呼吸與吞咽間的交互關系及其應用①

劉邦亮，朱美蘭，劉惠宇，張蕊，張娟娟，江迎

1.南昌大學第二附屬醫院康復醫學科，江西南昌市330006；2.南昌大學江西醫學院，江西南昌市330006；3.粵北人民醫院康復醫學科，廣東韶關市512025；4.南方醫科大學第三附屬醫院，廣東廣州市510000

吞咽障礙的發生一般可出現在多種疾病狀態下，腦卒中是最常見的臨床誘因。有研究表明，急性腦卒中患者中16%～50%并發吞咽障礙[1]。按發病誘因，吞咽障礙分為器質性吞咽障礙和功能性吞咽障礙[2]。正常情況下吞咽動作的完成是由一系列動作相互協同、定型的結果，它的啟動是由一組復雜的傳入感覺器所誘導，并通過上呼吸/消化道產生壓力和動力來推動食物攝入，同時還兼顧保護上呼吸道通暢、順利的任務。吞咽障礙發生后，呼吸與吞咽相關肌肉之間的協調性被打破，直接導致誤吸的發生。因此盡早就呼吸與吞咽間相互關系進行干預，對吞咽障礙患者臨床預后至關重要。

1 呼吸與吞咽的交互關系

1.1 正常吞咽與呼吸的特點

正常吞咽過程常分為口腔準備期、口腔期、咽期和食管期等四個部分[3]，而咽期是最易并發誤吸等臨床危險因素的時期，同時它也是呼吸與吞咽交叉最大的一個時期。目前關于正常成人呼吸與吞咽交互關系的研究廣泛開展，并有大量文獻證實健康成人呼吸與吞咽之間存在穩定而協調的交互關系[4-8]。

在正常人吞咽過程中，食物由舌后部入咽腔的過程中誘導吞咽反射的發生，吞咽反射的開始就意味著咽期吞咽開始啟動，咽期吞咽啟動后，該反射將持續到動作結束，這樣的過程連續而不中斷[9]。在此階段，食團被“強行”入咽，并向下傳送，直到進入食管上括約肌(upper esophageal sphincter,UES)[9]，在此過程中腭帆提肌(收縮表現為軟腭的上提運動)及舌骨上肌群的收縮將使舌骨向前上提拉，喉部上抬并沿縱軸向前旋轉；隨即聲帶關閉；會厭蓋住喉入口；杓狀軟骨內向旋轉；關閉喉前庭；舌肌、咽縮肌收縮，加上重力作用使食團通過環咽肌進入食管，然后喉、咽結構復位，重建呼吸道[10]。這個過程中呼吸出現短暫中斷，大多數健康成年人在液體吞咽過程中，呼吸暫停持續1.0～1.5 s，中斷時間的長短主要取決于吞咽的力度和遞送食物的黏度。

在此遞送過程中，存在兩個基本的生理條件。首先，咽腔是吞咽和呼吸共用的通道，因此這一期必須快速、有效，使呼吸僅有短暫的中斷；其次，必須保護氣道，防止食團進入肺，在這一過程中呼吸與吞咽的協調性與該過程的順利完成密不可分。但是在某些特殊的狀態下，這一協調性將被打斷，如發育與衰老、神經系統疾病、口咽部外科手術、特殊進食方式等就易于誘發吞咽障礙[11-15]。

正常情況下，呼吸與吞咽可通過多個解剖結構來起到相互作用的效果，并提供與之相關氣道保護功能，如咳嗽、咽喉清理等。這些氣道保護措施是由一個自延髓啟動并傳遞到咽、喉和氣管的信號來調控，其調控過程中呼吸與吞咽的相關信號常需進行信息共享，而這種信號間互相溝通共享的機制常被人們稱為腦干的行為控制組件(behavior control assemblies,BCAs)[16]。因此，咽部的功能性沖突必須在神經控制水平上進行良好的協調，以確保周邊結構產生預期的目標行為。也就是說這些髓質網絡中的單個神經元可同時表現出控制呼吸和吞咽的多功能性。通常這種多功能性可表現為上呼吸/消化道被同時用于呼吸和吞咽，如嘴唇、顏面部，舌、咽喉及食管的肌肉在呼吸和吞咽過程中都很活躍，這些肌肉同時具備維持氣道通暢、氣道保護和食物推進的作用。

