機械性吸-呼氣技術在脊髓損傷呼吸管理中的應用

高朝娜，郭錦麗，辛海峰，郭秀娟，衛轉

(1.山西醫科大學第二醫院，山西 太原 030001；2.山西醫科大學，山西 太原 030001)

呼吸系統并發癥是高位脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)患者急性期和康復期死亡的最主要原因[1]。SCI呼吸功能障礙的發病基礎為呼吸肌無力，吸氣肌無力導致吸氣末肺擴張受限，呼氣肌無力導致咳嗽力量減弱，患者無法產生驅動痰液排出的有效咳嗽峰流速(peak cough flow，PCF)，痰液潴留不僅增加氣道阻力、影響肺通氣和換氣，還容易引發和加重肺不張、肺炎和呼吸衰竭。輔助排痰是SCI呼吸管理的重點和難點。

機械性吸-呼氣技術(mechanical insufflation-exsufflation，MIE)是一種無創的輔助排痰技術，通過吸氣時正壓輸送氣流促使肺膨脹，呼氣時轉為負壓，刺激咳嗽，產生強大的呼氣氣流，將痰液沖出。產生MIE的裝置稱為“MIE儀”或“咳痰機”。MIE于1952年首次被報道用于脊髓灰質炎患者的輔助咳痰；隨著無創正壓通氣技術的發展，20世紀80年代以來，MIE作為無創通氣的輔助技術開始應用在神經肌肉疾病的輔助排痰治療中；近年來，MIE在SCI中的應用也逐漸受到關注。目前，多數SCI患者呼吸管理的指南和專家意見中均推薦將MIE和傳統無創輔助排痰技術(如蛙式呼吸、呼吸器膨肺、手法腹部推助等)作為排痰的有效方法[2-4]。然而，國內外關于MIE在SCI呼吸管理中的應用缺乏文獻報道。MIE臨床應用的證據主要來自于神經肌肉疾病(neuromuscular disease，NMD)。NMD是一大類以進行性肌無力為主要表現的疾病，包括肌營養不良、脊髓性肌萎縮、脊髓側索硬化癥等，病變累及呼吸肌時則出現嚴重的呼吸功能障礙，直至死亡[5]。NMD與SCI的呼吸系統表現都是以呼吸肌無力及其引起的肺膨脹不全、咳嗽能力下降為主要特點。MIE已作為一種有效的排痰措施廣泛應用于NMD呼吸肌衰弱患者。本研究的目的是將國內外研究關于MIE應用于SCI的文獻進行系統性檢索，并結合NMD及其他相關研究報道進行分析，為SCI的呼吸管理和MIE的臨床應用提供依據。

1 資料與方法

1.1 文獻納入和排除標準 納入標準：(1)以急、慢性SCI(或包含)患者為研究對象；(2)干預措施為MIE(或包含)的隊列研究、病例對照研究、實驗研究。排除標準：(1)重復發表的文獻；(2)綜述型文獻。

1.2 文獻來源與檢索方法 計算機檢索Cochrane Library、Pubmed、Embase、中國知網、萬方數據庫收錄的期刊和學術論文；篇名、摘要中使用檢索詞“in-exsufflation”“insufflation-exsufflation”“in-exsufflator”“cough assist”“assisted cough”“expiratory aids”“mechanical assited cough”“咳痰機”“機械性吸-呼”“咳嗽輔助儀”，檢索時間為建庫起至2019年1月13日，語言為英語、漢語。使用NoteExpress 3.2文獻管理軟件輔助篩選，查重后獲得中文文獻73篇，英文文獻274篇。通過閱讀題目和摘要進行初篩，進一步閱讀全文，手動排除綜述、系統評價、不相關以及無法獲得原文的文獻，再根據所得文獻的參考文獻進行追蹤，最終獲得關于MIE的應用研究文獻116篇(見圖1)。

1.3 研究方法 對所得文獻進行逐一閱讀，納入MIE在SCI中的應用的文獻進行精讀，對文獻進行資料收集匯總。同時閱讀MIE在其他疾病中應用的臨床研究和實驗室研究、問卷調查的數據進行分析。

