體外膈肌起搏對穩定期慢性阻塞性肺疾病患者的康復作用

曾娟利 譚雙香 胡瑞成 戴愛國 孔春初 甘桂香

1湖南省人民醫院(湖南師范大學附屬第一醫院)呼吸內科,長沙410016;2湖南省老年醫學研究所呼吸病研究室,長沙410016

COPD 是當前十分常見的、可以預防和治療的一種慢性肺部疾病。且COPD 患者病情易反復、呈持續進展,可使活動耐力減低、生活質量下降,增加患者住院率及加速患者死亡。Wang等[1]進行的中國肺部健康研究顯示20歲以上人群總體患病率為8.6%,年齡40歲以上達13.7%。由于目前環境污染及人口趨向老年化,推測COPD 患者的數量還將不斷增加。中國COPD 患者數量多,病死率高,社會經濟負擔重,因此需積極研究和推廣有效且有針對性的肺康復治療,讓更多COPD 患者能更好的有質量的生活。本研究采用體外膈肌起搏(external diaphragm pacing,EDP)針對最主要呼吸肌(膈肌)進行功能康復,因其作為一種有針對性的、半強制性的膈肌功能訓練,具有操作簡單方便、安全無創傷等優點,易于患者接受、長期堅持,適合臨床及家庭肺康復治療。雖前輩們對其研究結果已諸多,但在其臨床效果康復方面仍存在不少爭議,臨床推廣也較差。基于此,通過歸納總結后考慮可能與研究者們選取患者嚴重程度比例不同、缺乏系統、深入研究及評估指標未系統、全面及規范化有關。本實驗進一步探討EDP 對穩定期不同類型COPD 患者的療效是否存在差異。

1 對象與方法

1.1 納入和排除標準 納入標準：(1)入組患者需符合慢性阻塞性肺疾病診治指南 (2017 年GOLD 修訂版)COPD 的診斷標準[2]； (2)處于臨床穩定期(咳嗽、咳痰、氣短等癥狀穩定或癥狀輕微,病情基本恢復到急性加重前的狀態),并已按指南規范化藥物治療； (3)患者本人需要懂漢語,經研究者講解后能夠理解慢性阻塞性肺疾病評估測試 (chronic obstructive pulmonary disease assessment test,CAT)評分、改良的英國醫學研究委員會呼吸困難分級 (improved british medical research council breathing difficulties scale,mMRC)及配合行肺通氣功能檢查、6分鐘步行距離(6-minute walking distance,6MWD)；(4)所有患者治療前被詳細告知相關詳情,取得患者同意,簽署知情同意書,且研究符合 《赫爾辛基宣言》的原則。排除標準：(1)合并哮喘、支氣管擴張、肺癌、肺結核、肺炎、氣胸患者；(2)合并嚴重心腦血管疾病、腫瘤、血液系統疾病、嚴重肝腎功能不全患者；(3)肢體活動障礙的患者；(4)溝通障礙的患者；(5)安裝有心臟起搏器的患者。

1.2 一般資料 篩選出2017年1月至2018年2月在湖南省人民醫院就診過已確診的、現病情穩定期的、且已按照GOLD 2017慢性阻塞性肺疾病指南規范用藥的穩定期COPD 患者共34例。其中有32例完成20 d的EDP治療,其中1例患者因不配合繼續治療中途退出,1例患者因急性發作退出。入組患者中男25例,女7例；年齡 (70.4±9.1)歲,年齡范圍為54～87 歲,病程 (16.8±6.8)年,病程范圍為4～43年,肺功能中FEV1(0.90±0.31)L；根據GOLD 指南推薦的肺功能分級標準分級分組,其中中度組9例,重度組13例,極重度組10 例；按GOLD 2017 綜合評估標準分組,其中B組6例,C組6例,D 組20例。CAT 評分(2.1±0.8)分,mMRC 評分 (16.8±6.1)分,6MWD (378.0±60.2)m。