1.2 神經系統疾病中呼吸與吞咽的變化

神經系統疾病是已知導致吞咽障礙發生的最常見原因，如腦卒中后吞咽障礙的發生率可高達16%～50%[1]。目前關于神經系統疾病對呼吸與吞咽交互關系的研究已有所開展。Terzi等[17]選取患有神經肌肉疾病并發呼吸道疾病青年患者29例作為實驗組，10例健康成人作為對照組；通過采用肌電圖及感應呼吸體積描記法，分別記錄分析兩組受試者在5 ml、10 ml及15 ml不同負荷飲水吞咽狀態下的呼吸與吞咽的特征變化；同時還特意在機械通氣期間和自主呼吸期間分析實驗組中具有自主呼吸能力的氣管切開患者11例(實驗組共有氣管切開患者19例，其中11例能進行自主呼吸)。研究結果顯示，對照組中所有受試者在完成吞咽后隨即出現呼氣相呼吸，而實驗組出現呼氣相呼氣的概率僅為50%。Kelly等[18]也提示正常成人食物吞咽過后(呼吸停頓完成后)出現的第一個呼吸相是呼氣相，也就是說腦卒中患者在卒中后呼吸模式將發生一定變化。同時Terzi等的實驗還發現，每次食物推注后，受試者的吞咽次數及吞咽時間與其最大吸氣壓存在相關性，而與最大呼氣壓卻無相關性，且未能在自主呼吸模式下完成食物吞咽的患者，在機械通氣狀態下可順利進行食物吞咽，作者認為該現象可能是由于吞咽過程中呼吸相關肌肉參與吞咽，并導致呼吸肌的負荷相應增加。而在機械通氣過程中，呼吸機一定程度代替呼吸肌進行做功，減低呼吸肌在呼吸中的負荷，使上呼吸道相關肌肉能夠更好地致力于吞咽，這也為呼吸肌力量訓練在吞咽中的應用進行鋪墊。

1.3 誤吸后的咳嗽反射

正常咽期吞咽的協調性是由下頜舌骨肌、頦舌骨肌、莖突舌骨肌、二腹肌前腹、甲狀舌骨肌、環咽肌等多組肌肉來共同作用產生。現有資料表明，在吞咽期間，這些肌群中大部分的肌肉運動都發生在環咽肌打開之前，一般這些運動可持續500 ms左右。但這一平衡一經打破，將直接導致誤吸的發生，隨即誘發咳嗽的動作。正常來說，呼吸一般分為吸氣和呼氣兩個階段，而吸氣階段一般是由膈肌的運動所啟動，并通過環咽肌后部組織及環甲肌激動喉部及胸腔的擴張，從而來增加肺容量，使肺內氣壓降低、吸氣氣流增加，這個過程大約要持續0.65 s。因為吸氣肌的收縮存在長度-張力關系，某些特定因素下，常可致肺的擴張能力下降，進而導致吸氣氣流減弱，機體咳嗽能力下降[19]。

當吸氣完成后，呼氣相關肌肉會緊跟著快速運動，隨即聲帶內收、聲門關閉，這個過程大約要持續0.2 s左右。而誤吸后咳嗽能否有效產生，完全取決于呼氣時的氣流速度，聲門是否關閉及氣道的狹窄程度對氣流速度起到決定性作用。聲帶的外展常被認為是呼氣階段開始的標志。在這個階段聲門快速開放，氣流爆發性的釋放，產生了初始氣流加速度及高峰流速[20]。此外，由于迷走神經的調控，氣道平滑肌出現收縮，使支氣管變窄，一定程度上減少肺內橫截面積，使呼氣階段產生一個更大的剪切力。

誤吸發生時，食物由咽喉經氣管入肺，機體會應激性的產生一系列的氣道保護行為，如咳嗽、吞咽等。該應激反射一般是由BCAs所主導。在機體正常的吞咽過程中，吞咽與呼吸同時受到該調控組件的精準控制。正常情況下BCAs能快速有效地對傳入信號進行過濾分析，并功能性地確定哪些行為應被抑制或是執行，這一過程精準而有序。

2 呼吸訓練在吞咽障礙中的應用

2.1 呼吸肌力量訓練

腦卒中患者常易并發中樞性膈肌運動功能障礙，這將致使膈肌活動受限，導致肺活量、最大吸氣量與最大呼氣量相應減小[21-22]。最大呼氣量已被證實與吞咽功能障礙患者誤吸的發生緊密相關，最大呼氣量也常被作為吞咽功能障礙的臨床診斷指標。目前呼吸肌力量訓練(expiratory muscle strength training,EMST)也被證實可有效改善吞咽障礙臨床癥狀，已被部分應用于臨床[23-28]。EMST能有效增強患者吞咽相關肌肉肌力，對維護呼吸與吞咽協調性起到積極效果。EMST是一種舌咽部相關肌群的抗阻訓練，該訓練能有效增強舌咽部肌肉肌力，而舌咽部相關肌肉已被證實能在環吞咽肌打開過程中起到氣道保護和氣道清理作用[29-30]。

