呼吸与吞咽间的交互关系及其应用①

刘邦亮，朱美兰，刘惠宇，张蕊，张娟娟，江迎

1.南昌大学第二附属医院康复医学科，江西南昌市330006；2.南昌大学江西医学院，江西南昌市330006；3.粤北人民医院康复医学科，广东韶关市512025；4.南方医科大学第三附属医院，广东广州市510000

吞咽障碍的发生一般可出现在多种疾病状态下，脑卒中是最常见的临床诱因。有研究表明，急性脑卒中患者中16%～50%并发吞咽障碍[1]。按发病诱因，吞咽障碍分为器质性吞咽障碍和功能性吞咽障碍[2]。正常情况下吞咽动作的完成是由一系列动作相互协同、定型的结果，它的启动是由一组复杂的传入感觉器所诱导，并通过上呼吸/消化道产生压力和动力来推动食物摄入，同时还兼顾保护上呼吸道通畅、顺利的任务。吞咽障碍发生后，呼吸与吞咽相关肌肉之间的协调性被打破，直接导致误吸的发生。因此尽早就呼吸与吞咽间相互关系进行干预，对吞咽障碍患者临床预后至关重要。

1 呼吸与吞咽的交互关系

1.1 正常吞咽与呼吸的特点

正常吞咽过程常分为口腔准备期、口腔期、咽期和食管期等四个部分[3]，而咽期是最易并发误吸等临床危险因素的时期，同时它也是呼吸与吞咽交叉最大的一个时期。目前关于正常成人呼吸与吞咽交互关系的研究广泛开展，并有大量文献证实健康成人呼吸与吞咽之间存在稳定而协调的交互关系[4-8]。

在正常人吞咽过程中，食物由舌后部入咽腔的过程中诱导吞咽反射的发生，吞咽反射的开始就意味着咽期吞咽开始启动，咽期吞咽启动后，该反射将持续到动作结束，这样的过程连续而不中断[9]。在此阶段，食团被“强行”入咽，并向下传送，直到进入食管上括约肌(upper esophageal sphincter,UES)[9]，在此过程中腭帆提肌(收缩表现为软腭的上提运动)及舌骨上肌群的收缩将使舌骨向前上提拉，喉部上抬并沿纵轴向前旋转；随即声带关闭；会厌盖住喉入口；杓状软骨内向旋转；关闭喉前庭；舌肌、咽缩肌收缩，加上重力作用使食团通过环咽肌进入食管，然后喉、咽结构复位，重建呼吸道[10]。这个过程中呼吸出现短暂中断，大多数健康成年人在液体吞咽过程中，呼吸暂停持续1.0～1.5 s，中断时间的长短主要取决于吞咽的力度和递送食物的黏度。

在此递送过程中，存在两个基本的生理条件。首先，咽腔是吞咽和呼吸共用的通道，因此这一期必须快速、有效，使呼吸仅有短暂的中断；其次，必须保护气道，防止食团进入肺，在这一过程中呼吸与吞咽的协调性与该过程的顺利完成密不可分。但是在某些特殊的状态下，这一协调性将被打断，如发育与衰老、神经系统疾病、口咽部外科手术、特殊进食方式等就易于诱发吞咽障碍[11-15]。

正常情况下，呼吸与吞咽可通过多个解剖结构来起到相互作用的效果，并提供与之相关气道保护功能，如咳嗽、咽喉清理等。这些气道保护措施是由一个自延髓启动并传递到咽、喉和气管的信号来调控，其调控过程中呼吸与吞咽的相关信号常需进行信息共享，而这种信号间互相沟通共享的机制常被人们称为脑干的行为控制组件(behavior control assemblies,BCAs)[16]。因此，咽部的功能性冲突必须在神经控制水平上进行良好的协调，以确保周边结构产生预期的目标行为。也就是说这些髓质网络中的单个神经元可同时表现出控制呼吸和吞咽的多功能性。通常这种多功能性可表现为上呼吸/消化道被同时用于呼吸和吞咽，如嘴唇、颜面部，舌、咽喉及食管的肌肉在呼吸和吞咽过程中都很活跃，这些肌肉同时具备维持气道通畅、气道保护和食物推进的作用。

