運動訓練在慢性阻塞性肺疾病病人康復(fù)中的應(yīng)用研究進展

劉彥彥，李雅潔，路寒冰，謝 姣

吉林大學護理學院，吉林 130021

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種由氣道或肺泡異常（或兩者兼有）所引起的肺部慢性炎癥性疾病，表現(xiàn)為不完全可逆的、持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限，其發(fā)病率和死亡率呈上升趨勢，已成為全球第三大死亡原因[1]。我國60 歲以上人群的患病率達27%以上，隨著我國人口老齡化趨勢的加重，COPD 造成的疾病負擔將不斷增加[2]。運動訓練作為肺康復(fù)的核心組成部分，已被證明有助于改善病人的身體功能和心理癥狀，有助于提高病人的生活質(zhì)量[3]。因此，本研究旨在系統(tǒng)探討運動訓練在COPD 病人康復(fù)中的應(yīng)用效果及機制，為COPD 病人的運動康復(fù)提供參考。

1 COPD 癥狀對病人的影響及機制

COPD 病人最常見的癥狀是呼吸困難（71.4%），其次是咳嗽、帶痰或黏液、喘息、胸悶等，可在夜間、清晨或者白天出現(xiàn)[4]。COPD 本身是一種呼吸系統(tǒng)疾病，但隨著疾病進展，COPD 癥狀會對病人產(chǎn)生各種影響，包括身體活動下降、焦慮抑郁情緒、睡眠質(zhì)量下降、認知功能障礙等，對病人的生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響，特別是在老年病人中[5?6]。

1.1 對身體活動的影響及機制 Pitta 等[7]使用活動監(jiān)測器對50 例COPD 病人和25 名健康的老年人進行連續(xù)5 d 的活動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，COPD 病人表現(xiàn)出較低的步行時間、站立時間和運動強度，有著較高的坐著時間和躺臥時間，表明COPD 病人日常身體活動水平明顯下降。Vorrink 等[8]對11 項研究進行系統(tǒng)綜述同樣表明，與健康受試者相比，COPD 病人的日常身體活動的持續(xù)時間、強度和活動計數(shù)水平較低，表明病人的日常身體活動受到COPD 癥狀的顯著影響。原因可能為：COPD 病人通常無意識地降低身體活動水平，以避免呼吸困難等癥狀；同時，COPD 病人本身存在的全身炎癥和缺氧也會導致病人肌肉萎縮和功能障礙，進而影響病人的肺功能、運動能力和身體活動[9]；身體活動的減少反過來加重了COPD 病人的肌肉萎縮和功能障礙，增加了病人的呼吸困難癥狀，進一步導致不活動的惡性循環(huán)[10]。此外，身體活動水平也被證明與病人的運動能力、生活質(zhì)量以及住院和死亡率等疾病預(yù)后密切相關(guān)[11]。

1.2 對情緒狀態(tài)的影響及機制 研究發(fā)現(xiàn)，COPD 病人焦慮和抑郁的患病率分別為40.0% 和24.6%，COPD 病人患焦慮相關(guān)疾病的可能性是非COPD 病人的10 倍，患抑郁癥的可能性是非COPD 病人的4倍，其發(fā)生與COPD 病人的癥狀密切相關(guān)[12]。COPD病人患焦慮相關(guān)疾病的原因可能為：病人過度通氣導致二氧化碳分壓降低并引起呼吸性堿中毒，從而引起血管收縮和典型的恐慌癥狀，同時COPD 病人由于肺放氣緩慢和呼吸頻率增加易發(fā)生動態(tài)過度充氣，增加病人的呼吸負荷，進而加重呼吸困難；在重度COPD病人中，由于肺通氣不足而引起高碳酸血癥，二氧化碳分壓增加可以激活髓質(zhì)化學感受器和去甲腎上腺素能神經(jīng)元引起恐慌反應(yīng)[13?14]。COPD 與抑郁之間關(guān)聯(lián)尚不完全清楚，其發(fā)生可能與COPD 病人的全身炎癥和氧化損傷生物標志物的升高有關(guān)，其中可溶性腫瘤壞死因子受體?1（sTNFR?1）和白細胞介素?6（IL?6）已被證明與COPD 病人的抑郁發(fā)生率密切相關(guān)；缺氧也可導致COPD 抑郁癥的發(fā)展，動脈血氧飽和度低可引起腦室周圍白質(zhì)病變，這些病變存在于抑郁癥病人中[15?16]。此外，健康相關(guān)生活質(zhì)量（HRQOL）受損、呼吸困難和運動能力下降均可能是COPD 焦慮、抑郁癥狀發(fā)展的基礎(chǔ)，并與COPD 疾病嚴重程度密切相關(guān)。老年人、女性、社會經(jīng)濟地位較低、生活在貧困地區(qū)的病人具有更高的患病率[17]。焦慮、抑郁的發(fā)生會進一步導致病人的HRQOL 受損[18]，對藥物治療方案和肺康復(fù)的依從性下降[19?20]，急性加重和住院風險增加[21]，醫(yī)療保健利用率和成本增加[22]，與其他危險因素相互作用導致病人死亡率增加[23]。

