八段錦對COPD患者呼吸困難和運動受限的療效及其生理學機制研究*

謝秋蓉，肖明耿，黃建斌，李雪梅，吳成暉△

（1.福建中醫藥大學，福建，福州 350122；2.福建中醫藥大學附屬人民醫院，福建，福州 350122；3.福建中醫藥大學附屬康復醫院，福建，福州 350122）

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD）是一種常見且可預防的疾病，以持續呼吸道癥狀及不完全可逆的氣流受限為主要特征，病情呈進行性發展。COPD主要累及肺部，但可以引起肺外各器官的損害。2019版慢性阻塞性肺部疾病全球倡議（GOLD）首次在強調COPD肺部病變特點的同時也著重指出其不是單純的一種肺部疾病，而是具有顯著的肺外表現，包括肌肉功能受損、心血管事件發生風險增高、抑郁和焦慮、營養不良和體質量指數下降等[1]。目前，我國40歲以上人群COPD的患病率高達9.9%，其死亡率亦高，已成為我國乃至全球第3位死因的疾病[2]。如何減少本病復發，保護已受損的肺功能，緩解呼吸困難，提高患者運動能力和生活質量，成為目前醫學研究的熱點之一。

呼吸困難和運動不耐受是COPD患者的主要癥狀，是預后和生活質量下降的重要決定因素。2007年美國胸科醫師協會和美國心血管和肺康復學會聯合發表《肺康復實踐指南》，運動訓練是COPD肺康復計劃的核心和基石[3],其可維持COPD患者病情穩定，改善呼吸困難及運動耐量，降低住院率，提高生活質量，療效十分顯著[4]，因此采取相應的運動干預措施幫助穩定期COPD患者尤為重要[5]。肺康復常見的運動訓練包含上肢和下肢耐力訓練和抗阻訓練、柔韌性訓練和平衡訓練，而大部分慢性疾病患者因其年齡、身體機能退化等多種因素無法完成以上訓練。此外，盡管肺康復有好處，但其接受程度仍然不理想，主要是由于低可用性、經濟條件、去康復中心的便利性。標志性癥狀（疲勞、呼吸困難）和安全問題會導致體力活動減少，尤其是對于行動能力有限的患者。在中國面臨著肺康復依從性不足的問題，由于缺乏康復設施和訓練有素的專業人員，高收入國家的標準化肺康復實施模式在中國背景下并不普及。

傳統健身氣功注重調心、調息、調形，通過練習使身心融為一體，百脈通暢，臟腑和調，從而緩解患者的病情。從現代醫學來講，傳統健身氣功屬于中低強度有氧運動，估計代謝當量（METS）的范圍從1.5到2.622[6]，平均最大心率從預測的最大心率的43%到49%不等[7]，可以起到運動、呼吸肌及身體柔韌性鍛煉等作用，同時還能在一定程度上調節心理狀態，與現代肺康復理念一致。八段錦作為傳統健身氣功的一種，具有簡單、經濟、可行性高的肺康復實施特點，具有推廣應用的潛力。

1 COPD的中醫認識及八段錦對COPD康復的作用

慢性阻塞性肺部疾病歸屬于中醫學“咳嗽”“喘病”“肺脹”等范疇。早期多屬咳嗽，后期多屬肺脹[8]。“正虛積損”為COPD（肺脹病）的主要病機。臨床常見證候分為虛證類、實證類、兼證類3類十證候。臨床各證候可單獨存在，也可以復合證候出現，如肺腎氣虛兼痰熱壅肺證、肺脾氣虛兼痰濕阻肺證等[9]。中醫學認為COPD雖病位在肺，但與脾、腎等臟腑關系密切。除了中藥湯劑、膏方、中成藥、中藥注射液等中醫方法外，中醫外治法也廣泛應用于慢阻肺的治療，如針灸、拔罐、中藥穴位貼敷、中藥穴位注射、中藥粒子導入等[10]。此外，肺功能康復訓練通過加強呼吸控制、提高胸廓順應性來提高運動耐力、改善COPD患者的心肺功能。八段錦是中醫養生和非藥物干預的重要手段，具有改善氣血運行、調整臟腑功能等多種作用[11]。

