慢性阻塞性肺疾病患者深吸氣量與運動能力的關系*

陳 瑞， 陳榮昌， 陳 新

(1中山大學孫逸仙紀念醫院呼吸內科，廣東 廣州 510120；2廣州醫學院呼吸疾病國家重點實驗室，廣東 廣州 510120；3南方醫科大學珠江醫院呼吸內科，廣東 廣州 510282)

慢性阻塞性肺疾病患者深吸氣量與運動能力的關系*

陳 瑞1， 陳榮昌2△， 陳 新3

(1中山大學孫逸仙紀念醫院呼吸內科，廣東 廣州 510120；2廣州醫學院呼吸疾病國家重點實驗室，廣東 廣州 510120；3南方醫科大學珠江醫院呼吸內科，廣東 廣州 510282)

目的： 探討慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者深吸氣量與運動能力的關系。方法采用呼氣負壓技術(NEP)檢測42例緩解期COPD患者平靜呼吸時呼氣氣流受限(EFL)情況。將COPD患者分為EFL組和無EFL組，并進行常規肺功能和癥狀限制遞增功率心肺運動測試。結果42例COPD患者中29例在平靜呼吸時檢測到EFL，13例未檢測到EFL。與無EFL組相比，EFL組深吸氣量占預計值百分比(IC％pred)(Plt;0.01)、第1 s用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1％pred)(Plt;0.01)、第1 s用力呼氣容積占用力肺活量百分比(FEV1/FVC％)(Plt;0.01)、比彌散量占預計值百分比(DLCO/VA％pred)(Plt;0.05)和最大攝氧量占預計值百分比(VO2max％pred)(Plt;0.01)均顯著下降。多元逐步回歸分析結果表明，IC％pred和FEV1％pred對VO2max％pred有顯著預測意義。在EFL組，IC％pred與VO2max％pred的相關性最好(r=0.787,Plt;0.01)；在無EFL組，FEV1％pred與VO2max％pred的相關性最好(r=0.625,Plt;0.01)。結論在平靜呼吸時出現EFL的COPD患者，肺過度充氣可能是運動能力下降的主要原因；在平靜呼吸時無EFL的COPD患者，氣流阻塞可能是運動能力下降的主要原因。

肺疾病，慢性阻塞性； 吸氣量； 呼氣流速受限

運動能力下降是慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases,COPD)患者就診的主要原因。COPD的發病機制尚不十分清楚[1]。第1 s用力呼氣容積(forced expiratory volume in first second，FEV1)是臨床常用評價COPD患者病情嚴重程度和運動能力的客觀檢測指標。然而，FEV1并不能準確評價COPD患者的運動能力。呼氣氣流受限(expiratory flow limitation，EFL)是COPD重要的病理生理特點，嚴重者在平靜呼吸時可出現EFL，導致功能殘氣量(functional residual capacity,FRC)增加和深吸氣量(inspiratory capacity，IC)下降[2]。文獻報道在平靜呼吸時出現EFL的COPD患者肺容量指標IC比流速指標FEV1更能準確評價其支氣管舒張劑療效[3]。與FEV1相比，在平靜呼吸時出現EFL的COPD患者IC與運動能力關系如何，目前國內未見相關的文獻報道。本研究采用呼氣負壓技術(negative expiratory pressure,NEP)檢測42例緩解期COPD患者平靜呼吸時EFL，將COPD患者分成EFL組和無EFL組，旨在分組比較IC和FEV1等肺功能指標與COPD患者運動能力的關系。

材 料 和 方 法

1研究對象

COPD患者42例，診斷符合美國國立心、肺及血液研究所/世界衛生組織(NHLBI/WHO)頒布的“全球慢性阻塞性肺疾病防治倡議”(GOLD)有關COPD緩解期標準。所有受試者均為中山大學附屬第二醫院或廣州醫學院第一附屬醫院呼吸門診就診患者。男性41例，女性1例，平均年齡(66.97±6.89)歲。按照GOLD分級1級4例，2級10例，3級28例。所有受試者均無進行運動心肺功能測試的禁忌癥，在受試前6 h未用過短效支氣管舒張劑，24 h未用過長效支氣管舒張劑，并排除其它呼吸系統疾病、心血管疾病、骨關節病、心理或系統性疾病。

2常規肺通氣功能測試、彌散功能和肺容量測試

采用Cosmed肺功能儀，參照美國胸科協會肺功能檢查操作規范進行常規肺通氣功能、彌散功能和肺容積測定。肺彌散功能測定采用一口氣法，肺容量測定采用多次氮沖洗重復呼吸法。

3NEP技術檢測EFL

主要儀器設備和連接方法參照文獻[4]進行。受試者坐位自然平靜呼吸，當呼吸平穩后在呼氣開始時給予-5～-7 cm H2O負壓，呼氣結束后囑深吸氣至肺總量位置，重復5-10次。仰臥位重復上述步驟。

