现呼吸肌无力[19]，在呼吸肌肌力未受影响时也可能发生咳嗽功能障碍。

2 咳嗽的有效性指标：PCF与呼吸功能障碍的相关性

2.1PCF与肺炎风险的相关性 脑卒中患者肺炎的发生与咳嗽减弱或消失有关[8]。通过对PCF的客观测量可以有效预测肺炎风险。有研究[20]已经证明，VC时PCF>160 L/min才能够主动清除气道分泌物以达到成功拔管的最低要求，并且至少需要270 L/min的PCF来防止并发上呼吸道感染期间肺部并发症的发生。Bianchi等[21]对卒中患者的VC时的PCF和肺炎发生风险进行回顾性研究发现，242 L/min的PCF值能够作为预测肺炎风险的临界值：PCF<242 L/min时能预测65%的肺炎发生，PCF<242 L/min可以排除90%的肺部并发症。Kulnik等[5]招募了72例急性脑卒中患者，对PCF和4周时肺炎发生率进行分析表明，RC的PCF与肺炎之间无统计学意义(P>0.05)，而VC的PCF与肺炎发生有显著相关性，VC期间每增加1 L/min的PCF，肺炎风险降低0.6%。因此，我们可以推断出相比于RC，VC时的PCF对脑卒中患者肺炎发生更有预测价值，较高水平的PCF是肺炎重要的阴性预测指标。

2.2PCF与呼吸功能障碍的相关性 脑卒中患者吸气时膈肌移动度减少和胸廓扩张程度降低会导致呼吸受限，导致呼吸功能障碍[22]。同时呼吸肌无力也会影响咳嗽功能[17]。Kimura等[23]通过对脑卒中患者的VC时PCF值和呼吸功能指标进行多元逐步回归分析发现，吸气贮备量(inspiratory reserve volume,IRV)是脑卒中患者肺活量降低的主要因素，同时IRV的降低可以解释脑卒中患者PCF中约50%的变异。Ward等[24]通过测量急性脑卒中患者和健康对照组VC时的PCF和咳嗽前吸气容积(cough inspired volume,CIV)，CIV减少能够有效地预测PCF的降低。这些研究说明在咳嗽前能够完成足够的吸气对卒中患者有效咳嗽的发生尤为重要。对于脑卒中患者而言，我们不仅要关注呼气肌对咳嗽功能的影响，吸气肌的作用也不可忽略。脑卒中患者功能残气量(functional residual capacity,FRC)减少也会导致PCF受损[24]。这可能是由于肺部的流量特征受损以及肺容量减少，对呼气肌的长度以及由此产生的压力生成能力的影响[25]。第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)与用力肺活量(forced vital capacity,FVC)的比值是判断是否存在气道阻塞的重要指标，研究[6]发现，FEV1/FVC降低也可以预测PCF的降低。

3 脑卒中后咳嗽功能障碍的康复治疗

脑卒中患者咳嗽功能受损与肺炎的发生息息相关，早期识别咳嗽功能障碍并及时采取有效的康复治疗，对减少肺部并发症、改善患者预后是有必要的[26]。目前针对咳嗽功能的康复治疗包括呼吸肌训练、胸颈部活动训练等。

3.1呼吸肌训练 脑损伤会影响偏瘫肢体的肌肉力量以及运动控制功能[27]。脑卒中患者胸腹部的呼吸肌力量减弱和协调性障碍会降低咳嗽能力和排痰能力，导致呼吸道分泌物聚集，最终引起呼吸道并发症[28]。因此，改善呼吸肌强度的干预措施对咳嗽能力的提高可能有较好的疗效。Jo等[29]通过对慢性脑卒中患者进行8周的呼吸肌训练，干预前后测量了呼吸肌肌力和咳嗽功能，结果表明呼气肌力量的增强有助于改善咳嗽功能。Hegland等[30]对慢性脑卒中患者进行了5周呼气肌训练，患者的呼气肌力量和RC强度改善明显，VC的强度没有显著差异。Jo等[31]使用阈值吸气和呼气肌训练器对慢性脑卒中患者进行8周的联合呼吸肌训练，干预前后测量了呼吸肌肌电图和PCF，结果表明干预组患者训练完成后呼气肌的肌电活动和咳嗽能力改善更为明显。然而，Kulnik等[32]使用阈值阻力装置对急性脑卒中患者进行4周的呼吸肌训练，干预组和对照组的呼吸肌强度和咳嗽能力的改善程度以及90 d肺炎发生率并没有明显差异(P>0.05)。通过这些研究我们能够推断出针对脑卒中后出现咳嗽功能减弱或消失的患者进行呼吸肌训练尤其是呼气肌训练是积极有用的。但是，卒中后早期呼吸肌力量和咳嗽能力在无额外干预的情况下可能也会随时间而改善，同时呼吸肌训练是否能改善咳嗽功能还可能与治疗时间有关。

3.2胸颈部活动训练 脑卒中患者常常由于胸腔活动度减小而影响呼吸、咳嗽功能。增加胸部活动可以帮助患者在咳嗽前适当吸气，同时促进收缩前的呼气肌延长，增强咳嗽能力[33]。头部和颈部的异常姿势会由于肌肉的不平衡而产生持续的异常身体压力，这种异常压力导致肺通气受到限制[34]。Cho等[35]对脑卒中后行气管切开术的患者进行了8周颈椎活动度训练，结果表明颈椎运动锻炼可有效改善气管插管的脑卒中患者的肺功能和咳嗽能力，同时有助于去除气管切开插管。Jang等[33]对脑卒中患者进行了4周的胸颈关节活动训练，结果表明治疗完成后患者的肺功能和咳嗽功能得到显著改善。通过这些研究我们可以得出通过加强卒中患者胸颈部的活动可以改善咳嗽功能的结论。另外，有研究[36]还证明了可以通过改善肌力和运动幅度的上肢运动来减少躯干代偿作用，进而改善患者的呼吸、咳嗽功能。采取有效的康复治疗措施来改善患者咳嗽功能是很有必要的，对于降低误吸风险，减少肺部并发症的发生有重要意义。目前针对脑卒中患者咳嗽功能障碍的干预措施较少，未来有待进一步开展有助于改善咳嗽功能的康复治疗措施。

4 结语

脑卒中患者可能存在多种功能障碍，其中咳嗽功能障碍是导致肺部并发症发生的重要危险因素。脑卒中后咳嗽功能障碍与多种危险因素相关，包括病变部位、病变体积、呼吸肌无力及大脑皮层对呼吸肌的协调性降低等，未来需要更多的研究来探索大脑特定病变部位与咳嗽功能障碍的相关性。同时，有研究已经证明脑卒中患者咳嗽功能障碍与呼吸功能受损相关，还可以通过测量咳嗽能力预测肺炎发生风险。未来在临床实践过程中应该更加关注脑卒中患者咳嗽功能与呼吸功能及肺炎的相关性，以便于病情的全面评估及预测疾病的发生发展。目前针对咳嗽功能的康复治疗措施较少，呼吸肌训练对咳嗽功能的改善存在争议，未来需要大样本量、多中心的研究进一步验证患者所处的发病时期、治疗持续时间及训练强度对呼吸肌训练改善咳嗽功能效果的影响。