慢性阻塞性肺疾病患者在不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼过程中呼吸力学和中枢驱动变化

发布时间：2020-05-17 16:19

【摘要】：[背景]慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种常见的慢性呼吸道疾病,具有高发病率、高致残率、高死亡率的特点,已成为全球重要的公共卫生问题。COPD由于持续气流受限的病理生理特点,可出现动态肺过度充气(DPH)和内源性呼气末正压(PEEPi),导致呼吸肌肉功能下降,出现呼吸困难症状。肺康复是COPD非药物治疗的重要手段,呼吸肌肉锻炼是其中重要的组成部分。然而目前关于呼吸肌肉锻炼的研究多集中于康复的效果比较,对于肺康复疗效的发生的呼吸生理学机制仍尚不清楚。因此从COPD基础呼吸生理学出发,探讨呼吸肌锻炼可能带来呼吸生理异常的改善机制具有重要现实意义。[目的]以稳定期COPD患者和正常受试者为研究对象,采用吸气肌阈值负荷锻炼、呼气肌阈值负荷锻炼、完整吸呼相呼吸肌阈值负荷联合锻炼作为干预手段,观察COPD患者和正常受试者在使用不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼器锻炼前、锻炼中和锻炼后的呼吸力学及中枢驱动的变化,探索COPD患者应用不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼的生理学机制,为COPD患者应用呼吸肌锻炼进行肺康复提供有价值的参考及理论基础。[方法]一、研究分组及干预措施:将24例稳定期COPD受试者和9例正常受试者按拉丁方设计随机分入三种不同锻炼顺序组:A组:吸气肌锻炼-呼气肌锻炼-吸气肌联合呼气肌锻炼;B组:呼气肌锻炼-吸气肌联合呼气肌锻炼-吸气肌锻炼;C组:吸气肌联合呼气肌锻炼-吸气肌锻炼-呼气肌锻炼。以30%最大吸气压(MIP)、15%最大呼气压(MEP)分别作为吸气肌锻炼、呼气肌锻炼、吸气肌联合呼气肌锻炼的阈值负荷强度。每种锻炼方式锻炼3分钟,间隔休息5分钟。应用PowerLab生物信息采集系统和LabChart7软件,按锻炼顺序连续记录锻炼前、锻炼过程中、锻炼后各项监测指标。二、检测指标:入组后完成肺功能检查、呼吸肌肉力量、六分钟步行距离检测、症状评分等基本资料采集,实验过程中通过食道、胃囊管法检测食道压(Peso)和胃内压(Pgas),多导食道电极检测膈肌肌电图(EMGdi),同步检测呼吸流量(Flow)和口腔压(Pmo)。三、计算指标包括有:(1)呼吸方式指标:呼吸频率(RR)、呼吸周期(Ttot)、吸气时间(Ti)、呼气时间(Te)、吸气潮气量(VTi)、呼气潮气量(VTe)、吸气时间分数(Ti/Ttot)、呼气时间分数(Te/Ttot)、分钟通气量(VE)、平均吸气流速(VTi/Ti)、平均呼气流速(VTe/Te)、深吸气量(IC);(2)呼吸压力、膈肌疲劳和呼吸做功指标:口腔压(Pmo)、食道压(Peso)、胃内压(Pgas)、跨膈压(Pdi)、膈肌张力时间指数(TTdi)、口腔压力-时间乘积(PTPmo)、跨膈压力-时间乘积(PTPdi);(3)呼吸中枢驱动指标:膈肌肌电均方根(RMS),通气-中枢偶联(VE/RMS)。四、比较COPD受试者和正常受试者在不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼前、锻炼中、锻炼后的呼吸力学和膈肌肌电等指标的变化;通过亚组分析,比较不同吸气肌力的COPD受试者在三种不同方式锻炼前后的呼吸力学和膈肌肌电等指标的变化。[结果]一、基本资料18例COPD受试者和9例正常受试者顺利完成实验。三种不同锻炼顺序组间COPD受试者静态肺功能、呼吸肌肉力量、六分钟步行距离、症状评分等基本指标均无统计学差异(P均0.05)。所有COPD受试者平均PImax:59.74±16.58 cmH2O,PEmax:58.20±21.73cmH2O;正常受试者肺通气功能均在正常范围内,平均 PImax:77.53±19.22cmH2O,PEmax:76.32±9.12cmH2O。二、不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼过程中呼吸生理学指标的变化(一)呼吸方式的变化COPD受试者在呼气肌锻炼和联合锻炼时RR均显著降低。吸气肌锻炼时Ti、Ti/Ttot显著增加,呼气肌锻炼时Te、Te/Ttot显著增加,联合锻炼时Ti、Te均显著增加(P0.05),但Ti/Ttot无显著变化。吸气肌锻炼时VTi/Ti显著降低,呼气肌锻炼时VTe/Te显著降低,联合锻炼时VTi/Ti、VTe/Te、VE均显著降低(P均0.05)。呼气肌锻炼时IC显著减小(P0.05)。正常受试者在锻炼过程中RR均显著降低(P0.05)。吸气肌锻炼时Ti、Ti/Ttot显著增加,呼气肌锻炼时Te、Te/Ttot无显著变化,联合锻炼时Ti、Te均显著增加,Ti/Ttot无显著变化。呼气肌锻炼时VTi增加(P0.05),IC无显著变化。