1.3 對睡眠質(zhì)量的影響及機制 調(diào)查顯示，70%的COPD 病人存在睡眠障礙，包括失眠、入睡困難、夜間頻繁醒來等，表現(xiàn)為難以啟動和維持睡眠，致使病人的總體睡眠效率較低、總睡眠時間較短，老年人尤其是老年女性的睡眠質(zhì)量相對更差[24]。其發(fā)生通常與COPD病人咳嗽和呼吸困難等癥狀、肺部過度充氣、高碳酸血癥以及低氧血癥相關(guān)；還可能與病人睡眠期間中樞呼吸控制、肺力學和肌肉收縮力的變化有關(guān)，包括氣流阻塞、過度充氣、呼吸肌功能障礙，對高碳酸血癥和/或缺氧的通氣反應(yīng)遲鈍等，致使病人氣體交換障礙從而引起通氣不足；此外，COPD 治療藥物的使用及合并焦慮、抑郁等疾病也會對病人的睡眠造成影響[25?26]。研究發(fā)現(xiàn)，睡眠障礙與COPD 相關(guān)不良健康結(jié)局有關(guān)，睡眠障礙是HRQOL 的主要決定因素，COPD 癥狀控制不佳導致病人睡眠質(zhì)量差，二者共同損害病人的生活質(zhì)量[27]；此外，睡眠障礙還與病人日間體力活動減少、焦慮和抑郁癥狀、認知功能損害等密切相關(guān)，將會導致更嚴重的COPD 癥狀和更差的健康結(jié)果[28]。

1.4 對認知功能的影響及機制 研究發(fā)現(xiàn)，COPD 病人認知障礙的患病率約為56.7%，是非COPD 病人的4 倍[29]，其發(fā)生與COPD 病人癥狀密切相關(guān)，可由多種因素引起。①由病人肺部通氣不足引起的低氧血癥和高碳酸血癥，使腦組織的氧供減少，并產(chǎn)生大量氧自由基，造成海馬體體積縮小和神經(jīng)元損傷；②COPD 肺部炎癥反應(yīng)的炎性介質(zhì)可以引起全身炎癥反應(yīng)，損害病人的整體認知和執(zhí)行功能；③COPD 病人出現(xiàn)的焦慮、抑郁也可以引起前額葉皮層和海馬體的形態(tài)和功能變化。此外，研究發(fā)現(xiàn)，COPD 病人急性加重、年齡大、睡眠質(zhì)量差、吸煙、受教育程度低等均是認知障礙發(fā)生的危險因素[6]。認知障礙不僅影響病人的健康狀況和日常生活能力，還會增加呼吸相關(guān)和全因住院以及死亡等不良結(jié)局的發(fā)生風險[30]。

