肺康復(fù)運(yùn)動(dòng)療法在慢性阻塞性肺疾病中的研究進(jìn)展

谷青青，王志霞，袁曉梅

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)簡(jiǎn)稱(chēng)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(guó)40歲以上成年人的患病率約為13.6%[1]。慢阻肺患者因進(jìn)行性呼吸困難出現(xiàn)活動(dòng)量螺旋式下降，與體力活動(dòng)降低和死亡率增加相關(guān)，故相關(guān)學(xué)者對(duì)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(dòng)[2]。肺康復(fù)(Pulmonary rehabilitation，PR)是基于對(duì)患者的全面評(píng)估，然后進(jìn)行個(gè)體化治療，包括但不限于針對(duì)行為改變的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)療法是肺康復(fù)的重要核心組成部分，可通過(guò)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(lái)本文將對(duì)運(yùn)動(dòng)療法在慢阻肺中的研究進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 運(yùn)動(dòng)療法在慢阻肺肺康復(fù)中的作用機(jī)制

慢阻肺患者多有呼吸困難、活動(dòng)耐力及生活質(zhì)量下降等臨床表現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能提高呼吸肌肌力，改善運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量[6]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在肺康復(fù)中的作用機(jī)制主要有以下三方面[7]：①改善肺通氣和換氣功能：運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通氣量需求增加，為適應(yīng)機(jī)體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，呼吸肌做功增加，肌肉功能代償增加為呼吸肌運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，從而增加肺通氣量及氣體交換頻率。②改善機(jī)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(dòng)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(yùn)動(dòng)鍛煉可提高每搏輸出量，降低靜息心率，還可增強(qiáng)心肌代謝能力，提升對(duì)缺血再灌注損傷的耐受性，從而改善活動(dòng)耐力。研究發(fā)現(xiàn)間質(zhì)性肺病患者有氧運(yùn)動(dòng)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?，合理的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)耐受性。

2 運(yùn)動(dòng)療效的評(píng)估方法

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

3 運(yùn)動(dòng)療法的方式

運(yùn)動(dòng)療法是一種有組織、有目的活動(dòng)，目的是提高心肺功能，從而改善呼吸困難癥狀和提升運(yùn)動(dòng)耐力[11]，因病情嚴(yán)重不能參與門(mén)診肺康復(fù)治療的COPD患者接受有監(jiān)督的家庭運(yùn)動(dòng)鍛煉同樣有效[12]。目前運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間保持特定強(qiáng)度負(fù)荷或動(dòng)作質(zhì)量的活動(dòng)，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(jiàn)訓(xùn)練方式有步行、慢跑、騎自行車(chē)、運(yùn)動(dòng)平板等，推薦訓(xùn)練3～5次/周，20～60min/次，鍛煉強(qiáng)度為Borg呼吸困難或疲勞評(píng)分達(dá)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(chē)訓(xùn)練12周后肺通氣換氣功能提高、運(yùn)動(dòng)耐力增加，還可通過(guò)降低白介素6(Interleukin，IL-6)水平、提高白介素10(IL-10)水平而增強(qiáng)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(qiáng)度的ET較低強(qiáng)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(wú)法維持高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，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(píng)分、6MWD及肺功能指標(biāo)組間比較無(wú)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(shí)還有可能通過(guò)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(guò)ET來(lái)改善病情，而對(duì)于不能耐受長(zhǎng)時(shí)間鍛煉的患者可選取高強(qiáng)度間歇耐力鍛煉，可通過(guò)延長(zhǎng)總時(shí)長(zhǎng)而達(dá)到有效的鍛煉。

