慢性阻塞性肺疾病患者基于可穿戴設備的肺康復效果研究

盧金梅 ，李玉柱 ，王 琳 ，蘇 鑫 ，林錦繡 ，張建慧

（1）解放軍總醫院海南醫院呼吸與危重癥醫學科;2）護理部，海南 三亞 572000）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是臨床最常見的慢性呼吸系統疾病[1]，WHO2017 年統計年鑒數據顯示，全球約有COPD 患者3.84 億例，每年317 萬例患者死于COPD。全球慢阻肺患者死亡人數中中國占1/3[2]。據世界衛生組織[3-5]預測，到 2030 年，將成為世界上第三大常見死因并帶來極大的經濟負擔。肺康復（pulmonary rehabilitation，PR）已成為COPD患者非藥物治療的基本組成部分，被公認為是改善運動表現和健康相關生活質量狀態的最可靠方法[6-7]。數字化可穿戴設備是肺病學PR 的未來[8]，可穿戴設備系統[9-10]能為心肺疾病患者提供心肺功能評測、康復訓練指導和康復效果定量評估的實時分析系統。通過感知設備、物聯網、數據可視化、大數據分析、系統辨識等技術，實現患者心肺康復訓練過程中的關鍵心肺生理參數指標的實時監測、風險預警、效果評價、個體化縱向對比等功能，為心肺康復訓練提供量化分析工具和客觀指標。鑒于可穿戴設備目前沒有統一的用法。本研究建立了基于可穿戴設備的PR 研究模式，并應用于COPD 患者中，旨在為COPD 患者的PR 提供更多依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究采用前瞻性研究，以連續入組的方法，分為試驗組和對照組，先入組34 例為對照組，后入組34 例試驗組，共68 例。本研究經海南醫院倫理委員會的批準及患者與家屬書面知情同意。

納入標準：（1）符合中華醫學會呼吸病學分會慢阻肺學組、中國醫師協會呼吸醫師分會慢阻肺工作委員會制訂的《慢性阻塞性肺疾病診治指南》（2021 年修訂版）診斷標準[11]，肺功能檢查證實為COPD；（2）具備康復條件。

排除標準：（1）拒絕參與登記調查者；（2）有哮喘、肺結核、支氣管擴張等其他合并肺部疾病患者。

1.2 研究方法

所有患者均在接受抗感染、平喘治療基礎上，由科室康復治療師或專科護士依據《慢性呼吸疾病肺康復護理專家共識》進行治療護理[12]，給予常規PR 訓練，主要包括戒煙指導、用藥指導、飲食指導、癥狀護理、心理護理、康復訓練指導及自我監測指導等。

