[背景]慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种常见的慢性呼吸道疾病,其病程长、致残率高、死亡率高,给家庭和社会造成沉重的负担。长期以来,COPD的治疗方法以药物治疗为主。近年来,包括无创正压通气(NIPPV)在内的肺康复治疗逐渐成为COPD综合管理的重要组成部分。既往研究中,NPPV作为肺康复手段多应用于COPD合并呼吸衰竭的患者,而应用于非呼吸衰竭的稳定期患者则少有报道。COPD的发生发展是长期、逐步的过程,若不尽早治疗和控制,病情恶化的速度会由于频繁的急性加重而不断加快。COPD早期就存在的动态肺过度充气(DPH)和内源性呼气末正压(PEEPi)可增加吸气阂值负荷和呼吸功耗,降低膈肌机械性能和效率,导致呼吸力学和中枢驱动的异常改变,加重呼吸困难。因此,对于病情稳定,尚未出现呼吸衰竭的COPD患者,我们设想,早期应用持续气道正压通气(CPAP)通气干预,有可能抵消PEEPi的不良影响,减轻动态肺过度充气,改善患者的呼吸生理特性,有助于延缓病情进展,但目前尚缺乏系统的针对病因的病理生理机制研究。[目的]观察不同水平CPAP通气对稳定期COPD患者呼吸力学和中枢驱动的改善情况,探索CPAP通气能否作为COPD早期干预的肺康复手段,为后续开展相关临床试验提供理论依据。[方法]选择2015年1月1日～12月31日在南方医科大学珠江医院呼吸内科门诊随访的不合并慢性呼吸衰竭的稳定期COPD患者。对于符合入组条件的患者,收集基本资料(年龄、性别、吸烟史、病史、病程、合并症、用药史等),完成肺功能、六分钟步行试验、呼吸肌肉等测试。实验前,训练受试者配合完成深慢呼吸以及用力吸气动作。正式试验时,受试者先平静呼吸,呼吸平稳后连接无创呼吸机,采用CPAP模式,压力递增量为1cmH2O,压力范围为4～10cmH2O,每一压力水平维持5～10分钟。在平静呼吸和不同压力水平CPAP通气过程中,监测呼吸压力[口腔压(Pmo)、食道压(Pes)和胃内压(Pga)]、流量(Flow)、膈肌肌电(EMGdi)、呼吸困难程度及PetCO2、SpO2浓度等的变化。通过食道、胃囊管法检测Pes、Pga,通过多导食道电极检测EMGdi,采用Borg评分法判断呼吸困难程度变化。采用层流型流量计和差分压力传感器检测Flow, Flow对时间的积分即为容量。通过测定最大深吸气量(IC)判断呼气末肺容量(EELV)的变化。采用Powerlab系统和配套软件进行进行数据采集及SPSS 20.0软件包进行统计学分析。计量资料用均数(mean)±标准差(SD)的形式来表示。中度组、重度组两组之间各项指标的比较用独立样本t检验；使用CPAP前及不同CPAP水平之间各项测量指标的比较用重复测量方差分析,两两之间比较用LSD；双变量相关分析选择Pearson相关系数。P<0.05作为统计学显著性的判断界限值。[结果]一、基础资料本研究共纳入22例稳定期COPD受试者,其中3例因在实验过程中出现不适而终止实验,故最终只对顺利完成实验的19例患者进行数据分析。所有受试者均为男性,平均年龄：62.16±8.526(岁)；身高：165.11±5.43(cm)；体重：59.53±7.66 (kg); BMI:21.81±2.38(kg/m2);吸烟史：30.37±12.28(年),吸烟指数：616.32±420.01(年·支)；病程：5.66±3.08(年)；既往1年内因急性加重住院次数：1.32±1.20(次)；肺功能指标：FVC 2.72±0.56L, FEV1 1.39±0.47L,FEV1%Pred 49.76±13.14 (%), FEV1/FVC 51.36±10.47 (%)。呼吸困难程度评分(mMRC)为1.26±0.87(分)；COPD症状评估测试(CAT)：9.00±3.23(分)；六分钟步行距离(6MWD):450.00±129.02(m),运动后Borg评分2.84±1.01(分)；圣乔治问卷评分(SGRQ):15.36±4.22(分)；BODE:2.28±1.60。按GOLD2006版COPD分级：中度11例,重度7例,极重度1例；按GOLD2011版COPD分组：A组7例,B组1例,C组6例,D组5例。二、正常呼吸状态下各指标的测定1、平均潮气口腔压(Pmo):-0.63±0.50cmH2O;食道压(Pes):-11.63±4.09cmH2O;胃内压(Pga):19.44±5.66cmH2O;跨膈压(Pdi):30.13±7.83cmH2O;潮气量(Vt)：0.717±0.24 L；分钟通气量(Ve)：11.86±3.85L/min;膈肌肌电均方根(RMS)：79.77±14.96μV；中枢-通气偶联指标(Ve/RMS):0.157±0.069 L/min/μV。平均气道阻力(Raw):14.09±6.96cmH2O/L/s,跨膈压压力时间乘积(PTPdi)、食道压压力时间乘积(PTPes)依次为：13.34±5.26cmH2O·s、9.01±2.52 cmH2O·s。2、静态肺顺应性(CL):0.24±0.03 L/cmH2O;静态胸壁顺应性(Ccw):0.25±0.04 L/cmH2O; PEEPi,stat:2.58±1.51 cmH2O。3、最大吸气压(PImax):-68.15±30.30cmH2O;最大食道压(Pes,max):-69.46±26.40cmH2O;最大跨膈压(Pdi,max):108.03±37.48cmH2O;最大膈肌肌电均方根(RMS,max):183.93±27.02μV。