Moon等[24]將18例腦卒中后吞咽功能障礙患者隨機分成兩組，每組各9例，在傳統吞咽康復的基礎上對實驗組進行EMST，并在治療4周后分別對兩組受試者進行功能性吞咽困難評定量表(Functional Dysphagia Scale,FDS)、食物殘留量(vallecular residue,VR)和穿刺抽吸量表(Penetration-aspiration Scale,PAS)等指標的測定，結果顯示，實驗組吞咽功明顯改善，FDS、VR、PAS等指標均優于照組。Troche等[25]也在帕金森病患者中證實了這一結果。也正如Martin-Harris等[6]所說，EMST對改善吞咽功能的作用值得探索，其價值同樣也得到國內研究者的認識，隨后國內對于EMST的研究也陸續開展，米海英等[26-27]的研究就是其中的優秀代表，通過參照Moon等的研究進行實驗設計，最終也證實了EMST能有效改善吞咽功能。

2.2 代償性呼吸吞咽姿勢

目前相關研究表明，大部分動物在吞咽中的呼吸停頓都發生在吸氣區，而人類這一停頓多見于呼氣期晚期。基于這一差異，McFarland等[31]提出了他們的研究設計，并猜測造成這一差異的原因可能與兩者進食姿勢不同有關，在McFarland等的研究中，McFarland讓受試者模擬動物進食模式(即手與膝蓋支撐身體，類似于四蹄動物站立體位)進行吞咽測試。通過這一測定發現，改變進食姿勢后受試者的呼吸停頓時間前移至呼氣期早期。隨后Ayuse等[32-33]也做了類似的研究，其研究結果也側面證實這一點，進食姿勢是可以改變呼吸停頓時間的。Ayuse等通過對兩種臨床上常用的代償性姿勢進行測試發現，在這兩個姿勢下患者吞咽過程中呼吸停頓的時間較直立進食明顯延長，提示進食姿勢的改變能取得減少誤吸發生的作用，在吞咽功能障礙患者早期是十分有效的治療替代措施。

目前代償性姿勢已作為臨時措施應用于吞咽困難患者的臨床治療，Logemann等[34]的研究提示代償性姿勢能有效保護患者氣道，避免誤吸發生，同時還能使吞咽負荷相應增加。但目前對于代償性姿勢是否會干擾患者正常呼吸模式的研究尚未開展，其作用機理與對應神經調控機制也還尚未明確，其臨床運用也一定程度受限。

2.3 優化吞咽模式

諸多學者開展了針對食物性狀、黏度及一口進食量在吞咽影響中的研究，最后得到的結果是吞咽不同負荷、不同性狀食物時呼吸暫停時間也可相應變化[35-39]。也就是說進食食物性狀及一口進食量的改變也能直接影響吞咽。

Martin-Harris等[40]選擇82例健康成年人作為實驗對象，并在不同呼吸與吞咽模式下進行實驗測定，旨在探討年齡與呼吸/吞咽間的關系，意外發現吞咽模式可以影響呼吸時間。Dozier等[41]通過運用電視透視吞咽功能檢查(videofluoroscopic swallowing study,VFSS)分析記錄70例健康成年人在50 ml水連續吞咽過程中呼吸與吞咽的關系，最后發現一口吞咽較分階段多口吞咽的誤吸概率相對增大，這也就提示一口吞咽量可影響呼吸與吞咽交互關系。除此之外，咀嚼與否也是其重要影響因素。咀嚼對吞咽的影響最早是由McFarland等[31]提出，McFarland等在研究不同進食姿勢對吞咽的影響時意外發現，咀嚼可以有效延長吞咽過程中呼吸停頓時間，起到減少誤吸發生的作用。隨后Matsuo等[42]的研究進一步證實這一結果。

3 小結

呼吸與吞咽之間的聯系客觀存在，通過調節呼吸來改善吞咽或通過調節吞咽來改善呼吸都積極可行。呼吸與吞咽之間的關系是跨學科的，同樣也是跨時代的。這一關系的存在為今后吞咽與呼吸的研究提供了新方向。目前對呼吸與吞咽相關性的研究主要集中在基礎領域，但其具體生理機制與神經調控還有待進一步明確。