1.5 對生活質(zhì)量的影響及機制 調(diào)查顯示，COPD 病人經(jīng)歷的呼吸道癥狀與HRQOL 的身體和精神部分之間 存 在 顯 著 的 負 相 關(guān)[31]。Stephenson 等[32?33]研 究 表 明，出現(xiàn)清晨和（或）夜間癥狀的COPD 病人相比沒有出現(xiàn)癥狀的COPD 病人表現(xiàn)出更差的HRQOL，出現(xiàn)夜間癥狀的COPD 病人更容易出現(xiàn)早上起床困難、睡眠不安、身體活動下降等，它們可能共同對病人的HRQOL 造成損害。Lee 等[34]研究表明，輕度至中度COPD 病人中，年齡、曾吸煙或現(xiàn)在吸煙、受教育程度較低、呼吸道癥狀（咳嗽、痰量、呼吸困難）以及合并充血性心力衰竭、高脂血癥和抑郁癥的種類與病人較差的HRQOL 顯著相關(guān)；重度至極重度COPD 病人中，曾吸煙和包括咳痰和呼吸困難在內(nèi)的呼吸道癥狀是HRQOL 惡化相關(guān)的重要因素。此外，COPD 病人日常技術(shù)的使用（日常生活中使用的電子、技術(shù)和機械設(shè)備）和日常生活活動能力的表現(xiàn)也與HRQOL 顯著相關(guān)[35]。HRQOL 的惡化又會導致COPD 病人癥狀惡化，增加住院頻率，出現(xiàn)焦慮、抑郁等不良情緒，它們之間具有明顯的關(guān)聯(lián)性，與COPD 病人的疾病預(yù)后密切相關(guān)[36]。

2 COPD 病人常見的運動訓練方式

2.1 有氧訓練 有氧訓練又稱耐力訓練，是指機體在有氧情況下進行的運動鍛煉，該訓練有助于改善毛細血管通透性，增強機體心肺功能，提高運動耐力[37]。有氧訓練又可以進一步分為上肢有氧訓練和下肢有氧訓練，上肢有氧訓練訓練方式主要是手臂功率自行車，病人進行基線測試后，通過搖動手臂測力計曲柄，類似蹬自行車，達到上肢有氧訓練的目的，有助于改善病人的上肢肌肉力量，增強日常活動能力[38]；下肢有氧運動訓練包括步行、慢跑、爬樓梯、功率自行車、游泳等。研究表明，下肢運動訓練有助于改善病人吸氣肌功能，提高病人的心肺功能和運動耐力，從而改善病人生活質(zhì)量[39]。以大于60%的最大工作速率連續(xù)運動20～60 min，每周3～5 次，持續(xù)至少8 周，可以最大限度地提高運動耐力、肌肉力量[40]。

2.2 力量訓練 力量訓練又稱阻力訓練，是通過增加上下肢負荷增加鍛煉局部肌肉群的運動訓練，該訓練有助于增加機體肌肉的體積和力量，提高運動能力，改善呼吸困難癥狀和生活質(zhì)量[41]。力量訓練又可以分為上肢力量訓練和下肢力量訓練，上肢力量訓練可使用彈力帶、沙袋、啞鈴進行負重訓練、投擲訓練等來實現(xiàn)，有助于增加上肢肌肉力量，改善呼吸困難情況和日常活動[42]；下肢力量訓練主要包括重物阻力訓練、跑步機鍛煉以及使用一些特定的肌力訓練器進行的訓練，有助于增加下肢肌肉力量，改善病人的肺功能，提高生活質(zhì)量[37]。目前推薦以每組進行8～12 次重復(fù)，每次1～3組，每周進行2 次或3 次訓練，至少持續(xù)8 周，訓練負荷以最大重復(fù)次數(shù)（1RM）的60%～70%開始，如果個人能夠耐受，則逐漸增加訓練負荷[40]。由于力量訓練需要較少的心肺反應(yīng)，為不能進行耐力訓練的晚期疾病或存在多種共病的病人提供了可行的選擇[43]。有研究表明，力量訓練在改善肌肉代謝和功能方面不如有氧訓練，目前多推薦有氧訓練聯(lián)合力量訓練，以提高運動訓練的效果[37]。

