吸氣肌訓練促進心臟手術病人肺康復的研究進展

岳明葉，王慧華，胡玉婷，劉興紅，王懷松，肖 苗

華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院，湖北 430022

心血管疾病病人在世界范圍內不斷增加，根據世界衛生組織的報告，每年有1 750 萬人死于心血管疾病，其中75%的死亡發生在中低收入國家[1]。尸檢報告的數據顯示，與心臟手術相關死亡的5%～8%與肺部并發癥有關[2]。而在心臟外科手術中，術后肺部并發癥如肺炎、肺不張等根據定義和診斷不同其發生率為10%～87%[3-4]。肺部并發癥的發生會直接影響病人的術后恢復、延長病人的住院時間甚至導致病人死亡[5]。心臟術后肺部并發癥的影響因素包括年齡、吸煙、術前肺部疾病、麻醉、手術方式、體外循環時長等，特別是與手術直接相關的胸壁力學變化導致了病人術后呼吸肌力量和肺功能的減弱[6]。國外大量研究表明，吸氣肌訓練（inspiratory muscle training，IMT）作為促進病人肺康復的手段之一，有助于提高心臟手術病人吸氣肌力量，增強肺功能，減少肺部并發癥的發生率，提高運動能力，改善生活質量和減少住院時間[6-9]。而國內吸氣肌肉訓練的研究多集中在慢性阻塞性肺部疾病、慢性心力衰竭、腦卒中和脊髓損傷等方面，而對于心臟手術病人的吸氣肌訓練相關研究尚處于起步階段，現將近年來國內外心臟手術病人吸氣肌訓練方面的相關信息進行總結和分析，以期為臨床促進病人肺康復提供依據。

1 吸氣肌概念

吸氣肌是指包括膈肌、肋間肌、腹直肌、胸鎖乳突肌、胸背部肌群等在內的與呼吸運動有關的肌肉；膈肌是最主要的吸氣肌，承擔70%的呼吸活動。吸氣肌訓練是指在吸氣過程中施加負荷并且旨在增加吸氣肌的力量和耐力的訓練方法，同時改善心肺功能，促進運動能力的恢復[10]。

2 吸氣肌訓練促進肺康復的機制

心臟手術后的病人由于胸壁力學的改變使肺容積下降和呼吸肌力量減弱，造成肺通氣量、潮氣量下降等肺功能障礙和氣道清除能力降低，使血氣交換受損，呼吸功能降低，進而導致肺部并發癥的發生。當吸氣肌力量減退，特別是膈肌虛弱時，容易發生呼吸肌“竊流現象”。竊流原理是，在閉合的循環系統中，總流量不變，特定的支流增加會使其他支流的流量減少。所以當吸氣肌功能減退后，其本身血流減少，會在運動時竊取運動肌的血流，從而導致運動耐力下降[10]。而吸氣肌訓練一方面可以通過吸氣肌肌力訓練和耐力訓練使吸氣肌力量和持久性增加，加強氣道清除和防御能力，減少分泌物潴留和氣道塌陷，進而減少肺部并發癥的發生，改善肺功能，促進肺康復；另一方面，吸氣肌訓練可以增加呼吸肌內線粒體和Ⅱ型肌纖維數量，防止呼吸肌萎縮和功能下降，可以通過防止和減緩吸氣肌萎縮避免運動時發生“竊流現象”，可以降低交感神經活性，降低外周血管張力，增加運動肌血流，改善運動肌功能，從而改善病人生活質量[11]。

3 心臟手術病人吸氣肌訓練的實施

3.1 實施者 在國外，吸氣肌訓練主要由物理治療師、肺康復治療師和受過專業訓練的護士來執行[12-14]，國內呼吸訓練一般由護士來完成，可以對護士進行系統的相關培訓，來協助病人完成吸氣肌訓練。

