吸气肌训练预防心脏手术后患者肺部并发症的研究进展

郑 静，李宝宝，杨丽娟

（山东第一医科大学附属省立医院，山东 济南 250021）

心脏手术是一个复杂的手术过程，特别是经体外循环实施的心脏直视手术。术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPC）是心脏直视术后最常见的并发症之一，发生率达39.6%［1］。PPC包括肺不张、肺部感染、胸腔积液、肺水肿、呼吸衰竭、慢性肺疾病的恶化、急性呼吸窘迫综合征及低氧血症等［2］。肺部并发症轻者可影响术后恢复、延长住院时间，重者可导致手术失败甚至患者死亡。PPC的发生与手术类型、手术持续时间、体外循环时间、术前合并症等多因素相关。肺泡塌陷和痰液排出障碍、潮气量和肺总量的下降、呼吸功能下降等是导致PPC发生的直接原因［3］。有研究表明，吸气肌训练（inspiratory muscle training,IMT）是心脏直视术围术期预防PPC的有效手段［3］。本文就心脏直视术患者吸气肌训练的相关研究进行综述，以期为临床提高心脏手术患者围术期的护理质量提供参考。

1 IMT预防PPC的机制

吸气肌是指与呼吸运动有关的肌肉，包括膈肌、肋间肌、腹直肌、胸锁乳突肌、胸背部肌群等。IMT是指反复进行足够负荷的力量训练来增强以膈肌为主的吸气肌肉力量，以增强肌肉运动耐力、改善心肺功能的呼吸训练方法［4］。IMT包括肌力训练和耐力训练，肌力训练主要增强肌肉力量，耐力训练主要增强肌力的持久性。IMT能减少因手术造成的肺容积下降、胸部活动度下降，促进肺膨胀，利于分泌物排出；增加肌细胞内线粒体数量以及Ⅱ型肌纤维数量，防止呼吸肌萎缩及功能下降［5］；降低交感神经活性，降低外周血管张力，增加肌肉血流及氧供，改善肌肉功能［6］。

2 IMT的实施

2.1 IMT的实施对象吸气肌训练在慢性阻塞性肺疾病患者中已有较多研究报道［7］，但IMT在COPD患者中的效果评估与实施方法有较多不同。近年来，国内开始将吸气肌训练应用于心衰患者，并取得良好的效果［8］。心脏直视手术患者应用吸气肌训练多见于国外研究报道，以冠状动脉旁路移植术患者和瓣膜病患者［3］为多，也有专门针对术后肺部并发症高风险的患者［9］及接受Fontan手术的青少年患者［10］。今后研究可尝试将IMT应用于先天性心脏病、大血管疾病等心脏外科手术患者。

2.2 IMT的实施时机吸气肌训练在围术期的各个阶段均有报道。Thybo等［3］研究报道，在术前进行吸气肌训练能限制吸气力量和耐力的下降，将呼吸肌肌力和耐力提高到较高的水平，从而降低PPC风险。有研究显示，术前吸气肌训练可降低PPC的发生率、降低术后住院时间［11］。也有研究将IMT应用于血管重建术后I期康复中，恢复了术后患者肺功能，缩短了住院时间，提高了患者的生活质量和运动能力［12-13］。Cordeiro等［13］在术后第3天开始让患者进行IMT，发现IMT对亚极量运动试验结果及吸气肌力量有较好的改善作用。还有研究将吸气肌训练与有氧、抗阻力训练联合应用于冠脉旁路移植术患者Ⅱ期心脏康复中，证实可改善患者的呼吸肌力量、运动功能和生活质量［14-15］。可见，IMT在心脏手术围术期各阶段均可实施，临床医护人员可根据患者入院及术后住院时间，结合患者实际情况来选择IMT的实施时机。

2.3 IMT的实施方法目前，吸气肌训练主要借助仪器来完成，常见的训练方法有3大类。第1类是阈值负荷训练，是最常用的训练方法。训练仪器中包含1个校准弹簧阀，该弹簧阀可产生吸气气流阻力，患者需努力吸气达到阈值水平；吸气负荷的大小可以根据期望的最大吸气负压百分比进行设定。第2类是吸气阻力训练，主要是在吸气过程中通过施加一定强度的阻力来达到训练目标，阻力施加通过减少患者呼吸通道的孔径来实现，孔径越小则吸气阻力越大。第3类是过度通气训练，即进行持续深快呼吸，患者需保持最大通气一段时间（通常为15 min）；该训练可大量重复进行，多用作吸气耐力训练［7，16-17］；实施该训练需密切监测患者情况，避免低碳酸血症的发生。目前，国内外使用最多的是前2种方法，主要通过吸气肌训练仪来完成，如飞利浦的IMT阈值设备等。