1.2.1 試驗組干預方法（1）成立肺康復小組并培訓：按照多學科的模式構建基于可穿戴設備的PR 訓練小組，該小組由護士長任組長兼心理指導，成員包括科室主任負責康復方案設計；1 名呼吸內科主治醫生，負責患者的治療；1 名康復治療師和3 名護士負責實施康復計劃。康復小組在實施研究前統一標準，制定實施細則、規范，經考核合格后開展工作。（2）制定基于可穿戴設備的肺康復訓練方案：住院期間患者穿上可穿戴設備，在康復治療師或專科護士指導下，利用可穿戴設備進行呼吸模式訓練2 次，每次15 min，李氏輔助呼吸操訓練2 次，每次10 min，同時指導患者在利用可穿戴設備的條件下根據個人喜好進行其他的運動康復訓練如功率自行車、背肌訓練器、擴胸訓練、踏階器等運動，每天2 次，每次20 min，交代出院后繼續進行呼吸功能訓練和運動康復，每周3～5 次，每次20～60 min 有氧訓練；抗阻力訓練每周2～3 次，每次2～3 組，每組重復8～12 次；出院后持續鍛煉 8 周，于出院后第1、4 周電話隨訪，第8 周門診復查。將心率儲備（heart rate reserve，HRR）用于計算肺康復患者的運動強度，基于可穿戴設備的肺康復訓練方案具體操作如下：采用由北京海思瑞格科技有限公司研制的心肺康復系統，該系統能為心肺疾病患者提供心肺功能評測、康復訓練指導和康復效果定量評估。其中運動訓練內容包括呼吸模式訓練、李式輔助呼吸操訓練、功率自行車、背肌訓練器、擴胸訓練、踏階器等。呼吸模式訓練：分腹式呼吸和縮唇呼吸訓練，可采用可穿戴設備的呼吸模式重建功能。首先讓患者以平時的呼吸節律平靜呼吸2 次，可穿戴設備的平板端會顯示患者的呼氣吸氣時間、吸呼比、呼吸頻率等，隨后康復治療師會根據患者呼吸動作及呼吸顯示數值設定患者的呼吸目標值即設定專家模式，進而指導患者掌握腹式呼吸縮唇呼吸要點、練習呼吸模式、延長呼氣時間、提高呼吸效率，見圖1。李式輔助呼吸操訓練，該視頻已申請著作權，這套動作共12 節，每節都有各自不同的目的和獨特作用，內容分別為預備動作、打哈欠松喉嚨、頭頸熱身伸展肩部熱身伸展、平靜呼吸，沉肩曲臂、左右拉肘壓肩、胸部震蕩拉伸、胸部擴展旋轉、單腿交替抬高、背手原地走步、放松收勢，總時長約10 min。目的是放松胸廓，強化肌肉，體察呼吸。呼吸操視頻可在體感儀上播放，同時可以感應患者動作，提示并糾正不到位動作，達到標準化練習的效果，見圖2。

圖1 交互式呼吸模式重建Fig.1 Interactive respiration pattern reconstruction

圖2 呼吸操Fig.2 Breathing exercises

其他運動訓練包括由科室提供的功率自行車、背肌訓練器、擴胸訓練、踏階器的使用。可穿戴設備能監測患者運動過程中的生命體征并進行預警，留下訓練數據，達到安全訓練的目的。（3）隨訪：研究者于患者出院后1、4 周進行電話隨訪，主要對患者的居家用藥、訓練方案進行指導，糾正其錯誤觀念，并根據患者軀體功能逐漸增加運動強度；詢問患者執行過程中的困難并解答其疑慮，增強患者的依從性。

1.2.2 對照組干預方法對照組給予常規的肺康復訓練方案，并于出院后第1、4 周進行隨訪，詢問患者近況并給予解答。

1.3 評價方法及指標

（1）肺功能檢查：采用簡易肺功能測試設備采集第一秒呼出的氣量的容積（forced expiratory volume in one second，FEV1），一秒率（FEV1/FVC）和FEV1%預計值，以FEV1%預計值確定患者肺功能分級[13]，即：I 級，≥ 80%；II 級，50%～70%；III 級，30%～50%；IV 級，＜ 30%。（2）6 min 步行試驗（6-minute walk test，6WMT）[14]：采集患者六分鐘步行試驗步行距離，試驗前后血氧飽和度（SpO2）、血壓（BP）、心率（HP）、呼吸頻率（RR）、呼吸困難程度（modified medical research council，mMRC）、不良事件情況。（3）日常生活活動能力（activities of daily living，ADL）量表[15]：該量表由Florence Mahoney 和Dorothy Barthel 設計并應用于臨床，是國際康復醫學界常用評定方法，包括10項內容，每個項目根據是否需要幫助及其幫助程度分為0、5、10、15 四個等級，總分100 分，60 分以上生活基本自理；60～40 分生活需要幫助；40～20 分者生活依賴明顯；20 分以下生活完全依賴。（4）改良英國醫學研究學會呼吸困難指數（mMRC）[16]：分5 個級別評估呼吸困難嚴重程度，依次為無感覺、輕度、中度、重度、極重度呼吸困難。

1.4 資料收集

本研究由不參與干預研究的2 名護士進行數據收集。研究開始前，先對其進行統一的培訓并進行考核。培訓內容包括量表測評、資料收集以及指導術語。收集患者的一般資料、出院后8 周ADL 評分、mMRC 評分、6WMT 步行距離及生命體征情況，所有數據當時收回。