3.2 實施對象 ①病種差異：吸氣肌訓練在呼吸系統疾病、心血管系統疾病、神經系統疾病等均有研究報道[10,15-16]，心臟手術病人吸氣肌訓練的研究報道多見于國外，以瓣膜病和冠狀動脈旁路移植病人為主[7-8,13]。國內有研究者將吸氣肌訓練運用于經皮冠狀動脈介入治療術后病人，有效改善了病人的心肺功能[17]。②年齡差異：有研究者對各個年齡段的受試者分別分析了吸氣肌訓練的效果，顯示吸氣肌訓練對進行肺康復治療的所有年齡段病人都有益，但是老年病人的受益更大[18]，比如Chen 等[19]的研究對象只選擇了年齡≥50 歲的心臟病手術病人實施吸氣肌訓練。③風險差異：Durrand 等[20]使用呼吸風險評估評分系統篩查術前病人，對中高級風險病人實施吸氣肌訓練，結果顯示術前吸氣肌訓練可以增強吸氣肌力量，并減少圍術期發生肺部并發癥的風險。部分研究者主張針對肺部并發癥高風險病人實施吸氣肌訓練，以取得更好的訓練效果[4,21]。隨著吸氣肌訓練在臨床應用廣泛，研究病種、內容日益豐富，今后研究可嘗試將吸氣肌訓練運用于心臟移植、大血管疾病和先天性心臟病等心臟手術病人，深入研究各個年齡層和風險水平，確定最佳受益目標人群。

3.3 介入時機 吸氣肌訓練的實施可以貫穿在治療的各個階段。①單純術前：Chen 等[19]研究報道，在術前進行吸氣肌訓練可減少肺部并發癥的發生率和住院時間。Thybo 等[6]的研究顯示術前實施吸氣肌訓練可以提高病人吸氣肌的肌力和耐力，從而降低術后肺部并發癥的風險。②單純術后：已有的文獻中，心臟手術病人在術后不同的康復時期實施吸氣肌訓練均有報道。I 期康復期：Cargnin 等[7]在病人行瓣膜置換術后第3 天開始執行吸氣肌訓練，結果顯示4 周的吸氣肌訓練可使病人的吸氣肌力量和肺功能更快地恢復到術前水平；也有研究者在病人由重癥監護室轉至普通病房后開始介入吸氣肌訓練，證實術后吸氣肌訓練可以增加病人最大吸氣壓力（maximum inspiratory pressure，MIP）和6 min 步行距離（6-minute walk distance，6MWD），并減少病人住院時間[22]；Ⅱ期康復期：Hermes 等[23]的研究是在冠狀動脈旁路移植術后病人的心臟Ⅱ期康復中進行的，他們將吸氣肌訓練與有氧訓練、抗阻力訓練相結合，使病人的吸氣肌力量、運動功能和生活質量都得到顯著改善。③全圍術期：有研究者在術前5 d 和術后5 d 對冠狀動脈旁路移植病人均進行了吸氣肌訓練干預，結果顯示吸氣肌訓練可使病人的吸氣肌力量、運動能力、生活質量和社會心理狀態更快恢復，并縮短重癥監護時間[24]。吸氣肌訓練在心臟手術病人治療的各個階段都可以考慮介入，但具體介入時機還應在評估病人的血流動力學、生命體征等是否穩定后，結合醫院和病人的實際情況來決定。

3.4 實施場所 術前心臟手術病人的吸氣肌訓練實施可以在醫院或家中進行，術后Ⅰ期康復期間均在醫院內進行，Ⅱ期康復期間吸氣肌訓練的執行可以在康復中心或門診，Ⅲ康復期間則以居家為主。比如Valkenet 等[21]的研究是以家庭為基礎的術前吸氣肌訓練計劃，物理治療師在術前指導病人每天在日記上記錄在家里的訓練執行情況、強度和呼吸困難評分等，并根據評分及時調整訓練強度，每周對病人進行一次監督指導。吸氣肌訓練場所選擇應綜合考慮病人身體狀況、術前準備時間、交通方便性和經濟能力；有條件者均建議在醫院或康復中心內專業人員的指導下進行，不方便的病人也應在接受專業人員培訓指導后才可以居家訓練，并定期接受回訪。

3.5 實施方式 吸氣肌訓練包括力量訓練和耐力訓練。①力量訓練：最常見的是阻力負荷和閾值負荷訓練。受試者通常在訓練時采用站姿或坐姿，將鼻夾戴在鼻子上夾住鼻孔，含住訓練設備的咬嘴進行吸氣訓練。常用的阻力訓練設備有“Tri-Ball”呼吸訓練器、抗組呼吸激勵訓練器等，訓練器可以通過調節吸氣通道孔徑的大小來調節吸氣的阻力，孔徑越小，吸氣的阻力越大，以此來達到訓練目的。閾值負荷設備包含一個校準的彈簧加載閥，在吸氣過程中提供恒定和預定的訓練負荷；預定負荷一般根據最大的吸氣壓力的百分比設定，病人需努力吸氣來達到閾值。吸氣肌的閾值負荷訓練常用線性壓力閾值負荷設備（如Threshold?Respironics?IMT）[25]，也可以使用電子負荷調節設備（如POWERbreatheK?系列）[26]，這些電子設備可以與流量呈比例的調整施加的閾值負荷，流量越高，阻力越大，流量降低，阻力降低，給病人帶來更大的舒適感。②耐力訓練：一般采用低強度、多次數的自主CO2過渡通氣訓練[15]，即持續深快呼吸，訓練時需注意防止低碳酸血癥的發生。

