膈肌锻炼促进肺癌病人肺康复的研究进展

黄 渝，王增旭，龚雨叶，王 甜，房 博，唐雪鸿，林 英

据2020年中国国家癌症统计中心显示，肺癌居男性癌症发病率第一位(24.17%)，居女性癌症发病率第二位(15.02%)，且呈明显上升趋势[1]。肺癌诊治指南中指出，利大于弊时建议外科手术治疗，尤其是Ⅰ期、Ⅱ期的非小细胞肺癌，并强调尽可能地保留病人肺功能[2]。虽然手术技术不断进步，但术后肺功能下降不可避免，因此呼吸功能锻炼是肺癌术后肺康复的重要组成部分之一。膈肌是人体最重要的呼吸肌，其对于呼吸的贡献占60%～80%，膈肌每移动1 cm，通气量增加约350 mL[3]。研究显示，肺切除术后多出现膈肌厚度变薄，运动幅度减弱等情况，肺功能明显下降[4]，常引发病人肺部感染、肺不张等并发症，造成胸部引流时间、住院时间延长，甚至死亡[5]，由此可见，膈肌锻炼在肺癌手术病人肺康复中的地位举足轻重。膈肌锻炼是通过增加膈肌的肌力和耐力，以促进肺功能康复。目前，膈肌锻炼的方式有自主膈肌锻炼、仪器辅助膈肌锻炼、康复师协助膈肌锻炼等。膈肌锻炼方法虽由来已久，但受经济、文化等影响，膈肌锻炼的开展存有一些问题。为了促进病人更好康复，现从膈肌的概述、锻炼的方法、国内外的研究现状、评价方法等进行综述，以期为肺癌手术病人膈肌锻炼的研究提供参考。

1 膈肌概述

膈肌位于胸腹腔之间，向上隆起呈穹隆形的扁薄阔肌，膈肌构成胸腔的底和腹腔的顶，由膈肌肋间部、膈肌中心腱和膈肌脚部组成，受颈3～颈5神经支配。膈肌是胚胎第3周时由中胚层开始发育，第8周～第9周时发育完成，早期的医学研究并不认为膈肌参与呼吸，亚里士多德认为膈肌仅是隔开身体的胸腔和腹腔的一块肌肉，直到1867年，Duchenne才阐明了膈肌对呼吸的重要作用[6]。膈肌收缩时可扩大胸腔，促进吸气，舒张时辅助呼气。健康人平静呼吸时膈肌的移动幅度为1.7～1.8 cm，深吸气后可达7.5 cm，促进最大吸气压增加[7]，膈肌作为机体的呼吸泵，生命不息，膈肌运动不止。在欧洲肺康复指南中强调运动锻炼是肺康复的基石，但并没有将膈肌锻炼放在凸显地位[8]。

2 膈肌锻炼的方法

2.1 自主膈肌锻炼

2.1.1 膈肌锻炼 又称腹式呼吸，练习时闭口经鼻吸气，吸气时膈肌下降，同时腹部向外凸起，呼气时膈肌上升，同时腹部内凹，呼吸深长缓慢，可采取站、坐、卧任何姿势进行锻炼，不受时间、场地、经济等限制。

2.1.2 膈肌阻力训练 病人取仰卧位，护士在病人上腹部放置0.5～1.0 kg沙袋作为阻力，以后逐渐增加沙袋重量，让病人集中精力于加压部位，用鼻吸气使腹部缓缓隆起，保持2～3 s，然后用口呼气，自然放松，通过逐渐延长呼吸时间、增加阻力大小来调节难度，从而改善膈肌肌力。训练中避免任何形式的吸气肌长时间阻力训练，如果出现颈部肌肉参与吸气动作，则表明膈肌疲劳，立即停止训练[9]。

2.1.3 单侧膈肌锻炼 不同手术部位应采用不同的局部呼吸功能训练，为加强一侧肺下部通气和膈肌锻炼，锻炼时身体屈向对侧做深呼吸，吸气期尽量高举同侧上肢，呼气期还原[10]。

2.2 仪器辅助膈肌锻炼

2.2.1 呼吸训练器

2.2.1.1 负荷呼吸训练器 负荷呼吸训练器采用抗阻力训练原理，使用者吸气时需抵抗训练器设定的阻力，以增加吸气肌力，从而增加膈肌强度与耐受度[11],吸气时病人需要使劲，胸锁乳突肌、肋间肌等同时参与。

2.2.1.2 腹式呼吸训练器 腹式呼吸训练器通过充气泵和压力传感器，周而复始地向压力腹带中充放气，促进膈肌运动，改善肺通气[12]。

2.2.1.3 多功能呼吸训练器 多功能呼吸训练器吸气时同负荷呼吸训练器，促进膈肌的锻炼；呼气时靠物理性震荡原理，通过震荡松脱黏着、积聚于气道壁上的痰液，将痰液导引到咽喉再借由咳嗽将痰液吐出[13]。

