体外膈神经电刺激对脑卒中患者呼吸功能的影响

朱成杰，李恩凤，刘倩芸，王 骏

(江苏省无锡市第九人民医院康复医学科，江苏 无锡214062)

脑卒中是目前全球排名第二的死亡原因及首要致残因素，约80%幸存者伴有不同类型的后遗症，相关数据表明，约41%脑卒中患者患侧膈肌运动幅度明显下降，进而严重影响呼吸功能[1]，阻碍患者康复进程，影响预后[2]。体外膈神经电刺激对膈神经进行精准电刺激，达到调节膈肌收缩节律、改善膈肌功能的效果[3]。近年来体外膈神经电刺激逐渐被应用于慢性阻塞性肺疾病、脊髓损伤、顽固性呃逆、慢性心力衰竭、睡眠障碍等疾患康复中。本文采用随机对照试验的方法对体外膈神经电刺激干预卒中患者呼吸功能的效果进行评估，以评估该技术有效性。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2020年8月至2021年5月无锡市第九人民医院康复医学科住院的脑卒中恢复期患者50例。纳入标准：①年龄18～80岁；②首次发生脑卒中，且诊断符合《中国脑血管疾病分类2015》关于脑卒中的诊断标准[4]，并经头颅CT或者MRI确诊；③非急性发作期，病程2～12周；④意识清晰，生命体征平稳。排除标准：①合并其他神经系统疾患；②并发肺炎、心脏疾患、肝肾功能不全、肿瘤等情况；③存在非脑卒中所致的呼吸功能障碍；④合并膈神经电刺激禁忌证如佩戴心脏起搏器；⑤认知功能障碍或精神障碍，配合度欠佳；⑥因严重面瘫致呼吸功能评估无法完成。采用随机数字表法分为干预组和对照组各25例。两组患者的性别、年龄、病程、脑卒中性质等一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。所有患者均知情同意并签署知情同意书。本研究经无锡市第九人民医院伦理委员会审查批准。

表1两组患者一般资料比较

1.2 方法

1.2.1治疗方法 两组患者均接受基础药物治疗和常规综合康复，常规综合康复包括物理因子治疗、偏瘫肢体综合训练、作业疗法、吞咽言语治疗、膈肌功能训练及呼吸控制训练等。每次60 min，每天1次，每周6天，共4周。干预组在基础药物治疗、常规综合康复基础上加用体外膈肌起搏器(广州雪利昂生物科技有限公司)。治疗时嘱患者放松，取舒适半卧位，头略微后仰，充分暴露胸锁乳突肌。用75%酒精棉球清洁电极处皮肤，待皮肤干燥后，将小电极片置于两侧胸锁乳突肌外缘下1/3处，大电极片置于锁骨中线与第二肋间相交处胸大肌表面。脉冲频率40 Hz，刺激频率9次/分钟，每次治疗30 min，刺激强度以患者能耐受且舒适为宜，每天1次，每周6天，共4周。分别于治疗前、治疗4周后，由同一名对分组、治疗均不知情的康复医生对测定两组膈肌功能、肺通气功能和呼吸肌力量。

1.2.2膈肌功能测定 选用B型超声仪(GE-E9，美国)对受试者的膈肌功能进行检查。受试者采取仰卧位，自主呼吸，评估者将超声探头置于受试者右侧肋缘下的右腋前线和右锁骨中线的中点处，观察膈肌位置，即一条弧形的强回声带。评估者微调超声探头，选取膈肌最佳显影切面，切换至M型超声，同时使M线与膈肌相垂直，嘱患者呼吸，正常情况下，吸气时，膈肌下移靠近探头，呼气时，膈肌上抬远离探头，测量膈肌上下移动时最低点与最高点间垂直距离，即为膈肌移动度，测量5个呼吸循环的值，取其平均值。评估者采用上述方式分别测量平静呼吸位(Δm)、最大吸气位膈肌移动度(ΔM)。

1.2.3肺通气功能测定 采用X1便携式肺功能检测仪(厦门赛客医疗器械有限公司)评估肺通气功能。患者取安静坐位，夹好鼻夹以防止鼻腔漏气，嘱患者咬住吹嘴，深吸气后以最快的速度将肺内气体吹尽，重复3次，取其平均值，记录用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、峰值呼气流速(PEF)。

1.2.4呼吸肌肌力测定 采用X1便携式肺功能检测仪(厦门赛客医疗器械有限公司)评估患者呼吸肌肌力。嘱患者最大深吸气后快速用力呼气，重复3次，取其平均值，记录最大呼气压(MEP)。另嘱患者最大呼气后快速用力深吸气，重复3次，取其平均值，记录最大吸气压(MIP)。

