前言


慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种常见的慢性气道疾病,也是一个全球性的公共卫生问题。慢性阻塞性肺疾病会导致小气道结构破坏,并形成不具备气体交换功能的肺大疱。在慢性阻塞性肺疾病患者中,慢性阻塞性肺疾病相关的呼气气流受限(expiratory central airway collapse,简称ECAC)是导致劳力性呼吸困难、生活质量(QoL)下降以及呼吸急性加重次数增加的独立因素。

当COPD患者反复出现呼吸困难、咳嗽晕厥时,可能并非病情加重那么简单。一种名为 “呼气性中央气道塌陷(ECAC)” 的隐形疾病正潜伏其中,它会导致气道在呼气时突然狭窄甚至闭塞,加速肺功能衰退。本文系统解析ECAC 的成因、诊断与治疗,教你识别这一 “沉默杀手”,为 COPD 患者点亮生存希望。

一、被忽视的 “气道陷阱”:ECAC 究竟是什么?

在呼吸科诊室里,65岁的张大爷拿着肺功能报告满脸困惑。他患COPD多年,最近稍一活动就喘得厉害,甚至咳嗽时会突然眼前发黑。医生反复检查后发现,他的气管在呼气时像被捏扁的吸管一样急剧塌陷——这并非普通的COPD加重,而是合并了一种更隐蔽的疾病:呼气性中央气道塌陷(ECAC)。 慢性阻塞性肺疾病相关的呼气气流受限(ECAC)导致气道反复狭窄,从而引起通气功能障碍和分泌物引流不畅,加速肺功能恶化,导致阵发性窒息,甚至会引发与用力呼气或咳嗽相关的晕厥。

(一)ECAC 的 “双重面孔”

COPD和ECAC的解剖分布不同:COPD主要累及小气道,ECAC主要发生于中央气道,包括气管、左右主支气管及右肺中叶支气管。儿童气管支气管软化症通常为先天性的,而在成人中,它通常继发于气管插管或切开、气管外伤、气道结核、COPD、支气管哮喘、甲状腺肿瘤、胃食管反流病、复发性多软骨炎或纵隔肿瘤(表 1)。

表1

儿童EDAC相对少见,而在成人中,它通常与慢性阻塞性气道疾病密切相关。COPD患者可能出现气管支气管软化症或EDAC。一项队列研究表明,气管支气管软化症与 COPD之间存在很强的相关性,且这种相关性在 COPD严重程度的各个阶段大致保持不变。另一项大型队列研究也显示,COPD患者中ECAC的患病率高于无 COPD 者,且随慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease)分级的升高而增加。超过50%的ECAC 患者患有COPD。

ECAC并非单一疾病,而是两种气道病变的统称:

  • 气管支气管软化(TBM)
    气道软骨因慢性炎症或压力变化发生退化坏死,失去支撑力,就像破损的雨伞骨架无法维持形状。
  • 过度动态气道塌陷(EDAC)
    气道后壁膜部张力下降,呼气时像松弛的窗帘一样凸向管腔,导致气道变窄。

这两种病变都会导致气道在吸气时正常开放,呼气时却 “关门大吉”,形成 “动态狭窄”。研究显示,50%~69% 的COPD患者存在TBM,而EDAC的检出率也随COPD严重程度显著升高。

(二)COPD 与 ECAC 的 “恶性循环”

COPD 患者的小气道破坏和肺气肿会进一步加重 ECAC:

  • 肺气肿导致肺组织弹性减退,胸腔内压力异常升高,挤压气道;
  • 长期咳嗽产生的瞬间高压反复冲击气道壁,加速软骨退化;
  • ECAC 反过来加重气流阻塞,使 COPD 患者的呼吸困难雪上加霜,生活质量急剧下降。