2.2.2 膈肌起搏器

2.2.2.1 植入式膈肌起搏器 由植入材料和外部部件组成，内部组件包括电极、射频接收器和连接线，外部组件包括外部电源、射频发射机和天线导线，需保证每条膈神经均能接受刺激。需要通过开胸手术或电视胸腔镜手术将电极连接到双侧膈神经，然后通过低频电脉冲刺激膈神经引起膈肌持续而有节律地收缩[14]。

2.2.2.2 体外膈肌起搏器 是将电极固定在皮肤表面，间接刺激膈神经，2个小电极片分别置于膈神经解剖走行最表浅处，即双侧胸锁乳突肌外缘下1/3处，两大电极片置于左右锁骨中线第2肋间，与之形成回路，通过电极刺激皮肤下面的膈神经引起膈肌收缩，并模拟生理节律呼吸[15]。

2.3 康复师协助膈肌锻炼 康复师协助膈肌锻炼主要为膈肌松解技术，又叫徒手呼吸训练。病人仰卧，康复师站在病人腰旁，将一只手或两只手放在对侧胸廓底部，用拇指、辅助拇指或指尖对准最下面的肋骨，嘱病人深吸气，然后慢呼气，当病人呼气时按下拇指、辅助拇指或指尖向深部按压胸廓下部的下方并向上和远离自己的方向上抬。在对侧重复此过程[16]。该方法可增加膈肌活动度，减少辅助呼吸肌运动，缓解病人疲劳，促进肺功能恢复。

3 膈肌锻炼的临床应用现状

国外对膈肌锻炼应用于临床的研究较早，1938年Soley等[17]指导慢性阻塞性肺疾病(COPD)病人行膈肌锻炼，促使病人肺功能明显提升，在20世纪末，国内才将其引入临床康复。随后研究者进一步研究，将膈肌锻炼广泛开展于肺癌手术病人肺康复锻炼[18-19]。COPD与肺癌手术后的病人有所不同，应用膈肌锻炼在肺癌术后病人康复是否安全可靠值得思考，有研究通过对88例肺癌病人手术后不良事件的自我报告证实其安全性[20]。Lähteenmäki等[21]研究结果与其一致。有研究对26例非小细胞肺癌病人开展为期3周的吸气肌训练，一共12次，每次30 min，结果显示呼吸肌肌力得到显著提高，且术后并发症明显下降[22]。研究结果显示，呼吸器训练组与膈肌锻炼组在6 min步行距离和最大吸气压的改变没有明显差异，仅在缩短住院时间上优于膈肌训练组[23]。因此有研究者认为，如果在病人无法下床活动，不考虑经济的情况下，是建议使用呼吸训练器的[24]。但是通过近5年的文献检索发现，国外的研究中多倾向于采用呼吸训练器进行吸气肌的锻炼[25-27]，使用呼吸训练器时不仅需要膈肌的参与，还需要胸锁乳突肌、斜角肌、肋间肌等辅助吸气肌参与，往往增加病人的疲劳感。肺癌病人手术后常因身体虚弱、疼痛等原因不能或不敢使用呼吸训练器进行呼吸锻炼，且目前国内呼吸训练器市场管理有待规范，呼吸训练器价格从几十元到几千元不等，价格低的效果没有保障，价格高的增加病人经济负担。自主膈肌锻炼因为不受时间、地点、经济的影响，恰好弥补了这一缺陷。尤其是肺部手术后病人呼吸浅快，通过自主膈肌锻炼可以纠正这种错误的呼吸模式，重建正确的呼吸模式，提高肺泡通气量，减少呼吸过程中的能量消耗以及缓解肺癌病人的呼吸急促[28]。自主膈肌锻炼具有明显优势，但其不足之处也不容忽视，有研究显示，缩唇膈肌锻炼可提高病人的潮气量和氧饱和度，降低呼吸频率，改善通气和血液循环，无需借助辅助仪器，但会增加胸壁的异步和反常活动，在病人锻炼的过程中应加强观察[29]。近年来，膈肌锻炼在肺癌围术期肺康复中的地位日益凸显，但自主膈肌锻炼的方法并未受到追崇，国内外研究者多倾向于呼吸训练器的使用，这可能与自主膈肌锻炼缺乏客观的量化标准，临床医生或护士不能正确指导病人，缺乏职业康复治疗师，医务人员仪器设备依赖性、病人是女性等因素有关。

国外呼吸锻炼均在专业康复师的指导、协助下完成。Goldsmith等[30]研究中强调，膈肌锻炼是在训练有素的心胸康复治疗师指导下完成的。Nair等[31]由专业康复治疗师对20例COPD病人施行膈肌拉伸技术和膈肌松解技术，增强了膈肌的移动幅度和胸廓扩张度，改善了病人的吸气肌力量和肺功能。但膈肌松解技术目前仅用于COPD病人的治疗，以促进肺康复，国内有研究者将其用于改善脑卒中病人的吞咽困难[32]，目前并没有运用于肺癌手术病人膈肌功能锻炼，这可能与肌肉群复杂，技术开展时间不长，研究较少等因素有关，还需进一步研究探索。在国内，呼吸功能锻炼多由护士指导，且护士没有经过专业培训，同时也缺乏呼吸康复的职业康复治疗师，需培养更多专业的呼吸康复治疗师才能更好、更科学、更专业地指导病人进行膈肌锻炼，促进肺癌手术病人优质肺康复。