2 結 果

共獲得MIE在SCI中應用的臨床研究14篇，其中中文文獻3篇，英文文獻11篇。其中隨機對照和交叉試驗2篇，前后比較和回顧性分析8篇，個案報道4篇。所得文獻數量太少不足以進行Meta分析。從發表時間上看，文獻數量呈逐年上升趨勢。中文文獻中，MIE在NMD中的應用3篇，其他疾病應用20篇，包括胸部手術、肋骨骨折、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)、塵肺、腦卒中、一般重癥患者等；英文文獻中MIE在NMD中的應用55篇，其他疾病10篇，包括脊髓灰質炎、脊柱側凸、COPD、一般重癥患者等，問卷調查5篇，正常人和實驗室研究11篇(見表1)。

表1 MIE在SCI中的應用的臨床研究文獻一覽

圖1 文獻檢索及選擇流程圖

3 討 論

3.1 MIE對肺功能的影響 MIE可在吸氣相給予正壓通氣支持，因此被認為可以預防和改善肺不張，提高SCI患者肺的順應性。Bach[6]的報道中，21例呼吸肌無力患者的基礎用力肺活量和峰呼氣流速為(0.49±0.37)L和(108.6±61.8)L/min，應用MIE時最大吸氣量和PCF可達(2.00±0.37)L和(448.2±61.2)L/min，均顯著高于其他無創膨肺和輔助咳嗽措施，證實MIE輸入的容積和輸出的峰流速更高，更利于肺膨脹和分泌物排出；即使停止MIE后，該組患者的用力肺活量仍高于使用前，尤其其中5例SCI患者中增幅更明顯。Pillastrin[8]通過一項RCT研究對氣管切開痰液潴留的SCI患者使用傳統的無創輔助咳痰技術和傳統方式聯合MIE的效果比較發現，MIE組治療后的用力肺活量和峰呼氣流速較治療前分別提高24%和29%。Jung[16]研究了27例NMD患者使用MIE前以及停止MIE后15 min和45 min時的PCF，發現使用MIE后，患者自主咳嗽和使用傳統方法輔助咳嗽時的PCF均明顯提高，且這種作用可至少持續到使用后15～45 min。以上研究為MIE對肺功能的即時或短時作用，結論一致，停止MIE后用力肺活量和呼氣/咳嗽峰流速的持續增加可以解釋為膨肺和有效排痰后，肺和胸壁的順應性的暫時性增加。僅一項研究[17]報道了21例肺功能逐漸惡化的NMD患者規律使用MIE1年和2年后，肺活量較使用前明顯更高，進一步肯定了MIE對肺活量改善的長期作用。

3.2 MIE對PCF的影響 研究認為，咳嗽時PCF達270 L/min以上時方能實現有效咳痰[18]。已有不少臨床研究[6，13，19-21]證實，SCI、NMD患者應用MIE時的PCF明顯大于無輔助和傳統無創輔助咳嗽技術，而聯合手法腹部推助的效果更優于MIE單獨使用。產生該結果的原因較為明確：PCF由吸氣末肺容積和呼氣肌力量共同決定，而MIE的工作原理即是在吸氣相輸送正壓增加吸氣末容積，在呼氣相模擬呼氣肌的作用建立壓力差，使各級氣道內產生大的峰呼氣氣流，以彌補吸氣肌和呼氣肌無力出現的PCF不足。然而，Sancho[22]和Lacombe[23]發現，當患者通過自主咳嗽或手法腹部推助可產生240～300 L/min以上PCF時，加用MIE對提高PCF并無益處，可能是由于此時患者的自主咳嗽努力和腹部推力與MIE的作用相互對抗和抵消，反而成為自主咳嗽的阻力。有研究發現[20，22，24-25]，MIE對球功能障礙患者PCF的改善幅度顯著低于正常者，喉鏡直視下可以觀察到球功能障礙患者使用MIE期間咽喉部運動不協調，可能與喉功能障礙、上氣道動態塌陷導致PCF消耗有關[22]。對于并發球功能障礙的SCI患者，MIE的作用可能大打折扣，甚至治療無效。