3.6 吸氣肌訓練處方 已報道的心臟手術病人吸氣肌訓練處方內容各有不同。①吸氣肌的訓練周期：國外有報道最小周期為3 d[27]，最長周期為1 年[25]；有些研究中，病人在術后拔除氣管插管后開始接受吸氣肌訓練直至出院[22,28]；而多數研究的訓練周期都＞2 周[7,12-13,24]；國內有研究者結合我國5～7 d 的術前準備情況，將訓練周期設為術前5 d[19]。②吸氣肌訓練的頻率：各個研究的頻率設定各異。多數研究主張每天進行15～30 min 不等[4,8,13,19,21]的吸氣肌訓練；也有研究者將訓練頻率設定為每天2 次，每次3 組，每組10 下[22,29]；Dos Santos 等[30]則采用低頻率的吸氣肌訓練方案，即每周只鍛煉2 次，每次做5 組，每組10 下，組間隔1 min。③IMT 的強度及強度調整：吸氣肌訓練前需測量病人的最大吸氣壓力，將吸氣肌訓練設備以病人最大吸氣壓力的百分比設置初始負荷，以此強度進行訓練。多數研究者以低中強度的負荷開始訓練，最小為病人最大吸氣壓力的15%[22],以30%[4,7,12-13,19,21,23]和40%[27,29]居多；Dos Santos 等[30-31]則主張中高強度的吸氣肌訓練方案，兩者均以病人最大吸氣壓力50%的負荷開始訓練，逐漸增加負荷直至病人最大吸氣壓力的80%，并以此負荷強度維持訓練直至結束，不同的是，前者在第3 周開始每周遞增5%[30]，后者則每兩周增加10%[31]。多數研究調整訓練強度是根據Brog 量表中的呼吸困難評分。Valkenet 等[21]認為吸氣肌訓練強度為最佳負荷時病人呼吸困難評分為5 分或6 分。如果病人訓練后評分低于5 分，則在下一次訓練時將閾值負荷增加5%，評分為5 分或6 分時閾值負荷不變，評分為7 分或更高時將閾值負荷降低。也有研究者調整強度的方法是定期重測病人的最大吸氣壓力，調整訓練負荷始終維持在病人最大吸氣壓力的30%[7,25-26]。④呼吸方式和頻率：關于訓練時的呼吸方式，只有部分研究強調訓練時需以腹式呼吸為主[7,13,19,23,30]；對于呼吸頻率多數研究沒有明確說明，有研究建議訓練時呼吸頻率控制在15～20/min[23]；在Kodric 等[25]的研究中，要求受試者進行吸氣肌訓練時保持5 s 設定負荷的吸氣和2 s 深慢呼氣的呼吸頻率。吸氣肌訓練實施時呼吸方式和頻率是否對訓練效果有影響，并未有研究提到，可以在今后研究中深入探討。⑤基于無氧閾值的吸氣肌訓練：Cordeiro 等[32]在訓練前評估病人的無氧閾，病人以不超過無氧閾內的負荷進行吸氣肌訓練，每隔4 d 重新測量無氧閾，并以此調整訓練負荷，訓練從術后第1 天開始，每天2 次，每次重復15 下，直至出院。選擇無氧閾內負荷的方法是：先測量病人的靜息時手指血糖，然后以10%最大吸氣壓力的負荷開始第1 組吸氣肌訓練，15 下為1 組，下一組訓練負荷遞增10%，每組結束后測量血糖，組間間隔2 min，直至病人完成10 組或者無法繼續訓練；選擇低血糖值對應的負荷即為病人每天的訓練負荷。且基于無氧閾的吸氣肌訓練可有效減少病人術后吸氣肌力量的損失，增加6 min步行距離。吸氣肌訓練處方在目前的研究中并沒有統一標準，但是研究都肯定了吸氣肌訓練在心臟手術病人中的應用效果。Kendall 等[18]認為干預的有效性與吸氣肌訓練的劑量有關，吸氣肌訓練應至少持續兩周時間，每天超過15 min，訓練強度逐漸增加，并聯合其他運動模式。吸氣肌訓練處方的有效療程和強度需考慮到病人的臨床狀態、耐受程度、依從性和醫院的實際情況等來進行科學、合理的設計，以達到促進病人肺康復的目的。