EFL的評價采用3分法EFL評分。比較施加負壓前后潮氣呼吸流速-容積(tidal breathing flow-volume,TBFV)曲線，當無EFL存在時，TBFV曲線與基礎曲線相比流速明顯增加。相反，有EFL存在時，TBFV曲線與基礎曲線重疊。1分為坐位及仰臥位均未檢測到EFL；2分為仰臥位檢測到EFL，坐位未檢測到EFL；3分為坐位及仰臥位均檢測到EFL。

4癥狀限制遞增功率運動試驗

采用 Quark PFT型心肺運動功能儀進行癥狀限制遞增功率運動試驗，評價COPD患者運動能力。具體運動方案分為3個階段：第1階段為開始運動的1 min熱身，即0功率負荷階段；第2階段按照7W/min的速度進行斜坡式功率遞增，轉速維持在55-65 r/min，直至患者出現終止運動的指征，如因呼吸困難要求停止運動，極度下肢疲勞，指尖血氧飽和度低于85％，血壓大于210/110mmHg，嚴重心律失?；蛐穆收碱A計值百分比達到90％等；第3階段為恢復階段，做3-5 min無功率負荷的恢復。運動過程中連續監測受試者心電、血壓、外周血氧飽和度及各項呼吸參數，每隔2 s或3 s電腦自動記錄攝氧量和心率，每分鐘對受試者進行Borg呼吸困難評分。

5呼吸流速和容量的測定

采用層流型流量計(MLT 1000L，ADInstruments)測量呼吸氣流流速(V)，呼吸容量的測定通過流速對時間的積分求得。通過與口器相連的差分壓力傳感器(Validyne)監測氣道開口壓(airway-opening pressure,Pao)。每次實驗前后進行容量和壓力校準。

6數據采集

流速、壓力信號放大后連接PowerLab16導生理記錄儀(ML141，ADInstruments)，在Chart5.0軟件支持下進行數據采集，采集頻率為200 Hz。

7統計學處理

結 果

1在平靜呼吸時出現EFL對COPD患者肺功能的影響

42例COPD患者中29例在平靜呼吸時檢測到EFL，13例在平靜呼吸時未檢測到EFL。EFL組29例均為男性，平均年齡(65.43±5.87)歲。無EFL組男性12例，女性1例，平均年齡(67.48±6.32)歲。2組患者體重指數(BMI)和各項肺功能指標見表1。與無EFL組相比，EFL組深吸氣量占預計值百分比(IC％pred)、第1秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1％pred)、第1秒用力呼氣容積占用力肺活量百分比(FEV1/FVC％)、比彌散量占預計值百分比(DLCO/VA％pred)和VO2max％pred均顯著低于無EFL組。

表1 EFL組和無EFL組體重指數和基礎肺功能指標

2COPD患者的運動能力與各項肺功能指標的相關性分析

肺容量指標中IC％pred(r=0.592，Plt;0.01)與VO2max％pred呈顯著正相關關系;FRC％pred(r=-0.432，Plt;0.01)和殘氣量占肺總量百分比(RV/TLC％)(r=-0.389，Plt;0.05)與VO2max％pred呈顯著負相關關系;殘氣量占預計值百分比(RV％pred)(r=-0.243，Pgt;0.05)和肺總量占預計值百分比(TLC％pred)(r=-0.206，Pgt;0.05)與VO2max％pred無顯著相關關系。肺流速指標中FEV1％pred(r=0.573，Plt;0.01)和FEV1/FVC％(r=0.446，Plt;0.01)分別與VO2max％pred呈顯著正相關關系。肺彌散功能指標DLCO/VA％pred(r=0.487，Plt;0.01)與VO2max％pred呈顯著正相關關系。

3影響COPD患者運動能力的多因素分析

以VO2max％pred為因變量，采用多元逐步回歸分析FEV1％pred、FEV1/FVC％、IC％pred、FRC％pred、RV％pred、TLC％pred、RV/TLC％和DLCO/VA％pred等8個自變量對運動能力的預測性。結果表明，8個自變量中僅IC％pred(X1)和FEV1％pred(X2)對VO2max％pred(Y)有顯著預測意義，其中最先進入的因素是IC％pred(β=0.681,Plt;0.01)，其次是FEV1％pred(β=0.527,Plt;0.01)。回歸方程：Y=-10.7+0.54X1+0.62X2。分組分析結果表明，在EFL組IC％pred與 VO2max％pred的相關性最好；在非EFL組FEV1％pred與VO2max％pred的相關性最好,見表2。

表2 COPD患者各項肺功能指標與運動能力的相關性分析

討 論

EFL是COPD重要的病理生理特點，在COPD患者中廣泛存在[5]。EFL是指在用力呼氣時最大呼氣流速或呼氣中、晚期流速低于預計值水平，嚴重者呼氣流速可與平靜呼吸時呼氣流速相等。本研究結果表明，平靜呼吸時出現EFL的COPD患者在氣流阻塞程度、彌散功能下降、肺過度充氣及運動能力下降方面均較無EFL患者更為嚴重，與國外報道相符[6]。EFL可以使肺過度充氣增加，導致產生內源性呼氣末正壓，使吸氣做功增加。FRC是直接反映肺過度充氣的容量指標，本研究中IC％pred與FRC％pred呈顯著負相關關系，提示IC可間接反映肺過度充氣。