3.3 MIE的排痰效果 Chatwin[26]對8例肺部感染伴痰液潴留的NMD患者采用隨機交叉的方法，分別使用MIE和主動呼吸循環技術配合手法腹部推助輔助排痰，顯示MIE組的治療時間更短，肺部聽診痰鳴音改善更明顯，患者舒適度更高，提示MIE排痰更高效、更徹底。負壓吸痰為建立人工氣道SCI患者清除痰液常用的方法。Susan[7]對18例分別進行吸痰和MIE的SCI氣管切開的患者進行調查發現，常規吸痰引起的疼痛、不適感均顯著高于使用MIE的患者，72%～89%患者認為MIE吸痰更有效方便。負壓吸痰為有創性操作，僅作用于氣管和主支氣管的痰液，對于未建立人工氣道的患者難以徹底吸痰，且容易引起氣道黏膜損傷和患者不舒適。而MIE為非侵入性，其作用可延伸至整個氣道，正負壓轉換可刺激患者主動咳嗽，故而其排痰效果更徹底，對患者的損傷更小。

3.4 MIE在替代氣管插管和輔助撤機、拔管中的應用 SCI患者發生呼吸衰竭時，往往需要氣管插管或氣管切開進行有創正壓機械通氣(invasive positive pressure ventilation，IPPV)，從而顯著增加肺炎和呼吸機依賴的風險。Bach等認為無創正壓機械通氣(non-invasive positive pressure ventilation，NIPPV)與MIE聯合應用可提供吸氣肌和呼氣肌功能的補償，從而避免侵入性人工氣道和IPPV的并發癥。目前，缺乏SCI急性呼吸衰竭應用MIE的報道。Chen[27]回顧性分析了15例因急性呼吸衰竭轉入急診科的NMD兒童，應用MIE聯合NIPPV，患兒的血氣分析24 h內得好轉，6例避免氣管插管。此外，也有MIE聯合NIPPV避免IPPV的個案報道，尚沒有前瞻性臨床研究證實。

IPPV后撤機和拔管困難是SCI患者面臨的常見問題，尤其對于C4以上完全性脊髓損傷。長期人工氣道和IPPV管理嚴重影響患者的生活質量，易引起各種肺部并發癥。2010年Bach[28]提出了對特殊患者允許不具備傳統拔管標準的患者實施脫機和拔管方案，并報道了157例無法通過自主呼吸試驗的NMD患者，一旦在吸入空氣條件下SpO2維持在95%以上，即實施拔管，并轉為NIPPV和MIE輔助，以保持SpO2在95%以上。最終僅有2例氣管切開，其他患者成功拔管出院。Kim[13]回顧了62例完全型或感覺不完全型頸段SCI患者，接受氣管插管或氣管切開的IPPV，嚴格篩選后對符合Bach[28]的拔管標準的患者實施拔管，并使用NIPPV和MIE進行呼吸管理，全部成功拔管，其中2例最終因肺部感染重新氣管切開。

以上報道中NIPPV和MIE的應用，為嚴重呼吸肌無力的SCI患者避免氣管插管、切開和成功撤機、拔管提供了可能，MIE在該方面的應用有待進一步探索。

3.5 MIE在SCI居家護理中的應用 由于呼吸肌無力及其帶來的呼吸功能障礙長期存在，SCI患者出院后乃至數十年均處于肺部并發癥的高風險中。NIPPV和MIE作為吸氣和呼氣輔助的無創方式，已被較多研究證實日常應用可減少NMD患者因肺部感染的住院次數、提高居家生活質量[6，29-30]。僅有1篇文獻[10]回顧性地分析了40例慢性SCI患者家庭護理中應用MIE前和規律使用MIE后的變化，發現對于吸煙(史)患者，MIE使患者住院次數從(0.42±0.36)次/年下降至(0.19±0.32)次/年，而對于其他患者則無顯著區別。由于患者肢體活動受限，MIE需由家屬操作并與患者配合。操作者需經過醫院專業規范的培訓，并熟知向專業人員求助的指征和途徑。Vitacca[31]對39例NMD居家使用MIE的患者建立了電話咨詢-訪視管理模式，當患者出現呼吸窘迫、SpO2下降時通過電話咨詢，醫務人員給予電話指導或現場訪視，避免了30次住院，提高70%的患者滿意度，治療費用明顯降低。

