心肺運動試驗計算個體化目標心率指導男性慢性阻塞性肺疾病患者運動康復的效果觀察

吳 浩，孫興國，顧文超，齊廣生，王林宣，顧曉龍，吳笑馳

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心肺運動試驗計算個體化目標心率指導男性慢性阻塞性肺疾病患者運動康復的效果觀察

吳 浩，孫興國，顧文超，齊廣生，王林宣，顧曉龍，吳笑馳

背景 慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者疾病后期運動耐力下降，易反復急性加重，肺康復是COPD的重要治療措施。目的 研究通過心肺運動試驗(CPET)峰值心率計算個體化目標心率指導男性COPD患者下肢亞極量運動康復的效果。方法 選取2013年1月—2014年2月在上海市浦東新區人民醫院住院治療好轉的男性COPD患者40例，采用隨機數字表法分為肺康復組20例，對照組20例。肺康復組患者康復前完成CPET檢測峰值心率，根據峰值心率計算個體化目標心率，在原有藥物治療基礎上，完成為期12周，3次/周，30 min/次的下肢亞極量運動康復鍛煉；對照組給予原有藥物治療及康復宣教，患者根據自己的意愿進行康復鍛煉，不提供指導。患者康復前后均完成6 min步行試驗(6MWT)，評價自我評估測試問卷(CAT評分)和呼吸困難Borg量表(10分制)評分(Borg評分)。結果 肺康復組患者采用CPET測得峰值心率實測值為87～149次/min，平均(116.7±16.4)次/min；峰值心率預計值為142～171次/min，平均(157.4±8.3)次/min，差異有統計學意義(P<0.01)。康復前，兩組患者6 min步行距離(6MWD)、CAT評分和Borg評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)；康復后，兩組患者CAT評分和Borg評分比較，差異有統計學意義(P<0.05)。對照組患者6MWD康復后較康復前增加(P<0.05)；對照組患者康復后CAT評分和Borg評分與康復前比較，差異無統計學意義(P>0.05)；肺康復組患者康復后6MWD較康復前增加、CAT評分和Borg評分較康復前降低(P<0.05)。結論 通過CPET檢測峰值心率計算個體化目標心率指導下肢亞極量運動康復能安全、有效地改善COPD患者的運動耐力和呼吸困難癥狀。

肺疾病,慢性阻塞性；康復；心肺運動試驗；治療結果

吳浩，孫興國，顧文超，等.心肺運動試驗計算個體化目標心率指導男性慢性阻塞性肺疾病患者運動康復的效果觀察[J].中國全科醫學，2016，19(35)：4323-4327.[www.chinagp.net]

WU H,SUN X G,GU W C,et al.Using individualized target heart rate deduced from cardiopulmonary exercise testing to guide exercise rehabilitation in male patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Chinese General Practice，2016，19(35)：4323-4327.

肺康復作為慢性阻塞性肺疾病(COPD)穩定期治療的重要措施，已越來越受到臨床重視[1]。肺康復治療包括運動訓練、呼吸肌鍛煉、營養支持和健康教育等多方面措施，下肢運動康復是其中的核心內容，而相當于60%～90%最大運動強度的亞極量運動康復能產生最佳的生理學獲益[2]。因此，如何制定恰當的亞極量強度運動處方是肺康復訓練成功與否的關鍵。目前國際上通用心肺運動試驗(CPET)的檢測指標如峰值攝氧量、峰值功率、無氧閾等來確定運動強度[3]，然而，這些指標在日常運動康復中不易精確掌控，是否可選用更簡便的方法來界定康復中的運動強度？心率是常用的運動強度指標，但是各種疾病患者最大極限運動達到的峰值心率具有顯著的個體化特征，與使用正常人最大心率預計公式推算值相距較大。通過CPET獲得的峰值心率，在50%～80%峰值攝氧量的幅度下預測運動強度較為準確[4]。本研究采用CPET確定男性COPD患者的峰值心率，據此計算出亞極量運動強度時的個體化目標心率并指導功率自行車下肢亞極量運動康復，觀察和評價康復效果，探討據此制定康復方案的可行性。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2013年1月—2014年2月在上海市浦東新區人民醫院住院治療好轉的男性COPD患者40例，入選標準參照中華醫學會呼吸病學分會頒布的《慢性阻塞性肺病診治指南(2013年修訂版)》[5]。研究期間不中斷藥物治療。排除標準：不穩定型冠心病、藥物未控制的充血性心力衰竭和高血壓、服用影響心率的鈣離子拮抗劑和β-受體阻滯劑等、房室傳導阻滯和病態竇房結綜合征等影響心率的心臟疾病、近期心肌梗死、重度肺動脈高壓、既往有運動后暈厥史、影響運動的骨關節病、認知功能障礙。所有研究對象簽署經本院倫理委員會批準的知情同意書。