深吸气量(IC)：2.33+0.46 L。三、使用不同水平CPAP通气对各呼吸生理指标的影响1、对呼吸方式的影响与平静呼吸时比较,使用CPAP4cmH2O时,RR显著增加(21.15±6.68次/分vs 17.43+4.83次/分,P<0.05),且随CPAP水平呈逐渐升高趋势,但4～10cmH2O各组间无显著差异(P>0.05)；Ttot、Ti均呈逐渐下降趋势,但不同水平组之间比较差别无统计学意义；使用不同水平CPAP后,Vt、Ve、Vt/Ti均较平静呼吸时显著增加(P均<0.05),Vt、Ve呈先上升后下降趋势,Vt/Ti呈逐渐上升趋势,但4～10cmH2O组间无显著差异(P>0.05)。2、对呼吸压力的影响使用CPAP后,Pmo由负值(-0.63±0.50cmH2O)变为正值(2.88±2.35cmH2O),且正值与相应的CPAP压力水平呈正比；Pes由-11.63±4.09cmH2O逐步上升至CPAP10cmH2O时的-5.91±4.68cmH2O,但4～10cmH2O各组间无显著差异(P>0.05)；Pga保持相对稳定,在不同CPAP组之间比较差别无统计学意义；Pdi呈下降趋势但各组间差别无统计学意义。与平静呼吸时比较,使用CPAP4cmH2O时,Pes/Pdi出现下降(-32.74±16.10% vs -38.85±9.30%,P<0.05),且随CPAP水平递增呈下降趋势,在8cmH2O水平变得更为明显。为减少个体差异,我们分别用Pdi,max和PImax对Pdi和Pes进行校正,但校正后的结果基本同前。3、对气道阻力和吸气做功指标的影响使用CPAP后,气道阻力(Raw)、PTPes和PTPdi先呈逐渐下降趋势,在7cmH2O之后呈上升趋势,但5～10cmH2O各组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。4、对肺容量、PEEPi,dyn和PEEPi,stat的影响使用CPAP通气后,IC先呈上升趋势(由2.33±0.46L变为2.50±0.58L),随后在7cmH2O水平出现下降；而△EELV、△EELV/ICx(%)则由负值变为正值,总体变化趋势与IC相反。PEEPi,dyn和PEEPi,stat.总体上呈逐渐下降趋势,但在10cmH2O出现上升。5、对中枢驱动和通气-机械-中枢偶联指标的影响使用CPAP后,RMS随着压力水平上升而逐渐上升(由79.77±14.96μv至91.03±29.14μv),但各组间比较无显著差异(P均>0.05)。与平静呼吸时比较,使用不同水平CPAP后,Ve/RMS显著增加(P均<0.05),总体上呈上升趋势,但在8cmH2O后逐渐下降。考虑到个体肌电强度的差异,用不同受试者检测到的最大膈肌电活动即RMS,max对RMS和Ve/RMS进行校正,但校正后的结果基本同前。使用CPAP后,Ve/Pes先上升,在7cmH20后出现下降。6、对呼吸困难程度和SpO2、PetC02的影响所有受试者静息性呼吸困难Borg评分为0.84+0.60,使用·CPAP后,Borg评分呈逐渐上升趋势。在CPAP4～6cmH20时评分增高,考虑可能主要跟患者初始接受CPAP通气产生不适有关；而在7cmH20以上,评分明显增加,主要跟受试者呼气性呼吸困难的程度加重有关。SpO2在实验过程中无明显变化；PetC02随着压力增强而有所下降,但各组间差异无统计学意义。7、中、重度COPD患者各项指标的比较正常呼吸状态下,两组患者之间在FVC、FEV1、FEV1％ pre、FEV1/FVC(％)、 Ti.PImax.Pes,max有显著性差异(P均<0.05),其他指标无统计学差异(P均>0.05)。在CPAP通气过程中,两组同一水平的各指标[Raw.PTPes.PTPdi.IC. △EELV、AEELV/IC(%)、RMS、RMS%max、Ve/RMS和Ve/RMS%max]比较,差异均没有统计学意义(P均>0.05)。中度组患者不同水平之间的上述指标比较,也没有显著性差异(P均>0.05)。重度组患者不同水平之间的IC、△EELV. △EELV/IC(%)比较,差异有统计学意义(P均<0.05)。四、各项评价指标间的相关分析采用双变量相关分析,结果显示RMS与Ve、Borg、Ve/Pdi之间存在正相关关系,与Ve/RMS、PTPes、PTPdi、PEEPi,dyn呈负相关关系；IC与△EELV%、 Borg、PTPes、PTPdi呈负相关关系；Ve与Raw.PTPdi.PEEPi,dyn呈负相关关系,提示降低气道阻力、吸气功耗以及PEEPi可增加通气量；Borg与Ve/Pdi、Ve/Pes呈负相关关系,与PEEPi,dyn呈负相关关系；PTPdi与PEEPi,dyn呈正相关关系；Raw与Ve/Pdi、Ve/Pes呈负相关关系。[结论]1、合理应用CPAP通气(4-7cmH2O)可以降低COPD患者PEEPi和气道阻力,减少吸气做功,增加深吸气量(IC),减轻肺过度充气。CPAP通气不能降低呼吸中枢驱动,但可以提高通气-中枢偶联(Ve/RMS).2、气流受限程度对CPAP通气过程中呼吸生理指标的变化无显著影响。3、本研究作为针对稳定期不合并呼吸衰竭COPD患者肺康复的探索性机制研究,为CPAP肺康复提供了理论支持,但关于CPAP肺康复的疗效还需要进一步设计前瞻性随机对照临床试验(RCT)来验证。