MIE的家庭管理，為無咳痰能力的SCI患者出院和減少出院后痰液潴留和肺部感染再次入院提供了的機會。但由于相關研究缺乏，MIE居家日常護理的應用需進一步實踐。

3.6 MIE的安全性和耐受性 MIE在吸氣相提供正壓通氣的原理與NIPPV一致。在呼氣相，由瞬間的(0.02 s)正負壓轉換產生強大的呼氣氣流。一項加拿大多家醫院的問卷調查顯示，僅有32%～49%醫療中心使用MIE，并且缺乏規范的使用指南[32]。而影響MIE廣泛使用的一個重要原因是其安全性問題，70%醫務人員擔心MIE增加肺損傷的風險。而目前，MIE的快速壓力轉換是否會對氣道黏膜和肺組織造成損傷尚無直接的研究證實。

在涉及MIE舒適度和耐受性的臨床研究中，幾乎一致性地報道了MIE良好的耐受性和舒適性[6，8，26，33]。目前為止，幾項研究報道了MIE相關的并發癥。Suri[34]報道了2例機械通氣并使用MIE并發氣胸的病例，其中1例為合并慢性阻塞性肺疾病的SCI患者規律使用MIE 3年后發生，另1例19歲杜氏肌營養不良患者規律使用MIE 5年后發生估摸穿孔[35]，1例NMD合并紫癜的5歲男童使用MIE后發生致命的肝出血[36]。以上嚴重不良事件中，患者存在氣胸、出血的高危因素，且并發癥發生在MIE與正壓通氣的長期(3～9年)聯合應用中，因此難以確定MIE與并發癥的直接關系。Suri[34]認為，不超過(-40～40 cm H2O)范圍的壓力設置不增加肺損傷風險，這與呼吸機相關性肺損傷的安全壓力范圍一致。值得注意的是，MIE是否會加重慢性阻塞性肺疾病的肺過度充氣狀態和氣道動態塌陷尚不清楚，應謹慎使用。MIE使用中的另一個顧慮是，使用面罩、口含嘴進行MIE時，吸氣過程中的正壓通氣可能會加重腹脹，呼氣過程中胸內壓力驟減可能導致胃液反流和誤吸。而事實上，MIE的消化道不良反應報道甚少。Miske[37]通過觀察正常人和13例NMD患者正常咳嗽和使用MIE時的胃內壓及腹腔容積變化，認為MIE不增加腹脹的風險。另一項研究[38]回顧性分析了NMD患者不同助咳狀態(無輔助、腹部推注、MIE僅緊急使用、MIE常規應用)下，呼吸道感染發生率差異無統計學意義，認為MIE不增加胃內容物返流和誤吸的風險。MIE長期應用的報道中，1例出生僅1個月的嬰兒使用MIE直至1歲4個月，沒有報道特殊不良反應[39]。Bach[6]分別報道了46例和24例NMD和脊髓灰質炎患者長期(2～27年)應用MIE的案例，亦無相關不良事件發生。

根據以上報道分析，MIE的安全性和耐受性值得肯定，但仍缺乏直接和大樣本的數據證實。

4 結 論

目前，全球范圍內MIE在SCI和NMD中的應用的文獻報道缺乏，且均為小樣本研究，MIE的使用尚不廣泛且不規范。在國內，有限的MIE臨床應用報道的對象主要在缺乏循證依據的一般咳痰困難患者，而在SCI和NMD中的文獻甚少，尚未有將無創通氣與MIE聯合應用的報道。盡管證據不足，基于其明確的助咳效果、臨床安全性和患者耐受性，MIE作為清除分泌物的有效措施在SCI和NMD管理中受到廣泛推薦。MIE在提高有效排痰率，減少有創性介入，提高慢性SCI患者舒適度和生活質量，減少肺部感染、重復住院次數和住院花費方面有較大的潛力和研究空間，期待進一步研究證實。