肺康復(fù)運動療法在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展

谷青青，王志霞，袁曉梅

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)簡稱慢阻肺，是以持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限為特征的疾病，2014～2015年我國40歲以上成年人的患病率約為13.6%[1]。慢阻肺患者因進行性呼吸困難出現(xiàn)活動量螺旋式下降，與體力活動降低和死亡率增加相關(guān)，故相關(guān)學(xué)者對改變行為為目標(biāo)的干預(yù)措施產(chǎn)生了興趣，目的是改善體力活動[2]。肺康復(fù)(Pulmonary rehabilitation，PR)是基于對患者的全面評估，然后進行個體化治療，包括但不限于針對行為改變的運動訓(xùn)練、教育和自我管理干預(yù)，旨在改善患者身心健康，推薦GOLD B-D組的患者應(yīng)行PR治療[3]。運動療法是肺康復(fù)的重要核心組成部分，可通過增加骨骼肌功能及心肺適應(yīng)性從而間接緩解呼吸困難、改善患者的生活質(zhì)量和肺功能[4, 5]。接下來本文將對運動療法在慢阻肺中的研究進展進行概述。

1 運動療法在慢阻肺肺康復(fù)中的作用機制

慢阻肺患者多有呼吸困難、活動耐力及生活質(zhì)量下降等臨床表現(xiàn)，運動訓(xùn)練能提高呼吸肌肌力，改善運動能力和生活質(zhì)量[6]。運動訓(xùn)練在肺康復(fù)中的作用機制主要有以下三方面[7]：①改善肺通氣和換氣功能：運動過程中通氣量需求增加，為適應(yīng)機體運動狀態(tài)，呼吸肌做功增加，肌肉功能代償增加為呼吸肌運動提供動力，從而增加肺通氣量及氣體交換頻率。②改善機體心血管功能：心肺功能多互相影響，患者肺血管床減少、缺血缺氧導(dǎo)致的肺動脈收縮和血管重塑等是引起心功能不全的病理生理特征，適量的運動鍛煉可提高每搏輸出量，降低靜息心率，還可增強心肌代謝能力，提升對缺血再灌注損傷的耐受性，從而改善活動耐力。研究發(fā)現(xiàn)間質(zhì)性肺病患者有氧運動后[8]，隨著線粒體功能改善肌肉氧攝取量增加，心肺耐力得到改善。③改善肢體肌肉功能：肌肉纖維分為Ⅰ型纖維(慢收縮耐疲勞)、Ⅱ型纖維(快收縮易疲勞)等或介于兩者之間的混合型，肌肉纖維型只有維持適當(dāng)?shù)谋壤拍芴嵘∪獾目蛊诠δ埽侠淼倪\動訓(xùn)練可改善肢體肌肉肌纖維的含量和分布，從根本上改善患者肌肉力量及耐力，并提升其運動耐受性。

2 運動療效的評估方法

COPD穩(wěn)定期病情嚴(yán)重程度多采用綜合指標(biāo)評估，GOLD 2017把癥狀和急性加重情況單獨作為綜合評估分組依據(jù)，將肺功能從中獨立出來，表明臨床癥狀和肺功能指標(biāo)同等重要，目前運動療法療效的評估方法通常包含以下幾方面[9, 10]：①運動能力評估：6分鐘步行距離(6-min walking distance，6MWD)；心肺運動試驗(Cardio pulmonary exercise test，CPET)監(jiān)測的指標(biāo)(最大攝氧量(maximal oxygen uptake，VO2max)、最大功率 (Wmax)和耐力時間等)；②呼吸困難癥狀評估：Brog評分、呼吸困難可視模擬評分(dyspnea Visual analogue scale，VAS)和改良版英國醫(yī)學(xué)研究委員會呼吸問卷(breathlessness measurement using the modified British Medical Research Council，mMRC)等)；③生活質(zhì)量評估：慢性呼吸系統(tǒng)問卷(Chronic Respiratory Questionnaire，CRQ)、圣喬治呼吸疾病問卷(George's Respiratory Questionnaire，SGRQ)和慢性阻塞性肺疾病評估量表(COPD Assessment Test，CAT)等；④肺功能測定指標(biāo)。上述評分可反映患者癥狀、活動耐力情況，肺功能指標(biāo)可直觀評估肺通氣功能，臨床研究中亦可綜合多種指標(biāo)評估運動療法的療效。