更危险的是,ECAC 引起的反复气道狭窄会导致痰液排出困难,增加肺部感染风险,形成 “感染 – 狭窄 – 更严重感染” 的恶性循环。

二、追根溯源:ECAC 的成因与病理密码

(一)气道 “骨架” 的瓦解:TBM 的形成机制

气管和主支气管的软骨环就像支撑气道的 “钢筋结构”。当 COPD 患者长期处于慢性炎症状态时,软骨细胞会逐渐退化坏死。研究发现,吸入糖皮质激素可能是 “帮凶”—— 使用高剂量吸入激素的 COPD 患者,患 TBM 的风险是不使用者或使用低剂量组的3.5倍。所以对于ECAC是COPD患者特殊的生理现象,亦或是糖皮质激素治疗的并发症,一直存在争议。

显微镜下可见,TBM患者的气道软骨出现局部溶解、炎症细胞浸润,原本坚硬的软骨变得脆弱不堪。当呼气时胸腔压力升高,失去支撑的气道就会像被踩扁的水管一样塌陷。

(二)膜部 “窗帘” 的松弛:EDAC 的罪魁祸首

与 TBM 不同,EDAC 的问题出在气道后壁的膜部。正常情况下,这层膜状组织能保持适当张力,呼气时不会过度内凸。但 COPD 患者因长期气道压力异常,膜部弹性纤维断裂,就像失去弹性的橡皮筋,呼气时会过度膨出堵塞气道。

一项针对 8820 人的研究显示,COPD患者中ECAC的患病率高达 5.9%,是无 COPD人群的1.4倍,且随着COPD病情进展,这一比例还会上升。

(三)压力失衡的 “物理陷阱”

正常呼吸时,气道内压力与胸腔压力维持微妙平衡:在吸气阶段末期,管腔内压力比胸膜腔内压力大约高 20 至 30 厘米水柱,这种压力差导致气管扩张;呼气时两者基本相等,气道保持通畅。ECAC 患者因气道支撑结构受损,当胸腔压力骤升(如咳嗽、用力呼气)时,气道内压力无法对抗外部压力,就会瞬间塌陷(图1)。

图 1 – 慢性阻塞性肺疾病(COPD)相关的呼气性中央气道塌陷(ECAC)的病理生理机制。A – B,示意图显示肺泡压(Palv)在呼气时促使空气流动,且大致等于肺回缩压(Pst)与胸膜腔内压(Ppl)之和:Palv = Ppl + Pst。在用力呼气时,气道内压(PL)在一个称为等压点(EPP)的位置与胸膜腔内压(Ppl)相等。等压点(EPP)将气道分为上游段,在该段跨壁压(Ptm,Ptm = PL – Ppl)为正,以及下游段,在该段胸内气道的跨壁压(Ptm)为负,而胸外气道的跨壁压为正。
C,在正常呼气时,胸内压升高导致胸内气道变窄,但这可通过气管支气管的硬度、气道内压升高以及结构连接来抵消。
D,在与慢性阻塞性肺疾病(COPD)相关的呼气性中央气道塌陷(ECAC)中,由于软骨退变或膜张力不足,气道支撑减弱,较高的跨壁压(Ptm)可导致中央气道塌陷。
缩写:ECAC = 呼气性中央气道塌陷;EPP = 等压点;FLS = 气流限制段;LMB = 左主支气管;Palv = 肺泡压;PL = 气道内压;Ppl = 胸膜腔内压;Pst = 肺回缩压;Ptm = 跨壁压。

三、藏不住的 “信号”:ECAC 的临床表现

(一)典型症状:不止是呼吸困难

ECAC 的症状常被误认为是 COPD 的 “升级版”,但仔细观察会发现独特之处:

  • 特征性咳嗽
    :像 “犬吠” 一样的高调咳嗽,这是气道狭窄振动产生的特殊声音;
  • 咳嗽晕厥
    :剧烈咳嗽时突然意识丧失,数秒后恢复,因气道闭塞导致脑缺氧;
  • 体位相关呼吸困难
    :躺下时症状加重,因重力导致气道膜部更易内凸;
  • 活动后或瓦萨瓦动作加重呼吸困难
  • 痰液 “排不出”
    :气道塌陷阻碍痰液排出,反复引发肺部感染。
  • 症状进行性加重
  • 查体呼吸音有特殊变化
    :胸外气管塌陷会导致吸气时呼吸音发生变化。由于COPD相关的ECAC的主要病变位于胸腔内,因此常可听到呼气期呼吸音的变化。


