脑卒中气管切开术患者呼吸康复的研究进展

孙凌昱, 姜永梅, 张晨, 刘尚峰, 吴宜轩, 曹璐, 田亚茹

【作者机构】 大连医科大学附属第二医院康复医学科
【分 类 号】 R743.3
【基    金】
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脑卒中气管切开术患者呼吸康复的研究进展

脑卒中气管切开术患者呼吸康复的研究进展

孙凌昱 姜永梅 张 晨 刘尚峰 吴宜轩 曹 璐 田亚茹

大连医科大学附属第二医院康复医学科,辽宁大连 116000

[摘要] 脑卒中后呼吸功能障碍是常见并发症,脑卒中气管切开术患者因中枢神经损伤与气管切开后声门下正压缺失常出现呼吸肌萎缩、肺泡塌陷及分泌物潴留等问题,传统康复侧重气道管理,缺乏系统干预。早期、系统、个体化的呼吸康复可帮助脑卒中气管切开术患者改善呼吸问题,减少肺部感染,提高拔管率,整合最新证据,采用膈肌超声和运动诱发电位动态评估肌纤维厚度与神经传导功能,联合说话瓣膜重建呼气末正压,并采用体外膈肌起搏器与渐进吸气抗阻训练形成电刺激和机械负荷协同。本文增加新的治疗思路外周磁刺激和经颅磁刺激激活脊髓-皮质通路,促进神经重塑,综述近5年来国内外循证证据,整理康复手段,为脑卒中气管切开术患者提供循证、可复制的早期康复路径。

[关键词] 脑卒中;气管切开术;呼吸康复

脑卒中是全球范围内发病和死亡的主要因素之一,10%~15%的脑卒中患者需机械通气[1]。机械通气时间超过14 d且无法拔管撤机的患者通常需考虑气管切开术。膈肌是最主要的呼吸肌,机械通气可通过炎症、氧化应激等途径导致膈肌萎缩。2008年Levine等[2]首次提出呼吸机相关性膈肌功能障碍发现机械通气仅18 h即可导致人类膈肌蛋白降解和萎缩。对需要机械通气的患者,早期进行气管切开术可能缩短机械通气的持续时间,但气管切开术也可带来一些负面影响[3]。研究显示,气管切开术后患者呼吸功能降低,膈肌活动度明显下降[4]。无论是机械通气,还是机械通气撤机困难进而进行的气管切开术,都可造成脑卒中患者呼吸方面的问题,影响其后期恢复。脑卒中气管切开术患者进行呼吸康复干预,可帮助患者恢复自主呼吸能力,减少并发症,提高生活质量。本文通过梳理近年来脑卒中呼吸康复相关研究,整合针对气管切开术患者的干预措施,旨在拓展其呼吸训练手段,为临床康复决策提供循证依据。

1 脑卒中后气管切开术对呼吸功能的影响

脑卒中是一种严重的脑血管疾病,脑卒中后呼吸功能障碍发生率达60%~89%,当病变累及控制呼吸的脑区,如脑干、上运动神经元或呼吸中枢,神经指令的传导被阻断,使膈肌失去皮质调控[5]。研究显示,无论吸气负荷如何变化,患侧膈肌厚度都显著低于健侧,并因呼吸肌协调性下降导致胸廓运动不对称、肺活量下降和咳嗽清除能力减弱,从而增高肺炎、呼吸衰竭和死亡风险[6-7]

为挽救重症脑卒中患者气道通畅所施行的气管切开术,以人工气道替代上呼吸道通气路径,使生理性呼气末正压通气丧失3~5 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa),肺泡易于呼气末萎陷,长期佩戴气切管患者,可削弱声门下气压、降低咳嗽效率和吞咽协调,进一步增高分泌物潴留、误吸和感染风险[8-9]。由此可见,脑卒中合并气管切切患者的呼吸功能障碍更顽固,康复进程显著延迟。

2 呼吸功能的评估

呼吸功能评估对脑卒中后肺部康复至关重要,对病情稳定的可配合患者评估其肺功能及呼吸肌力量。肺功能指标主要包括用力肺活量、第1秒用力呼气容积和峰值呼气流速。用力肺活量是评估肺容量的重要指标。第1秒用力呼气容积是评估气道通畅性和肺部通气功能的重要指标。峰值呼气流速是反映用力程度和呼吸努力程度。峰值呼气流速的正常范围因个体差异而异,但通常在6.67~8.33 L/s,峰值呼气流速的降低可能提示呼吸肌功能减弱或呼吸肌疲劳[10-11]。呼吸肌力量评估主要包括最大吸气压、最大呼气压分别衡量吸、呼气肌的峰值力量。在健康成年人中最大吸气压平均值约为100 cmH2O,最大呼气压平均值约为120 cmH2O,脑卒中患者的呼吸肌力量较正常人明显下降,最大吸气压平均值为17~57 cmH2O,最大呼气压平均值为25~68 cmH2O[12]