3 運動療法的方式

運動療法是一種有組織、有目的活動，目的是提高心肺功能，從而改善呼吸困難癥狀和提升運動耐力[11]，因病情嚴(yán)重不能參與門診肺康復(fù)治療的COPD患者接受有監(jiān)督的家庭運動鍛煉同樣有效[12]。目前運動療法在COPD中的應(yīng)用通常包括以下5種方式。

耐力訓(xùn)練(endurance training，ET)：多數(shù)是指不間斷長時間保持特定強度負荷或動作質(zhì)量的活動，耐力的提高伴隨著有氧代謝能力的改善和心肺功能的提高，從而呼吸困難和疲勞癥狀減輕，經(jīng)典的訓(xùn)練形式是包含上肢和下肢的鍛煉[13]。常見訓(xùn)練方式有步行、慢跑、騎自行車、運動平板等，推薦訓(xùn)練3～5次/周，20～60min/次，鍛煉強度為Borg呼吸困難或疲勞評分達到4～6分[14]，楊鳳嬌等[15]發(fā)現(xiàn)COPD穩(wěn)定期患者在常規(guī)藥物治療基礎(chǔ)上加用踩踏自行車訓(xùn)練12周后肺通氣換氣功能提高、運動耐力增加，還可通過降低白介素6(Interleukin，IL-6)水平、提高白介素10(IL-10)水平而增強抗炎能力。陳文元等[16]發(fā)現(xiàn)行ET后的COPD穩(wěn)定期患者肌力、VO2max、6MWD和SGRQ得分等均明顯改善。高強度的ET較低強度的訓(xùn)練更有益，但重度COPD患者多因呼吸困難和耐力下降無法維持高強度的運動，為此Gloeckl等[17]觀察了重度COPD患者給予持續(xù)和間歇耐力訓(xùn)練后的療效差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種耐力訓(xùn)練方法療效相似，治療后的Brog評分、6MWD及肺功能指標(biāo)組間比較無差異。綜上，ET可以改善心肺功能，從而提高患者生活質(zhì)量，同時還有可能通過降低與COPD密切相關(guān)的炎癥因子而改善病情。我們推薦COPD患者通過ET來改善病情，而對于不能耐受長時間鍛煉的患者可選取高強度間歇耐力鍛煉，可通過延長總時長而達到有效的鍛煉。

抗阻訓(xùn)練(resistance training，RT)：是通過重復(fù)多組有節(jié)奏的負重練習(xí)，并達到提高肌肉群力量和運動耐力、改善肺功能和生活質(zhì)量的運動方式。研究表明 COPD患者予抗阻訓(xùn)練后CRQ評分、骨骼肌力量和肺功能較前改善[18]，聯(lián)合耐力訓(xùn)練時療效更佳，且不會增加不良事件。目前尚無針對COPD患者的RT指南，美國運動醫(yī)學(xué)院建議遵循與健康成年人和/或老年人相同運動處方的頻率、強度、時間、類型原則，推薦1～4組/次，10～15次/組，≥2d/周，單次最大重復(fù)負荷量(one repetition maximum，1RM)的40%～50%。可利用1RM的60%～70%進行中等強度的阻力訓(xùn)練，5～6分(中等)和7～8分(劇烈)的感知勞力來指導(dǎo)強度選擇；阻力鍛煉應(yīng)包括主要肌群(肘屈肌、膝關(guān)節(jié)伸肌和屈肌等)、多關(guān)節(jié)和單關(guān)節(jié)練習(xí)[19]。根據(jù)8項中等到極低質(zhì)量的隨機對照試驗分析發(fā)現(xiàn)RT和ET在改善COPD患者呼吸道癥狀和步行距離之間沒有明顯差異[20]，可據(jù)個人喜好選擇訓(xùn)練方式；但亦有學(xué)者認為 RT可通過患者的承受負荷進行個體化調(diào)整訓(xùn)練[21]，且RT增強肌肉力量的效果較ET更優(yōu)，故臨床應(yīng)以RT為主，ET為輔。綜上，抗阻訓(xùn)練可改善COPD患者骨骼肌肌力和生活質(zhì)量已得到肯定，但RT和ET的療效比較尚不明確，對于優(yōu)選何種方式及能否互為替代仍需進一步研究。