1.3 方法 篩選入組的穩定期COPD 患者,告知患者此次試驗的目的、內容及注意事項,征得患者同意。患者入組治療前后均行第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second,FEV1)、6MWD、動脈血氣分析、mMRC 評分及CAT 評分。EDP的具體實施是根據中國廣州雪利昂生物科技有限公司的EDP 產品使用說明書。囑患者擺好體位,患者可取斜臥位或坐位 (最好傾斜30°～45°臥位),于胸鎖乳突肌外緣下1/3的位置貼小電極片。于鎖骨中線和第二肋間交點處貼大電極片。調節EDP治療參數,刺激強度從低到高調節,在患者能耐受的情況下盡可能增加治療強度,以實現更佳的治療效果。起搏次數為9 次/min,脈沖頻率為40 Hz；每次30 min,2次/d,療程20 d。入組患者均在規范用藥治療的基礎上實施EDP治療,治療期間,未進行其他肺康復治療。

1.4 觀察指標 (1)分別于治療前后安靜休息0.5 h 后檢測患者肺通氣功能,比較治療前后FEV1的變化。(2)采用全自動動脈血氣分析儀測定動脈血氣,分別于EDP 治療前后安靜休息1 h后進行動脈血氣檢測,比較治療前后PaO2、PaCO2變化。 (3)分別于治療前及治療后第2天安靜休息0.5 h后行6MWD 測定,評價患者的活動耐力,在標記好一段30 m 的距離平直走廊上折返行走,以患者能夠承受的較快速度來回步行,比較治療前后6MWD 的改變。 (4)采用mMRC 中文版[3],對入組患者分別于治療前及治療后當天進行評分解讀理解后行呼吸困難分級評分。根據mMRC評分將呼吸困難程度分級：輕度0分；中度1分；重度2 分；極重度3～4 分。 (5)采用2009年圣喬治呼吸問卷的創始人瓊斯教授在圣喬治呼吸問卷原有的基礎上研發出的CAT 呼吸問卷。應用中文版CAT 評分評價所入組COPD 患者的生活質量,包括運動耐力、日常運動影響這兩項耐受力評價指標和6項主觀指標：胸悶、咳嗽、咳痰、外出能力、睡眠、精力。患者根據自身情況,對每個項目從輕到重 (0～5 分)做出相應評分。總分采用人工計算方法。對入組患者分別于治療前及治療后當天進行評分解讀理解后行CAT 評分。

1.5 統計學分析 所有試驗數據使用SPSS 22.0統計軟件進行統計分析,制圖采用GraphPad Prism 7。計量資料結果以±s表示,治療前后計量資料比較均采用配對t檢驗,所有統計資料采用雙側檢驗,檢驗水準為α=0.05,P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 EDP對穩定期COPD 患者肺通氣功能及動脈血氣的影響 見表1、2。中度組患者FEV1治療前后差異無統計學意義 (t=1.78,P＞0.05),重度組和極重度組患者治療后FEV1較治療前上升,差異有統計學意義 (t=6.81、11.15,P值均＜0.05)；B 組患者治療前后FEV1差異無統計學意義(t=2.47,P＞0.05),C 組和D 組患者治療后FEV1較治療前上升,差異有統計學意義(t=3.07、7.22,P值均＜0.05)。中度組和重度組患者治療前后PaO2差異無統計學意義 (t=2.27、0.77,P值均＞0.05),極重度組患者治療后Pa O2較治療前上升,差異有統計學意義 (t=2.98,P＜0.05)；B組和C組患者治療前后PaO2差異無統計學意義 (t=1.53、0.15,P值均＞0.05),D 組患者治療后PaO2較治療前上升,差異有統計學意義 (t=3.08,P＜0.05)。所有患者治療后PaCO2均較治療前下降,差異有統計學意 義 (t= 5.97、8.22、6.82、5.28、5.64、7.45,P值均＜0.05)。