膈肌超声有可床旁、无辐射、可重复的优势,不会消耗患者过多体力,对无法离床但可配合的重症患者能使用该方法,正常人安静状态下的膈肌厚度约2.4 mm,当膈肌厚度<2.0 mm提示膈肌变薄,可能存在膈肌萎缩,可通过超声监测患者功能残气量位置下的膈肌厚度、用力肺活量位置下的膈肌厚度、厚度分数、膈肌活动度[13]。用力肺活量位膈肌厚度是最有效的肺功能检测指标[14]。对意识障碍或配合度差的患者,可选择膈肌运动诱发电位,该方法可补充神经-肌肉接头信息且不受意识及认知限制,通常检测膈肌运动诱发电位的兴奋性阈值、潜伏期、波幅等参数。研究显示,脑卒中患者的患侧膈神经传导潜伏期延长、波幅降低,提示存在中枢损伤继发外周脱髓鞘样改变[15]

脑卒中气管切开术患者拔除气切管前的动脉血气分析是评估患者是否适合拔管的重要指标之一。动脉血气分析通过检测动脉血液中的氧分压、二氧化碳分压、血氧饱和度和pH值等指标,可即时、全面地反映肺气体交换与内环境状况[16]。对脑卒中气管切开术患者,拔除气切管的理想阈值通常设定为pH值>7.130,氧分压>55 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。若患者拔管后血气分析pH值>7.125,氧分压<50 mmHg,二氧化碳分压>70 mmHg,且经呼吸兴奋剂等药物和无创呼吸机治疗2 h仍不能缓解,或呼吸频率>30次/min,或窦性心率>120次/min,都需进行再次插管[17]

3 呼吸功能障碍的康复手段

3.1 说话瓣膜

说话瓣膜是一种单向通气装置,安装在气管切开术患者的气管套管口处。其工作原理如下:吸气时,瓣膜打开,允许空气从外部进入肺部;呼气时,瓣膜关闭,呼出的气流通过气管与气管壁的间隙,经声带、口鼻排出,从而实现发声功能。在使用过程中,说话瓣膜能产生一定的呼气末正压作用,可促进肺泡复张,增加呼气末肺容积,改善膈肌的活动度等[18]。研究显示,脑卒中气管切开术患者佩戴说话瓣膜可诱发有效咳嗽,促进排痰,降低误吸与肺炎风险,佩戴说话瓣膜可恢复气管切开术患者的发声功能,减少患者焦虑,提高生活质量[19]。未完全脱离呼吸机的气管切开术患者在间断脱机过程中,尽早使用说话瓣膜,可加快患者言语功能的恢复,在患者耐受情况下并不会产生负面影响[20]

3.2 呼吸肌力量训练

呼吸肌以膈肌、肋间肌及腹肌为主,系统训练吸气与呼气肌群,可增强呼吸肌的力量和耐力。

3.2.1 肺功能训练仪 主要有吸气抗阻训练和二氧化碳再吸入控制两种方式用来增强呼吸肌力量,改善肺通气功能。临床上最常用的模式为吸气抗阻训练,通过根据患者实际耐受情况设定特异性吸气/呼气阻力,锻炼膈肌和肋间肌,提高肌力和耐力。研究显示,吸气抗阻训练可明显改善脑卒中患者第1秒用力呼气容积、最大吸气压、膈肌活动度及膈肌增厚率[21-22]

3.2.2 缩唇呼吸训练 缩唇呼气通过人为增加气道力,延长呼气相,并提升腔内正压,从而延缓小气道闭合、优化通气。嘱患者呼气时嘴唇缩紧,形成吹哨状,增加呼气时的阻力,这种训练有助于防止气道过早塌陷,改善肺泡通气,减少肺不张和肺部感染的发生。研究显示,缩唇呼吸不仅能单独改善患者的通气效率、缓解症状,还能与横膈膜呼吸训练联合产生叠加效应[23]

3.2.3 腹式呼吸 腹式呼吸通过扩大膈肌活动、抑制胸锁乳突肌和斜角肌等辅助肌参与,增加潮气量和氧合效率,同时降低呼吸频率与分钟通气量。研究显示,腹式呼吸不仅使脑卒中患者躯干肌和呼吸肌被激活,还利于患者后期的站立步行治疗[24]