2.3 高強度間歇訓練（HIIT）HIIT 是一種多次重復(fù)進行的短時間高強度運動，并在其中穿插較低強度或完全靜息間歇的運動訓練方式[44]。與其他訓練方式相比，HIIT 的高強度運動能給機體帶來更大的刺激，同時利用間歇期幫助病人克服對高強度運動的不耐受，有利于提高病人對運動訓練的依從性。目前主要的HIIT 模式是在跑步機或自行車測力計中進行有氧運動，該方式有助于提高病人的心肺功能和運動能力，從而改善病人的HRQOL。也有少數(shù)研究使用HIIT吸氣和呼氣肌肉訓練，該方式有助于改善病人的呼吸肌力和呼吸耐力，改善病人的通氣功能[45]。目前，HIIT尚無統(tǒng)一的運動方案，高強度運動負荷持續(xù)時間和間歇持續(xù)時間不等，多推薦根據(jù)病人的自身狀況制定個性化的訓練方案[46]。

3 運動訓練的效果及相關(guān)機制

3.1 改善COPD 病人的呼吸困難癥狀 Karagiannis等[47]對COPD 病人進行了12 周的單獨阻力訓練和阻力訓練聯(lián)合耐力訓練干預(yù)，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后兩組病人的COPD 評估測試（CAT）評分均顯著下降（P<0.05），表明運動訓練有助于改善COPD 病人的癥狀和健康狀況。Chen 等[48]對15 例COPD 病人進行為期12 周的耐力訓練發(fā)現(xiàn)，干預(yù)后耐力訓練組病人的呼吸頻率、分鐘通氣量和Borg 呼吸困難評分顯著下降，深吸氣量顯著增加，吸氣時間和呼氣時間明顯延長，最大吸氣壓和吸氣流速峰值顯著提高，表明耐力訓練有助于改善COPD 病人的通氣需求、運動耐力、吸氣肌力量和呼吸困難癥狀。發(fā)生機制可能為：COPD 病人受訓練后外周肌肉氧化能力的提高以及無氧代謝的延遲出現(xiàn)，使氫離子和二氧化碳生成減少，從而減少了對中樞化學感受器的刺激，進而導致感到呼吸困難以及通氣需求的減少[49]。COPD 病人通氣需求減少主要表現(xiàn)為呼吸頻率降低，它有助于降低吸氣肌縮短的速度，增加呼氣時間，從而提高病人吸氣肌的動態(tài)力量和耐力，減少動態(tài)肺過度充氣（氣體滯留），從而改善病人的呼吸困難癥狀[50]。

3.2 改善COPD 病人肢體肌肉的結(jié)構(gòu)和功能 Li等[51]對包含30 項隨機對照試驗，涉及1 317 例COPD病人的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，不同運動方式即耐力訓練（EE）、阻力訓練（RE）、耐力訓練和阻力訓練（CE）均可顯著改善病人的6 min 步行距離，EE 和CE 顯著增加峰值攝氧量，RE 顯著改善了病人的肌肉力量，表明運動訓練有助于提高穩(wěn)定期COPD 病人的骨骼肌力量和運動能力。De Brandt 等[52]對包含70 項研究、2 504 例COPD 病人的系統(tǒng)綜述同樣表明，實施運動干預(yù)（有氧訓練、力量訓練、HIIT 等）有助于改善COPD 病人的肌肉力量、耐力或質(zhì)量。發(fā)生機制可能為：運動訓練可誘導外周肌纖維大小和類型的顯著適應(yīng)，通過增加股四頭肌內(nèi)所有纖維類型的橫截面積和肌肉毛細血管/纖維的比例，降低Ⅱb 型纖維的比例提高運動耐力[53]，其中HIIT 被認為是改善病人肌肉毛細血管化最有效的干預(yù)措施[45]；運動訓練還通過上調(diào)胰島素樣生長因子?1 和成肌分化因子D，下調(diào)肌生長抑制素和減少蛋白水解促使骨骼肌肥大和再生，從而增加肌肉質(zhì)量和力量[54]；運動訓練還通過增加氧化酶的活性，改善機體氧化代謝，進而改善運動表現(xiàn)[55]。運動訓練通過以上機制改善了COPD 病人肢體肌肉的結(jié)構(gòu)和功能，進而改善病人的身體活動和運動能力。