3.7 吸氣肌訓練的可行性和安全性 Hulzebos 等[4]對冠狀動脈旁路移植術后肺部并發癥高危病人術前吸氣肌訓練的可行性及效果進行研究，結果顯示吸氣肌訓練的可行性良好，無不良反應發生。在一項冠狀動脈旁路移植病人術前吸氣肌訓練的研究中報道了1 例病人訓練時出現呼吸困難，還有1 例病人在接受長時間的I 吸氣肌訓練后出現胸痛的不良事件，但是2 例病人都在調整訓練方案后繼續完成了訓練[21]。Cargnin等[7]對瓣膜手術后病人進行吸氣肌訓練時的不良事件進行了監測，評估病人與運動不耐癥（頭暈、蒼白、呼吸困難、低血壓）以及胸骨縫線或手術傷口變化有關的體征和癥狀，并無不良事件的發生。吸氣肌訓練操作簡單、方便，對于病人而言相對安全且耐受性良好，并且對促進病人肺部康復效果明顯[4,6-7,9]，是一種可行的干預措施。建議在吸氣肌訓練實施前對病人進行評估，設置合理干預準入制度，實施時由專業人員進行指導，并對病人的訓練進行安全性管理，提供安全保障措施。

4 吸氣肌訓練聯合其他康復訓練的應用

4.1 吸氣肌訓練與有氧抗阻訓練 多項研究將有氧抗阻訓練與吸氣肌訓練結合運用于心臟術后病人的康復訓練中。Hermes 等[23]將聯合訓練（有氧運動和阻力運動）與吸氣肌訓練結合運用于處于Ⅱ期心臟康復的冠狀動脈旁路移植病人，干預組給予吸氣肌訓練和聯合訓練，對照組給予聯合訓練，為期12 周，每周2 次。研究發現，與對照組相比，干預組的最大吸氣壓力、最大呼氣壓力、峰值耗氧量和生活質量評分均有較大增加（P＜0.001）；Dos Santos 等[30]的研究也表明，有氧運動和阻力運動聯合中度至高強度吸氣肌訓練可以改善冠狀動脈旁路移植病人術后運動能力、6 min 步行距離、吸氣肌力量、生活質量和抗氧化特性。

4.2 吸氣肌訓練與外周肌訓練 Muammer 等[13]將吸氣肌訓練與外周肌肉訓練相結合運用于有代謝綜合征的冠心病病人，發現治療后病人的呼吸肌力、呼吸困難評分、運動能力、空腹血糖和抗鏈球菌溶血素O 均有顯著改善（P＜0.05）。

5 心臟手術病人吸氣肌訓練效果評價

目前，對心臟手術病人吸氣肌訓練研究的主要效果評價是吸氣肌力和肺功能增強、肺部并發癥發病率降低、運動能力和生活質量改善等。研究中大多采用最大吸氣壓力和最大呼氣壓力評估病人吸氣肌功能，不論是術前、術后還是圍術期實施的吸氣肌訓練均不同程度增加了病人的吸氣肌力或使病人術后吸氣肌力更快恢復至術前水平[7,12-13,19-24,30-32]。在對肺功能的評價中，研究者在不同的研究中對第1 秒用力呼氣量、分鐘通氣量、潮氣量、用力肺活量、最大通氣量等這些評估指標選擇稍有不同，但總體表現出了與對照組的顯著差異，顯示了吸氣肌訓練對肺功能的明顯改善效果[7,13,19,29]。研究結果顯示，肺部并發癥發病率的降低以肺炎和肺不張的發生率降低最為明顯[4,6,16,19-21,33]。運動能力的改善多以6 min 步行距離和最大攝氧量的增加來體現[7-8,13,22-25,28,30-31]，當吸氣肌訓練聯合有氧運動、抗阻運動等其他訓練時病人的運動能力和生活質量的改善更明顯[13,23,28,30-31]。多項研究顯示，吸氣肌訓練都對住院時間的縮短有益[8,19-22,32]。Gomes 等[34]對心臟手術病人術前、術后吸氣肌訓練效果的研究進行了Meta 分析，共納入8 項隨機對照試驗研究，分析顯示吸氣肌訓練可使術后住院時間縮短2 d。