(二)易被误诊的 “伪装者”

临床数据显示,ECAC 的误诊率高达60%。它常被当作 “难治性 COPD”“哮喘” 甚至 “冠心病” 治疗;也会被误诊为复发性多软骨炎、气管支气管结核。一位患者因反复胸闷被误诊为心梗,直到做支气管镜时,医生才发现他的气管在呼气时几乎完全闭塞——这正是 ECAC 的典型表现。

四、精准诊断:给气道做 “动态 CT”

(一)支气管镜:诊断的 “金标准”

纤维支气管镜是发现ECAC 的 “火眼金睛”。检查时,医生会让患者做深呼吸、用力呼气等动作,观察气道动态变化:诸如深呼吸、用力呼气、咳嗽和瓦氏动作等各种动作,可增强呼气时的塌陷。尽管这些动作可能通过增加胸膜压力来加大气道塌陷程度,但如果在支气管镜检查前未对这些动作进行专门训练,可能无法达到预期效果。

通过支气管镜检查观察到的气道塌陷性疾病的主要表现为新月形、剑鞘样、环形或混合性形态改变(图2、3)。使用 20 兆赫兹径向扫描探头的高频支气管内超声能够识别与中央气道层状组织结构相关的低回声和高回声层。

COPD 患者警惕!这种 “隐形塌陷” 正在加速肺功能恶化,早发现能救命!
  • 正常气道:吸气时管腔扩张,呼气时轻微收缩;
  • ECAC 表现:呼气时气道横截面积减少 50% 以上,严重者完全闭塞,像被手捏紧的软管。
图 2 A – G,显示健康气道和慢性阻塞性肺疾病(COPD)相关的呼气期中央气道塌陷的示意图:健康气道(A),用力呼气时健康气道塌陷(B),呼气期动态气道塌陷(C),新月形气管支气管软化(D),剑鞘形气管支气管软化(E),环形气管支气管软化(F),以及气管支气管软化和呼气期动态气道塌陷(G)。缩写:动态气道塌陷(DAC)。
图3 A – P,显示健康气道及慢性阻塞性肺疾病(COPD)相关的呼气期中央气道塌陷的支气管镜表现图像:健康气道(白光模式)(A、B),健康气道(窄带成像)(C),健康气道(自体荧光成像)(D),气管软化伴软骨环几乎完全消失(E),剑鞘样气管软化伴软骨环变形并伴有黏膜炎症(F),剑鞘样气管软化(吸气期)(G),剑鞘样气管软化(呼气期)(H),右主支气管软化伴软骨环几乎完全消失(I),左主支气管软化伴软骨环几乎完全消失(J),右主支气管新月形软化(吸气期)(K),右主支气管管腔几乎完全闭塞(呼气期)(L),左主支气管新月形软化(吸气期)(M),左主支气管管腔几乎完全闭塞(呼气期)(N),右肺中叶段支气管新月形软化(吸气期)(O),以及右肺中叶段支气管间隙样狭窄(呼气期)(P)。

(二)动态 CT:无创检查的 “利器”

双相动态胸部CT成像(吸气相 + 呼气相)可用于确定气道管腔内 ECAC 病变的范围、量化狭窄程度、观察气道形态特征以及评估远端支气管病变。该检查操作简单、相对安全,与支气管镜检查高度一致,据报道其准确率可达支气管镜检查的89% -97%(图 4)。因此,它是支气管镜检查的良好替代方法,尤其适合无法耐受支气管镜的老年患者。一些研究表明,CT 成像应在吸气末、呼气末及呼气过程中进行。