3.3 改善COPD 病人的焦慮、抑郁情緒 Duruturk等[56]評估了健美操和自行車運動訓練對COPD 病人的效果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過為期6 周的訓練，兩組病人的醫(yī)院焦慮、抑郁量表得分均顯著下降（P<0.001），表明健美操和自行車運動訓練有助于改善COPD 病人的焦慮、抑郁情緒。白金鳳等[57]探討了不同訓練方式（耐力訓練、力量訓練、聯(lián)合耐力和力量訓練）對COPD 合并抑郁病人的效果，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)訓練12 周后，3 組病人的漢密爾頓抑郁量表(HAMD)、漢密爾頓焦慮量表(HAMA)評分均顯著下降（P<0.05），且聯(lián)合訓練組病人的評分明顯低于單獨訓練組，表明不同訓練方式均能改善COPD 合并抑郁病人的負性情緒，且耐力及力量訓練聯(lián)合具有更好的效果。其機制可能為：運動會引起炎性反應(yīng)，特別是由肌肉收縮引起的全身性IL?6 水平的升高，IL?6 可以通過刺激其他抗炎細胞因子的產(chǎn)生以及抑制促炎因子的生成產(chǎn)生抗炎環(huán)境，進而減少全身炎癥[58]；同時，運動還可以通過調(diào)節(jié)下丘腦?垂體?腎上腺軸[59]、增強線粒體功能[60]、促進血清素等神經(jīng)遞質(zhì)的釋放[61]改善病人的情緒狀態(tài)[62]。“運動脫敏”（使病人運動時暴露于超過“通常”的呼吸困難，以增加在安全、監(jiān)測條件下應(yīng)對技能的練習）方案已被證明有助于改善COPD 病人呼吸困難和焦慮、痛苦等情感反應(yīng)，其機制可能為：病人通過對癥狀的適應(yīng)與應(yīng)對，降低了預(yù)期呼吸困難增加的焦慮和恐懼，提高了病人對呼吸困難的耐受性，增加了病人的自我效能感，從而減輕了病人的消極情緒[63]。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)肺康復(fù)計劃與行為療法（包括認知行為療法、咨詢、冥想和瑜伽、放松和自我管理練習）的結(jié)合似乎更有利于改善COPD 病人的呼吸困難、焦慮和抑郁癥狀以及運動能力[51]。

3.4 改善COPD 病人的主觀睡眠質(zhì)量 Nobeschi等[64]對30 例中重度COPD 病人進行了為期12 周、每周3 次肌肉訓練課程（使用健身房特定機器對病人進行上肢和下肢訓練，訓練強度逐漸增加），發(fā)現(xiàn)康復(fù)后病人匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（PSQI）在主觀睡眠質(zhì)量和睡眠時長、習慣性睡眠效率、睡眠潛伏期和睡眠改變方面有明顯改善（P<0.01），Epworth 嗜睡量表（ESS）得分也顯著改善（P<0.01），表明運動訓練課程有助于改善COPD 病 人 的 主 觀 睡 眠 質(zhì) 量。Soler 等[65]對64 例COPD 病人進行8 周運動訓練（下肢和上肢耐力以及力量和柔韌性訓練）后發(fā)現(xiàn)，干預(yù)后病人的PSQI 得分顯著下降，表明運動訓練顯著改善了COPD 病人的主觀睡眠質(zhì)量。然而，最近研究表明，包含運動訓練的綜合肺康復(fù)計劃并不能改善COPD 病人使用基于活動的睡眠?覺醒監(jiān)測（活動記錄儀）客觀測量的睡眠質(zhì)量，如入睡潛伏期（SOL）、入睡后覺醒分鐘數(shù)（WASO）、總睡眠時間（TST）、睡眠效率（SE）等[66?67]。

綜上所述，運動訓練可能有助于改善COPD 病人報告的主觀睡眠質(zhì)量，但不能改變客觀測量的睡眠質(zhì)量，運動訓練對COPD 病人睡眠質(zhì)量的改善作用仍有待進一步探討。其改善睡眠的機制可能與降低病人全身炎癥因子水平，改善病人呼吸困難癥狀、焦慮及抑郁狀態(tài)，減少動態(tài)過度充氣（在運動期間隨著呼吸頻率的增加而沒有足夠的時間使肺部放氣）等有關(guān)[68]。

