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呼吸力学在COPD患者肺康复中的应用

来源:中国医学论坛报 郑则广 陈荣昌 齐亚飞 2014-11-04   |
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摘要:
作为一种高患病率、高致残率及高死亡率的疾病,慢性阻塞性肺疾病(COPD)严重危害着人类的身体健康。COPD以不完全可逆的气流受限为特征,常表现为呼吸困难、肌肉萎缩和运动耐力下降,三者呈现恶性循环,最终导致患者出现渐进性活动受限。

  肺康复是针对COPD患者及其家庭的一项多学科参与的锻炼和教育项目。近年来发表的循证医学研究结果显示,肺康复可改善患者临床及心理症状、改善运动耐力、减少因呼吸系统疾病再住院的次数和天数、提高生存率并降低医疗费用等,且临床益处具一定的远期效应。2006年COPD全球倡议(GOLD)开始将肺康复作为中度及以上COPD患者的非药物治疗方案,2011年GOLD更是建议,一旦诊断成立,不管是A组,还是B、C和D组患者,均推荐进行肺康复治疗。

  COPD呼吸力学的特点

  内源性呼气末正压(PEEPi)

  COPD患者因呼吸频率过快导致呼气时间过短、呼气阻力增加以及高通气量等多种原因,可使呼气末肺泡内残留的气体过多,呼气末肺容积高于功能残气位,即存在动态肺过度充气。在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内压为正值,称为PEEPi。

动态肺过度充气

  呼气流量受限是COPD重要的病理生理特点,主要由于气道病变和肺实质破坏(肺气肿)两方面因素所致。一方面,气道炎症、管腔内黏液增多和支气管平滑肌痉挛等多种原因可导致气道阻力增加,呼气流量显著下降,不能完成正常的呼吸相通气过程,形成了PEEPi。另一方面,肺泡结构破坏使维持小气道正常开放的支撑功能受损,缺乏支撑的小气道在呼气时因过早受压而发生呼气气流受限或陷闭,形成PEEPi。

  PEEPi广泛存在于中重度COPD患者中,当COPD患者吸气时,首先必须克服PEEPi,使肺泡内的压力由正压的PEEPi降至低于大气压,才能产生吸气气流,导致患者的吸气负荷增加,进而呼吸困难加重。

  动态过度充气

  肺过度充气是COPD的重要病理生理特征之一,也是呼吸肌肉功能下降的主要机制。动态过度充气使COPD患者随着呼吸频率的增加,呼气时间缩短而不能彻底地呼气,呼气末肺容积或功能残气量进行性增加,深吸气量进行性下降。

  肺过度充气、呼气末肺容量增加,可导致吸气肌肉初长缩短、长度-张力关系恶化;膈肌的对合区减少、曲度下降、半径增大,根据拉普拉斯(Laplace)原理,产生的压力与半径成反比,不利于吸气压力的产生;膈肌成分的肋部和脚部由并联转为串联关系,肺容量增加使胸廓处于弹性回缩力由向外转为向内的位置。

  肺过度充气一方面导致膈肌肌力减弱,一方面呼吸肌初始负荷阈值增加,且这种现象随着COPD病情进展而逐渐加重。

  呼吸肌力下降

  COPD患者普遍存在气流阻塞,气道阻力增加使肺和胸廓的动态顺应性降低,呼吸做功和氧耗明显增加,导致呼吸肌收缩率降低且容易疲劳。同时,COPD患者由于肺气肿的存在,其膈肌曲率低平,使呼吸肌收缩时的初长度处在张力曲线的不利位置,不利于产生高的跨膈压,影响呼吸肌肉力量的发挥。另外,COPD患者因缺氧或酸碱失调等因素影响消化系统对营养物质的吸收,常伴有营养不良,从而导致肌肉组织(包括呼吸肌在内)的消耗和萎缩,进而影响呼吸肌的强度。