1.5 統計學處理

采用EpiData 軟件進行雙人數據錄入，SPSS 22.0 進行統計分析。符合正態性分布的計量資料用表示，組內比較用配對t檢驗，組間比較用兩獨立樣本t檢驗；不符合正態性分布的計量資料用中位數四分位間距表示，用秩和檢驗。計數資料用例表示，用卡方檢驗。P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 肺康復干預前兩組患者基線資料情況

對全程參與康復干預的68 名患者的數據進行分析，試驗組與對照組之間在性別、年齡、學歷、醫保支付方式、身體質量指數、基礎生命體征、肺功能分級、吸煙史方面差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 干預前2 組患者基線資料比較[n（%）/ ]Tab.1 Comparison of patients’ basic data before the intervention [n（%）/ ]

表1 干預前2 組患者基線資料比較[n（%）/ ]Tab.1 Comparison of patients’ basic data before the intervention [n（%）/ ]

2.2 2 組患者肺康復干預前后相關指標比較

2.2.1 干預前后2 組患者肺功能比較干預前后FEV1 和FEV1/FVC 差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 干預前后2 組患者肺功能比較（）Tab.2 Comparison of the lung function before and after the intervention（）

表2 干預前后2 組患者肺功能比較（）Tab.2 Comparison of the lung function before and after the intervention（）

2.2.2 康復干預前后2 組患者6MWT 數據比較干預后試驗組和對照組在6MWT 距離、RR、HR方面比較差異有統計學意義（P＜ 0.05）；干預前后試驗組自身比較，發現6MWT 距離、RR、HR、SpO2比較差異有統計學意義（P＜ 0.05）；干預前后對照組自身比較發現，6MWT 距離、SpO2比較差異有統計學意義（P＜ 0.05），見表3。

表3 康復干預前后2 組患者6MWT 數據比較（）Tab.3 Comparison of the 6MWT distance before and after the intervention（）

表3 康復干預前后2 組患者6MWT 數據比較（）Tab.3 Comparison of the 6MWT distance before and after the intervention（）

*P＜0.05。

2.2.3 康復干預前后2 組患者ADL 評分和呼吸困難評估數據比較干預后試驗組和對照組在ADL得分、mMRC 方面比較差異有統計學意義（P＜0.05）；干預前后試驗組自身比較，發現ADL 得分、mMRC 評估比較差異有統計學意義（P＜ 0.05），見表4。

表4 康復干預前后2 組患者ADL 評分和呼吸困難評估數據比較[n（%）/ ]Tab.4 Comparison of the ADL score and mMRC grading before and after the intervention [n（%）/ ]

表4 康復干預前后2 組患者ADL 評分和呼吸困難評估數據比較[n（%）/ ]Tab.4 Comparison of the ADL score and mMRC grading before and after the intervention [n（%）/ ]

*P＜0.05。

3 討論

3.1 基于可穿戴設備的肺康復訓練能改善COPD患者呼吸困難程度及日常生活活動能力

COPD 患者的主要的特征是不完全可逆氣流受限，該病有較高的死亡率，已成為危害公共健康的重要疾病。對于穩定期的患者來說，該疾病康復治療與藥物治療同等重要。國外研究認為肺康復的目標是通過穩定或減輕COPD 患者的癥狀，優化其功能狀態[17]。在臨床實踐中，6MWT 常用于評估COPD 患者肺康復后肺功能的變化。本研究發現，對于采取基于可穿戴設備的肺康復患者，其出院后8 周的6WMT 步行距離、ADL 評分明顯高于對照組，與Elias F 等[18]的研究結果相似。而2 組患者干預前后對FEV1、FEV1/FVC 的影響差異無統計學意義，與涉及 2 397 名 COPD 患者參與的薈萃分析[19]結果相似。另外，在 COPD中，呼吸困難是主要的呼吸道癥狀之一。目前，有幾種量表可用于對呼吸困難進行分類和表征：臨床量表（如 mMRC）和心理物理量表（如 Borg 量表）是日常臨床實踐中最常用的量表[20]，本研究采用mMRC 評分進行基于可穿戴設備的肺康復組的自身前后比較，發現靜息狀態下患者的HR、RR 及mMRC 評分之間的顯著差異，這與王歡環等[21]的研究結果相似。慢阻肺患者由于長期淺快的呼吸模式，呼吸肌收縮頻率增加，消耗大量的氧氣及能量，并產生大量乳酸及二氧化碳潴留，易導致呼吸肌疲勞，呼吸肌疲勞是導致患者呼吸困難的最主要原因[22]，從而對患者的運動耐量造成影響。本研究中試驗組患者干預前后6WMT 步行距離、呼吸困難程度、日常生活活動能力改善幅度明顯高于對照組（P＜0.05），可見，基于可穿戴設備的肺康復研究能提升患者的運動能力，改善患者的生活質量。

