下肢等速肌力訓練對中重度COPD 患者運動能力和生活質量的影響

何子凡 顧鈺霞 曾海珠 高宏昌 王金睿 王雨濛 章華麗 劉盼盼 張雯 付孝翠 劉錦銘 趙蕾

1上海市浦東新區公利醫院呼吸與危重癥醫學科200135;2連云港市婦幼保健院兒童康復科222000;3同濟大學附屬上海市肺科醫院肺循環科200433

COPD 是臨床十分常見的慢性疾病,肺康復是COPD 患者的治療措施之一。其目的是減輕癥狀,優化功能,減少疾病帶來的功能障礙,提高運動耐力和社會適應能力,從而改善健康相關生活質量。肺康復計劃包括運動、營養支持和教育三部分。運動訓練是COPD 患者肺康復計劃的核心[1]。目前COPD 患者下肢康復運動的方式尚存爭議,本研究通過分析下肢等速肌力訓練對COPD 患者生活質量、肺功能等的影響,為肺康復探索新的運動方案提供一定依據。

1 對象與方法

1·1 研究對象 隨機對照研究。選取2017年3月至2019年3月在上海市浦東新區公利醫院呼吸與危重癥醫學科門診就診的COPD 穩定期患者 (Ⅱ、Ⅲ級),采用隨機數字表法,將患者隨機分為對照組和運動組。所有受試者均符合納入排除標準,并簽署知情同意書。本研究通過上海市浦東新區公利醫院倫理委員會批準(2017研預審第08號)。

1·1·1 納入標準 (1)符合2017年慢性阻塞性肺疾病全球倡議 (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease,GOLD)指南[1]COPD穩定期診斷標準;(2)肺功能檢查:第1秒用力呼氣容積 (forced expiratory volume in the first second,FEV1)/FVC<70%,30% 18歲。

1·1·2 排除標準 (1)近1 個月內出現COPD急性發作;(2)合并嚴重心血管疾病(不穩定性心絞痛、藥物未控制的充血性心力衰竭、近期心肌梗死)、腫瘤、肺結核;(3)合并神經、關節疾病等不能配合完成等速肌力訓練者;(4)溝通障礙,依從性差,不能配合完成研究者。

1·2 研究方法

1·2·1 對照組干預方法 對照組按照2017 年GOLD 指南[1]給予常規藥物治療和疾病健康教育。

1·2·2 運動組干預方法 運動組在對照組干預基礎上行12周下肢等速肌肉訓練。在研究期間,所有受試者均按照2017年GOLD 指南[1]給予治療,同時進行科普教育并有權隨時退出研究。具體方案如下。

1·2·2·1 等速訓練 (1)等速訓練準備。運用美國BIODEX SYS4等速測試系統及其配置的附件,測試和訓練前對該裝置進行常規校正。患者取端坐位,動力儀軸心對準受試者股骨外髁,將患者上身舒適體位固定于座椅,雙手緊握測試椅兩側的把手,并用繃帶將大腿固定于坐椅,膝關節屈曲下垂固定于坐椅前,準備體位腰背屈伸90°,膝關節屈曲90°。(2)訓練模式。等速向心-向心模式,訓練角速度60°/s、120°/s、180°/s。(3)訓練動作。屈/伸(前伸的角度為90°～180°,后屈的角度為0°～60°)。(4)訓練過程。3種角速度下60°/s×10次、120°/s×15 次及180°/s×20 次為1 組,共訓練2組。每訓練完1種角速度后間歇1 min,訓練完1組休息3 min。以上動作每次訓練2組,隔日訓練1次,共12周。

1·2·2·2 等速測試 測試指標為(1)峰力矩,反映受試者的肌力大小,被認為是等速技術中的黃金指標;(2)相對峰力矩,用于不同體質量人群之間的肌力比較;(3)總功,肌肉單次收縮所作的功,反映肌肉功能。對入選所有患者分組前做1 次測試,于訓練結束12周后對入選所有患者再次進行1次測試。

1·3 評定指標 每例患者于第1次治療前和治療12周后分別做1次評定。評定指標包括: (1)大腿伸、屈肌肌群肌肉功能評定,包括總功、峰力矩、相對峰力矩。(2)肺功能評定。(3)慢性阻塞性肺疾病評估測試 (COPD assessment test,CAT)。 (4)6分鐘步行距離 (6-minute walking distance,6MWD)測定。 (5)Borg呼吸困難評分。 (6)漢密頓抑郁量表 (hamilton depression scale,HAMD)和漢密頓焦慮量表 (hamilton anxiety scale,HAMA)。

1·4 質量控制 納入受試者時嚴格遵守納入及排除標準。將受試者按照隨機數字表法進行隨機分組。受試者在對本研究不知情的同一康復醫師的指導下進行鍛煉。所有問卷由2名有經驗的研究人員完成。數據記錄和核對分別由2名研究人員完成。數據統計由統計人員協助完成。

