呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

尹瀟瀟，牛姍，陳昊天，徐劍鋒，封秀琴

·科研綜述·

呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

尹瀟瀟，牛姍，陳昊天，徐劍鋒，封秀琴*

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院護(hù)理部，浙江 310000

綜述呼吸電刺激技術(shù)的定義、治療機(jī)制、應(yīng)用形式及應(yīng)用效果，并對應(yīng)用中存在的不足進(jìn)行總結(jié)、提出建議，以期為呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人肺康復(fù)中的應(yīng)用提供參考。

電刺激；膈肌無力；機(jī)械通氣；肺康復(fù)；綜述

機(jī)械通氣是急危重癥病人重要的生命支持手段之一，50%～70%的重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）病人需要接受機(jī)械通氣維持呼吸功能[1]，但機(jī)械通氣也是造成病人膈肌無力的最重要原因[2]。膈肌無力是指膈肌肌力不能達(dá)到正常最大水平，從而影響病人的呼吸功能和自主排痰能力，最終導(dǎo)致病人呼吸機(jī)使用時間延長、脫機(jī)困難，甚至在拔管后發(fā)生呼吸衰竭[3]。在準(zhǔn)備脫機(jī)的病人中，膈肌無力發(fā)生率為63%～80%[4?6]。機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)是基于對病人全面評估后量身定制的綜合干預(yù)，并在機(jī)械通氣的48 h內(nèi)開始實(shí)行[7]，主要包括運(yùn)動訓(xùn)練、呼吸道管理和體位管理[8]。但因病人病情危重、認(rèn)知障礙以及疼痛等因素的影響，早期肺康復(fù)的臨床開展情況并不樂觀[9]。美國呼吸協(xié)會/歐洲呼吸協(xié)會指南推薦，對于無法配合的危重癥病人可應(yīng)用神經(jīng)肌肉電刺激技術(shù)促進(jìn)其肺康復(fù)[10]。呼吸電刺激技術(shù)是通過電流刺激呼吸肌運(yùn)動神經(jīng)元，從而激活肌肉纖維，達(dá)到改善呼吸肌功能的目的[11]。研究證實(shí)，呼吸電刺激技術(shù)應(yīng)用于慢性阻塞性肺疾?。–OPD）、脊髓損傷等病人的肺康復(fù)療效顯著[12?13]。近年來，呼吸電刺激技術(shù)也被逐漸應(yīng)用于機(jī)械通氣病人的早期肺康復(fù)中，并可根據(jù)病人情況提供更加個性化的康復(fù)，提高病人的治療依從性?，F(xiàn)對呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為我國今后更好地開展機(jī)械通氣病人的早期肺康復(fù)提供參考。

1 概述與機(jī)制

呼吸肌泵驅(qū)動肺泡通氣，其中膈肌是最重要的呼吸肌。安靜狀態(tài)下，膈肌移動1 cm，肺通氣量約350 mL，占靜息呼吸肺活量的80%[14]。膈肌屬于骨骼肌，但與肢體骨骼肌不同，以膈肌為主的呼吸肌無力發(fā)生率是四肢肌無力的2倍[15]。機(jī)械通氣病人出現(xiàn)嚴(yán)重的膈肌無力，是疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后不良的標(biāo)志[16]。呼吸電刺激技術(shù)是一種被動的呼吸肌鍛煉方法，通過低頻電脈沖刺激膈神經(jīng)和呼吸肌，配合病人的呼吸使膈肌和腹肌持續(xù)而有節(jié)律地收縮，構(gòu)成近似生理模式的呼吸運(yùn)動[17]。其作用機(jī)制主要包括：1）預(yù)防通氣后呼吸肌萎縮。機(jī)械通氣時膈肌去負(fù)荷，控制性通氣幾小時就會引起膈肌萎縮、膈肌肌力降低，而輔助通氣則保留一定程度的呼吸肌負(fù)荷，減慢了膈肌萎縮和無力的速度[18]。但一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)施深度鎮(zhèn)靜和機(jī)械通氣的同時予膈神電刺激，豬的膈肌質(zhì)量及肌力并未下降，此外，若與機(jī)械通氣同步刺激可以降低其所需潮氣量[19]。O'Rourke等[20]驗(yàn)證了該法在病人中運(yùn)用的安全性和可行性。2）增加呼吸肌肌力。膿毒癥可使膈肌血流分布改變，膈肌肌纖維缺血，導(dǎo)致膈肌能量供應(yīng)紊亂[5]；此外，手術(shù)可能損傷膈神經(jīng)導(dǎo)致膈肌無力[21]。據(jù)報(bào)道，腹肌電刺激可以激活腹部肌肉，腹部肌肉血流量增加，肌肉纖維轉(zhuǎn)化為更耐疲勞的纖維，最終增加腹部肌肉質(zhì)量和張力，提高咳嗽壓及咳嗽峰流速，并使膈肌處于更有利的位置以保證肺有效擴(kuò)張[22]。3）增加膈肌的自發(fā)肌電活動。鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛類藥物可抑制蛋白質(zhì)合成、增加蛋白質(zhì)降解以及損傷肌細(xì)胞膜興奮性，加速膈肌萎縮，最終導(dǎo)致膈肌無力的發(fā)生[23]。研究表明，在呼吸電刺激技術(shù)應(yīng)用前并未檢測到膈肌無力病人的自發(fā)肌電活動，但在呼吸電刺激技術(shù)治療期間，病人自發(fā)肌電活動明顯增強(qiáng)[24]。由此可見，呼吸電刺激技術(shù)可明顯增強(qiáng)膈肌的自發(fā)電活動。