3.2 基于可穿戴設備的肺康復訓練具有一定的科學性和可行性

Rutkowski 等[23]研究發現在慢性阻塞性肺疾病患者中使用身體可穿戴設備是有益的，因為可測量的參數提供的反饋會增加患者主動性和積極性，是實現健康益處的動力。本研究通過查閱大量中英文文獻結合專家意見及臨床工作實踐制訂了基于可穿戴設備的肺康復訓練方案。據了解目前國內外肺康復內容主要包括:（1）自我管理；（2）運動訓練；（3）新型肺康復項目。其中良好的自我管理能更好地使患者早期認識癥狀和正確處理，延緩疾病進展和減輕負擔[24]。針對患者自我管理，筆者結合慢性肺疾病康復護理專家共識制定了合適的健康教育資料、錄制宣教視頻，通過改變患者的認知、信念，進而改變患者的行為。運動訓練是肺康復的重要組成部分，主要包括呼吸肌功能鍛煉以及上肢訓練、下肢訓練、全身振動訓練等輔助呼吸肌群的鍛煉[25-26]。本研究主要納入呼吸肌力訓練、呼吸模式訓練、氣道廓清訓練及肢體功能訓練，訓練內容充實、時間安排合理、訓練形式多樣。同時在訓練過程中筆者使用到北京海思瑞格科技有限公司研發了心肺康復系統，通過可穿戴設備，該系統能實時為患者提供康復訓練過程中的心肺功能評測、康復訓練指導和康復效果定量評估，為心肺康復訓練提供量化分析工具和客觀指標。這種個性化、精準化、可視化、實時反饋的訓練模式能極大程度的調動患者自我效能，使其最大程度掌握訓練技巧，從而達到最佳的訓練效果。

雖然可穿戴設備的肺康復訓練能提高患者自我管理效能，但本研究仍存在一些不足，由于干預的重點在住院期間，受限于可穿戴設備的數量，未在出院患者中遠程實施，其次，本研究未進一步探討吸煙對可穿戴設備的肺康復訓練水平的影響。因此，在今后的工作中，尤其是在后疫情時代，筆者將重點探索以家庭為基礎的遠程“肺康復”管理方案，持續提升肺康復質量內涵；同時將在此基礎上，對吸煙影響可穿戴設備的肺康復訓練進行深入研究。

綜上所述，由于身體活動水平與運動耐量、疾病癥狀、殘疾發生率和死亡率之間存在密切關系，COPD 患者對身體活動的客觀測量興趣持續上升。因此，在 COPD 患者身體上佩戴可穿戴設備用于身體活動測量是有益的，因為可穿戴設備提供的反饋可能會增加患者的活動積極性以獲得健康益處的動力。安裝在手臂或軀體上的便攜式、輕便的皮膚傳感器可以提供足夠的舒適度和有意義的測量值，以監測和修改患者行為，從而增強對促進健康的患者行為的依從性，并提高日常生活中的活動水平。因此，針對慢阻肺患者實施基于可穿戴設備的肺康復訓練能提高患者自我管理效能，增強患者的康復依從性，從而改善患者的呼吸困難癥狀，進一步提升運動耐量和日常生活活動能力，延緩疾病進展。