1·5 統計學分析 采用SPSS 20.0軟件包進行統計學處理。符合正態分布的樣本采用±s 表示,2組間數據比較采用獨立樣本t檢驗,運動訓練前后數據比較采用配對t檢驗。兩變量間的相關性采用線性相關分析。P <0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2·1 一般臨床資料比較 本研究共納入對照組20例(男13例,女7例),運動組20例 (男16例,女4例)。2組間年齡、性別、體質量指數 (body mass index,BMI)比較,差異均無統計學意義(P 值均>0.05)。見表1。

表1 對照組與運動組一般臨床資料比較

2·2 下肢等速肌力訓練對COPD 患者下肢肌肉功能的影響 運動組與對照組干預后下肢伸肌群、屈肌群峰力矩、相對峰力矩、總功差異均無統計學意義(P 值均>0.05)。與運動組干預前相比,運動組干預后雙下肢伸肌群峰力矩、相對峰力矩、總功均顯著升高,差異均有統計學意義 (P 值均<0.05),右下肢屈肌群峰力矩顯著升高,差異有統計學意義 (t=-2.699,P <0.05)。與對照組干預前相比,對照組干預后右下肢伸肌群峰力矩顯著降低,差異有統計學意義 (t =-2.611,P <0.05),左下肢伸肌群峰力矩、相對峰力矩均顯著降低,差異均有統計學意義 (P 值均<0.05)。見表2～5。

2·3 下肢等速訓練對肺功能的影響 對照組和運動組干預前后肺功能指標差異均無統計學意義(P 值均>0.05)。見表6。

2·4 對照組與運動組生活質量和運動能力的比較 2組干預前以及對照組干預前后6MWD、CAT評分、Borg呼吸困難評分、HAMD評分和HAMA評分比較,差異均無統計學意義 (P 值均>0.05)。與運動組干預前相比,運動組干預后6MWD 顯著增加,差異有統計學意義 (t =-9.667,P <0.05),而CAT 評分、Borg呼吸困難評分、HAMD 評分、HAMA 評分均顯著降低,差異均有統計學意義 (P 值均<0.05)。與對照組干預后相比,運動組干預后6MWD 顯著增加,差異有統計學意義 (t=-2.567,P <0.05),而CAT 評分、Borg呼吸困難評分、HAMD 評分和HAMA 評分均顯著降低,差異均有統計學意義(P 值均<0.05)。見表7。

表2 對照組與運動組60°/s角速度右下肢膝關節伸肌群功能比較 (±s)

表2 對照組與運動組60°/s角速度右下肢膝關節伸肌群功能比較 (±s)

注:與同組干預前比較,a P <0.05

組別例數峰力矩 (N·m)相對峰力矩 (N·m·kg-1)總功 (J)干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組20 71.03±24.72 68.77±23.86 59.89±22.61 57.94±22.12a 1 031.98±416.75 1 005.10±400.56運動組20 63.11±22.50 69.33±22.58a 51.85±19.63 57.67±19.88a 873.34±327.39 985.96±400.58a t值1.058-0.077 1.200 0.041 1.339 0.158 P 值0.297 0.939 0.238 0.968 0.189 0.875

表3 對照組與運動組60°/s角速度右下肢膝關節屈肌群功能比較 (±s)

表3 對照組與運動組60°/s角速度右下肢膝關節屈肌群功能比較 (±s)

注:與同組干預前比較,a P <0.05

組別例數峰力矩 (N·m)相對峰力矩 (N·m·kg-1)總功 (J)干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組20 30.22±12.02 30.41±11.68 24.40±10.74 24.47±9.83 435.07±218.26 425.20±204.93運動組20 26.64±6.71 29.84±3.69a 21.57±5.11 22.02±4.45 374.09±137.40 372.71±115.54 t值1.163 0.210 1.064 1.015 1.057 0.998 P 值0.252 0.835 0.294 0.316 0.297 0.325

表4 對照組與運動組60°/s角速度左下肢膝關節伸肌群功能比較 (±s)

表4 對照組與運動組60°/s角速度左下肢膝關節伸肌群功能比較 (±s)

注:與同組干預前比較,a P <0.05

組別例數峰力矩 (N·m)相對峰力矩 (N·m·kg-1)總功 (J)干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組20 71.75±26.66 67.94±24.35a 56.64±19.85 55.24±20.16a 961.78±369.95 958.90±386.32運動組20 64.93±22.97 70.24±22.01a 55.37±21.28 61.46±21.55a 920.54±306.46 986.06±293.44a t值0.866-0.313 0.196-0.942 0.384-0.255 P 值0.392 0.756 0.846 0.352 0.703 0.800

表5 對照組與運動組60°/s角速度左下肢膝關節屈肌群功能比較 (±s)

