下坡行走對慢性阻塞性肺病穩定期患者心肺功能、運動能力和骨密度的影響

劉玉琳

下坡行走對慢性阻塞性肺病穩定期患者心肺功能、運動能力和骨密度的影響

劉玉琳

重慶城市管理職業學院智慧康養學院，重慶，401331。

目的：本研究旨在探討長期下坡行走方式對COPD穩定期患者心肺運動功能、運動能力及BMD的影響。方法：將36名受試者進行前測（心肺運動功能、運動能力、雙能X射線骨掃描），將受試者隨機分為對照組（C組）、有氧運動組（A組）、下坡行走組（DW組），進行12周，每周4次的干預，其中C組受試者予常規治療；DW在常規治療的基礎上加入在跑步機上完成的下坡走干預，A組在常規治療的基礎上加入在跑步機上完成的平地行走。干預結束后2天內進行后測。利用spss軟件進行配對樣本T檢驗和單因素方差分析。結論：FEV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2、6min行走指標方面DW組和A組后測結果顯著高于前測結果和C組后測結果（p＜0.05），DW組后測結果高于A組，不具有顯著性差異（p＞0.05）。股四頭肌等長收縮PT、等速收縮PT指標方面，DW組后測結果顯著高于前測結果、和A組、C組后測結果（p＜0.05）。股骨頸、大轉子三角區骨密度，DW組測指標顯著高于前測結果和C組后測結果（p＜0.05）。結論：下坡行走能夠提高慢性阻塞性肺病穩定期患者心肺功能、肌力、肌耐力和骨密度，且在肌力和骨密度的提升效益顯著優于目前常用的平地有氧行走。

下坡行走；慢性阻塞性肺病；心肺功能；肌力；骨密度

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種以持續氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病，其氣流受限多呈進行性發展，與氣道和肺組織對煙草煙霧等有害氣體或有害顆粒的慢性炎性反應增強有關[1]。在我國COPD患者人數接近1億，10年間患病人數翻倍。40歲以上人群患病率為13.7%，60歲以上人群患病率高達27.0％，目前COPD居我國全因死亡原因的第3位，疾病負擔第2位[2]。以肌肉萎縮和運動耐力下降為主要特征的骨骼肌功能障礙和以骨量流失為主要表現的骨質疏松（osteoporosis，OP）是COPD患者常見的肺外表現，中晚期患者中普遍存在。運動訓練是肺康復的基本組成部分，有助于對運動耐量、運動能力和骨密度（bone mineral density，BMD）的提升[3]。但是由于COPD患者肺功能受損，氣流持續受到限制，在運動中呼吸和運動系統常不能滿足身體機能恢復所需運動強度和運動量需求，且骨骼肌易疲勞，發生運動意外危險性較高，導致運動處方實施受阻。近年新興訓練方式如振動訓練、表面肌電刺激等應用于COPD患者的運動康復，但因為設備昂貴，難以普及。在臨床中仍以有氧步行為主要運動方式，其對運動耐量有較好的干預效果，但對肌力、下肢功能、BMD等方面效益不佳。下坡步行（Downhill walking，DW）是一種將股四頭肌耐力運動與有氧訓練相結合的離心運動，通過反復離心收縮會增加肌力，與傳統平地行走相比具有低能量消耗、低通氣成本和低心率的優勢，更適合可能非常適合COPD 患者的訓練方式[4]。國外的前瞻性研究表明，下坡行走對COPD患者肌力和老年OP患者BMD有顯著裨益并可以為老化的骨骼肌提供保護，使其充分應對和適應增加的氧化應激和延緩退化[5-6]。目前國內中對下坡行走在COPD患者中的應用尚未引起關注。有關長期下坡行走干預對COPD患者心肺運動功能、運動能力和BMD評估研究較少，本研究旨在探討長期下坡行走對COPD穩定期患者心肺運動功能、運動能力及BMD的影響，為下坡行走作為運動康復手段在COPD患者中應用提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究從與我院合作的社區醫院和康養中心招募36位COPD患者參與本研究。本研究經過所有受試者及受試者家屬均簽署知情同意書，并購買意外保險。本研究經過學院倫理審查并批準。