2.4 IMT的实施频率、周期和强度现有研究对于吸气肌训练的频率、周期、强度及强度调整方法各异。①IMT的强度：多数研究推荐以中低强度进行IMT，即最大吸气负压 （maximum inspiratory pressure，MIP）的30%～40%进行负荷训练［9，11,13-14,18-19］；而 Dos 等［15］研究主张中高强度的IMT，该研究中前2周的训练以50%的MIP负荷进行，之后每周调整训练负荷，第3周为55%的负荷，第8周增加到80%的负荷，并维持该运动剂量。②IMT的训练频率和周期：先前研究多主张较长的训练周期，至 少 2 周［9，18］；也有研究报道持续 12 周［15］；2019年1项国内研究认为，过长时间的干预会导致患者依从性差，结合我国心脏手术前准备需5～7d的实际情况，主张进行术前5 d的集中IMT训练，每天进行2次训练，每次采用3组、10个周期的频度进行［11］。③IMT训练强度的调整：多数研究是根据Brog量表中的呼吸困难评分（Rate of Perceived E xertion,RPE）进行调整；有研究根据RPE评分每天调整训练强度，吸气负荷每次增加5%，始终保持强度为MIP的30%［11］；也有研究根据RPE评分而逐渐增加阻力，当RPE＜5分时，训练器的阻力增加2 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）或半圈，当RPE为 6～8分时则阻力不变，当RPE为9或 10分时则阻力降低 1～2 cm H2O［19］。 对于IMT训练时的呼吸频率和呼吸方式，仅有少数研究提到。Hermes等［14］认为应以腹式呼吸为主，频率在 15～20 次/min，每组训练间应进行短暂休息。由于吸气肌训练的具体实施细节在各项研究中并未达成一致，护理人员在临床指导实施过程中，可根据医院及患者具体情况进行，如锻炼时间充分可采用低强度训练，锻炼时间较短可采用高强度训练，以患者耐受、可依从、能高质量完成训练为目标。

2.5 IMT与有氧抗阻训练的联合应用有氧抗阻训练现已经较多应用于心脏术后患者Ⅰ期和Ⅱ期康复训练中。Hermes等［14］在心脏旁路移植术患者的Ⅱ期康复中应用短期吸气肌训练联合有氧抗阻运动 （吸气负荷为最大吸气负压的30%），与心脏康复组（单纯有氧抗阻训练）进行比较，IMT联合有氧抗阻训练组在改善吸气肌力量、运动能力和生活质量等方面更有效果。Dos等［15］关于心脏旁路移植术患者Ⅰ期康复的研究中得到了同样结果。Laoutaris等［20］对慢性心力衰竭患者进行的研究表明，IMT联合有氧抗阻训练要优于单纯的有氧抗阻训练。在心脏术后患者的康复中，可根据实际情况加用IMT训练，使心脏康复效果得到优化。

3 IMT的效果评价

3.1 吸气肌力量和肺功能无论是单纯的吸气肌训练还是吸气肌训练联合有氧训练，都能增强吸气肌力量，提高最大吸气负压，改善肺功能。Hermes等［14］研究发现，在心脏旁路移植术患者的Ⅱ期心脏康复训练中，短期IMT训练联合有氧抗阻训练可改善吸气肌力量。同样在心衰的患者中，IMT结合有氧抗阻训练较单纯的有氧训练，更能增加MIP［21］。2017年的1项研究显示，术前进行14～28 d的吸气肌训练，能使心脏术后患者的 MIP 提高 17 cm H2O(23%)［22］。 2018 年的 1 项研究也显示，在接受胸部、心脏和上腹部手术的患者中，术前进行每天15 min、为期2周的IMT训练，可以增加MIP、降低PPC风险［23］。另外1项研究显示，吸气肌训练能提高心脏术后患者的FEV1、FVC和MVV等肺功能指标，从而提高患者的咳嗽能力及分泌物清除能力［11］。

3.2 术后肺部并发症的发生率多项研究表明，吸气肌训练能降低术后肺部并发症的发生。Kendall等［24］对2016年以前的吸气肌训练降低术后肺部并发症的研究进行meta分析，共纳入17项随机对照研究，分析得出IMT能有效降低患者术后肺部并发症的发生率。Hulzebos等［9］对择期心脏旁路移植术患者进行术前2周的IMT集中训练，PPC发生等级为2级及2级以上的患者在IMT组占比18%，对照组占比35%，两组PPC发生率比较差异有统计学意义；IMT组肺炎发生率为6.5%，对照组肺炎发生率为16.1%。另1项研究在心脏手术前5 d让患者进行吸气肌训练，干预组PPC的发生率为10.2%、对照组为27%,PPC的发生率降低了77%，总体肺部并发症发生率、肺部并发症的严重程度均有所改善［11］。