  • 吸气相:气道通畅,管腔完整;
  • 呼气相:可见气管或主支气管明显狭窄,甚至出现 “新月形”“剑鞘样” 改变。

图4 A-I,胸部CT图像显示慢性阻塞性肺病相关呼气中枢气道塌陷的表现:剑鞘气管扩张(A);纵隔窗口显示气管壁明显增厚、腔狭窄和气道重塑(B);新月状气管软化症(C);纵隔窗显示气管壁明显增厚、腔狭窄和气道重塑(D);右肺中段支气管吸气相无明显的异常(E);纵隔窗显示右肺中段支气管壁明显增厚、腔狭窄和气道重塑(F);与吸入相比,右肺中段支气管腔在呼气时明显变窄(G);双侧主支气管的间隙样狭窄(H);和纵隔窗显示双侧支气管壁明显增厚、管腔重塑和气道缩小(I)。

有人评估了动态MRI 在气管支气管软化症诊断中的作用,发现它在技术上是多层螺旋 CT 成像和支气管镜检查的可行替代方法,可避免辐射暴露和麻醉。尽管单光子发射 CT 成像可通过通气和灌注扫描帮助检测气道狭窄,但无法确定这种狭窄是固定性还是动态性的。

(三)肺功能检查:辅助判断的 “线索”

肺功能测试是诊断和评估阻塞性气道疾病的基础;然而,它在气管支气管软化症(ECAC)的诊断中作用有限。尽管一些研究已将流量 – 容积环呼气支中的 “拐点”“双相形态”“切迹”  以及 “气流振荡” 确定为气管支气管软化症的特征(图 5),但其他疾病,如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)、喉部疾病和神经肌肉疾病也会出现这种异常。因此,肺功能测试结果可为气管支气管软化症的诊断提供支持性证据,但不能作为该诊断的唯一依据。

肺功能下降情况往往与气管支气管软化症的严重程度不一致。约 17% 的中重度气管支气管软化症患者肺功能正常,且大多数患者仅表现为用力呼气峰流速较低。另一项研究也表明,尽管静息时存在气流受限的气管支气管软化症患者,其气管狭窄程度比无气流受限者更严重,但通过第一秒用力呼气容积(FEV1)衡量的呼气气流受限严重程度与气管可塌陷性并无密切关联。

图5 图表显示了慢性阻塞性肺病相关呼气中枢气道塌陷中流量回路的部分特征发现。A,显示峰值呼气流量突然下降的转折点模式,定义为在FVC的25%内下降50%。B,双相形态特征显示呼气流量的快速峰值和下降,然后是长时间的平台样改变,呼气延长。C,缺口呼气回路显示快速的呼气中段下降和流量恢复,没有其他咳嗽的迹象,并且在几次操作中可以重现。D,呼气振荡的特点是在大部分呼气回路上可再现的大振幅、高频振荡。

五、治疗方案:从 “撑住气道” 到 “修复结构”

治疗COPD相关的ECAC时,首要任务是通过长期规律使用抗炎药和支气管扩张剂来控制 COPD,当出现感染时,加用抗生素和祛痰药。随后,可以针对不同症状和严重程度,采用不同方法治疗 ECAC。

(一)无创通气:给气道 “打气支撑”

无创正压通气(NIPPV)是轻中度 ECAC 的首选治疗:

  • 原理:通过面罩提供持续气道正压,像 “空气支架” 一样防止气道塌陷;
  • 效果:改善呼吸困难,减少咳嗽晕厥,提高运动耐力。一位患者使用 4cmH₂O 压力的 CPAP 后,6 分钟步行距离增加了 60 米;
  • 注意:压力设置需个性化,过高可能导致不适,需在医生指导下调整。

对一名患有严重阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)和气管支气管软化症且无法耐受持续气道正压通气(CPAP)的 70 岁患者,采用夜间双水平气道正压通气(BiPAP)(吸气气道正压 [IPAP] 为 16 厘米水柱;呼气气道正压(EPAP)为 4 厘米水柱)进行治疗,这缓解了气道塌陷并显著改善了症状。慢性阻塞性肺疾病(COPD)常伴有内源性气道正压,在 BiPAP 模式下可通过呼气气道正压来抵消,从而改善呼吸困难。因此,BiPAP 在 COPD 患者中应用广泛。对于与 COPD 相关的气道塌陷(ECAC),BiPAP 可能也更有效。