2.2 EDP對穩定期COPD 患者生活質量及活動耐力的影響 見表3、4。所有患者治療后6MWD均較治療前增加,差異有統計學意義(t=2.84、9.11、8.16、3.70、5.27、7.68,P值均＜0.05)。所有患者治療后CAT 評分均較治療前降低,差異有統計學意義 (t=4.10、7.67、11.13、7.05、2.91、11.90,P值均＜0.05)。中度組治療前后mMRC評分差異無統計學意義 (t=1.51,P＞0.05),重度組和極重度組患者治療后mMRC 評分較治療前下降,差異有統計學意義 (t=2.74、3.00,P值均＜0.05)；B 組和C 組患者治療前后mMRC評分差異無統計學意義 (t=1.00、0.00,P值均＞0.05),D 組患者治療后mMRC評分較治療前下降,差異有統計學意義 (t=5.34,P＜0.05)。

表1 肺功能分級患者EDP治療前后的FEV1、動脈血氣指標比較 (±s)

表1 肺功能分級患者EDP治療前后的FEV1、動脈血氣指標比較 (±s)

注：1 mmHg=0.133 kPa；EDP為體外膈肌起搏；FEV 1 為第1秒用力呼氣容積

組別 例數 FEV1 (L)PaO2 (mmHg)PaCO2 (mmHg)治療前 治療后 t值 P 值治療前 治療后 t值 P 值治療前 治療后 t值 P 值中度組 9 1.11±0.38 1.34±0.37 1.78 ＞0.05 64.10±9.60 65.70±10.10 2.27 ＞0.05 44.90±5.10 40.50±3.00 5.97 ＜0.05重度組 13 0.97±0.21 1.14±0.24 6.81 ＜0.05 66.40±9.22 66.60±8.90 0.77 ＞0.05 43.50±5.10 39.30±3.50 8.22 ＜0.05極重度組 10 0.63±0.12 0.92±0.16 11.15 ＜0.05 58.80±7.10 59.80±6.70 2.98 ＜0.05 54.60±12.40 46.00±8.90 6.82 ＜0.05

表2 GOLD 分組患者EDP治療前后的FEV1、動脈血氣指標比較 (±s)

表2 GOLD 分組患者EDP治療前后的FEV1、動脈血氣指標比較 (±s)

注：1 mmHg=0.133 kPa；EDP為體外膈肌起搏；FEV1 為第1秒用力呼氣容積

組別 例數 FEV1 (L)PaO2 (mmHg)PaCO2 (mmHg)治療前 治療后 t值 P 值治療前 治療后 t值 P 值治療前 治療后 t值 P 值B組 6 0.99±0.36 1.17±0.34 2.47 ＞0.05 64.00±9.10 64.60±9.20 1.53 ＞0.05 43.80±3.90 39.50±2.30 5.28 ＜0.05 C組 6 1.21±0.30 1.32±0.28 3.07 ＜0.05 67.90±9.90 67.90±9.20 0.15 ＞0.05 43.50±5.30 39.20±3.70 5.64 ＜0.05 D組 20 0.78±0.22 0.97±0.20 7.22 ＜0.05 61.80±8.70 63.10±8.90 3.06 ＜0.05 49.60±10.80 43.20±7.30 7.45 ＜0.05

3 討論

目前肺康復已成為臨床上對穩定期COPD 患者的主要管理措施之一,GOLD 指南已將肺康復推薦為穩定期COPD 患者的主要非藥物治療方法。大量臨床研究已表明,肺康復是促進COPD 患者最有效的康復措施之一[4]。肺康復對減輕COPD患者的臨床癥狀、減少其反復發作次數、提高其活動耐力及生活質量均起到十分重要的作用。COPD患者因長期過度通氣,導致膈肌變平、變薄,活動幅度下降及肺泡通氣量減少,導致出現缺氧和/或CO2潴留。長期的缺氧狀態使膈肌萎縮再次加重,使得膈肌肌力和耐力降低,并增加了氣道阻力,膈肌儲備能力逐漸下降,加重缺氧及CO2潴留,如此反復導致惡性循環。膈肌為人體最主要的呼吸肌,因此緩解膈肌疲勞、增強膈肌肌力在COPD患者肺康復中起重要作用,而EDP 則是有針對性的、半強制性的膈肌功能訓練,為COPD 患者提供安全可行的康復手段。EDP 應用于臨床也已有30余年,臨床研究結果也很多,但因其存在一些爭議(如對肺功能的改善和對血氧的提高有無意義),以及系統深入的研究甚少,對COPD 患者EDP的治療缺乏有效的針對性臨床指導。本試驗目的是觀察EDP 對不同分級和分組的穩定期COPD 患者治療一段時間后對其肺通氣功能、動脈血氣、活動耐受能力及生活質量的影響,從而為穩定期COPD 患者提供更加有效的肺康復的手段。