3.3 体外膈肌起搏器

体外膈肌起搏器是一种无创的替代或辅助自主吸气的装置。通过贴在颈部和胸壁的电极规律性地向膈神经发放电脉冲,激活膈肌节律性收缩与舒张,从而模拟生理吸气、增加潮气量和肺泡通气,并通过长期刺激促进膈肌纤维重塑增加膈肌纤维血供,达到改善肺通气功能、减少肺部感染的目的[25]。针对机械通气患者早期使用体外膈肌起搏器可安全有效地增强膈肌功能,缩短机械通气时间,提高脱机成功率,并延长生存期[26]。代琰等[27]使用体外膈肌起搏器作用于脑卒中气管切开术患者,该方法可有效改善患者肺功能,调节肺通气,减少肺部感染发生,改善呼吸状况,促进病情恢复。

3.4 气道廓清技术

脑卒中后皮质脊髓束受损可能导致膈肌、肋间肌无力,呼气流速不足,痰液滞留。气管切开术后患者气道解剖发生改变,声门下正压丧失使分泌物易向远端气道漂移,气囊持续或间断充气压迫气管壁,黏液分泌量显著增加[28]。气道廓清技术的主要目的是通过物理或机械方式帮助患者清除气道内的分泌物,减少肺部感染。研究显示,气管切开术48 h内启动气道廓清技术,可显著缩短带管时间,并降低肺部感染发生率[29]。气道廓清技术种类繁多,下文对临床常用方法进行系统梳理。

3.4.1 主动循环呼吸技术 主动循环呼吸技术包括3个部分:呼吸控制、胸廓扩张运动和用力呼气技术。该技术在改善痰液清除、肺功能和运动耐力方面有效,且安全、经济,2周主动循环呼吸技术可显著减少痰量,改善第1秒用力呼气容积,缩短患者住院时间[30]。该技术依赖患者具备主动咳嗽能力,因此对患者的意识水平有较高要求。

3.4.2 高频胸壁振荡 高频胸壁振荡是一种用于帮助肺部疾病患者清除呼吸道分泌物的胸部物理治疗方法。其通过穿戴在患者胸部的充气背心,利用空气脉冲主机产生高频低振幅的振动,作用于整个胸壁,从而改变分泌物的理化性状,促使痰液从外周气道向中央气道移动,最终通过咳嗽排出。对肌力较差、意识障碍等患者可使用该方法。

3.4.3 振动正压呼气技术 振动正压呼气技术兼具正压稳气道+振荡松痰双重作用,松解并推动痰液外移,实现高效、无创排痰。振动正压呼气技术可通过气管套管直接实施,在脑卒中及重症气管切开术患者中显著改善氧合、降低痰液黏度、缩短拔管时间,并提高拔管成功率,是值得优先采用的低成本、高效气道廓清技术[31]。该方法适用于痰液黏稠、拔管困难患者。

3.4.4 徒手膨肺技术 徒手膨肺技术通过呼吸气囊向患者肺内注入约为其自主呼吸潮气量1.5倍的气体,模拟深吸气,使肺部膨胀,促进痰液松动,并在吸气末暂停2~3 s后快速释放气囊,模拟咳嗽动作,帮助清除气道分泌物[32]。这种技术可改善肺顺应性、动脉氧合和气道分泌物清除,从而提高患者的呼吸功能[33]。膨肺技术主要应用于重症监护病房中进行机械通气患者,也适用于非机械通气气切患者,可将呼吸球囊与患者的气切口相连接进行操作,徒手膨肺技术促进痰液排出,减少痰液滞留和细菌滋生的机会,从而降低肺部感染发生率。

3.5 外周磁刺激

膈神经由第3颈椎至第5颈椎脊神经前支组成,以第4颈椎为主。Ren等[34]通过将磁刺激线圈置于第5、7颈椎及第2胸椎中线诱发膈肌运动电位,显示无论在第5、7颈椎,还是第2胸椎进行经脊髓磁刺激,均可诱发膈肌运动电位且波幅无显著差异。在慢性阻塞性肺疾病患者的第6颈椎至第7颈椎、第9胸椎至第10胸椎棘突应用重复外周磁刺激,能有效改善患者的用力肺活量和第1秒用力呼气容积[35]。进一步比较体外膈肌起搏器与重复外周磁刺激对脑卒中患者膈肌功能影响,显示重复外周磁刺激组在改善膈肌功能效果上更显著[36]。外周磁刺激是一种有效且无创的方法,可调节膈肌的运动输出兴奋性,并通过诱导膈肌运动诱发电位影响神经可塑性,在恢复膈肌功能方面具有显著价值。

