居家步行鍛煉對COPD患者心肺運動功能的影響

郝永發(fā),周 萍,魏碩碩,馬曉虎,陳 娟

慢性阻塞性肺疾病(COPD),簡稱慢阻肺,是一種常見且可防可治的呼吸道疾病,以進行性和不完全可逆氣流受限為主要病理生理改變。慢阻肺患者存在持續(xù)性呼吸困難、咳嗽和/或咳痰的呼吸道癥狀,嚴重影響其運動能力、生活質(zhì)量和心理健康［1］。我國20歲以上人口COPD患病率為8.6%,40歲以上成人COPD發(fā)病率為13.7%［2］,給患者、衛(wèi)生保健人員和社會帶來了巨大的疾病和經(jīng)濟負擔。慢阻肺的治療包括藥物治療和非藥物治療,其中肺康復是最重要的非藥物治療策略之一。肺康復(PR)是一組以運動為核心的綜合干預措施,旨在幫助改善慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者的生理及心理狀態(tài),促進其養(yǎng)成并長期堅持有利于健康的生活行為習慣［3］。目前肺康復在COPD中應用最為廣泛［4］,研究顯示堅持規(guī)律體力活動的慢阻肺患者其住院和全因死亡的風險更低［5］,而且體力活動較多的患者相對于體力活動較少的患者生理功能更好［6］。體力活動被定義為由骨骼肌產(chǎn)生的任何導致能量消耗的身體運動［7］,散步是大多數(shù)人每天都在做的體力活動。然而,目前尚不清楚每天堅持一定時間的居家步行鍛煉是否會改善穩(wěn)定期COPD患者的最大攝氧量等心肺運動功能,因此本文旨在探討以居家步行鍛煉為主的肺康復對穩(wěn)定期COPD患者心肺運動功能的影響,以期設(shè)計出一套合理、便于實施且可橫向比較的家庭肺康復運動方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料:采用前瞻性隊列研究設(shè)計,連續(xù)性選取2020年5月至2021年10月就診于寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院呼吸與危重癥科門診的COPD穩(wěn)定期患者為候選對象,通過分析既往病史、臨床癥狀、體征、肺部影像資料及肺功能檢查結(jié)果,最終確定了50名單純的穩(wěn)定期慢阻肺男性患者為研究對象。該研究經(jīng)寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院倫理委員會批準(編號2020338),所有患者均簽署入組同意書。

1.1.1 納入標準:①確診的COPD患者(支氣管舒張劑后肺功能檢查顯示FEV1/FVC<70%,具體參考GOLD指南);②病情長期穩(wěn)定,近兩周無急性加重病史;③因急性加重住院治療后病情穩(wěn)定兩周以上;④自愿加入并簽署知情同意書;⑤排除引起COPD類似癥狀和肺功能改變的其他疾病。

1.1.2 排除標準:①冠心病心絞痛頻繁發(fā)作,或近4周內(nèi)發(fā)生過急性心肌梗死事件;②不會使用微信聊天功能;③腦卒中后遺留肢體運動功能障礙或肢體殘疾;④存在肢體活動受限的殘障人員;⑤合并精神疾患無法配合完成步行鍛煉任務;⑥合并哮喘、支擴、肺間質(zhì)病、肺動脈高壓、心力衰竭、肺癌等其他疾病。

1.2 研究方法:本研究為前瞻性隊列研究。收集所有患者的一般資料,包括身高、體重、年齡、吸煙史、文化程度、GOLD分級及BODE分級,并采用面對面的方法對其培訓COPD常規(guī)自我管理方案,內(nèi)容涉及GOLD指南推薦的藥物、戒煙、營養(yǎng)、疫苗等方面。隨后根據(jù)患者對步行鍛煉方案的接受度及個人意愿,非隨機的將患者分為步行鍛煉組和常規(guī)管理組。步行鍛煉組患者接受為期12周的居家步行鍛煉及COPD常規(guī)自我管理,而常規(guī)管理組患者只接受12周的COPD常規(guī)自我管理。步行鍛煉組居家步行鍛煉方案為選擇自家附近安靜、平坦、安全的場所為運動場地,以日常生活中的步行速度完成步行鍛煉,30 min/次,5次/周,周期為12周。步行鍛煉組和常規(guī)管理組均在管理前和管理12周后行心肺運動試驗,通過心肺運動試驗評估所有患者的運動耐力及心肺功能。