抗阻訓(xùn)練(resistance training，RT)：是通過(guò)重復(fù)多組有節(jié)奏的負(fù)重練習(xí)，并達(dá)到提高肌肉群力量和運(yùn)動(dòng)耐力、改善肺功能和生活質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式。研究表明 COPD患者予抗阻訓(xùn)練后CRQ評(píng)分、骨骼肌力量和肺功能較前改善[18]，聯(lián)合耐力訓(xùn)練時(shí)療效更佳，且不會(huì)增加不良事件。目前尚無(wú)針對(duì)COPD患者的RT指南，美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)院建議遵循與健康成年人和/或老年人相同運(yùn)動(dòng)處方的頻率、強(qiáng)度、時(shí)間、類(lèi)型原則，推薦1～4組/次，10～15次/組，≥2d/周，單次最大重復(fù)負(fù)荷量(one repetition maximum，1RM)的40%～50%。可利用1RM的60%～70%進(jìn)行中等強(qiáng)度的阻力訓(xùn)練，5～6分(中等)和7～8分(劇烈)的感知?jiǎng)诹?lái)指導(dǎo)強(qiáng)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(xiàng)中等到極低質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)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(méi)有明顯差異[20]，可據(jù)個(gè)人喜好選擇訓(xùn)練方式；但亦有學(xué)者認(rèn)為 RT可通過(guò)患者的承受負(fù)荷進(jìn)行個(gè)體化調(diào)整訓(xùn)練[21]，且RT增強(qiáng)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(duì)于優(yōu)選何種方式及能否互為替代仍需進(jìn)一步研究。

呼吸肌訓(xùn)練：平靜呼吸時(shí)膈肌和肋間外肌通過(guò)收縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)吸氣，通過(guò)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?jiǎng)恿?lái)源，由膈肌收縮而增加的通氣量為平靜呼吸時(shí)的70%～80%[22]。呼氣是被動(dòng)過(guò)程，因此多為關(guān)于吸氣肌訓(xùn)練(Inspiratory muscle training，IMT)研究。COPD患者運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)，使流向活動(dòng)肢體肌肉的血流量和氧氣運(yùn)輸減少，繼而加劇肢體疲勞并影響運(yùn)動(dòng)功能，然而在極度運(yùn)動(dòng)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(lèi)型：吸氣阻力訓(xùn)練、閾值負(fù)荷吸氣訓(xùn)練和過(guò)度通氣訓(xùn)練。深呼吸訓(xùn)練器屬于可調(diào)阻力負(fù)荷呼吸訓(xùn)練器，趙亭亭[24]對(duì)中重度COPD穩(wěn)定期患者2個(gè)月的呼吸肌訓(xùn)練研究，其采用深呼吸訓(xùn)練器進(jìn)行吸氣肌訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)患者運(yùn)動(dòng)耐力、生活質(zhì)量和肺功能均有改善。在IMT對(duì)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(jī)臨床試驗(yàn)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(qiáng)度從最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，PImax)的30%～80%開(kāi)始，強(qiáng)度據(jù)每周測(cè)量的PImax而增加。但Marc Beaumont等[26]認(rèn)為單獨(dú)IMT不能確定是否有改善呼吸困難和生活質(zhì)量的價(jià)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(jiàn)的研究，且其理論基礎(chǔ)還存在爭(zhēng)議，接下來(lái)我們應(yīng)繼續(xù)完善其理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步明確IMT在PR中的具體價(jià)值，同時(shí)研究與PImax相關(guān)的IMT強(qiáng)度的最佳設(shè)置。