2 常見的呼吸電刺激技術(shù)

2.1　體外膈肌起搏技術(shù)

體外膈肌起搏器（external diaphragm pacer，EDP）是我國自主研制的產(chǎn)品，主要包括電脈沖發(fā)生器、具有導(dǎo)電性能的皮膚電極、連接電脈沖發(fā)生器與皮膚電極的導(dǎo)電線3個部分。電脈沖發(fā)生器根據(jù)設(shè)定的參數(shù)通過皮膚電極作用于膈神經(jīng)而引起膈肌有節(jié)律的收縮。熊剛[25]報(bào)告的一項(xiàng)隨機(jī)對照研究將需肺康復(fù)的72例危重癥膈肌無力病人作為研究對象，隨機(jī)采用EDP（=36）與常規(guī)治療（=36），隨訪至轉(zhuǎn)出ICU前發(fā)現(xiàn)，EDP組右側(cè)膈肌增厚分?jǐn)?shù)[（34.33±2.56）%]明顯優(yōu)于常規(guī)治療組[（31.04±1.74）%]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；但兩組病人的機(jī)械通氣時間、ICU住院時間、28 d撤機(jī)率、住院死亡率比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。Chen等[26]報(bào)告了一項(xiàng)隨機(jī)對照研究，其將機(jī)械通氣時間≥21 d的病人被隨機(jī)分配到EDP組（=29）和對照組（=30），隨訪至出院后發(fā)現(xiàn)，EDP組膈肌功能顯著優(yōu)于對照組，且EDP組脫機(jī)率（90.0%）高于對照組（66.7%），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）。此兩項(xiàng)隨機(jī)對照研究設(shè)計(jì)合理，樣本量適中，研究結(jié)果較為可靠。但由于目前大部分研究未報(bào)道EDP對于肥胖、水腫病人的影響，導(dǎo)致其在測試可行性以及效果評價等方面存在一定的不足。因此，在后續(xù)的研究中，應(yīng)關(guān)注體外膈肌起搏技術(shù)在肥胖及水腫病人中的應(yīng)用效果。

2.2　腹部電刺激技術(shù)