1.2 分組 采用隨機數字表法分為肺康復組20例，對照組20例。兩組患者的年齡、體質指數、用力肺活量占預計值百分比(FVC%)、第1秒用力呼氣末容積占預計值百分比(FEV1%)、FEV1/FVC比較，差異均無統計學意義(P>0.05，見表1)。

表1 兩組患者的一般資料比較

注：FVC%=用力肺活量占預計值百分比，FEV1%=第1秒用力呼氣末容積占預計值百分比，FEV1/FVC=第1秒用力呼氣末容積/用力肺活量

1.3 康復方法 肺康復組患者康復前完成CPET檢測峰值心率，在原有藥物治療基礎上，完成為期12周，3次/周，30 min/次的下肢亞極量運動康復鍛煉，記錄運動康復過程中主要不良反應；對照組給予原有藥物治療及康復宣教，患者根據自己的意愿進行康復鍛煉，不提供指導。采用德國Jaeger Mastscreen-CPX踏車運動心肺功能檢測系統測定峰值心率實測值，根據Karvonen公式[6]計算的峰值心率預計值為(220-年齡)。常規肺功能測定采用德國Jaeger Mastscreen體描儀。

肺康復組患者運動康復采用瑞典產MONARK 828E功率自行車，計算相當亞極量運動強度時的目標心率=70%×(峰值心率-安靜心率)+安靜心率[4]，要求踏車運動時逐漸提高運動強度以達到目標心率并持續運動(無法一次完成可稍休息后繼續累計)，在康復過程中監護血氧飽和度和心率、血壓等。

1.4 觀察指標 康復前后均完成6 min步行試驗(6MWT)，評價患者自我評估測試問卷(CAT評分)[5]和呼吸困難Borg量表(10分制)評分(Borg評分)[7]。(1)6MWT測量中請患者在病房走廊一段直線距離為50 m的區域盡自己的體能往返行走，結束后計算患者6 min步行距離(6MWD)。(2)CAT評分[5]是一種全新的、由患者本人完成的測試問卷，主要用于對COPD患者健康狀況進行簡便和可靠評價。CAT評分范圍為0～40分，0～10分為輕微影響，11～20分為中等影響，21～30分為嚴重影響，31～40分為非常嚴重影響。(3)Borg評分[7]是一種患者自我感知運動強度量表。受測者可以立即描述出當時主觀上感覺的吃力程度。Borg評分分為0～10級。0級表示沒什么感覺，不吃力，相當于休息時的感覺；10級表示極強的吃力感，這一級將體會到徹底的精疲力竭。

2 結果

2.1 峰值心率 肺康復組患者采用CPET測得峰值心率實測值為87～149次/min，平均(116.7±16.4)次/min，峰值心率預計值為142～171次/min，平均(157.4±8.3)次/min，差異有統計學意義(t=14.01，P<0.01，見圖1)。

圖1 20例肺康復組患者峰值心率實測值及預計值

Figure 1 The measured and estimated peak heart rate of 20 patients in rehabilitation group

2.2 觀察指標 康復前，兩組患者6MWD、CAT評分和Borg評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)；康復后，兩組患者CAT評分和Borg評分比較，差異有統計學意義(P<0.05)。對照組患者康復后6MWD較康復前增加，差異有統計學意義(P<0.05)；對照組患者康復后CAT評分和Borg評分與康復前比較，差異無統計學意義(P>0.05)；肺康復組患者康復后6MWD較康復前增加、CAT評分和Borg評分較康復前降低，差異有統計學意義(P<0.05，見表2)。