神經(jīng)肌肉電刺激(neuromuscular electrical stimulation，NMES)：是通過(guò)在肌肉上放置導(dǎo)電墊，并使用間歇電流觸發(fā)動(dòng)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(qiáng)烈的肌肉收縮，從而達(dá)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(duì)COPD患者骨骼肌mRNA表達(dá)影響研究中[28]， 發(fā)現(xiàn)NMES和RE分別改變了18個(gè)和68個(gè)基因的mRNA豐度，說(shuō)明與NMES相比，RT對(duì)mRNA豐度有更廣泛的影響，但亦證明了NMES可能通過(guò)改變已知對(duì)肌肉質(zhì)量和力量有影響的基因的表達(dá)，從而對(duì)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(shí)聯(lián)合NMES可更好的提高中重度COPD患者運(yùn)動(dòng)耐力和姿勢(shì)平衡控制能力，其同意NMES可改善COPD患者的運(yùn)動(dòng)耐力。然而在一項(xiàng)為期8周的前瞻性、單盲、多中心、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中[30]，73名重度和極重度COPD患者隨機(jī)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(píng)分均有改善，組間比較無(wú)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(yùn)動(dòng)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(duì)象入選標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)，因?yàn)榧膊?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(shí)每個(gè)研究的康復(fù)訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)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(dá)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(wú)明顯差異的研究對(duì)象通過(guò)隨機(jī)臨床對(duì)照試驗(yàn)研究進(jìn)一步研究證實(shí)NMES在COPD肺康復(fù)中的應(yīng)用價(jià)值。

全身振動(dòng)訓(xùn)練(Whole-body Vibration，WBV)：是通過(guò)振動(dòng)儀器產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)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(lái)提高部分身體功能的運(yùn)動(dòng)方法[31]。在振動(dòng)刺激下外周血管擴(kuò)張，運(yùn)動(dòng)相關(guān)肌肉血液灌注增加以供應(yīng)運(yùn)動(dòng)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(gè)月后肌肉力量、運(yùn)動(dòng)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(shuō)明WBVT治療不會(huì)減輕炎癥反應(yīng)，但也不會(huì)加重炎癥反應(yīng)，考慮WBVT引起機(jī)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(wú)關(guān)，可能依賴(lài)于其他生物過(guò)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(zhǎng)，考慮WBVT對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的改善與平衡能力的提高有關(guān)，此外本體感覺(jué)神經(jīng)肌肉易化、緊張性振動(dòng)反射和肌肉收縮活動(dòng)增強(qiáng)等機(jī)制都可能與WBVT引起機(jī)體的生理變化有關(guān)。在不同頻率(分別為35Hz、25Hz、蹲位無(wú)振動(dòng))的WBVT對(duì)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(dòng)頻率效果也不同。然而部分研究表明WBVT對(duì)COPD患者的功能運(yùn)動(dòng)能力有好處，且無(wú)損傷、心臟癥狀或呼吸困難加重等不良事件，但對(duì)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(gè)月的訓(xùn)練(1次/周、90min/次)，WBVT組訓(xùn)練方式：在振動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)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(duì)照組予無(wú)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(yùn)動(dòng)能力，6MWD在組內(nèi)或組間比較沒(méi)有顯著差異。綜上，說(shuō)明WBVT對(duì)COPD肺康復(fù)的影響還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，但大部分研究認(rèn)為其可提高運(yùn)動(dòng)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(shí)在不同人群中建立較合適的WBVT頻率、幅度和持續(xù)時(shí)間。

4 小結(jié)

目前運(yùn)動(dòng)療法的臨床研究多為小樣本，大部分認(rèn)為運(yùn)動(dòng)療法可改善慢阻肺患者運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量，對(duì)于部分持反對(duì)意見(jiàn)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(kuò)大樣本的基礎(chǔ)上研究不同肺功能程度的患者在給予運(yùn)動(dòng)療法的療效。耐力訓(xùn)練和抗阻訓(xùn)練可作為運(yùn)動(dòng)療法的首選方法，必要時(shí)可聯(lián)合呼吸肌訓(xùn)練、神經(jīng)肌肉電刺激、全身振動(dòng)訓(xùn)練等增加療效，而對(duì)于通氣受限明顯時(shí)有耐力和抗阻訓(xùn)練受限時(shí)，可選后幾種進(jìn)行肺康復(fù)治療。我們應(yīng)盡快規(guī)范有效運(yùn)動(dòng)療法的時(shí)長(zhǎng)、頻次、強(qiáng)度等，以便更好地應(yīng)用于慢阻肺患者，從而提高患者運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量，減輕家庭社會(huì)負(fù)擔(dān)和降低死亡率。