納入標準：①經醫師符合《慢性阻塞性肺疾病診斷標準（WS 318-2010）》對CODP診斷和分組標準；②患者處于 COPD 穩定期；③無有創或無創機械通氣治療。

排除標準：①任何新的系統性疾病（重癥）；②患惡性腫瘤；③心肺手術史。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設計所有受試者進行前測（心肺運動功能、運動能力、雙能X射線骨掃描），將受試者隨機分為對照組（control，C組n=12人）、有氧運動組（aerobic exercise ，A組，n=12）、下坡行走組（DW組，n=12），進行12周，每周4次的干預，其中C組受試者予常規治療；DW在常規治療的基礎上加入在跑步機上完成的下坡走干預，A組在常規治療的基礎上加入在跑步機上完成的平地行走（詳見表1）。干預結束后2天內進行后測。

表1 各組運動方案

注：*日常運動方案：吸氧、化痰、舒張支氣管（SALMETERO粉吸入劑 250μg，1-2吸/日）；#整個運動過程利用美國suntech運動血壓監測儀Tango+檢測心電和血壓預警心源性運動風險，受試者運動過程中利用穿著跑臺安全掛件，意外跌倒發生時可立即懸掛騰空避免意外。

1.2.2 實驗儀器美國產icon-PETL15618跑臺及安全套件、意大利產Cosmed 2900心肺運動儀、德國產ISOMED-2000等速測試儀、美國產GE雙能射線骨密度儀、美國suntech運動血壓監測儀Tango+。

1.2.3 觀測指標 心肺運動功能指標：利用Cosmed 2000心肺運動儀對患者第1s用力通氣量（forced expiratory volume ，FEV1）用力肺活量（forced vital capacity，FVC）峰值公斤攝氧量（Peak VO2/kg）、峰值功率（Peak Powoer）、CO2排出量（Peak VCO2）等指標進行測試。

運動能力指標：利用 ISOMED-2000等速肌力測試系統，測試股四頭肌等長伸肌峰值力矩（peak torque，PT），評價肌力；利用5 次坐立試驗（Five times sit to standtest，FTSST）評價下肢功能；利用6min步行距離（6min-walkdistance，6MWD）評估運動耐力。

BMD檢測：利用GE雙能X線骨密度儀對患者慣用腿Ward’s三角區、大轉子、股骨頸進程BMD，誤差系數＜4%

1.3 數理統計分析

利用SPSS 22.0 MAC版統計軟件進行數據，所有參數平均數±標準差形式表達，利用paired sample T- test、One Way ANOVA比較各項參數組內、組間差異，本研究中所有數據的統計顯著水平定為 α= 0.05。

2 結 果

2.1 受試者基線和實驗完成狀況

表2 受試者基線和實驗完成狀況

表2可知：本研究共計納入36 例穩定期COPD 患者進行干預，利用電腦程序隨機化分組后，C組、A組、DW組每組12名受試者。各組之間基線狀態相關參數均無顯著統計學差異（p＞0.05），可排除基線差異導致的組間后測結果差異。12周干預中A組和DW組各1人因缺席干預次數過多被排除出實驗，造成樣本脫落，但完成率仍高于90%，對實驗結果無統計學影響。

2.2 心肺運動功能測試結果

表3 心肺運動功能比較結果

注：*表示與前測比較具有顯著性差異，p＜0.05；#表示與C組比較具有顯著性差異，p＜0.05

表3可知，經過12周干預，FEV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2指標方面DW組和A組后測結果顯著高于前測結果和C組后測結果（P＜0.05），DW組后測結果高于A組后測結果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 運動能力測試結果

表4 運動能力測試比較結果

*表示與前測比較具有顯著性差異，P＜0.05；#表示與C組比較具有顯著性差異，P＜0.05；&表示與A組比較具有顯著性差異，P＜0.05

表4可知，經過12周干預，6MWD指標方面，DW組和A組后測結果顯著高于前測結果和C組后測結果（P＜0.05），DW組后測結果高于A組后測結果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。FTSST、等長收縮PT、等速收縮PT指標方面，DW組和A組后測結果顯著高于前測結果和C組后測結果（P＜0.05），DW組后測結果顯著高于A組后測結果（P＜0.05）。