(二)气道支架:临时 “撑起” 塌陷部位

这种治疗方法通过柔性支气管镜或硬质支气管镜将金属或硅胶支架植入中央气道,以稳定气道,改善气道塌陷和呼吸症状。

作为治疗试验的支架在进行气管支气管成形术之前,应考虑进行为期 2 周的支架试验,以确定哪些患者适合该手术。只有在支架试验期间症状和客观指标均有改善的患者,才可以考虑进行气管支气管成形术。对于患有严重气管支气管软化症且症状明显的患者,可以考虑植入气道支架,因为它能显著改善症状,但这只是一种临时解决方案。先前的研究报道,60% 至75%的重度ECAC患者在支架试验后症状有所改善,随后接受了外科气管支气管成形术。如果 ECAC 患者在支架试验后,其症状、肺功能或生活质量(QoL)没有显著改善,那么气管支气管成形术的获益可能有限。支架试验失败的原因很复杂,常见原因包括严重的合并症和支架尺寸不合适。因此,需要考虑其他治疗方法(图6)。

以治愈为目的的支架:尽管长期植入支架可能会导致各种严重并发症,但它是维持气道稳定性的重要干预手段。Popilevsky 等人 8 对一名拒绝其他治疗的慢性阻塞性肺疾病(COPD)合并严重气管支气管软化症患者,在不同时间分别植入了两个动态 Y 形气管支架。虽然患者在支架植入后症状有所改善,但两个支架均在植入约 1年后断裂并被取出。最终,为该患者的气道植入了硅胶Dumon Y型支架,后续的支气管镜监测显示支架完好且功能正常。迄今为止,尚无被证明适用于治疗慢性阻塞性肺疾病相关 ECAC 的永久性支架。对于除了支架试验外别无他法但确实能从中获益的患者,在进行风险 – 获益评估后,可考虑长期植入支架。

支架类型:目前,虽然有多种类型的支架可用于治疗慢性阻塞性肺疾病相关的 ECAC,但每种支架都有其自身的优缺点。与金属支架相比,硅胶支架的断裂和出血风险更低;然而,其移位和分泌物引流障碍的风险更高。目前,不建议将金属支架用于如ECAC等良性气道狭窄。Dalar 等人为10 名气管支气管软化症患者植入了硅胶支架。3 名支架移位的患者和 5 名存在严重分泌物引流障碍的患者接受了支架取出术;只有 2 名患者获得了显著的临床获益。一些气管支气管软化症患者的气道可能不规则,因此有人提出使用3D 打印支架。Schweiger 等人报道了2例先前接受过气管支气管成形术的气管支气管软化症患者案例。随着时间的推移,气管支气管成形术的手术获益逐渐降低,症状加重。而植入 3D打印硅胶支架后,这些症状得到了缓解。不过,3D打印支架的长期获益仍有待确定。

(三)手术治疗:给气道 “加固重建”

气管支气管成形术是治疗气管支气管软化症的一种常用中央气道稳定手术,主要包括开放式气管支气管成形术和机器人辅助气管支气管成形术(R-TBP)。事实证明,气管支气管成形术是一种成功的治疗方法,对患者的生活具有积极影响。只有从短期支架置入中获益且症状严重的患者才适合进行气管支气管成形术。

  • 开放式气管支气管成形术:
    :Buitrago 等人报告称,在从支架试验中获益的气管支气管软化症患者中,约 80% 在接受气管支气管成形术后,其症状、生活质量(QoL)和运动能力持续改善。气管支气管成形术失败的原因较为复杂,常见原因包括严重的合并症以及患者失访。传统的气管支气管成形术需要开胸,且围手术期并发症可能更多。Buitrago 等人报告了他们在 2002年至 2016年间为 161名患者实施开放式气管支气管成形术的经验。该研究显示,38名患者(24%)出现了严重并发症,其中27名患者(17%)出现呼吸衰竭,2名患者在住院期间死亡。尽管该研究表明开放式气管支气管成形术存在较多围手术期并发症,但死亡率极低。