表3 肺功能分級患者EDP治療前后的6MWD、CAT 評分及mMRC評分比較 (±s)

表3 肺功能分級患者EDP治療前后的6MWD、CAT 評分及mMRC評分比較 (±s)

注：EDP為體外膈肌起搏；6 MWD為6分鐘步行距離；CAT 為慢性阻塞性肺疾病評估測試；mMRC 為改良的英國醫學研究委員會呼吸困難分級

組別 例數 6MWD (m)CAT 評分mMRC評分治療前 治療后 t 值 P 值治療前 治療后 t 值 P 值治療前 治療后 t 值 P 值中度組 9 386.3±58.7 413.3±51.8 2.84 ＜0.05 15.6±6.1 13.8±5.6 4.10 ＜0.05 1.9±0.8 1.7±0.5 1.51 ＞0.05重度組 13 387.9±62.3 436.7±72.9 9.11 ＜0.05 15.5±6.6 13.1±5.9 7.67 ＜0.05 1.9±0.9 1.5±0.5 2.74 ＜0.05極重度組 10 357.6±59.8 415.0±62.7 8.16 ＜0.05 19.6±5.0 16.2±4.4 11.13 ＜0.05 2.5±0.7 2.0±0.5 3.00 ＜0.05

表4 GOLD 分組患者EDP治療前后的6 MWD、CAT 評分及mMRC評分比較 (±s)

表4 GOLD 分組患者EDP治療前后的6 MWD、CAT 評分及mMRC評分比較 (±s)

注：EDP為體外膈肌起搏；6 MWD為6分鐘步行距離；CAT 為慢性阻塞性肺疾病評估測試；mMRC 為改良的英國醫學研究委員會呼吸困難分級

組別 例數 6MWD (m)CAT 評分mMRC評分治療前 治療后 t 值 P 值治療前 治療后 t 值 P 值治療前 治療后 t 值 P 值B組 6 411.0±43.0 449.3±58.9 3.70 ＜0.05 13.3±1.6 11.2±1.7 7.05 ＜0.05 1.7±0.5 1.5±0.6 1.00 ＞0.05 C組 6 441.0±47.9 494.0±51.0 5.27 ＜0.05 8.0±0.6 7.3±0.8 2.91 ＜0.05 1.0±0.0 1.0±0.0 0.00 ＞0.05 D 組 20 349.1±48.4 394.4±47.8 7.68 ＜0.05 20.3±4.7 17.3±4.3 11.90 ＜0.05 2.6±0.6 2.0±0.4 5.34 ＜0.05