1.2 神经系统疾病中呼吸与吞咽的变化

神经系统疾病是已知导致吞咽障碍发生的最常见原因，如脑卒中后吞咽障碍的发生率可高达16%～50%[1]。目前关于神经系统疾病对呼吸与吞咽交互关系的研究已有所开展。Terzi等[17]选取患有神经肌肉疾病并发呼吸道疾病青年患者29例作为实验组，10例健康成人作为对照组；通过采用肌电图及感应呼吸体积描记法，分别记录分析两组受试者在5 ml、10 ml及15 ml不同负荷饮水吞咽状态下的呼吸与吞咽的特征变化；同时还特意在机械通气期间和自主呼吸期间分析实验组中具有自主呼吸能力的气管切开患者11例(实验组共有气管切开患者19例，其中11例能进行自主呼吸)。研究结果显示，对照组中所有受试者在完成吞咽后随即出现呼气相呼吸，而实验组出现呼气相呼气的概率仅为50%。Kelly等[18]也提示正常成人食物吞咽过后(呼吸停顿完成后)出现的第一个呼吸相是呼气相，也就是说脑卒中患者在卒中后呼吸模式将发生一定变化。同时Terzi等的实验还发现，每次食物推注后，受试者的吞咽次数及吞咽时间与其最大吸气压存在相关性，而与最大呼气压却无相关性，且未能在自主呼吸模式下完成食物吞咽的患者，在机械通气状态下可顺利进行食物吞咽，作者认为该现象可能是由于吞咽过程中呼吸相关肌肉参与吞咽，并导致呼吸肌的负荷相应增加。而在机械通气过程中，呼吸机一定程度代替呼吸肌进行做功，减低呼吸肌在呼吸中的负荷，使上呼吸道相关肌肉能够更好地致力于吞咽，这也为呼吸肌力量训练在吞咽中的应用进行铺垫。

1.3 误吸后的咳嗽反射

正常咽期吞咽的协调性是由下颌舌骨肌、颏舌骨肌、茎突舌骨肌、二腹肌前腹、甲状舌骨肌、环咽肌等多组肌肉来共同作用产生。现有资料表明，在吞咽期间，这些肌群中大部分的肌肉运动都发生在环咽肌打开之前，一般这些运动可持续500 ms左右。但这一平衡一经打破，将直接导致误吸的发生，随即诱发咳嗽的动作。正常来说，呼吸一般分为吸气和呼气两个阶段，而吸气阶段一般是由膈肌的运动所启动，并通过环咽肌后部组织及环甲肌激动喉部及胸腔的扩张，从而来增加肺容量，使肺内气压降低、吸气气流增加，这个过程大约要持续0.65 s。因为吸气肌的收缩存在长度-张力关系，某些特定因素下，常可致肺的扩张能力下降，进而导致吸气气流减弱，机体咳嗽能力下降[19]。

当吸气完成后，呼气相关肌肉会紧跟着快速运动，随即声带内收、声门关闭，这个过程大约要持续0.2 s左右。而误吸后咳嗽能否有效产生，完全取决于呼气时的气流速度，声门是否关闭及气道的狭窄程度对气流速度起到决定性作用。声带的外展常被认为是呼气阶段开始的标志。在这个阶段声门快速开放，气流爆发性的释放，产生了初始气流加速度及高峰流速[20]。此外，由于迷走神经的调控，气道平滑肌出现收缩，使支气管变窄，一定程度上减少肺内横截面积，使呼气阶段产生一个更大的剪切力。

误吸发生时，食物由咽喉经气管入肺，机体会应激性的产生一系列的气道保护行为，如咳嗽、吞咽等。该应激反射一般是由BCAs所主导。在机体正常的吞咽过程中，吞咽与呼吸同时受到该调控组件的精准控制。正常情况下BCAs能快速有效地对传入信号进行过滤分析，并功能性地确定哪些行为应被抑制或是执行，这一过程精准而有序。

2 呼吸训练在吞咽障碍中的应用

2.1 呼吸肌力量训练

脑卒中患者常易并发中枢性膈肌运动功能障碍，这将致使膈肌活动受限，导致肺活量、最大吸气量与最大呼气量相应减小[21-22]。最大呼气量已被证实与吞咽功能障碍患者误吸的发生紧密相关，最大呼气量也常被作为吞咽功能障碍的临床诊断指标。目前呼吸肌力量训练(expiratory muscle strength training,EMST)也被证实可有效改善吞咽障碍临床症状，已被部分应用于临床[23-28]。EMST能有效增强患者吞咽相关肌肉肌力，对维护呼吸与吞咽协调性起到积极效果。EMST是一种舌咽部相关肌群的抗阻训练，该训练能有效增强舌咽部肌肉肌力，而舌咽部相关肌肉已被证实能在环吞咽肌打开过程中起到气道保护和气道清理作用[29-30]。