2.4 BMD測試結果

表5 各部位BMD比較結果

*表示與前測比較具有顯著性差異，P＜0.05；#表示與C組比較具有顯著性差異，P＜0.05

表5可知，經過12周干預，股骨頸和大轉子BMD方面DW組后測結果顯著高于前測結果和C組后測結果（P＜0.05），DW組后測結果高于A組后測結果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。

3 討 論

3.1 下坡行走對COPD患者心肺功能的影響

本研究發現下坡走干預可以顯著提升COPD穩定期患者FEV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2等指標，下坡行走能顯著提升心肺活動能力，且效果與平地有氧運動相似。這一結果與先前的結果基本一致[4,7]。 Camillo在早期的研究中發現下坡行走對穩定期COPD患者Peak VO2/kg、Peak Power有正面影響、其近年研究中進一步發現對老年COPD患者進行長期下坡走干預后，FEV1和FVC增加約17%[4、7]。 Azar Moezy研究發現對于下坡走對中晚期COPD患者心肺運動功能的改善亦有作用[8]。COPD患者心肺功能增強可能歸因于呼吸肌性能的改善，特別是腹部肌肉。COPD患者由于炎癥、吸煙、環境污染等原因，呼吸肌力量和耐力下降。下坡行走作為有氧運動可以增加呼吸肌力量和呼吸深度從而增大患者肺容積，延長呼吸時間，改善氣體交換頻率，為機體提供充足的氧氣供應，減輕運動疲勞[4-8]。此外也有學者認為由于COPD對降低氣道彈性和增加氣道阻力的負面影響，下坡走可能通過增加呼吸肌力量代償氣管彈性不足，進而導致呼吸功能改善[5]。許多COPD患者由于受到身體機能限制可行性的運動較少、運動強度上限較低，導致運動效果較差。下坡走與傳統的平地進行的有氧活動相比具有心肺負擔小的特點，能夠以比平地有氧運動更小的運動負荷，獲得相似的運動效果[4]。對于呼吸困難的COPD患者而言至關重要，未來具有較大的臨床應用價值。

3.2 下坡行走對COPD患者運動能力的影響

本研究表明經過12周下坡行走干預可以顯著提升穩定期COPD患者FTSST、6MWD和股四頭肌肌力，其中FTSS和股四頭肌力干預效果明顯優于平地有氧運動。與在平坦地面上行走相比，下坡行走會引起更多的股四頭肌離心收縮，從而大限度地刺激肌肉產生張力，并延長收縮時長。有研究表明下坡運動可以增加受試者的離心向心肌肉收縮速率，從而增加動作完成度[9]；也有研究證實下坡行走改善的肌肉激活模式，并有助于改善步態和神經肌肉速率[10]。也有研究認為下坡行走通過改善下肢肌肉延展性，達到改善運動能力的目的[11]。本研究中股四頭肌肌力的增加與前人研究一致。其機制可能與運動過程中離心收縮的大量參與有關。也有學者提出下坡行走對下肢肌力的可能具有潛在“上限”[5]，在此基礎上繼續訓練可能不會發生進一步的改進。在未來的研究可以進一步探討。本研究中以完成利用5次坐立試驗為內容的FTSST，也與COPD患者生活質量和疾病嚴重程度相關。本研究中FTSST成績顯著提升說明患者下肢平衡功能和移動能力得到改善，除與下肢肌力提升有關外，下坡行走導致的神經肌肉速率和下肢肌肉延展性提升均有助于與患者下肢功能改善。本研究中體現運動耐量的6MWD測試結果在經過下坡走干預后顯著提升。6MWT的改善通常認為與患者下肢肌肉力量和平衡能力增加有關。下坡走還可以通過改善患者呼吸肌力量進而能少消耗能量和增加攝氧量，提高運動經濟性效益[11]。下坡步行被證明是一種可靠且有效的誘導股四頭肌疲勞的方法，長期訓練后可使患者的對肌肉疲勞生物力學適應性[12]。由于步行在日常生活中相關性較高，是COPD患者主要活動形式，但步行為全身動員運動，會導致COPD患者的高代謝負荷[5]。對于COPD患者而言，下坡行走可能是一種更加的替代方式，因為它在比水平行走，代謝負荷更低同時可以誘導更多的股四頭肌離心收縮。