八段錦是我國流傳較廣的一種傳統導引術，具有“柔和緩慢，圓活連貫；松緊結合，動靜相兼；神與形合，氣寓其中”的特點，通過調心、調息、調形等方法達到促進氣血運行、陰陽調和的功效。八段錦中“調理脾胃須單舉”、“雙手攀足固腎腰”等動作可按摩脾胃、腎等臟腑器官并刺激相關經絡和腧穴，達到健脾補腎的功效[12]。現代醫學研究已證明，八段錦通過調形、調息、調心機制對慢阻肺穩定期基本病機的不同環節發揮作用，最終達到緩解癥狀、改善生活質量的效果。系統綜述[13,14]探討八段錦對穩定期COPD患者康復效果的影響。與常規治療對照組（藥物+健康教育）相比，八段錦結合常規治療明顯提高了慢性阻塞性肺疾病患者肺功能、運動耐力和生存質量。有研究發現，長期的八段錦干預（＞3個月）效果更好，能改善穩定期COPD患者的肺功能以及提高其運動耐力；而較短期（≤3個月）的八段錦干預雖能提高運動耐力，但對肺功能的改善效果尚不能確定[15]。

2 COPD患者呼吸困難和活動受限的機制

COPD患者呼吸力學因素導致肺通氣能力下降。COPD患者在運動中，分鐘通氣量主要通過呼吸頻率增加而增加，呼氣時間減少，呼氣末肺容量增加，導致動態肺充氣。肺過度充氣導致膈肌纖維縮短，使膈肌收縮對下胸腔抬高和擴張作用減弱，從而降低膈肌產生力量的能力，從而引發呼吸功能障礙[19]。因此，肺動態過度充氣導致神經力學失耦聯，從而需要增加吸氣力來產生特定的通氣量，呼吸中樞驅動增加，導致呼吸困難[20]。COPD患者呼吸中樞驅動（NRD）增高，主要表現為吸氣肌肌電信號增加，膈肌和輔助吸氣肌肌電都增加。

COPD患者骨骼肌功能障礙導致通氣需求增加。有氧能力受限是COPD的一個特征。運動不耐受通常是由于各種生理系統（即通氣系統、心血管系統和運動肌代謝系統）功能失調所致。骨骼肌功能障礙是COPD突出的肺外損傷，是由于活動水平降低導致的去適應和全身炎癥引起的。COPD肺過度膨脹和彈性回縮力喪失導致胸壁形態變化和膈肌功能障礙。

此外，大多數COPD患者都是老年人，衰老過程中固有的肌肉骨骼變化包括由于肋軟骨和肋椎關節鈣化而增加的胸壁硬度[22]，這些變化阻礙胸腔擴張，增加呼吸功[23]。總之，COPD患者的肺過度充氣、胸廓僵硬、周圍骨骼肌氧氣利用效率低下導致呼吸困難和活動受限。

3 八段錦改善COPD呼吸困難和運動受限的可能作用機制

綜合COPD干預的研究表明，通過改善呼吸力學和加強吸氣肌肉，減少NRD驅動力，可以有效緩解呼吸困難；通過增加通氣能力和減少通氣需求的干預可以有效緩解呼吸困難，增加運動耐力。