呼吸肌訓(xùn)練：平靜呼吸時膈肌和肋間外肌通過收縮運動實現(xiàn)吸氣，通過膈肌及肋間肌舒張、胸廓彈性回縮而呼氣，膈肌是呼吸的主要動力來源，由膈肌收縮而增加的通氣量為平靜呼吸時的70%～80%[22]。呼氣是被動過程，因此多為關(guān)于吸氣肌訓(xùn)練(Inspiratory muscle training，IMT)研究。COPD患者運動時膈肌做功增加、吸氣壓力增大，考慮有潛在的呼吸肌疲勞，吸氣肌疲勞反射性地誘導(dǎo)交感神經(jīng)介導(dǎo)的血管收縮活動，使流向活動肢體肌肉的血流量和氧氣運輸減少，繼而加劇肢體疲勞并影響運動功能，然而在極度運動后未發(fā)現(xiàn)膈肌疲勞表現(xiàn)，使得COPD呼吸肌訓(xùn)練的理論存在相互矛盾的論據(jù)[23]。IMT有以下3種類型：吸氣阻力訓(xùn)練、閾值負荷吸氣訓(xùn)練和過度通氣訓(xùn)練。深呼吸訓(xùn)練器屬于可調(diào)阻力負荷呼吸訓(xùn)練器，趙亭亭[24]對中重度COPD穩(wěn)定期患者2個月的呼吸肌訓(xùn)練研究，其采用深呼吸訓(xùn)練器進行吸氣肌訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)患者運動耐力、生活質(zhì)量和肺功能均有改善。在IMT對四肢癱患者呼吸肌力、呼吸功能和生活質(zhì)量的影響的隨機臨床試驗中發(fā)現(xiàn)使用閾值裝置的吸氣肌訓(xùn)練器6周以上吸氣肌肌力可增加[25]，從而改善呼吸困難和生活質(zhì)量情況，該研究IMT強度從最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，PImax)的30%～80%開始，強度據(jù)每周測量的PImax而增加。但Marc Beaumont等[26]認為單獨IMT不能確定是否有改善呼吸困難和生活質(zhì)量的價值。綜上，雖然有研究表明IMT可改善呼吸困難癥狀、提高生活質(zhì)量等，但亦有持不同意見的研究，且其理論基礎(chǔ)還存在爭議，接下來我們應(yīng)繼續(xù)完善其理論基礎(chǔ)，進一步明確IMT在PR中的具體價值，同時研究與PImax相關(guān)的IMT強度的最佳設(shè)置。

神經(jīng)肌肉電刺激(neuromuscular electrical stimulation，NMES)：是通過在肌肉上放置導(dǎo)電墊，并使用間歇電流觸發(fā)動作電位，激活肌肉內(nèi)的神經(jīng)分支和肌肉纖維以產(chǎn)生強烈的肌肉收縮，從而達到鍛煉外周肌肉的目標(biāo)，常選擇的部位是股四頭肌[27]。在單輪NMES或RT對COPD患者骨骼肌mRNA表達影響研究中[28]， 發(fā)現(xiàn)NMES和RE分別改變了18個和68個基因的mRNA豐度，說明與NMES相比，RT對mRNA豐度有更廣泛的影響，但亦證明了NMES可能通過改變已知對肌肉質(zhì)量和力量有影響的基因的表達，從而對肌肉功能產(chǎn)生積極的影響。Marwa Mekki等[29]發(fā)現(xiàn)PR(包括ET和RT)治療同時聯(lián)合NMES可更好的提高中重度COPD患者運動耐力和姿勢平衡控制能力，其同意NMES可改善COPD患者的運動耐力。然而在一項為期8周的前瞻性、單盲、多中心、隨機對照試驗中[30]，73名重度和極重度COPD患者隨機分為PR聯(lián)合NMES組和PR組，PR內(nèi)容包括ET和RT，NMES的部位為雙側(cè)股四頭肌，發(fā)現(xiàn)所有患者的6MWD、VO2峰值、呼吸困難指數(shù)和生活質(zhì)量評分均有改善，組間比較無顯著差異，提示NMES或許不能提高PR的療效。由上我們發(fā)現(xiàn)NMES在改善COPD患者運動耐力和生活質(zhì)量等方面的療效存在差異，考慮研究結(jié)論的不同可能與研究對象入選標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)，因為疾病嚴(yán)重程度不同其骨骼肌肌肉力量恢復(fù)的程度可能存在差異，同時每個研究的康復(fù)訓(xùn)練時長不同，可能造成了結(jié)果的誤差。但是NMES治療后COPD患者骨骼肌基因mRNA豐度表達增加，提示一定程度上具有提高骨骼肌肌力的作用，后續(xù)我們可以選擇疾病嚴(yán)重程度無明顯差異的研究對象通過隨機臨床對照試驗研究進一步研究證實NMES在COPD肺康復(fù)中的應(yīng)用價值。