咳嗽能力減弱是氣管插管病人拔管失敗的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[27]。從咳嗽的生理機(jī)制上來看，呼氣肌是咳嗽重要組成部分之一。有研究表明，呼氣肌訓(xùn)練可以提高咳嗽能力，對于清除中央氣道痰液尤為重要[28?29]。腹部電刺激技術(shù)通過與呼吸同步刺激神經(jīng)誘發(fā)腹部肌肉節(jié)律性收縮，延緩肌肉萎縮，改善臨床結(jié)局[30]。McCaughey等[31]針對ICU機(jī)械通氣病人進(jìn)行隨機(jī)對照研究，其中試驗(yàn)組（=10）采用腹部電刺激技術(shù)，刺激電流強(qiáng)度以引起腹部肌肉收縮為標(biāo)準(zhǔn)，對照組（=10）進(jìn)行假性刺激，刺激電流設(shè)置為10 mA，并不足以引起腹部肌肉收縮，結(jié)果表明，試驗(yàn)組機(jī)械通氣時間及ICU住院時間明顯短于對照組（<0.05）。Jonkman等[32]進(jìn)行了一項(xiàng)多中心的隨機(jī)對照試驗(yàn)，20例病人進(jìn)行了不同刺激電流強(qiáng)度的腹部電刺激，治療至病人脫機(jī)。McCaughey等[31]研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)組ICU住院時間明顯短于對照組（<0.05），但兩組機(jī)械通氣時間、腹肌厚度變化及死亡率比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。綜上所述，腹部電刺激在機(jī)械通氣病人中的可行性得到了驗(yàn)證，但由于樣本量較小，且兩項(xiàng)研究中治療參數(shù)差異顯著，導(dǎo)致其匯總結(jié)果與單項(xiàng)研究結(jié)果不符，未來仍需擴(kuò)大樣本量，進(jìn)行前瞻性、多中心的對比研究，以觀察其臨床療效。

2.3　胸腹聯(lián)合電刺激技術(shù)

美國胸科協(xié)會關(guān)于肺康復(fù)的指南[33]提出吸氣肌訓(xùn)練可作為運(yùn)動康復(fù)的有效輔助手段，多項(xiàng)研究顯示呼氣肌訓(xùn)練能夠改善機(jī)械通氣病人的呼氣肌功能[22,31?32]，但由于吸氣肌訓(xùn)練和呼氣肌訓(xùn)練的作用機(jī)制不同，兩者聯(lián)合訓(xùn)練的研究較少。王懷遠(yuǎn)等[34]對慢性阻塞性肺疾病病人的系統(tǒng)評價顯示，與兩者聯(lián)合訓(xùn)練相比，單獨(dú)進(jìn)行吸氣肌訓(xùn)練不僅花費(fèi)較少的時間和費(fèi)用，而且能夠達(dá)到同樣的訓(xùn)練效果。由此，Acqua等[35]將納入的38例需進(jìn)行肺康復(fù)的機(jī)械通氣病人隨機(jī)分成試驗(yàn)組（胸腹聯(lián)合電刺激+常規(guī)物理治療，19例）與對照組（安慰劑量的電刺激+常規(guī)物理治療，19例），隨訪7 d發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組各項(xiàng)肌肉厚度自機(jī)械通氣開始并未減少，而對照組胸大肌厚度由（0.42±0.10）cm下降至（0.39±0.09）cm，腹壁肌厚度由（0.43±0.11）cm下降至（0.36±0.10）cm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；且試驗(yàn)組ICU住院時間[（10±4）d]明顯短于對照組[（16±9）d]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）。該結(jié)果與Reynolds等[19]的動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了呼吸電刺激可以預(yù)防呼吸肌萎縮的機(jī)制。但腹部電刺激技術(shù)尚未與呼氣同步，存在增加呼吸肌負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在后續(xù)的研究中，應(yīng)注重腹部電刺激與呼氣同步訓(xùn)練。