6 吸氣肌訓練效果及建議

6.1 吸氣肌訓練能促進心臟手術后肺康復 大量文獻表明，心臟術后病人吸氣肌力和肺功能會顯著下降并持續數周之久，而吸氣肌力和肺功能的下降與肺部并發癥的發生和死亡率密切相關[3,7,18,22,34]。吸氣肌訓練作為促進病人肺康復的手段之一，其效果在研究中都得到了證實，術前吸氣肌力量的提高可以加強氣道清除和防御能力，減少分泌物潴留和氣道塌陷，術后吸氣肌力、肺功能的早期恢復能夠加快肺部通氣-血流比值的改善，降低病人出現肺不張、肺炎等肺部并發癥的風險。在心臟手術圍術期實施吸氣肌訓練，不僅有助于提高病人呼吸肌力量、促進病人肺康復、降低術后肺部并發癥發生率和減少病人的住院時間，聯合有氧運動和阻力運動的訓練還可以明顯改善病人的運動能力和生活質量。對比傳統深呼吸、縮唇呼吸訓練等常規護理方法，使用呼吸訓練器進行呼吸肌鍛煉可操作性強，可自主調節、加強訓練強度、評估呼吸容量等指標，具有明確的量化標準和直觀視覺反饋的優勢，另外吸氣負荷漸進式遞增使病人鍛煉信心增加，有助于提高病人依從性。

6.2 加強醫務人員及病人對吸氣肌訓練的認知 ①加強醫務人員的認知：吸氣肌訓練已逐漸在慢性阻塞性肺疾病等其他疾病病人中廣泛運用，但在國內，吸氣肌訓練在心臟手術病人的運用尚在起步階段，隨著快速康復理念在心臟外科領域的深入，醫護人員需要及時更新吸氣肌訓練相關知識，以促進病人的快速肺康復。②加強病人對吸氣肌訓練和肺康復的認知：病人缺乏吸氣肌訓練和促進肺康復的相關知識，對于心臟術后康復存在一定誤區，認為術后應多“靜養”。需要增加病人獲取相關知識的渠道，比如建立心臟外科公眾號、定期更新相關術前健康教育、術后心肺康復訓練方法等相關知識、免費發放心肺康復指導手冊、醫務人員加強術前宣教和術后指導等。

6.3 加強對吸氣肌訓練實施方案的改進 已發表針對重癥呼吸系統疾病的專家共識[35]對吸氣肌訓練處方的建議是：以30% 最大吸氣壓力的強度每天訓練1次或2 次，每次15 min，每周5～7 d，持續2 周以上，并根據個人情況增加訓練強度，尚無針對心臟手術病人吸氣肌訓練方案的標準。現有研究對心臟病手術病人吸氣肌訓練實施的起始負荷、最大負荷、負荷增量、干預周期、頻率、呼吸配合和監督程度等具體細節各有差異，缺乏權威的指南，最大獲益的目標人群不夠明確，需要更大規模和更高質量的隨機對照試驗來優化吸氣肌訓練實施方案，促進吸氣肌訓練在心臟外科運用的改進和推廣。

6.4 提高病人呼吸訓練的依從性 心臟手術后多數病人有明顯的傷口疼痛，疼痛引起的肌張力增加會造成病人的肺順應性下降，通氣功能下降，影響病人的呼吸運動并分散其呼吸訓練的專注力。醫護人員需重視病人主訴，及時選擇有效的疼痛治療措施，切實緩解病人疼痛以免阻礙病人的康復訓練。同時，合理設置吸氣肌訓練方案，Van Buuren 等[12]通過建立吸氣肌訓練方案圖，設定治療目標，增強了病人的動力和依從性。而有研究者認為過長的干預周期會降低病人訓練的依從性[19]，因此在吸氣肌訓練方案設置時應考慮病人的實際情況，以病人可耐受、可依從、有效果的訓練為目標來設置個性化的方案。最后需要加強監督，已有研究認為病人在醫護人員的指導和監管下，能夠獲得較好的康復效果，同時發動家庭成員參與監督，更能提高病人的訓練依從性，從而提高訓練效果。

7 小結

不論是術前吸氣肌訓練，還是術后吸氣肌訓練，或者聯合其他康復訓練的吸氣肌訓練方案，都可以不同程度地增強病人吸氣肌力量和肺功能，降低術后肺部并發癥發生率和住院時間，改善運動能力和生活質量。現有研究吸氣肌訓練處方內容各異，效果評估方法不一，國內對于吸氣肌訓練在心臟外科的應用認識不足、研究不多、方案實施不夠規范；需要借鑒國外相關指南，在國內開展大規模、高質量的隨機對照試驗，將吸氣肌訓練應用于各類心臟手術病人，來進一步完善吸氣肌訓練實施方案細則和目標人群效果驗證，為促進病人康復提供更好的訓練方案。