  以上多种原因导致COPD患者呼吸肌力下降。

  COPD肺康复方法的呼吸力学意义

  缩唇呼吸可对抗PEEPi,使呼气彻底

  缩唇呼吸可使呼吸道压力增加,同时通过主动努力呼气而提高呼吸道压力水平,使呼吸道的等压点由外周小气道向中央较大气道移动,防止小气道陷闭,保持气道通畅,利于肺泡残气排出,不仅可提高深吸气量,还可改善COPD患者的动态过度充气,减少吸气做功,提高呼吸肌肌力和耐力。

  因此,重度至极重度COPD患者通过缩唇呼吸运动训练可不同程度改善其呼吸困难。

  双水平正压通气可对抗COPD患者呼气时的PEEPi,减少吸气肌的呼吸做功

  由于存在PEEPi,COPD患者吸气时须先克服PEEPi,使肺泡内压力低于大气压,才能产生吸气气流,吸气做功增加。

  无创通气的双水平正压通气可提供2个正压辅助通气,吸气压帮助患者减少呼吸做功,改善呼吸肌疲劳,提高吸气肌肉的肌力和耐力;呼气压保证气道压力在呼气期间维持在正压水平,防止小气道陷闭,利于远端肺泡内气体继续呼出,减少呼气末肺容积,起到对抗患者PEEPi的作用,减少或避免运动康复期间的动态过度充气,提高患者运动耐力,从而提高康复效果。

  呼吸力学在评估COPD肺康复效果中的作用

  COPD肺康复目的是减轻患者呼吸困难程度、提高生活质量、减少急性加重次数和降低死亡率。肺康复的呼吸力学效果评估包括:呼吸肌力、动态过度充气程度、中枢驱动输出比值、呼吸做功及运动耐力。

  评价吸气肌力主要包括最大吸气压、最大呼气压及最大跨膈压

  最大吸气压反映全部吸气肌的综合吸气力量;最大呼气压反映全部呼气肌的综合呼气力量。

  由于膈肌是主要的吸气肌肉,占吸气功能的70%,可用膈肌功能间接反映吸气肌肉功能,常用指标包括最大跨膈肌压和颤搐性跨膈肌压。呼吸肌力可单独用于评价COPD患者的肺康复效果。

  深吸气量

  深吸气量(IC)指患者平静呼气末最大努力的吸气量,是衡量COPD患者病情严重程度的指标,与患者的活动能力密切相关,是反映肺动态过度充气的最佳指标。

  深吸气量增加反映肺动态过度充气减轻,提示患者的呼气末肺容量减少。因此,IC也是COPD肺康复评价的一个指标。

  中枢驱动水平

  呼吸中枢驱动是吸气时呼吸中枢发出的激发吸气肌收缩的神经冲动, 可通过一些检查方法定量化评价。常用测定指标有:口腔闭合压(P0.1)、平均吸气流速(Vt/Ti)和膈肌肌电图(EMGdi)。

  随着食管EMGdi检测方法的进步和成熟,用其进行呼吸中枢驱动的评估明显优于P0.1和Vt/Ti。

  中枢驱动输出比值

  由于COPD患者为了呼吸相同的潮气量,较正常人需要更高的中枢驱动,且中枢驱动升高幅度与气流阻塞严重程度呈显著正相关,仅使用中枢驱动水平评估患者的呼吸困难尚不全面,需要使用中枢驱动输出比值来评估。例如,食管压/膈肌肌电图幅度和潮气量/膈肌肌电图幅度等。

  呼吸力学在COPD的肺康复原理、方法及效果评价中具有十分重要的地位。通过对抗PEEPi、锻炼呼吸肌力和辅助吸气等方法,可提高患者的运动强度,达到更好的康复效果。

  (广州医学院第一附属医院 广州呼吸疾病研究所 郑则广 陈荣昌 广州市番禺区中心医院 齐亚飞)

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