1.3 測量指標:心肺運動試驗(CPET)是利用人體外呼吸與內(nèi)呼吸耦聯(lián)原理,通過運動激發(fā)受試者增加氧氣吸入和二氧化碳排出,同時應用含有O2和CO2快速反應傳感器來檢測靜息、運動和恢復狀態(tài)下每次呼吸的O2耗量和CO2呼出量等氣體代謝測試技術(shù),精確測定運動狀態(tài)下外呼吸與內(nèi)呼吸的氣體代謝異常。由于心肺運動試驗儀的氣體分析器、流量檢測表易于偏移,每次試驗前須對氣流、流量、O2和CO2分析器進行定標,減少誤讀性和系統(tǒng)性誤差［8］。叮囑患者在飯后2～3 h檢查,操作前進行運動風險初步評估并簽署知情同意書。室內(nèi)溫度控制在20℃～25℃、濕度控制在40%～60%。急救設(shè)備準備齊全,以備運動中惡性心律失常的發(fā)生。本研究選擇踏車運動模式,并采用分級遞增運動方案(Ramp方案),測定VO2、VCO2、呼吸次數(shù)、潮氣量,同時監(jiān)測心電圖、血氧飽和度和血壓的變化。心肺運動試驗提供的指標十分豐富,最終選擇最大公斤攝氧量(VO2max/kg)、無氧閾(AT)、代謝當量(MET)、最大功率(Wmax)、最大呼吸(Rmax)、呼吸儲備(BR)、最大分鐘通氣量(VEmax)、最大心率(HRmax)、心率儲備(HRR)及氧脈博(VO2/HR)為評價指標。

1.4 隨訪:2組患者均采用每周一次的微信訪談,訪談內(nèi)容包括是否規(guī)范藥物治療,是否有急性加重的臨床表現(xiàn),是否戒煙,是否高蛋白飲食等,并給予相關(guān)建議和指導。為2組患者配備計步器,計步器可記錄2組患者的每日累計運動步數(shù)及累計運動時間,要求患者于睡前將個人數(shù)據(jù)發(fā)送至慢病管理醫(yī)師微信,目的是監(jiān)督所有患者的日常體力活動水平,如參與者不能堅持每周轉(zhuǎn)發(fā)5次,視為自動脫落。要求步行鍛煉組患者完成步行鍛煉任務后填寫運動日志,并發(fā)送至慢病管理醫(yī)師微信,如參與者每周步行鍛煉少于3次,且督促無效,視為未完成步行鍛煉任務而脫落。2組患者的隨訪內(nèi)容及隨訪方式見表1。

表1 2組患者康復內(nèi)容及隨訪方式對照表

2 結(jié)果

2.1 一般資料:本研究總計納入50例穩(wěn)定期COPD男性患者作為研究對象,步行鍛煉組32例,其中23例完成了為期12周的居家步行鍛煉任務,9例因未完成步行鍛煉任務而脫落;常規(guī)管理組18例,其中12例完成了COPD常規(guī)自我管理,6例因未轉(zhuǎn)發(fā)每日累計步數(shù)及時間而脫落。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)步行鍛煉組與常規(guī)管理組患者在年齡、身高、體重指數(shù)、吸煙指數(shù)、文化程度、疾病嚴重程度(GOLD分級、BODE分級)、每日累計步行時間及步數(shù)方面差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表2。

表2 研究對象一般資料

2.2 管理前心肺運動功能比較:步行鍛煉組與常規(guī)管理組在管理前均進行了心肺運動功能測定,結(jié)果顯示2組患者管理前的VO2max/kg、MET差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而其他指標間差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表3。

表3 管理前步行鍛煉組與常規(guī)管理組心肺運動功能比較

2.3 管理前后心肺運動功能比較:經(jīng)過12周管理后,再次評估了2組患者心肺運動試驗,步行鍛煉組患者管理前后的VEmax、BR及Rmax差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而VO2max/kg、AT、MET、Wmax、VO2/HR、HRmax、HRR及SPO2差異則均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。常規(guī)管理組患者管理前后的VEmax、BR、Rmax、VO2max/kg、AT、MET、Wmax、VO2/HR、HRmax、HRR及SPO2等指標前后變化差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表4。