    目前,关于开放式气管支气管成形术后长期随访的研究相对较少。一项对 61 名患者进行的为期 5 年的队列研究显示,在精心挑选的重度中央气道过度塌陷患者中,气管支气管成形术对气道解剖结构、功能状态和生活质量具有持久的改善作用。

  • 机器人辅助气管支气管成形术(R-TBP)
    :与开放式气管支气管成形术相比,R-TBP 具有显著优势,包括能更好地暴露左主支气管、术中视野清晰、对手术医生而言人体工程学优势明显,且似乎能缩短住院时间、降低发病率。先前的研究已证实,R-TBP 是安全的,且能改善肺功能,使患者的生活质量得到主观提升。Lazzaro 等人报告了首批采用 R-TBP 治疗气管支气管软化症的系列病例结果。该研究显示,实施 R-TBP 的发病率和死亡率较低。

    早期随访发现,与术前基线特征相比,患者的肺功能显著改善,且患者满意度较高。迄今为止,这是文献中最大的 R-TBP 系列病例研究。最近的一项随访研究显示,R-TBP 不仅中期(中位随访时间为 40 个月)死亡率较低,还能显著改善患者的生活质量和术后肺功能。因此,需要进一步评估开放式气管支气管成形术或 R-TBP 在阻止气管支气管软化症病理进展方面的长期疗效,并确定气管支气管成形术对症状和功能改善的长期影响。


(四)新兴疗法:探索中的 “新希望”

尽管调补肺肾方(一种中药方剂)、氩等离子体凝固术、激光疗法、经口呼气末正压装置治疗、高流量鼻导管吸氧疗法、以及肺移植术在慢性阻塞性肺疾病相关的肺气肿样改变治疗中已显示出疗效,但这些研究主要为低证据等级的病例报告。未来,需要进一步开展大样本随机对照试验,以评估这些治疗方法的确切作用及并发症。

图6-显示慢性阻塞性肺病相关ECAC的诊断和治疗的流程图。

缩写:APC=氩血浆凝血;ECAC=呼气中枢气道塌陷;EDAC=过度动态气道塌陷;HFNOT=高流量鼻氧疗法;LT=肺移植;NIPPV=非侵入性正压通气;OPEPD=口用呼气末正压装置;TBM=气管支气管软化症;TBP=气管支气管成形术;TCM=中医。

六、COPD 患者的 “防塌陷” 指南

(一)早期识别:警惕危险信号

COPD 患者出现以下情况需及时排查 ECAC:

  • 呼吸困难突然加重,常规治疗无效;
  • 出现犬吠样咳嗽或咳嗽晕厥;
  • 反复肺部感染,痰液难以咳出。


(二)日常防护:减少气道损伤

  • 避免剧烈咳嗽:必要时用镇咳药缓解;
  • 控制 COPD 急性加重:规范使用支气管扩张剂,减少气道炎症;
  • 低盐饮食:避免加重水钠潴留,减轻气道水肿。


(三)定期复查:及时发现变化

建议 COPD 患者每 1~2 年做一次胸部 CT和肺功能,监测气道结构变化;重度 COPD 患者可以考虑进行支气管镜筛查。

七、未来展望:破解 ECAC 的 “未解之谜”

尽管研究取得进展,ECAC 仍有诸多难题待解:

  • 诊断标准不统一:不同研究采用的气道狭窄阈值差异大,需制定全球共识;
  • 治疗方案待优化:长期支架的安全性、无创通气的最佳压力等仍需探索;
  • 病因研究空白:为何部分 COPD 患者会并发 ECAC?是否与遗传有关?

随着精准医学的发展,未来可能通过基因检测预测 ECAC 风险,或利用生物材料实现气道软骨的再生修复。

结语

ECAC 就像隐藏在 COPD 患者气道里的 “定时炸弹”,它沉默却致命。但只要提高警惕,通过支气管镜、动态 CT 等检查早期发现,配合无创通气、手术等治疗手段,就能有效控制病情。对于 COPD 患者而言,关注呼吸细节、定期检查气道,或许就能避开这个 “致命陷阱”,赢得更长久、更高质量的生活。