1.3 统计学方法采用SPSS 19.0版统计学软件包进行数据分析。计数资料采用频数表示，组间比较采用χ2检验。计量资料采用均数±标准差表示，符合正态分布的计量资料，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组膈肌功能比较治疗4周后，两组患者的膈肌活动度均显著提高，且干预组高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组患者治疗前后膈肌活动度比较 (mm)

2.2 两组肺通气功能比较治疗4周后，两组患者的FVC、FEV1和PEF均显著提高，且干预组高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 两组患者治疗后肺通气功能比较

2.3 两组呼吸肌肌力比较治疗4周后，两组患者的MEP和MIP均显著提高，且干预组高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 两组患者治疗前后呼吸肌肌力比较 (mmH2O)

3 讨论

脑卒中是临床常见脑血管病，发病率、致残率均较高，预计至2040年将增至8400万。除运动、感觉及言语功能障碍外，患者常伴呼吸功能障碍，可表现为呼吸表浅，吸气、呼气无力，咳嗽、咳痰功能减退，肺部感染发生率高。相关研究表明，卒中后患者的呼吸肌肌力仅有同族、同龄、同性别正常人群的50%左右，其中以膈肌收缩无力表现最为明显[5～7]。脑卒中后膈肌收缩功能障碍的发生机制包括：①脑卒中患者大多合并营养不良、血流动力学紊乱、电解质紊乱、低氧血症等诸多并发症，进而影响膈肌血液、营养的供给，引发膈肌功能障碍；②部分脑卒中患者的呼吸由呼吸机辅助提供，膈肌处于去负荷状态，易发生废用性萎缩。

体外膈神经电刺激是一种被动呼吸肌锻炼方式，采用低频脉冲电刺激膈神经，具体可产生两种效应。离心性膈神经兴奋：电刺激膈神经，兴奋运动纤维，产生神经冲动，向下行传至神经末梢，经电-化学-电的传递，直接兴奋膈肌，增强膈肌收缩力，增大吸气动作，使膈肌下移，扩大胸廓容量，增加潮气量，进而提高氧分压，主要表现为深吸气。向心性膈神经兴奋：电刺激膈神经，同时兴奋感觉纤维，产生神经冲动，向上传导至脊髓，兴奋呼气中枢，抑制吸气中枢，促使吸气向呼气转变，增加吸气、呼气交替转换频率，促进二氧化碳排出，降低二氧化碳分压，减少残气量，主要表现为增加补呼气量。同时有研究表明长期膈神经电刺激改善膈肌血液供应，增加红肌纤维数量，增强膈肌的肌肉力量及肌耐力[8]。通过动物实验发现单侧膈神经电刺激时，可于对侧脑皮质层S1区观察到诱发电位，说明膈神经电刺激可兴奋皮质呼吸中枢[9]。

本项研究表明，治疗4周后两组患者膈肌活动度、FVC、FEV1、PEF、MEP、及MIP值均较治疗前提高，且干预组各项指标均显著高于对照组，说明体外膈神经电刺激可增加膈肌移动量，提升膈肌力量，增强膈肌控制力，改善肺通气功能，与刘超等研究结果基本一致[10～13]。考虑可能的机制为对膈神经加以外周电刺激，将神经冲动传至呼吸调控通道的上行及下行传导通路，调整膈肌收缩强度，并促使膈肌运动节律趋向正常。另外，体外膈神经电刺激可改善卒中患者瘫痪侧膈肌功能，进而增加其在呼吸活动过程中的参与度，抑制辅助呼吸肌过度参与，纠正异常呼吸模式，并通过增加膈肌移动度，扩大胸廓容量。同时，因为膈肌在平静呼吸运动中占据主导地位，为呼吸运动提供最主要动力，在呼吸做功中承担60%～70%的工作，故膈肌收缩力改善可直接提高最大呼气压及最大吸气压。

综上所述，膈神经电刺激可改善膈肌功能及肺通气功能，提高呼吸肌肌力，促进呼吸功能恢复。但本研究样本量偏小，且干预时间偏短，仅为4周，同时缺乏随访，膈神经电刺激的长期疗效不确定。此外，精准的呼吸评估需要患者正确使用呼吸评估方式，但脑卒中患者多伴有中枢性面瘫，存在口角歪斜、漏气等情况，可能会影响呼吸功能测试结果准确性。在后续研究中我们将在扩大样本量的基础上，延长观察时间，增加随访，以期得到更为准确的观察效果。