《EXPERIMENTAL PHYSIOLOGY》：Exercise-induced dynamic hyperinflation in chronic obstructive pulmonary disease
编辑推荐：
本综述系统阐述了慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者在运动过程中出现的动态过度充气（DH）现象及其临床意义。文章详细分析了DH的病理生理机制（包括呼气流量限制/EFL、内源性呼气末正压/PEEPi等），介绍了神经呼吸驱动力（NRD）和神经机械耦联的评估方法（如EMGdi、P0.1），并全面评述了包括支气管扩张剂、无创呼吸支持、肺康复及肺减容手术在内的多种干预策略，为改善COPD患者运动耐量和生活质量提供了重要理论依据。
1 引言
慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以慢性呼吸道症状和进行性、 largely irreversible 气流阻塞为特征的异质性肺部疾病。其全球患病率估计为10.3%，是导致发病和死亡的主要原因之一。COPD的病理标志是小气道炎症和肺实质破坏，导致呼气气流受限。运动期间的气促是COPD致残的主要原因，并预示着较高的死亡率。理解COPD运动中呼吸困难的病理生理学，特别是动态过度充气的作用，对于设计有效的临床干预措施至关重要。
2 慢性阻塞性肺疾病的病理生理学
COPD主要由气道、肺实质和肺血管的改变驱动，这些改变是持续吸入有害颗粒的结果。诊断和分期依赖于肺功能检查，显示气流阻塞。呼气流量限制是COPD的病理生理学标志，定义为在给定的经肺压和肺容积下，呼气流量不随驱动压增加而增加。在肺气肿中，肺泡壁的破坏导致弹性回缩压丧失，进一步加剧了EFL。这些改变对运动期间的通气力学有重要影响，其严重程度常被简单的肺活量指标低估。
3 慢性阻塞性肺疾病运动期间的呼吸力学
在COPD中，进行性EFL和弹性回缩压降低导致静息和运动期间的肺过度充气。功能残气量增加称为肺过度充气。动态过度充气发生在呼气时间不足导致气体陷闭，从而使呼气末肺容积升高。DH对呼吸力学有多重有害影响：它导致吸气容量减少，迫使患者在压力-容积曲线的上部、顺应性较差的区域呼吸，从而增加弹性负荷和吸气做功。DH还伴随着动态内源性呼气末正压的发展，这增加了吸气阈值负荷。结合膈肌功能性无力，DH导致呼吸肌泵的负荷-能力失衡，从而增加神经呼吸驱动力。当达到临界低吸气储备容积时，潮气量扩张受到机械限制，神经呼吸驱动力接近最大，呼吸困难加剧至无法耐受的水平，出现神经机械分离。
4 运动期间动态肺过度充气的测量
构建坎贝尔图是量化运动期间压力-容积关系的金标准方法，但技术复杂。因此使用替代测量方法，包括在静息和运动期间连续测量吸气容量和流量-容积环。假设总肺容量不变，测量运动期间吸气容量可以计算EELV、吸气末肺容积、吸气储备容积和VT/IC，从而检测通气的限制并追踪DH的程度。总之，在运动早期，DH允许EFL患者增加通气量且不适感最小；但随着运动强度增加，进行性DH导致IRV降至临界水平，限制VT扩张，并导致神经机械分离。运动诱发的DH还会影响气体交换和心脏功能。
5 慢性阻塞性肺疾病运动期间神经呼吸驱动力和神经机械耦联的测量
运动期间进行性DH导致呼吸肌泵负荷-能力失衡，从而增加NRD。NRD的替代测量方法包括气道闭塞0.1秒时的气道压和呼吸肌电图技术。食管膈肌电图显示，COPD患者的膈肌电活动占最大活动的比例更高，且与气流阻塞和过度充气的严重程度密切相关。呼吸困难强度与运动期间膈肌电活动密切有关。当DH进展并出现神经机械分离时，与吸气困难相关的呼吸困难描述符更为常见。实验室设置允许在运动期间进行侵入性和非侵入性肺力学测量，以量化DH。第二肋间表面肌电图可以无创地量化胸骨旁肌间肌活动，其优点是非侵入性，但信号质量可能受汗水和伪影影响。
6 干预措施
由DH和NRD增加引起的运动性呼吸困难对患者的日常活动有深远影响。药物、手术和物理治疗技术可用于改善COPD的过度充气，提高运动能力。
6.1 药物干预
吸入性支气管扩张剂是COPD管理的核心组成部分。Meta分析显示，与安慰剂相比，长效支气管扩张剂可延长耐力时间，减轻呼吸困难，其机制可能与降低静息IC和改善运动期间的DH有关。运动期间和恢复期吸入补充氧气也被证明可以增加COPD患者的耐力时间并减轻呼吸困难，可能是通过降低呼吸频率从而减缓DH进展。
6.2 无创呼吸支持
在COPD患者运动期间应用无创通气可以增加训练强度和运动能力，并减轻呼吸困难，这可能与缓解DH有关。无创通气通过压力支持卸载并辅助吸气呼吸肌，减少呼吸功。而持续气道正压通气对运动耐力没有影响，甚至可能因增加呼气负荷而对呼吸困难产生不利影响。高流量疗法可以降低呼吸频率和呼吸功，改善气体交换，但在运动期间应用时，对耐力、呼吸频率或呼吸困难的影响尚无明确一致益处。
6.3 物理治疗
肺康复是一种综合干预措施，可显著改善稳定期COPD患者的呼吸困难、生活质量和运动能力。其机制是多因素的，生理学优化是基础，包括证明可减少DH，降低运动引起的乳酸产生，改善骨骼肌氧化能力。缩唇呼吸是一种通过部分闭合嘴唇进行主动呼气的技术，可以产生正呼气口压。其生理效应可能有两种：减少过度充气并减轻呼吸困难，或增加过度充气且无改善。
6.4 手术干预
对于经过优化治疗后仍存在难治性过度充气和呼吸困难的COPD患者，可考虑肺减容术。手术方法包括通过胸骨切开术或电视辅助胸腔镜手术切除无功能的肺组织，旨在减轻过度充气，改善呼吸肌和胸壁力学，增加弹性回缩压，从而改善呼气气流和通气血流匹配。手术方法可以增加呼气流量，减少过度充气，改善膈肌功能，从而提高生活质量。但存在术后死亡率和并发症风险。侵入性较小的支气管内技术，如放置单向活瓣、线圈或硬化剂，也能有效减少过度充气，优化膈肌形态和功能。干预措施的选择应由多学科团队根据患者个体因素和当地专业水平决定。
7 结论
运动诱发的动态过度充气是COPD由于静息状态异常的肺力学在体力消耗导致的通气需求增加下加剧而产生的。DH产生额外的阻力、弹性和阈值负荷，并损害吸气肌的力产生能力。这种失衡导致神经呼吸驱动力增加以维持通气稳态。随着运动中DH的进展，弹性负荷增加，响应NRD而扩张潮气量的能力变得有限，导致神经通气脱耦和无法耐受的呼吸困难。一系列技术用于测量负荷-能力-驱动失衡和量化DH。吸气容量测量是评估DH的宝贵替代指标。临床干预旨在优化肺力学，缓解气流阻塞和肺过度充气，从而改善患者症状和生活质量。