2.3 肺康復組患者運動康復過程中主要不良反應 肺康復組患者運動康復過程中5例出現低氧(血氧飽和度下降至90%以下)，暫停并吸氧后能耐受繼續鍛煉；2例出現心悸，檢查心電圖無明顯異常；1例運動康復第10周出現雙側膝關節疼痛，請骨科會診給予雙氯芬酸外用及理療后好轉。入選者最終均完成為期12周的運動康復。

表2 兩組患者康復前后6MWD、CAT評分和Borg評分比較

注：6MWD=6 min步行距離，CAT評分=自我評估測試問卷，Borg評分=呼吸困難Borg量表評分

3 討論

通過CPET測得的峰值攝氧量、峰值功率、無氧閾等指標能精確評估個體的運動負荷，但在實際的運動康復過程中不便反復測定以衡量和控制其運動強度。心率作為可間接反映運動強度的指標，也在一些慢性病的運動康復中被使用[8]，有學者建議在COPD患者的肺康復中也可使用心率來制定運動處方[9-10]。現常用于健康者體能訓練的Karvonen公式是歐洲學者在1957年提出的計算有氧鍛煉強度閾的目標心率公式，其峰值心率為(220-年齡)，按照峰值心率和靜息心率差值的40%～85%可計算出低至高強度運動康復中的目標心率[4,6]。但是，按照Karvonen公式測得的峰值心率與實際情況差別較大，用預計的峰值心率來指導運動無法反映個體實際的運動強度。本研究結果顯示，采用CPET測得峰值心率與峰值心率預計值存在有較大的差異。因此，在通過心率指導COPD患者肺康復時，有必要先經CPET測出峰值心率實測值，再據此計算相當于亞極量運動負荷時的個體化目標心率，以獲得個體特異性的運動強度。需要注意的是，在合并心臟疾病或者受藥物影響會導致心率無法反映運動強度[11]，如房室傳導阻滯、病態竇房結綜合征、快速心房顫動，以及服用抗心律失常藥物等，此類患者不宜依靠目標心率來確定運動強度。

本研究發現，肺康復組患者按照個體化目標心率指導功率自行車下肢運動康復，經過為期12周的運動康復，康復后患者6MWD較康復前明顯增加，CAT評分和Borg評分較康復前明顯降低。而在對照組中，CAT評分和Borg評分沒有改善。提示，個體化目標心率指導下的功率自行車下肢運動康復能夠改善COPD患者的下肢運動耐力和呼吸困難癥狀，明顯優于對照組。PITTA等[12]對13例中重度COPD患者按照80%峰值心率的強度進行為期8周功率自行車下肢鍛煉，發現6MWD平均增加了51 m，慢性呼吸疾病調查問卷(CRDQ)評分也從康復前的(16±7)分增加至(23±7)分。VALLET等[13]的研究也發現，對目標心率達到亞極量運動的個體化訓練方案與對照組相比能減少肌肉中的乳酸堆積，顯著提高運動耐力。本課題組前期的一項研究使用功率自行車確定個體化的80%峰值功率作為康復處方[14]，本研究結果與之類似，但通過目標心率的運動康復在實踐中會更簡便，或可放棄功率自行車而選擇各種形式的運動鍛煉(如慢跑、步行、爬山等)，只要在鍛煉中達到目標心率就可能同樣發揮運動康復的最佳效果。

本研究的對象是因急性加重入院經治療好轉的COPD患者，健康狀況相對于穩定期的患者更差。在藥物及其他治療基礎上加入了12周的短期運動康復，結果顯示，肺康復組較對照組在運動耐力和呼吸困難程度方面改善，這將有助于這部分患者的恢復并且避免短期內急性加重復發[15]，同時在運動鍛煉過程中未觀察到嚴重的不良反應。

運動耐力在性別間的差異較大[16]，因此本研究中只選擇了男性患者。本研究存在的缺點：樣本量較小，未能充分評估COPD患者在運動康復中為達到目標心率而存在的各種潛在風險，其次由于研究時間較短無法評估運動康復的長期效果。盡管如此，本研究仍認為通過計算個體化目標心率指導下肢亞極量運動康復是可行的，能改善患者的運動耐力和呼吸困難程度，使患者獲益，但還需進一步深入研究其長期有效性。