2.4　經(jīng)靜脈臨時植入膈神經(jīng)電刺激

自19世紀(jì)70年代以來，通過手術(shù)植入膈神經(jīng)電刺激技術(shù)被廣泛應(yīng)用于頸髓損傷病人[36]，植入方式包括經(jīng)頸植入、經(jīng)胸腔植入和經(jīng)腹腔植入，但由于這些植入方式有導(dǎo)致膈神經(jīng)損傷、膈肌穿孔、腹膜炎等多種并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，且費(fèi)用較高[37]，不適合短期機(jī)械通氣病人。隨著新型冠狀病毒的傳播，機(jī)械通氣病人增多，且多數(shù)病人出現(xiàn)膈肌萎縮、機(jī)械通氣時間延長、脫機(jī)困難等情況，由美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)的經(jīng)靜脈臨時植入膈神經(jīng)電刺激（TTDN）快速投入臨床使用[38]。TTDN是一種新型、臨時、經(jīng)靜脈植入于左鎖骨下靜脈的裝置，可與呼吸同步通過多電極導(dǎo)管刺激膈神經(jīng)，使膈肌收縮[39]。Dres等[40]進(jìn)行了一項(xiàng)由法國與德國2國共20個ICU參與的多中心研究，通過比較試驗(yàn)組和對照組的呼吸肌功能及相關(guān)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組最大吸氣壓增加了（16.6±16.7）cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa），優(yōu)于對照組[（4.8±17.4）cmH2O]，且其右側(cè)膈肌增厚分?jǐn)?shù)（17%）優(yōu)于對照組（-14%），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；但兩組脫機(jī)困難病人的脫機(jī)成功率、機(jī)械通氣時間、30 d內(nèi)生存率等比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）；此外，試驗(yàn)組病人心房顫動、肺水腫、胸痛等發(fā)生率與對照組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。該研究認(rèn)為TTDN并沒有增加困難脫機(jī)病人脫機(jī)成功率，但改善了病人的最大吸氣壓，表明TTDN可以改善膈肌功能，且并未增加病人的安全隱患。在這項(xiàng)研究中，研究人員無法確定是否產(chǎn)生了足夠的刺激強(qiáng)度，因此，在未來研究中可通過客觀工具觀察膈肌情況，以確定適宜的刺激強(qiáng)度。

3 呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人肺康復(fù)中的優(yōu)勢與效果

3.1　逆轉(zhuǎn)膈肌功能障礙

機(jī)械通氣是ICU中最常見的支持治療手段，但可造成膈肌收縮功能下降、膈肌萎縮和膈肌損傷，即機(jī)械通氣相關(guān)的膈肌功能障礙[41]。其主要機(jī)制有機(jī)械通氣時主要的蛋白質(zhì)水解途徑被激活并參與膈肌萎縮，且收縮蛋白?肌球蛋白合成減少，從而導(dǎo)致肌肉質(zhì)量下降、收縮功能障礙和膈肌萎縮[42]。因此，及時、有效的干預(yù)對于逆轉(zhuǎn)膈肌功能障礙尤為重要。O'Rourke等[20]基于體內(nèi)膈肌厚度無創(chuàng)觀察測量發(fā)現(xiàn)，與基線相比，干預(yù)24 h后病人膈肌厚度增加了7.8%，48 h后增加了15%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）。Soták等[43]評估一款名為“經(jīng)皮膈神經(jīng)電刺激系統(tǒng)”的儀器對逆轉(zhuǎn)膈肌功能障礙的效果，48 h后試驗(yàn)組膈肌厚度增加至（2.20±0.45）mm，對照組減少至（1.72±0.20）mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.001）。綜上所述，呼吸電刺激技術(shù)能夠增加膈肌肌肉質(zhì)量，改善機(jī)械通氣病人的膈肌功能，從而改善病人的呼吸功能。

3.2　提高肺康復(fù)依從性

安全性和病人自身?xiàng)l件是影響肺康復(fù)實(shí)施的主要因素，目前多數(shù)呼吸肌訓(xùn)練需要病人自身配合，多數(shù)研究僅在意識清楚、能夠遵從治療且血流動力學(xué)穩(wěn)定的病人中進(jìn)行[8, 44]，目前尚無公認(rèn)的呼吸電刺激技術(shù)應(yīng)用時機(jī)，但都強(qiáng)調(diào)早期開展對病人的益處更大，因此，迫切需要采取有效干預(yù)措施提高危重病人的肺康復(fù)依從性。Jonkman等[32]研究結(jié)果顯示，經(jīng)當(dāng)?shù)貍惱砦瘑T會確認(rèn)應(yīng)用呼吸電刺激技術(shù)未發(fā)生不良事件，試驗(yàn)組膈神經(jīng)刺激完成度與對照組假性刺激完成度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。Dres等[40]的隨機(jī)對照試驗(yàn)中，79%的病人完成了每天72次的膈肌神經(jīng)刺激，且未發(fā)生嚴(yán)重不良事件。醫(yī)護(hù)人員可客觀測量病人的治療依從性，但因重癥病人生命體征不穩(wěn)定，在治療的同時需要全面評估病人身體狀況以保證實(shí)施的安全性。