3.1 EDP對穩定期COPD 患者肺通氣功能及動脈血氣的影響 本試驗結果顯示,經EDP 康復治療后,中度組、B組患者FEV1較前雖有所上升,但差異無統計學意義,考慮中度組、B組患者自身基礎肺功能較可,膈肌疲勞萎縮不明顯,使得EDP對其肺通氣功能改善不明顯；重度組、極重度組、C組、D 組患者FEV1較前均有上升,差異有統計學意義,并且其中存在著一種趨勢,極重度改善優于重度、D 組改善優于C 組,考慮與病情越重的患者基礎肺功能差,膈肌易疲勞,膈肌萎縮明顯,而EDP的治療可以緩解膈肌疲勞,改善膈肌萎縮有關。此結果與一些前研究者們一致,與另一些則不同。考慮研究者們未給予COPD 患者細化分層,分級分組患者所占比重不同有關。EDP 治療后中度組、重度組、B 組、C 組患者PaO2較前雖有所上升,但差異無統計學意義,而極重度組、D 組患者PaO2較前有上升,異有統計學意義。EDP可以降低中度、重度、極重度、B 組、C 組、D 組患者的PaCO2,其中存在著極重度下降程度大于中、重度和D 組下降程度大于B、C 組的趨勢。EDP降低COPD 患者PaCO2上與以往研究者們研究結果相一致,而對于PaO2改善各研究者們之間存在爭議。本實驗結果示EDP 對患者肺通氣功能、動脈血氣的改善考慮與慢性生理性電刺激膈神經后可使血液循環改善、膈肌能量增加、肌纖維類型轉換、膈肌移動度增加、膈肌肌力和耐力增強、膈神經傳導時間縮短及動作電位振幅上升有關[5-7]。穩定期COPD 患者膈肌功能改善后,FEV1上升、PaCO2下降,通氣功能明顯改善。EDP治療后中、重度和B、C組患者PaO2無明顯改善,而極重度、D 組患者PaO2較前有上升。考慮EDP 雖可改善通氣功能、增加膈肌血流和能量,但同時也增加呼吸肌做功和氧耗量,加重了呼吸肌負荷[8],使耗氧量增加,致使血氧升高不明顯,極重度、D 組患者PaO2上升,考慮與通氣功能改善大于耗氧量有關。因此EDP治療時強度應由弱到強循序漸進,同時也可提高氧流量減輕其呼吸肌負荷。

3.2 EDP對穩定期COPD 患者生活質量及活動耐力的影響 COPD 患者尤其是中、重度患者生活質量通常較差,因此在康復過程中準確地評估患者生活質量的變化是療效評估的重要內容。已有研究證明COPD 患者肺功能、CAT 評分、mMRC 評分、6MWD 之間均具有良好相關性,從側面也反應了患者的生活質量與肺功能、呼吸困難程度、運動耐力及呼吸康復密切相關[9]。本試驗結果顯示,EDP對入組分級分組患者的CAT 評分較前均有下降,存在著癥狀明顯的患者改善越明顯的趨勢。EDP對重度、極重度、D 組患者mMRC 評分較前有下降,生活質量改善明顯,而對中度、B 組、C 組患者改善不明顯。EDP 對穩定期COPD 患者的活動耐力影響用6MWD 評價,各級各組患者6MWD較治療前均有增加,其中趨勢是重、極重度患者增加距離大于中度,C、D 組增加距離大于B 組,示EDP對重、極重度和C、D 組患者的活動耐力改善較明顯。EDP治療可以改善穩定期COPD 患者的生活質量及活動耐力,其原因考慮與EDP 刺激后患者膈肌肌力和耐力增強、膈肌移動度增加、通氣功能改善、全身肌肉的氧供增加、有氧代謝增強及四肢骨骼肌肌力和耐力提高有關。而病情較輕的患者膈肌儲備功能較可,膈肌相對不易疲勞,因此EDP對其改善相對較弱。

綜上所述,通過檢測患者肺功能、血氣分析、6MWD、CAT 評分、mMRC 評分后EDP 可以改善COPD 患者的肺通氣功能、動脈血氣、活動耐力及生活質量,其中趨勢是重、極重度患者療效優于中度患者,D 組患者療效優于B、C 組患者。臨床研究結果對EDP治療穩定期COPD 后肺通氣功能、氧分壓及生活質量的影響存在異議,考慮入組患者中病情嚴重程度比例、分組差異及評價指標未規范化所造成,因此對患者病情嚴重程度需分級、分組研究,有針對性的有效指導穩定期COPD 患者肺康復治療。但目前對于EDP 治療的具體療程方案、是否需要長期不間斷治療、停止治療后肺康復療效能持續多久等均無統一定論。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突