植入式膈肌起搏器是1965年美国的格林教授研发，用于膈肌功能严重障碍或椎体损伤等病人使用，2017年有研究者为4例肺移植病人安置了植入式膈肌起搏器，病人膈肌肌力明显增加，且能辅助病人脱离呼吸机[33]，但当前国内外均没有在肺癌手术后植入膈肌起搏器的相关研究，可能与其具有侵入性、易损伤膈神经、易感染、高费用等因素有关。体外膈肌起搏器是1987年中山大学谢秉煦等教授研发用于COPD呼吸衰竭病人的康复治疗。王浩等[34]研究者采用体外膈肌起搏器对肺癌手术病人进行膈肌锻炼，病人术后训练每周3次，每次20 min，共训练4周，病人肺功能、6 min步行距离明显提高。体外膈肌起搏器对于肺康复具有积极作用，但也存在许多问题，包括电极精确定位难、疗效个体差异大、操作不到位可能引起膈肌疲劳、局部疼痛不适感等[35]。目前国内外将膈肌起搏器运用在肺癌手术膈肌锻炼的研究较少，且都是小样本研究，需要多中心、大样本研究证实其安全性和有效性。

4 膈肌锻炼的效果评价

4.1 直接评估法 ①彩色多普勒超声：包括B型超声和M型超声，B超主要用于测定膈肌的厚度，M型超声主要测定膈肌的移动幅度[36]，由于超声检查的无创性、无辐射性和易操作性等优点，受到临床监测的青睐。②X线：X线是评估膈肌形态最简单的方法，虽然有大量辐射，但直观膈肌的整体形态，且受人为误差少，在评估膈肌时次于M型超声，但优于B型超声[37]。③计算机断层扫描(CT)：CT很少用于膈肌功能检查，因为其辐射大，价格高，需要在特定的房间进行，在观察膈肌功能上不容易被病人接受。④核磁共振成像(MRI)：费用高、费时费力，虽然可观察膈肌形态及厚度，但不适用于常规膈肌功能监测。

4.2 间接评估法 ①6 min步行距离试验：测定病人以其步行速度在6 min内所能行走的最大距离，该试验常用于呼吸功能、心肺功能或机体综合运动能力的评估，以及预后的评估和疗效的判断。②肺功能：肺功能测试简易，是评价膈肌功能的常用指标，包括第一秒用力容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)、每分钟最大通气量(MVV)、一氧化碳弥散量(DLCO)等。③手动膈肌评估量表：是目前唯一对主要呼吸肌运动值评估量表，操作员通过对被检者膈肌各部位的抚触来评估膈肌的功能，该量表可适用于呼吸系统领域、运动领域及健康领域[38]，但对操作者的要求极高，不易在临床广泛开展。④肺部并发症：胸腔手术中单肺通气，与氧化应激相关的损伤，肺泡塌陷等可造成术后肺部感染和肺不张的发生[39]。膈肌功能锻炼可促进呼吸功能康复和痰液排出，因此术后并发症的发生可间接反映膈肌的功能。⑤呼吸困难评分：病人主观上感到空气不足、呼吸费力的现象。客观表现为呼吸运动用力，重者鼻翼扇动、张口耸肩，呼吸辅助肌也参与活动，或伴有呼吸频率、深度与节律的异常。呼吸困难评分越高代表呼吸困难越严重，间接反映膈肌功能越差[40]。⑥最大吸气压(MIP)：最大吸气压反映吸气肌的肌力，膈肌是主要的吸气肌，是通过受检者最大吸气时产生的口腔压来评估，目前临床中较广泛使用MIP来评价膈肌功能，但受一定的主观性影响[41]。⑦跨膈压：是胸内压与腹内压的差值，可直接反映膈肌功能，但具有有创性，不适用于膈肌功能检查的常规开展[42]。

5 展望

目前国内外在自主膈肌锻炼和呼吸训练器的研究较为成熟，具有安全性和可行性，但也存有不足，如膈肌锻炼的时间、锻炼最佳频率、膈肌阻力训练的最佳负荷并未统一，且缺乏重点化、个体化、病程化的锻炼方案。膈肌起搏器临床研究较少，在经济欠发达的国家或地区并不具备相关的仪器设备及康复治疗师，限制了肺康复的发展。膈肌松解技术目前少有研究，需要临床多学科协作研究。与国外比较，国内虽然也有大量关于膈肌锻炼的研究，但仅有发达地区、等级较高医院拥有包括康复治疗师的多学科协作团队，今后需加强医护人员培训或培养更多的康复治疗师来促进呼吸康复的发展。笔者认为应根据病人的经济、病情等综合评估，不能盲目地评判各种锻炼方法的好坏，需制定出符合肺癌手术病人病程恢复曲线的个体化、循序渐进式膈肌锻炼康复方案，促进病人肺康复。