3.3 患者生活质量及运动能力国内外研究均显示，吸气肌训练能提高患者的生活质量及运动能力。对于生活质量的评价多采用各种量表，如明尼苏达生活质量量表和心力衰竭量表；对于运动能力的评价，多采用6 min步行距离。在1项针对心脏旁路移植术后患者Ⅱ期康复的研究中，应用明尼苏达生活质量量表和心力衰竭量表评估患者的生活质量，结果示干预组生活质量得分改善更明显［14］。有研究将为期12周的中高强度吸气肌训练应用于心脏旁路移植术患者，采用葡萄牙版的明尼苏达生活质量量表与心力衰竭量表进行评价，结果显示IMT对生活质量有明显改善作用［15］。Cordeiro等［13］对心脏手术患者从术后第3天到出院进行IMT干预，对照组和干预组的6 min步行距离比较差异明显。慢性心力衰竭患者的6 min步行距离经吸气肌训练后亦有明显改善［25］。

4 讨论

4.1 实施吸气肌训练的障碍因素分析国外研究表明，单纯的IMT训练以及IMT联合有氧抗阻训练，对心脏直视手术后患者的吸气肌力量、肺功能、降低PPC发生率以及生活质量改善等方面都有积极的作用［3,9-11］。近年来，随着国内快速康复理念在心脏外科领域的深入，心脏直视手术后的吸气肌训练才开始在国内被了解，但目前尚处于起步阶段。目前国内吸气肌训练实施的障碍因素主要包括以下5点。①医护人员认知不足：吸气肌训练在COPD患者中为常规治疗措施，但在心衰及心脏手术患者中，鉴于心肺功能评估的复杂性，吸气肌训练未能被广泛应用。医护人员需及时更新IMT的相关知识及理念，推进呼吸康复在心脏外科术后患者中的应用。②IMT具体实施细节尚无统一标准：现有研究普遍存在样本量小、研究对象局限等问题，对于IMT实施的方法、强度、频率、持续时间、呼吸配合等具体细节无统一的实施标准，这在一定程度上影响了IMT在临床上的应用。以训练持续时间为例，前期研究多主张吸气肌训练应长期实施，至少从术前2周开始，但也有研究指出时长超过1周的干预会明显降低患者的依从性，且训练质量也会大打折扣［26-27］。近期也有研究主张以短期密集训练来代替长期低强度训练，并取得了较好的效果［11］。未来需要更大范围、更大规模的研究来实现IMT实施细节的同质化，以利于IMT的推广实施。③患者缺乏IMT的相关知识：国内传统观念认为术后不能进行任何形式的活动锻炼，患者缺乏IMT的相关知识，仍受这种传统观念影响，不利于心脏术后患者进行吸气肌训练。④患者术后镇痛管理不到位：心脏术后患者镇痛管理水平参差不齐，可导致患者无法专注进行吸气肌力训练，影响了患者训练的依从性。⑤吸气肌力训练器械尚未普及：目前吸气肌训练器械普遍价格较高，这也是吸气肌训练的障碍因素之一。

4.2 临床实施心脏术后吸气肌训练的思考对于开展心脏直视术后吸气肌力训练，应从以下几个方面着手：将IMT作为手术前后常规治疗措施实施，患者从入院开始即进行呼吸功能评估，根据患者具体情况选择合适的方式、强度和频次，并指导患者进行吸气肌训练；加强患者围术期全面管理，将术后患者作为一个整体，从术前评估宣教到手术再到术后心肺功能康复及出院指导等环节进行一体化管理；为保证患者治疗的延续性，大型心脏中心可尝试与社区医疗卫生机构合作，对心脏手术患者进行全程延伸管理，在患者入院前、出院后均提供延续的心肺康复支持。

5 小结

国内关于心脏术后吸气肌训练的研究较少，IMT的实施时机、方法、频率、周期和强度等均有报道，但不统一；IMT在改善心脏术后患者吸气肌力量、肺功能、生活质量及运动能力方面均有效果；国内临床实施有待深入。这需要今后开展更大范围、更大规模的临床研究，并尝试将吸气肌训练应用于各类心脏手术患者，进一步明确吸气肌训练的具体实施方案和细节，探索出适合国内实际情况的吸气肌训练方法。