表5 對照組與運動組60°/s角速度左下肢膝關節屈肌群功能比較 (±s)

組別例數峰力矩 (N·m)相對峰力矩 (N·m·kg-1)總功 (J)干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組20 25.35±10.52 24.82±9.82 20.05±9.47 20.52±8.78 326.79±206.88 333.27±207.39運動組20 22.31±4.98 24.49±5.00 16.86±5.34 18.47±5.10 229.35±123.98 233.89±93.77 t值1.168 0.136 1.315 0.903 1.807 1.953 P 值0.250 0.893 0.197 0.372 0.079 0.058

表6 對照組與運動組肺功能的比較 (±s)

表6 對照組與運動組肺功能的比較 (±s)

注:VC為肺活量;FEV1/FVC為第1秒用力呼氣容積/用力肺活量;FEV1%pred為第1秒用力呼氣容積占預計值百分比;MEF75為用力呼出75%肺活量的呼氣流速;MEF50為用力呼出50%肺活量的呼氣流速;MEF25為用力呼出25%肺活量的呼氣流速

組別例數VC FVC FEV1/FVC FEV1%pred干預前干預后干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組20 2.80±0.72 2.78±0.70 2.76±0.70 2.77±0.69 49.38±7.24 49.65±7.15 52.25±11.70 52.34±11.02運動組20 2.84±0.61 2.92±0.54 2.82±0.60 2.89±0.53 49.36±7.56 49.55±7.35 50.87±7.71 50.33±8.63 t 值-0.220-0.683-0.310-0.644 0.007 0.046 0.442 0.644 P 值0.827 0.499 0.758 0.523 0.994 0.964 0.661 0.524組別例數MEF75干預前干預后MEF50干預前干預后MEF25干預前干預后對照組20 25.31±7.78 24.93±6.93 19.89±6.15 19.42±6.41 19.58±10.65 19.90±9.87運動組20 26.61±7.29 27.08±7.20 23.06±6.79 23.61±8.12 18.79±7.00 16.05±3.13 t 值-0.544-0.958-1.546-1.807 0.278 1.666 P 值0.589 0.344 0.130 0.079 0.783 0.104

3 討論

COPD 常伴有呼吸肌及外周骨骼肌(主要包括人體軀干兩側骨骼肌和四肢骨骼肌)質量下降及結構功能改變。與健康人比較,COPD 患者外周骨骼肌肌肉收縮力量有不同程度下降,下肢肌肉收縮力量下降較上肢更明顯。中重度COPD 患者股四頭肌肌力下降20%～30%,患者個體間差異很大,最多可下降50%[2]。

目前下肢訓練主要以踏功率自行車與耐力穿梭步行為主,以上方法能改善COPD,但在安全性及客觀性方面存在一定局限。在進行心肺運動試驗及踏功率自行車運動時,尤其對有心肺疾患的老年患者,需要嚴密監測,由于心肺血管疾病導致運動中氧運輸不足而造成的運動受限,表現為較低的運動負荷卻產生較高的心率,故存在一定的風險。而耐力穿梭步行運動以及使用心率評價呼吸困難級別、用6MWD 來評判運動強度缺乏客觀性。探索更為安全、有效、客觀的下肢訓練方法至關重要。本研究將下肢等速肌肉訓練引入COPD 患者肺康復訓練中,對運動組患者進行干預治療,結果表明,干預治療12周后等速肌力訓練組COPD 患者生活質量顯著改善。

表7 對照組與運動組運動能力、呼吸困難程度和生活質量的比較 (±s)

表7 對照組與運動組運動能力、呼吸困難程度和生活質量的比較 (±s)

注:6MWD為6分鐘步行距離;Borg為Borg呼吸困難評分;CAT 為性阻塞性肺疾病評估測試;HAMD 為漢密頓抑郁量表;HAMA漢密頓焦慮量表;與同組干預前比較,a P <0.05;與對照組干預后比較,b P <0.05

組別例數6MWD (m)Borg(分)CAT (分)HAMD (分)HAMA (分)干預前干預后干預前干預后干預前干預后干預前干預后干預前干預后對照組 20 277.00±59.83 286.50±45.34 2.75±0.72 2.70±0.86 18.35±2.68 16.80±4.57 5.40±3.15 6.20±2.75 7.20±3.46 7.40±3.33運動組 20 273.50±56.03 328.50±57.43ab 3.10±0.72 1.03±0.64ab 18.55±2.61 8.25±4.63ab 6.95±3.36 4.65±1.73ab 8.60±2.33 4.70±2.32ab t值0.191-2.567-1.543 6.971-0.239 5.875-1.504 2.138-1.502 2.975 P 值0.850 0.014 0.131<0.001 0.812<0.001 0.141 0.039 0.141 0.005