3.5 改善COPD 病人的認 知功能 Aquino 等[69]對COPD 病人進行4 周的高強度有氧訓練聯(lián)合阻力訓練發(fā)現(xiàn)，干預(yù)后明顯改善了COPD 病人的長期記憶、語言流暢性、注意力能力、失用癥和推理能力（P<0.01），且效果優(yōu)于單獨有氧訓練組。Desveaux 等[70]對包含293 例COPD 病人的7 項研究進行系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn)，運動訓練（有氧訓練、力量訓練等）有助于改善COPD 病人的注意力、語言學習、記憶、執(zhí)行功能、視覺空間功能等認知功能。運動訓練改善COPD 病人認知功能的可能機制為：①運動可以改善病人的氧化應(yīng)激，減少氧化損傷，從而改善病人的認知功能；②運動還有助于減少慢性炎癥，降低IL?6、腫瘤壞死因子?α（TNF?α）等炎性介質(zhì)水平，從而提高病人的認知功能；③運動可以調(diào)節(jié)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的代謝，減輕病人的焦慮、抑郁狀態(tài)，從而改善病人的認知功能；④運動本身可以改變中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，包括減緩灰質(zhì)和白質(zhì)的萎縮、增加海馬體的體積等，從而延緩認知障礙的發(fā)生[6]。

3.6 改善COPD病人的身體活動和生活質(zhì)量 De Roos等[71]評估了為期10 周的運動訓練和家庭步行聯(lián)合計劃與標準醫(yī)療計劃對COPD 病人身體活動的有效性，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后與標準醫(yī)療計劃組相比，干預(yù)組病人的身體活動水平顯著增加，慢性呼吸問卷(CRQ)總分顯著增加，表明運動訓練和家庭步行計劃有助于改善COPD病人的身體活動水平和生活質(zhì)量。Zambom?Ferraresi等[72]評估了阻力和耐力聯(lián)合訓練與單獨阻力訓練對COPD 病人的效果，發(fā)現(xiàn)12 周的訓練后兩個訓練組的6 min 步行測試距離均顯著增加，慢性呼吸系統(tǒng)疾病問卷(CRDQ)評分在呼吸困難、疲勞、掌握和情緒功能4個領(lǐng)域均有顯著改善，表明運動訓練有助于改善COPD 病人的運動能力和生活質(zhì)量。其原因可能為：COPD 病人的身體活動水平、運動能力與病人的COPD 癥狀和肌肉功能密切相關(guān)，運動訓練對COPD病人癥狀和肌肉功能的改善，提高了病人的身體活動水平和運動能力；COPD 病人的生活質(zhì)量與病人癥狀的出現(xiàn)、身體活動水平下降、夜間睡眠質(zhì)量差、焦慮及抑郁情緒的出現(xiàn)等密切相關(guān)，運動訓練對以上因素的改變進一步改善了病人的生活質(zhì)量。

4 小結(jié)

運動訓練作為肺康復(fù)的基石，在改善COPD 病人的癥狀、肢體肌肉、身體活動、情緒狀態(tài)、認知功能和生活質(zhì)量方面均具有顯著效果，在病人疾病進展和健康結(jié)局方面發(fā)揮著重要作用，但其對睡眠質(zhì)量的改善作用在未來仍有待進一步研究。COPD 不僅影響病人肺部組織的結(jié)構(gòu)和功能，還會對病人全身組織器官的結(jié)構(gòu)和功能造成影響，且這些影響相互關(guān)聯(lián)，共同對病人的生活質(zhì)量和疾病預(yù)后造成影響。因此，除了關(guān)注COPD 病人的呼吸系統(tǒng)癥狀，還應(yīng)關(guān)注焦慮和抑郁等心理狀態(tài)以及睡眠障礙、認知障礙等對病人的影響，綜合考慮病人的身體、情感和社會特征，為病人提供全面、個性化的護理干預(yù)和最佳的運動訓練方案，以幫助病人建立正確的疾病應(yīng)對方式，改善疾病預(yù)后。