3.3 下坡行走對COPD患者BMD的影響

本研究中經過12周下坡行走干預受試股骨頸和個大轉子BMD顯著提升，但平地有氧運動的受試者BMD則未出現顯著提升。先前大量動物實驗研究表明，與平地運動相比，下坡運動能夠在更短的時間內顯著提升OP動物的BMD[13-16]。近期研究發現在健康人在下坡運動干預后能骨生成標志物和成骨活動增加[17]。下坡運動中由于較多離心收縮參與，短期肌肉損傷增加，誘導 HO-1 的過度表達，導致抗氧化酶活性增強，降低COPD患者長期炎癥反應和氧化應激以及炎癥導致的骨代謝失衡，改善骨骼形成，對抗COPD和衰老引起的肌肉和骨骼退化[9、18]。下坡跑運動中下肢也承受的地面沖擊載荷是平地運動的1.6-2.2倍，較低的運動強度接受較多的振動沖擊[19]，更適合氣流受限的COPD患者，并能夠縮短運動干預對BMD改善的周期。

4 結 論

下坡行走能夠在較低運動強度下提高穩定期COPD患者心肺功能、肌力、肌耐力、下肢功能和BMD，且在肌力和BMD的提升效益顯著優于目前臨床常用的平地有氧行走。下坡行走因其可在較低運動強度下創造較大運動收益的特點而適合在因持續氣流受限而導致運動強度受限的COPD患者中推廣。

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Effects of Downhill Walking on Cardiopulmonary Function, Exercise Capacity and Bone Mineral Density in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease in Stable Stage

LIU Yulin

Wisdom Health Care School, Chongqing City Management College, Chongqing, 401331, China.

Purpose: This study aims to investigate the effects of long-term downhill walking on cardiopulmonary motor function, exercise capacity and BMD in patients with stable COPD. Method: 36 subjects were pre-tested (cardiopulmonary exercise function, exercise capacity, dual-energy X-ray bone scan), and the subjects were randomly divided into control group (group C), aerobic exercise group (group A) , Downhill walking group (DW group), intervened 4 times a week for 12 weeks, among which subjects in group Creceived conventional treatment; DW added the downhill walking intervention completed on a treadmill on the basis of conventional treatment, A On the basis of conventional treatment, the group added level walking on a treadmill. A post-test was performed within 2 days after the end of the intervention. Use spss software to perform paired sample T test and one-way analysis of variance. Result: FEV1, FVI1/FVC, Peak VO2/kg, Peak Power, Peak VCO2, 6-minute walking index, DW group and A group post-test index are significantly higher than the pre-test index and C group post-test index (p<0.05), The post-test index of DW group was higher than that of A group, and there was no significant difference (p>0.05). In terms of quadriceps isometric contraction PT and isokinetic contraction PT indicators, the post-test indicators of the DW group were significantly higher than the pre-test indicators, and the post-test indicators of groups A and C (p<0.05). The bone mineral density of femoral neck and greater trochanter triangle area, DW group measured index was significantly higher than the pre-measured index and C group post-measured index (p <0.05). Conclusion: Walking downhill can improve the cardiopulmonary function, muscle strength, muscle endurance and bone density of patients with chronic obstructive pulmonary disease in stable stage, and the improvement of muscle strength and bone density is significant due to traditional aerobic exercise.

Downhill walking; Chronic obstructive pulmonary disease; Cardiopulmonary function; Muscle strength; Bone mineral density

1007―6891（2022）03―0030―05

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.03.08

2021-07-31

2021-08-07

G804.22

A