等速運動是指在運動中肢體運動速度被強制恒定(等速)的一種運動形式,在預定角速度的前提下,利用專門的裝置,根據運動環節的肌力大小變化調節所施加的阻力,使整個關節只能依照預先設定的角速度運動。等速運動中,等速儀器所提供的是一種順應性阻力,阻力大小隨肌肉收縮張力的大小而變化,即使在肌力比較弱的情況下也能應用。有研究發現,COPD 患者的健康狀況、自身決心、社會支持、交通和費用均會影響患者肺康復的依從性[3]。本研究COPD 患者對等速肌力訓練接受度較高,所有患者均順利完成下肢等速訓練,訓練過程中依從性較好。

本研究中發現,運動組干預后與干預前比較,雙下肢伸肌群峰力矩、相對峰力矩、總功顯著升高,右下肢屈肌群峰力矩顯著升高,提示下肢等速肌力訓練對肌肉力量有提高作用,但是對伸肌群和屈肌群的作用并不均衡,主要表現為對伸肌群的影響,這可能與訓練的時間有關。對照組干預后與干預前相比,左下肢伸肌群峰力矩、相對峰力矩顯著降低,而右下肢僅伸肌群峰力矩顯著降低,但是這種肌力下降在左右下肢表現的并不均衡,另外,運動組干預后與對照組干預后比較,下肢伸肌群、屈肌群峰力矩、相對峰力矩、總功差異均無統計學意義(P 值均>0.05),這些可能與樣本量較小有關。

本研究發現,與干預前比較,運動組患者干預后6MWD 顯著提高,CAT 評分、Borg評分均顯著降低(P 值均<0.05)。另外,與對照組干預后比較,運動組患者干預后6MWD 顯著提高,CAT評分、Borg 評分均顯著降低 (P 值均<0.05)。Smid等[4]的一項前瞻性研究提出,CAT 評分降低2～3 分有臨床意義和統計學意義,Spielmanns等[5]研究發現,與對照組比較,肺康復后COPD患者的6MWD 顯著增加,CAT 評分較肺康復前顯著降低。Vaes等[6]的研究發現,與對照組比較,經過8周肺康復后,患者進行相同日常家務活動所需的時間縮短,Borg評分顯著降低,證明肺康復可以改善患者在日常生活的活動能力。

李士榮等[7]對COPD 穩定期患者肺康復綜合干預治療后觀察組CAT 評分水平顯著低于對照組,且6MWD 顯著高于對照組。證明肺康復綜合干預可有效提高COPD 患者的生活質量,這與本試驗的研究結果一致。本試驗中以下肢等速肌力訓練為核心的肺康復,對患者的日常生活能力和活動能力有明顯的改善作用。

COPD 患者常合并抑郁狀態[8],生活質量、呼吸困難和運動能力常與患者的抑郁狀態有一定相關性[9-10]。本研究發現,下肢等速肌力訓練12周后,患者的HAMD 評分、HAMA 評分均顯著降低(P 值均<0.05),提示下肢等速肌力訓練不僅可以改善患者日常生活質量,同時可以對患者的心理狀態產生有益影響,對合并焦慮、抑郁狀態的患者更具優勢。

2013年ATS 肺康復專家共識指南[11]認為肺康復改善患者肺功能的證據不足,Lee和Kim[12]的一項meta分析納入了20項隨機對照試驗,發現肺康復不影響COPD 患者的FEV1%pred、FEV1/FVC,這與本研究的結果一致。本研究將下肢等速肌力訓練引入肺康復中,結果發現,對照組和運動組干預前后肺功能差異均無統計學意義 (P 值均>0.05),提示下肢等速肌力訓練參與的肺康復雖然可以提高患者的運動能力和生活質量,但并未改善患者的肺功能情況,這也可能與干預的時間有關。國內也有研究發現,肺康復可以改善患者的肺功能。張靜等[13]研究發現,綜合肺康復治療6 個月后治療組FEV1%pred、FEV1/FVC 較對照組顯著改善。進一步延長下肢等速肌力訓練的時間是否會對患者肺功能產生影響有待進一步研究。由于本研究樣本量有限,有一定的局限性,可進一步行多中心、大樣本的臨床研究進行驗證。

綜上所述,在肺康復過程中使用下肢等速肌力訓練的運動方式對中重度COPD 患者進行治療,可以提升患者的運動能力,提高患者的日常生活質量。下肢等速肌力訓練可以作為肺康復運動訓練的一種有效的方法。有研究發現,次極量運動強度下,將耐力訓練量加倍可以為運動耐受性方面帶來額外的好處[14],提示訓練量可能影響肺康復的效果,不同強度的下肢等速肌力訓練方案對肺康復的影響有待進一步研究。另外,COPD 患者常合并冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、糖尿病等其他系統疾病,如何制訂這些患者的訓練方案是未來的研究方向之一。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突