3.6 中枢磁刺激技术

膈肌收缩通过“大脑皮质-脑干-脊髓”多级下行通路控制,完成随意呼吸调控。为确定从大脑运动皮质到膈肌的最佳磁刺激位点,Maskill等[37]以CZ点为中心,在头皮上绘制一个2 cm间隔的网格,使用8字线圈对准头皮上的网格点依次进行磁刺激,并在受试者的第7肋间或第8肋间隙放置表面电极以记录膈肌的肌电活动,显示膈肌的运动皮质最佳刺激点为距离中线约3 cm,距离耳平面前2~3 cm的地方。通过经颅磁刺激在脑卒中呼吸功能障碍患者中应用的临床研究显示,使用8字线圈对膈肌皮质中枢(刺激部位位于中线外侧3 cm,耳平面前方2~3 cm)进行重复经颅磁刺激,可显著改善治疗组患侧和健侧的膈肌厚度、膈肌增厚分数及膈肌活动度,其效果均优于对照组[38]。磁刺激技术无须患者主动配合且不消耗患者体力,该技术为脑卒中重症气管切开术患者肺部康复带来新思路。

4 临床应用建议

目前膈肌超声、膈肌运动诱发电位及动脉血气分析等技术虽被证实有效,但临床操作缺乏统一标准,基层单位因设备短缺、判读经验不足导致评估结果差异大,需建立膈肌厚度、膈肌运动诱发电位潜伏期等正常参考值并规范流程,以提升测量一致性;气道廓清、磁刺激等康复技术对操作者要求较高,不当操作可能诱发气胸、误吸或癫痫,需建立标准化培训体系,确保医护人员熟练掌握这些关键技术;对脑卒中气管切开术患者,应先综合评估意识、呼吸肌力量及分泌物量,再决定是否启用相应康复技术,且需动态监测动脉血气、血氧饱和度和肺功能,警惕误吸、肺不张或血流动力学紊乱。通过统一标准、培训支持、安全监测等模式组合,可在各级医疗机构安全、高效地推广呼吸康复,切实改善脑卒中气管切开术患者的呼吸功能与生活质量。

5 小结

脑卒中后气管切开术患者的呼吸功能障碍发生率高且机制复杂,早期开展呼吸康复对脑卒中气管切开术患者至关重要。目前呼吸康复多种多样,但其中对气管切开术患者的呼吸康复手段却较少有总结,因此本文总结脑卒中气管切开术呼吸康复的方法,且在之前的基础上增加磁刺激技术这种治疗手段,磁刺激技术作为一种非侵入性、无痛的物理治疗手段,无须患者主动配合,穿透皮肤和骨骼,直接作用于深层神经结构。这种特性使磁刺激在临床应用中具有较广泛的应用前景。气管切开术患者早期呼吸康复是一个系统化、个体化的治疗过程,需综合考虑患者的生理、心理和社会功能,通过科学的康复手段,帮助患者恢复自主呼吸能力,提高生活质量,减少并发症,缩短康复时间。因患者功能障碍表现的多样性,还需通过精准评估后制订针对性的最佳康复方案以获得更高的康复效益。

利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。

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Research progress on respiratory rehabilitation in stroke patients with tracheostomy

SUN Lingyu JIANG Yongmei ZHANG Chen LIU Shangfeng WU Yixuan CAO Lu TIAN Yaru

Department of Rehabilitation Medicine, the Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University, Liaoning Province,Dalian 116000, China

[Abstract] Post-stroke respiratory dysfunction is a common complication, stroke patients with tracheostomy often have respiratory muscle atrophy, alveolar collapse, secretion retention and other problems due to central neurological injury,and loss of subglottic positive pressure after tracheotomy, traditional rehabilitation focuses on airway management, lacks systematic intervention. Early, systematic, and individualized respiratory rehabilitation can help stroke patients with tracheostomy improve respiratory problems, reduce lung infections, and increase extubation rate, integrating the latest evidence, dynamically evaluate muscle fiber thickness and nerve conduction function by using diaphragmatic ultrasound and motor evoked potential, combines speaking valves to re-establish end-expiratory positive pressure, and using extracorporeal diaphragmatic pacemaker and progressive inspiratory resistance training to form a synergistic effect of electrical stimulation and mechanical load. This article introduces new treatment strategies for peripheral magnetic stimulation and transcranial magnetic stimulation to activate spinal-cortical pathway, and promote neural remodeling,summarizes evidence from the past five years both domestically and internationally, organizes rehabilitation methods, and provide evidence-based and replicable early rehabilitation pathways for stroke patients with tracheotomy.

[Key words] Stroke; Tracheostomy; Respiratory rehabilitation

[中图分类号] R743.3

[文献标识码] A

[文章编号] 1673-7210(2026)02(a)-0193-05

DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25080995

[作者简介]

孙凌昱(2000.12-),女,大连医科大学附属第二医院2023级康复医学专业在读硕士研究生;研究方向:神经康复。

[通讯作者] 田亚茹(1983.11-),女,硕士;研究方向:神经康复。

收稿日期:2025-08-14)

修回日期:2025-09-23)

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