Moon等[24]将18例脑卒中后吞咽功能障碍患者随机分成两组，每组各9例，在传统吞咽康复的基础上对实验组进行EMST，并在治疗4周后分别对两组受试者进行功能性吞咽困难评定量表(Functional Dysphagia Scale,FDS)、食物残留量(vallecular residue,VR)和穿刺抽吸量表(Penetration-aspiration Scale,PAS)等指标的测定，结果显示，实验组吞咽功明显改善，FDS、VR、PAS等指标均优于照组。Troche等[25]也在帕金森病患者中证实了这一结果。也正如Martin-Harris等[6]所说，EMST对改善吞咽功能的作用值得探索，其价值同样也得到国内研究者的认识，随后国内对于EMST的研究也陆续开展，米海英等[26-27]的研究就是其中的优秀代表，通过参照Moon等的研究进行实验设计，最终也证实了EMST能有效改善吞咽功能。

2.2 代偿性呼吸吞咽姿势

目前相关研究表明，大部分动物在吞咽中的呼吸停顿都发生在吸气区，而人类这一停顿多见于呼气期晚期。基于这一差异，McFarland等[31]提出了他们的研究设计，并猜测造成这一差异的原因可能与两者进食姿势不同有关，在McFarland等的研究中，McFarland让受试者模拟动物进食模式(即手与膝盖支撑身体，类似于四蹄动物站立体位)进行吞咽测试。通过这一测定发现，改变进食姿势后受试者的呼吸停顿时间前移至呼气期早期。随后Ayuse等[32-33]也做了类似的研究，其研究结果也侧面证实这一点，进食姿势是可以改变呼吸停顿时间的。Ayuse等通过对两种临床上常用的代偿性姿势进行测试发现，在这两个姿势下患者吞咽过程中呼吸停顿的时间较直立进食明显延长，提示进食姿势的改变能取得减少误吸发生的作用，在吞咽功能障碍患者早期是十分有效的治疗替代措施。

目前代偿性姿势已作为临时措施应用于吞咽困难患者的临床治疗，Logemann等[34]的研究提示代偿性姿势能有效保护患者气道，避免误吸发生，同时还能使吞咽负荷相应增加。但目前对于代偿性姿势是否会干扰患者正常呼吸模式的研究尚未开展，其作用机理与对应神经调控机制也还尚未明确，其临床运用也一定程度受限。

2.3 优化吞咽模式

诸多学者开展了针对食物性状、黏度及一口进食量在吞咽影响中的研究，最后得到的结果是吞咽不同负荷、不同性状食物时呼吸暂停时间也可相应变化[35-39]。也就是说进食食物性状及一口进食量的改变也能直接影响吞咽。

Martin-Harris等[40]选择82例健康成年人作为实验对象，并在不同呼吸与吞咽模式下进行实验测定，旨在探讨年龄与呼吸/吞咽间的关系，意外发现吞咽模式可以影响呼吸时间。Dozier等[41]通过运用电视透视吞咽功能检查(videofluoroscopic swallowing study,VFSS)分析记录70例健康成年人在50 ml水连续吞咽过程中呼吸与吞咽的关系，最后发现一口吞咽较分阶段多口吞咽的误吸概率相对增大，这也就提示一口吞咽量可影响呼吸与吞咽交互关系。除此之外，咀嚼与否也是其重要影响因素。咀嚼对吞咽的影响最早是由McFarland等[31]提出，McFarland等在研究不同进食姿势对吞咽的影响时意外发现，咀嚼可以有效延长吞咽过程中呼吸停顿时间，起到减少误吸发生的作用。随后Matsuo等[42]的研究进一步证实这一结果。

3 小结

呼吸与吞咽之间的联系客观存在，通过调节呼吸来改善吞咽或通过调节吞咽来改善呼吸都积极可行。呼吸与吞咽之间的关系是跨学科的，同样也是跨时代的。这一关系的存在为今后吞咽与呼吸的研究提供了新方向。目前对呼吸与吞咽相关性的研究主要集中在基础领域，但其具体生理机制与神经调控还有待进一步明确。