4 呼吸電刺激在機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)中的不足與展望

4.1　基于肌肉神經(jīng)解剖位置確定科學(xué)定位方法

膈神經(jīng)定位為兩側(cè)胸鎖乳突肌外緣下1/3處，鎖骨中線與第二肋間相交處胸大肌表面，但對于腹部肌肉神經(jīng)定位存在爭議。有研究將腹部肌肉電極片置于兩側(cè)腋中線肋骨底與髖骨頂部之間[10]；Jonkman等[32]的研究中腹部肌肉刺激為髂前上棘與劍突連線處。兩項(xiàng)研究對于改善機(jī)械通氣病人呼吸肌功能均取得了較好的結(jié)果，但由于兩項(xiàng)研究病人異質(zhì)性較大，目前仍無法確定最佳的定位方案。TTDN神經(jīng)定位需要借助程序捕獲神經(jīng)[45]，為呼吸肌訓(xùn)練提供了科學(xué)的依據(jù)。因此，在未來呼吸電刺激技術(shù)的開展中，需尋找更為科學(xué)的定位方法，以確保肺康復(fù)實(shí)施的有效性。

4.2　基于膈肌功能制定標(biāo)準(zhǔn)化方案

對ICU病人呼吸電刺激技術(shù)的相關(guān)研究中，訓(xùn)練方案的內(nèi)容如強(qiáng)度、頻率、持續(xù)時間等尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。刺激強(qiáng)度需要根據(jù)呼吸肌肌力判斷，目前常通過觀察病人體表肌肉收縮來確定刺激強(qiáng)度。多數(shù)研究制定的呼吸電刺激頻率為每周5～7次，持續(xù)時間約為30 min[26, 40, 46]，訓(xùn)練頻率與2018 年《中國呼吸重癥康復(fù)治療技術(shù)專家共識》[47]中的肺康復(fù)建議保持一致，但持續(xù)時間有所差異。訓(xùn)練不足改善呼吸肌功能效果有限，但強(qiáng)度過大或頻率過高，易引起呼吸負(fù)荷性損傷[48]。目前理想的治療方案尚未建立，需更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)證實(shí)，因此，需開展更多大樣本、多中心的高質(zhì)量隨機(jī)對照研究，總結(jié)最佳證據(jù)，為病人提供個性化的肺康復(fù)治療。

4.3　遠(yuǎn)期結(jié)局有待探索

呼吸電刺激技術(shù)的短期應(yīng)用效果已被證實(shí)，但目前的研究未報(bào)道機(jī)械通氣病人轉(zhuǎn)出ICU后及出院后的呼吸功能情況[49?50]，無法獲取呼吸電刺激技術(shù)對病人的長期影響。因此，未來的研究應(yīng)關(guān)注病人的長期隨訪，以評估機(jī)械通氣病人早期應(yīng)用呼吸電刺激技術(shù)的遠(yuǎn)期效果。

5 小結(jié)

呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人的早期肺康復(fù)應(yīng)用中顯示出較大的潛力，但尚存在一定的局限性。目前國內(nèi)相關(guān)研究僅針對膈肌起搏器，缺乏其他呼吸電刺激技術(shù)的應(yīng)用。國外現(xiàn)有研究大多數(shù)存在樣本量小、異質(zhì)性大、研究周期短、缺乏循證證據(jù)等問題，未來需開展高質(zhì)量、大樣本、多中心隨機(jī)對照試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證各種技術(shù)的應(yīng)用效果。此外，由于國內(nèi)外文化存在差異，國外的呼吸電刺激技術(shù)不完全適用于我國，因此，未來應(yīng)研究適用于我國病人的呼吸電刺激技術(shù)。

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Research progress on application of respiratory electrical stimulation in early pulmonary rehabilitation

YINXiaoxiao, NIUShan, CHENHaotian, XUJianfeng, FENGXiuqin

Nursing Department, The Second Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Zhejiang 310000 China

electrical stimulation； weakness of the diaphragm； mechanical ventilation； pulmonary rehabilitation； review

FENG Xiuqin, E?mail: fengxiuqin@zju.edu.cn

尹瀟瀟，護(hù)師，碩士研究生在讀

封秀琴，E?mail：fengxiuqin@zju.edu.cn

尹瀟瀟,牛姍,陳昊天,等.呼吸電刺激技術(shù)在機(jī)械通氣病人早期肺康復(fù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].護(hù)理研究,2023,37(21):3894?3898.

10.12102/j.issn.1009-6493.2023.21.018

（2022-12-19；

2023-09-29）

（本文編輯 崔曉芳）