作者貢獻：吳浩、顧文超進行課題設計與實施、資料收集整理、撰寫論文、成文并對文章負責；齊廣生、王林宣、顧曉龍、吳笑馳進行課題實施、評估、資料收集；孫興國進行整體學術指導、質量控制、論文修改及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：陳素芳)

Using Individualized Target Heart Rate Deduced from Cardiopulmonary Exercise Testing to Guide Exercise Rehabilitation in Male Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease

WUHao,SUNXing-guo,GUWen-chao,QIGuang-sheng,WANGLin-xuan,GUXiao-long,WUXiao-chi.

DepartmentofRespiratory,ShanghaiPudongNewAreaPeople′sHospital，Shanghai201299,China

Correspondingauthor：SUNXing-guo,NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,PekingUnionMedicalCollege,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,Beijing100037,China；E-mail:xgsun@labiomed.org

Background Chronic obstructive pulmonary disease(COPD) is a disease with progressive decrease of exercise tolerance and repetitive acute exacerbations in the later stage,pulmonary rehabilitation is an important treatment for COPD.Objective The individualized target heart rate can be deduced from the peak heart rate of the cardiopulmonary exercise testing(CPET),which can guide the sub-maximal exercise rehabilitation of lower extremity of COPD patients,the effects need to be evaluated.Methods Forty COPD patients who were treated in Shanghai Pudong New Area People′s Hospital from January 2013 to February 2014,were assigned randomly to rehabilitation group(20 cases) and control group(20 cases) by random number table method.The peak heart rate of patients in rehabilitation group was detected by CPET,which was used to calculate the individualized target heart rate,then patients in rehabilitation group accomplished lower extremity sub-maximal exercise rehabilitation(30 min/d,3 times/week,lasted for 12 weeks) on the basis of the original drug treatment.Patients in control group received the original drug treatment and rehabilitation education,and carried out rehabilitation training according to their wishes without guidance.Before and after rehabilitation,all patients completed 6-minute walk distance(6MWT),COPD Assessment Test(CAT) and Borg Scale(10 point judging system).Results The measured peak heart rate of patients in rehabilitation group was 87-149 times/min,with an average value of(116.7±16.4) times/min;the estimated peak heart rate of patients in rehabilitation group was 142-171 times/min,with an average value of(157.4±8.3) times/min,there was significant difference between the two sets of figures(P<0.01).There were no significant difference in 6MWD，CAT score and Borg score between two groups at baseline(P>0.05).After rehabilitation,there were significant differences in CAT score and Borg score between two groups(P<0.05).6MWD of patients in control group after rehabilitation was significantly longer than that before rehabilitation(P<0.05).There were no significant difference in CAT score and Borg score between before rehabilitation and after rehabilitation(P>0.05).6MWD of patients in rehabilitation group after rehabilitation was significantly longer than that before rehabilitation,CAT score and Borg score in rehabilitation group after rehabilitation were significantly lower than those before rehabilitation(P<0.05).Conclusion Using individualized target heart rate deduced from CPET-detected peak heart rate to guide lower extremity sub-maximal exercise rehabilitation could improve exercise tolerance and ameliorate dyspnea symptoms in COPD patients.

Pulmonary disease,chronic obstructive；Rehabilitation；Cardiopulmonary exercise testing；Treatment outcome

國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題(2012AA021009)；國家自然科學基金醫學科學部面上項目(81470204)；中國醫學科學院國家心血管病中心阜外醫院科研開發啟動基金(2012-YJR02)；上海市浦東新區衛計委面上項目(PW2013A-10)

201299上海市浦東新區人民醫院呼吸科(吳浩，顧文超，齊廣生，王林宣，顧曉龍，吳笑馳)；國家心血管病中心 中國醫學科學院阜外醫院 北京協和醫學院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫學研究中心(孫興國)

孫興國，100037北京市，國家心血管病中心 中國醫學科學院阜外醫院 北京協和醫學院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫學研究中心；E-mail:xgsun@labiomed.org

R 563

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2016.35.007

2016-08-16；

2016-10-25)