3.1 通過改善肺過度充氣及肺通氣容量增加通氣能力

COPD患者通過增加呼氣時間（補充氧或運動康復），增加呼氣流量（支氣管擴張劑或氦氣和氧氣的混合物），或兩者（肺減容手術）可以在運動過程中減少動態過度充氣[24]。傳統功法期間教授的呼吸技術，如深呼吸、膈肌呼吸和縮嘴呼吸，可以增加潮氣量并降低呼吸速率，導致更長呼氣時間，更好肺排空，減少動態肺過度充氣，改善氣體交換和空氣滯留[25]。這些技術可以提高吸氣和呼氣肌肉，進而提高胸腔在呼吸過程中產生負壓和正壓的能力。控制呼吸已被證明可以伸展肺組織，通過減少胸腔的動態充氣和恢復氣體交換來緩解呼吸困難和疲勞，增強呼吸肌的力量和耐力，優化胸腹運動模式，同時改善生活質量[26]。縮唇和腹式呼吸集中于呼吸的力學，而傳統功法中的呼吸（瑜珈呼吸）鼓勵參與者也專注于放松，這對于減少COPD患者的焦慮是非常重要的，更有利于患者減少呼吸困難。呼吸法涉及緩慢、放松的呼吸，可以導致更長呼氣時間，并減輕氣體滯留。一項瑜伽研究表明，與對照組相比，Prayaya組中（瑜伽呼吸法）靜息氣流滯留減少，RV/TLC比值較低，靜息過度擴張較少，IC增加較多。這表明瑜伽呼吸法可以延長呼氣時間，減少空氣滯留[27]。瑜伽和呼吸調節在COPD患者中是可行的和耐受性良好的，并且可能導致呼吸困難減少、運動能力增強、氧合改善或生活質量改善。減少動態過度充氣的控制呼吸技術是由于改變了靜態肺力學（失去彈性回縮力、靜態過度充氣）和/或動態因素（空氣潴留和呼氣時吸氣肌肉活動增加、動態過度充氣）。與其他傳統功法的呼吸方法類似，八段錦訓練采用的腹式呼吸有助于聯系膈肌，促進患者呼出殘余濁氣，吸入更多新鮮空氣，提高肺部適應性[28]。

研究表明肌肉拉伸可以改變組織的特性，增加肌節的大小和肌肉的粘彈性。呼吸肌拉伸也可以增加胸壁的擴張能力，通氣功能得到改善[29]。一項研究評估呼吸肌拉伸對COPD患者通氣參數、胸壁和室容積分布的直接影響，以及對表面肌電圖（EMG）測量的呼吸肌肉電活動的即時影響。一次胸腔肌肉的拉伸訓練治療后，患者增加肺胸腔（VRCP）和腹腔胸腔（VRCA）的潮氣量、減少呼氣末容積，降低呼吸頻率和分鐘通氣量。胸鎖乳突肌和上斜方肌的電活動也立即減少。該研究表明，用于COPD患者的一次呼吸肌伸展治療在胸壁運動和通氣模式方面有好處，胸鎖乳突肌和上斜方肌的電活動也會減少，提示了呼吸肌拉伸可以降低肌肉張力和胸肌硬度，改善胸壁或室容積，并降低呼吸副肌的電活動[30]。另一項研究通過肌電圖活動評估COPD患者相同拉伸方案的慢性效應。Cunha等觀察到，在16次呼吸肌拉伸后，上斜方肌和胸大肌的電活動顯著減少。因此，拉伸的慢性效應與上述研究中觀察到的與上斜方肌RMS降低相關的即刻效應相似。有一項研究評估在有氧訓練運動計劃中加入呼吸肌拉伸對COPD患者功能能力、呼吸困難程度和胸腹運動學的影響[29]。結果表明，呼吸肌伸展可以通過改善胸腹活動性以及肺容量來增強有氧訓練的益處，觀察到的呼吸肌肉牽伸計劃的效果可能是由于肌肉粘彈性和肌梭調節能力的改善，從而降低肌肉硬度、改善肌肉性能和增加胸腹活動性。此外，呼吸肌拉伸可以改善COPD患者的功能鍛煉能力，這種改善似乎與減少呼吸困難的感覺有關，使患者能夠行走更長的時間和更長的距離。對這些發現的一個潛在解釋可能是治療后胸腹活動性更好，從而使胸壁容積增加。

八段錦功法的動作有助于聯系胸部輔助呼吸肌，尤其是“左右開弓似射雕，雙手托天理三焦，五勞七傷向后瞧”這三個招式，增加胸廓活動程度，牽拉胸廓手太陰肺經、手厥陰心包經，從而刺激心肺，促進氣血運行[31]。由此可見，八段錦鍛煉包含呼吸調節及肌肉牽伸訓練，可能是通過上述類似的機制改善COPD患者的心肺功能。