表4 步行鍛煉組與常規(guī)管理組管理前后心肺運動功能比較

3 討論

慢性阻塞性肺疾病的患者肺通氣功能存在明顯障礙,運動耐量較同齡人顯著降低,科學的運動訓練可提高COPD患者的運動耐量,而且強度越高,運動耐量改善越顯著［9-10］,但日常的步行鍛煉是否會改善穩(wěn)定期慢阻肺患者的運動耐量尚需進一步探索。心肺運動試驗的指標VO2max/kg是反映運動耐量的最佳指標,相較于6分鐘步行距離等指標更加客觀和敏感［11］。本研究分別對比了步行鍛煉組及常規(guī)管理組患者管理前后心肺運動試驗相關(guān)指標的變化情況,結(jié)果顯示2組患者管理前后的VO2max/kg、AT、MET、Wmax、VO2/HR、HRmax、HRR及SPO2差異均無統(tǒng)計學意義。步行鍛煉組患者管理前后的VO2max/kg對比結(jié)果表明2組患者管理前后運動耐量變化差異均沒有統(tǒng)計學意義,反映每日30分鐘的單純步行鍛煉并未提高慢阻肺患者的運動耐量。然而2020年Ward Thomas等進行的系統(tǒng)回顧與薈萃分析結(jié)果顯示,COPD患者通過有監(jiān)督的有氧運動訓練可實現(xiàn)VO2peak的適度改善,而且運動總量越大,效果越好［12］。同時美國運動醫(yī)學院關(guān)于運動處方(頻率、強度、時間、模式)的建議已成功應用于不同嚴重程度的COPD患者中,每周三至五次,每次持續(xù)20至60分鐘的中高強度有氧運動訓練(>60%的最大工作負荷),能夠在運動耐量和健康相關(guān)生活質(zhì)量方面產(chǎn)生最佳的訓練效果［13］。本研究采用的運動形式為日常步行鍛煉,強度約為2.3至2.9MET［14］,屬于低強度運動形式,且運動時長僅為30分鐘,故未能達到改善心肺運動功能的目標。短時間單純的低強度運動并不能改善慢阻肺患者的運動耐量,后續(xù)研究中應參考美國運動醫(yī)學院關(guān)于COPD患者運動處方的相關(guān)建議,綜合患者個體條件,制定橫向可比的個體化運動處方。

雖然本研究的結(jié)果顯示單純的步行鍛煉并未改善COPD患者的運動耐量,但本研究發(fā)現(xiàn)步行鍛煉組患者管理后的VEmax、Rmax較管理前有所增加,BR較管理前有所降低,差異具有統(tǒng)計學意義。而日常管理組患者管理前后的VEmax、Rmax及BR無明顯變化,差異無統(tǒng)計學意義。心肺運動試驗中的呼吸儲備為計算所得,BR=(MVV-VEmax)/MVV(%),患者MVV固定,當VEmax增加時,BR將降低,因此步行鍛煉組患者的呼吸儲備較管理前有所降低。該研究表明每日堅持30分鐘的步行鍛煉可能對COPD患者運動中的通氣功能有所改善,但機制尚不清楚。韓國學者對20名日常生活中缺乏體力活動的女大學生進行了12周的運動訓練(有氧運動+重量訓練),然后評價訓練前后體脂率、骨骼肌力量及心肺運動功能差異,結(jié)果顯示受試者體重及體脂率下降,骨骼肌力量增加,同時也觀察到最大通氣量(VEmax)及最大心率(HRmax)較訓練前有所增加［15］。也有一些研究發(fā)現(xiàn)COPD患者的乳酸酸中毒通常發(fā)生在低運動水平患者中,而這種生理變化可以刺激機體產(chǎn)生更多的通氣需求［16-18］,這可能與步行鍛煉組患者管理前后VEmax、Rmax及BR的變化有關(guān)。本研究表明步行鍛煉組患者管理后的VEmax及Rmax較管理前有所增加,因此推測散步這樣的低強度運動可能誘導步行鍛煉組患者產(chǎn)生更多的乳酸,這些乳酸將刺激機體增加肺的通氣量,從而改變原有的呼吸模式。因此,相較于久坐的生活習慣,每日步行鍛煉可能會改善慢阻肺患者的呼吸功能,具有實際的臨床意義。

本研究存在一定的局限性:本研究不是隨機對照試驗,是根據(jù)COPD患者是否志愿參與步行鍛煉為分組條件的,結(jié)果顯示32人愿意參加步行鍛煉,18人不愿意參加步行鍛煉。對比2組患者管理前的心肺運動試驗結(jié)果,本研究發(fā)現(xiàn)步行鍛煉組COPD患者明顯擁有更優(yōu)的運動耐量,因此推測現(xiàn)實生活中運動耐力較好的慢阻肺患者參與家庭肺康復的積極性更高,而那些運動耐力明顯受損的慢阻肺患者積極性可能較差。然而相關(guān)的研究顯示運動能力受損較大的患者從肺康復中獲益更多［19］,但這些運動耐力較差的COPD患者更易中途退出肺康復計劃［20］,如何增加該類患者的參與度將是家庭肺康復實施過程中的難點,需要臨床醫(yī)生對其進行更多的教育和支持。本研究未納入女性COPD患者,現(xiàn)實中男性與女性的運動能力存在差別,當校正體重及運動因素后,女性的峰值攝氧量約為男性峰值攝氧量的77%,為減少性別因素對心肺運動試驗結(jié)果的影響,本研究僅選擇了男性COPD患者為研究對象,存在選擇偏倚。

綜上所述,本研究結(jié)果顯示單純的步行鍛煉并不能改善慢阻肺患者的運動耐力,但堅持每日散步的生活習慣可能會改善慢阻肺患者的肺通氣功能,日常生活中應積極鼓勵穩(wěn)定期慢阻肺患者增加體力活動量,提高體力活動水平。