全身振動訓(xùn)練(Whole-body Vibration，WBV)：是通過振動儀器產(chǎn)生的機械振動波傳遞到人體，使神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉-骨骼系統(tǒng)以及心血管系統(tǒng)產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)來提高部分身體功能的運動方法[31]。在振動刺激下外周血管擴張，運動相關(guān)肌肉血液灌注增加以供應(yīng)運動期間的代謝需求，靜脈回流增加導(dǎo)致射血量增加，表現(xiàn)為VO2和心輸出量增加[32]。Neves等[33]發(fā)現(xiàn)中度COPD穩(wěn)定期患者給予WBVT治療3個月后肌肉力量、運動能力和生活質(zhì)量均有所改善，但與COPD相關(guān)的炎癥-氧化生物標(biāo)志物(C-反應(yīng)蛋白、IL-6、IL-1β、IL-10和TNF-α)的變化不相關(guān)。COPD是慢性氣道炎癥疾病，該研究說明WBVT治療不會減輕炎癥反應(yīng)，但也不會加重炎癥反應(yīng)，考慮WBVT引起機體發(fā)生的物理和生活質(zhì)量的變化與炎癥氧化狀態(tài)無關(guān)，可能依賴于其他生物過程。Gloeckl[34]在耐力和力量訓(xùn)練的基礎(chǔ)上聯(lián)合WBVT可使重度COPD患者6MWD延長，考慮WBVT對運動能力的改善與平衡能力的提高有關(guān)，此外本體感覺神經(jīng)肌肉易化、緊張性振動反射和肌肉收縮活動增強等機制都可能與WBVT引起機體的生理變化有關(guān)。在不同頻率(分別為35Hz、25Hz、蹲位無振動)的WBVT對COPD重度患者肺通氣和心臟變化的研究中[35]，發(fā)現(xiàn)給予WBVT的通氣參數(shù)好轉(zhuǎn)，相比之下35Hz的頻率，患者有更高的心肺適應(yīng)能力，表明不同的振動頻率效果也不同。然而部分研究表明WBVT對COPD患者的功能運動能力有好處，且無損傷、心臟癥狀或呼吸困難加重等不良事件，但對肺功能和生活質(zhì)量的影響有限[36-37]。Spielmanns 等[38]招募了55例COPD患者(II-IV期)，最終28例(WBVT組12例、常規(guī)訓(xùn)練組16例)完成了為期3個月的訓(xùn)練(1次/周、90min/次)，WBVT組訓(xùn)練方式：在振動平臺上進行下蹲練習(xí)(3組，每組最多20次)，頻率為24～26 Hz，振幅為3 mm；對照組予無WBVT的等量下蹲練習(xí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)WBVT可改善患者生活質(zhì)量，但額外的WBVT并不能顯著提高運動能力，6MWD在組內(nèi)或組間比較沒有顯著差異。綜上，說明WBVT對COPD肺康復(fù)的影響還沒有達成共識，但大部分研究認為其可提高運動能力和生活質(zhì)量，后期可繼續(xù)探討WBVT在COPD肺康復(fù)中的治療效果，同時在不同人群中建立較合適的WBVT頻率、幅度和持續(xù)時間。

4 小結(jié)

目前運動療法的臨床研究多為小樣本，大部分認為運動療法可改善慢阻肺患者運動能力和生活質(zhì)量，對于部分持反對意見的原因考慮可能與樣本量、入選標(biāo)準(zhǔn)和種族不同等有關(guān)，而疾病嚴(yán)重程度不同其可改善的程度亦不同，可在擴大樣本的基礎(chǔ)上研究不同肺功能程度的患者在給予運動療法的療效。耐力訓(xùn)練和抗阻訓(xùn)練可作為運動療法的首選方法，必要時可聯(lián)合呼吸肌訓(xùn)練、神經(jīng)肌肉電刺激、全身振動訓(xùn)練等增加療效，而對于通氣受限明顯時有耐力和抗阻訓(xùn)練受限時，可選后幾種進行肺康復(fù)治療。我們應(yīng)盡快規(guī)范有效運動療法的時長、頻次、強度等，以便更好地應(yīng)用于慢阻肺患者，從而提高患者運動能力和生活質(zhì)量，減輕家庭社會負擔(dān)和降低死亡率。