運動能力下降是COPD患者的常見主訴。目前國內多集中研究肺流速指標FEV1％pred和FEV1/FVC％與COPD患者運動能力的關系。對肺容量指標IC與COPD患者運動能力的關系研究很少。由于單獨采用FEV1％pred和FEV1/FVC％等肺流速指標不能準確反映COPD患者運動能力[7]，研究IC等其它肺功能指標與運動能力的關系有重要的臨床意義。本研究結果表明，多項肺功能指標中FEV1％pred、FEV1/FVC％、IC％pred、DLCO/VA％pred與VO2max％pred呈顯著正相關關系，FRC％pred 和RV/TLC％與VO2max％pred呈顯著負相關關系，提示COPD患者運動能力受靜息狀態下氣流阻塞程度、肺過度充氣、彌散功能等多因素影響。國外文獻報道COPD患者的運動能力與其在運動過程中所能達到的最大潮氣量密切相關[8]。Díaz等[9]報道平靜呼吸時出現EFL的COPD患者在運動中所能達到的最大潮氣量取決于IC的大小。我們推測平靜呼吸時出現EFL的COPD患者肺容量指標IC可能比流速指標更能準確反映COPD患者的運動能力。本研究與以往其它研究相比最大的特點在于把COPD患者分成EFL組和無EFL組來分析影響運動能力的肺通氣功能、彌散功能和肺容量指標。研究結果表明，8個靜態肺功能指標中僅IC％pred和FEV1％pred對COPD患者運動能力有顯著預測意義。在平靜呼吸時出現EFL的COPD患者，肺過度充氣可能是運動能力下降的主要機制；在平靜呼吸時無EFL的COPD患者，氣流阻塞可能在運動能力下降中起主要作用。本研究結果將有助于制定個體化的COPD肺康復方案。在平靜呼吸時出現EFL的嚴重COPD患者，除基礎下肢運動訓練外，聯合吸入支氣管舒張劑和進行吸氣肌肉訓練等減輕肺過度充氣的康復措施將有助于增加吸氣肌肉做功，提高肺康復治療效果[10]。

綜上所述，IC％pred和FEV1/FVC％應聯合作為評價COPD患者運動能力的客觀指標。在平靜呼吸時出現EFL的嚴重COPD患者，肺過度充氣可能是運動能力下降的主要原因。在平靜呼吸時無EFL的COPD患者，氣流阻塞可能是運動能力下降的主要原因。

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RelationshipbetweeninspiratorycapacityandexerciseenduranceinCOPDpatients

CHEN Rui1,CHEN Rong-chang2,CHEN Xin3

(1DepartmentofRespiratoryDiseases,SunYat-senMemorialHospital,SunYat-senUniversity,Guangzhou510120,China;2StateKeyLaboratoryofRespiratoryDiseases,GuangzhouMedicalCollege,Guangzhou510120,China;3DepartmentofRespiratoryDiseases,ZhujiangHospital,NanfangMedicalUniversity,Guangzhou510282,China.E-mail:chrc@vip.163.com)

AIM: To explore the relationship between inspiratory capacity (IC) and exercise endurance in chronic obstructive pulmonary diseases(COPD) patients.METHODSForty-two COPD patients were enrolled in the study.The technique of negative expiratory pressure (NEP) was employed to assess expiratory flow limitation (EFL) of the COPD patients at rest.Simultaneously,routine pulmonary function tests and an incremental symptom-limited exercise test were performed.RESULTSTwenty-nine patients had EFL and 13 patients were non-EFL at rest.Compared with non-EFL group,IC％pred (Plt;0.01),FEV1％pred (Plt;0.01),FEV1/FVC％ (Plt;0.01),DLCO/VA％pred (Plt;0.05) and VO2max％pred (Plt;0.01) in EFL group were significantly decreased.The results of stepwise regression analysis indicated that IC％pred and FEV1％pred were the only significant contributors to exercise tolerance.Subgroup analysis showed that IC％pred was correlated best with VO2max％pred in EFL patients (r=0.787,Plt;0.01),and FEV1％pred was correlated best with VO2max％pred in non-EFL patients (r=0.625,Plt;0.01).CONCLUSIONIn COPD patients with EFL at rest,hyperinflation may be the main reason for the reduction of exercise tolerance,otherwise in non-EFL patients,airway obstruction probably plays a key role in limiting exercise endurance.

Pulmonary disease,chronic obstructive; Inspiratory capacity; Expiratory flow limitation

1000-4718(2011)05-0972-04

R563

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2011.05.026

2010-12-14

2011-03-10

廣東省科技計劃社會發展項目(No.E002009062)；廣東省自然科學基金研究團隊項目(No.04205342)

△通訊作者 Tel：020-34297736; E-mail：chrc@vip.163.com