3.2 通過提高骨骼肌利用氧氣的能力減少通氣需求

有氧能力受限的程度是由肺功能損害、心肺功能異常和骨骼肌功能障礙三個主要因素的相互作用決定。后者與骨骼肌毛細不良、肌肉氧化能力喪失和線粒體功能障礙有關。作為康復計劃的一部分，耐力運動訓練是提高所有國際指南建議的運動耐力的關鍵治療干預措施。訓練誘導的心肺功能改變增加了全身氧轉運，這對包括增強氧轉運和細胞生物能量學在內的外周肌水平的訓練效果有積極影響。研究表明，力學效率的提高與呼吸和骨骼肌強度的提高相結合，可決定對呼吸困難的脫敏，從而減少動態過度膨脹。這些生理益處適用于所有COPD患者，無論疾病嚴重程度如何，與提高運動耐力、功能能力和生活質量有關，從而減少呼吸困難和住院。

Anael Barberan-Garcia等[32]招募10例 健康 受試者和16例COPD患者進行恒定功率自行車運動（CWRE），在8周耐力訓練前后進行最大攝氧量（VO2）和70%最大攝氧量CWRE遞增運動試驗，研究發現耐力訓練降低兩組CWRE時的血氧飽和度，可能與訓練誘導的肌肉氧轉運和利用增強有關，即氧氣提取率增加，而在亞極量運動下肢血流沒有變化。研究還報告了運動恢復期間由訓練引起的StO2反彈增加，這可能表明兩組患者通過訓練引起的血管調節增強，肌肉氧合恢復得更好更快。總之，結果表明健康人和COPD患者功能訓練誘導的骨骼肌局部適應性。Louvaris Z等[33]發現，無論是健康受試者還是COPD患者，耐力訓練都會在CWRE期間進一步降低訓練前血氧飽和度，而不會引起肌肉血容量的相關變化。這些結果與在COPD患者和健康久坐受試者中訓練誘導的股四頭肌氧攝取增強一致。骨骼肌有氧能力增加完全可以通過增強肌肉毛細血管網絡和線粒體呼吸能力來解釋骨骼肌對耐力訓練的可塑性。一項研究通過actgraph體力活動計cosmed氣體代謝分析儀所測得的數據，指出八段錦運動強度最小，屬于有氧訓練的范疇[34]。因此，八段錦可能通過提高外周骨骼肌氧合作用從而改善COPD患者的運動耐力。

4 總結

鑒于呼吸系統和肌肉骨骼系統之間的相互依賴關系，八段錦鍛煉融合了有氧訓練、牽伸訓練和呼吸訓練，可能通過上述機制有效來治療COPD癥狀。有關動物和人體的實驗顯示傳出到膈肌的驅動會受控于調節膈肌本身的力學特性，當膈肌處于較好的長度-張力關系，膈肌電活動也會減弱，因此推測COPD的病理生理學改變如過度充氣，呼吸功增加和胸壁僵硬可以通過八段錦得到提高。

八段錦的深慢呼吸模式可以允許較長的呼氣時間，這可以使肺過度充氣有所減輕，呼氣末肺容量減少，膈肌肌肉初長變長，長度－張力關系改善，利于產生吸氣的壓力，加上呼吸肌肉克服內源性呼氣末正壓和氣道阻力的做功也減少；即在同等的分鐘通氣量條件下只需較小的呼吸中樞驅動，八段錦的牽伸訓練改善肌肉長度，增加呼吸肌的工作效率，從而減少呼吸中樞驅動，減少在COPD患者運動過程中EMGdi/EMGdi,max（膈肌肌電）和相關呼吸困難，改善運動耐力。

綜上所述，八段錦融合呼吸訓練、肌力訓練、有氧訓練和平衡訓練于一體，并且可以改善不良情緒，與肺康復計劃中有相似之處。通過文獻的檢索可以發現國外關于八段錦的相關研究報道相對較少，究其原因可能是由于文化差異使國外學者未能了解并且領悟博大精深的中醫傳統健身氣功，因此這有待于國內的學者進一步的研究，以利于中醫傳統健身功法的推廣。目前國內外對八段錦心肺作用機制的研究較少，建議以后可以通過表面肌電圖、膈肌超聲、心肺運動試驗等技術觀察八段錦對COPD患者呼吸困難和運動耐力的影響，驗證八段錦是否可以改善肺過度充氣，降低膈肌肌電信號，減少呼吸中樞驅動，進而闡釋八段錦鍛煉潛在的神經電生理和呼吸力學作用機制。