(二)呼吸压力、膈肌张力时间指数和呼吸做功的变化COPD受试者在吸气肌锻炼、联合锻炼时,吸气相Pmo显著增加(P0.05),与设置的吸气阈值压力水平接近(17.67±5.37cmH2O);在呼气肌锻炼、联合锻炼时,呼气相Pmo显著增加(P0.05),与设置的呼气阈值压力水平接近(7.92±3.48 cmH2O)。Peso、Pdi、TTdi 均显著增加(P0.05),以吸气肌锻炼、联合锻炼增加最明显。吸气肌锻炼、联合锻炼时吸气相PTPmo、PTPdi均显著增加(P0.05),呼气肌锻炼、联合锻炼时呼气相PTPmo显著增加。正常受试者在吸气肌锻炼、联合锻炼时吸气相Pmo显著增加(P0.05),与设置的吸气阈值压力水平接近(22.78±6.20 cmH2O);在呼气肌锻炼、联合锻炼时呼气相Pmo显著增加(P0.05),与设置的阈值压力水平接近(11.11±1.36 cmH2O)。各指标变化与COPD受试者变化趋势一致。(三)呼吸中枢驱动和通气-中枢偶联的变化COPD受试者在三种不同方式的锻炼过程中RMS均显著增加,以联合锻炼时最大(P均0.05),VE/RMS均显著降低,以联合锻炼时最小(P均0.05)。正常受试者仅在吸气肌锻炼、联合锻炼过程中RMS均显著增加,VE/RMS均显著降低(P均0.05)。三、不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼结束后呼吸生理学指标的变化(一)呼吸方式变化COPD受试者在吸气肌、呼气肌锻炼后RR均显著增加,Ti均显著减小(P均0.05)。呼气肌锻炼后Te显著减小(P0.05),联合锻炼后RR、Ti、Te均无显著变化。吸气肌锻炼后Ti/Ttot显著减小(P0.05),呼气肌锻炼和联合锻炼无显著变化(P0.05)。吸气肌锻炼、联合锻炼后VTi均显著增加(P0.05)。三种锻炼方式锻炼后VE、VTi/Ti、VTe/Te均显著增加(P0.05)。正常受试者在三种锻炼方式锻炼后RR均显著降低(P0.05)。呼气肌锻炼、联合锻炼后Ti、Te均显著增加。吸气肌锻炼后Ti/Ttot显著减小(P0.05)。三种锻炼方式锻炼后VE、VTi/Ti、VTe/Te均无显著变化(P均0.05)。(二)呼吸压力、膈肌张力时间指数和呼吸做功的变化COPD受试者在吸气肌锻炼、联合锻炼后Pmo、Peso、Pgas、Pdi、TTdi、PTPdi均显著增加(P均0.05)。正常受试者在三种锻炼方式锻炼后Pmo、Peso、Pdi、PTPdi显著增加(P0.05),Pgas、TTdi均无显著变化。(三)呼吸中枢驱动和通气-中枢偶联变化COPD受试者在吸气肌锻炼、联合锻炼后RMS显著增加(P均0.05)。三种不同方式锻炼后VE/RMS均显著增加(P均0.05)。正常受试者在锻炼后RMS、VE/RMS均无显著变化。四、不同吸气肌力的COPD受试者锻炼前后呼吸生理指标比较根据最大吸气压(MIP)正常值下限为60 cmH2O,将COPD受试者分为吸气肌力正常组和吸气肌力低下组进行亚组分析。吸气肌力正常组PImax、VT/Ti、VE均高于呼吸肌力低下组(P0.05),其余基本资料和呼吸生理指标均无明显差异(P0.05)。吸气肌锻炼、呼气肌锻炼前后,两组各指标差值比较均无统计学差异(P均0.05)。联合锻炼前后,Ti/Ttot差值在两组间有显著差异(P0.05),其余指标均无统计学差异(P均0.05)。[结论]1、COPD患者在不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼过程中可出现膈肌收缩力增加,呼吸做功增多,中枢驱动增强,通气效率下降。吸气肌锻炼、吸气肌联合呼气肌锻炼均可引起膈肌疲劳增加。2、COPD患者在不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼后,可出现短时间的呼吸方式和通气效率上的补偿式改善。3、正常人也可从不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼中获得呼吸生理学上的改善,但低水平的阈值负荷锻炼在肺康复中的获益程度不如COPD患者显著。4、不同吸气肌力的COPD患者均可从呼吸肌阈值负荷锻炼中获益,吸气肌力正常的COPD患者在吸气肌联合呼气肌锻炼中获益更显著。5、在制定个体化呼吸肌锻炼方案时,要综合考虑到不同锻炼方式所带来的膈肌疲劳程度,避免锻炼不当引起过度疲劳,加重患者病情。本研究为COPD患者进行不同方式的呼吸肌阈值负荷锻炼的肺康复治疗提供了呼吸生理学上的循证依据,研究主要反映了锻炼过程中和锻炼结束后短期内的即时生理学变化,并与正常受试者进行了比较。呼吸肌阈值负荷锻炼对COPD患者呼吸生理学的远期影响和康复效果尚不清楚,仍需进一步设计前瞻性随机对照实验进行探索。
【图文】：

流量,水封式,呼吸周期

逦第一章研究背景逦逡逑一个完整的呼吸周期内可同时进行呼吸锻炼，其特点是可监测吸气、呼气流量，，逡逑并通过调整阻力负荷大小来锻炼呼吸肌［５８］。该研究将３２名ＣＯＰＤ患者随机分成完逡逑整吸呼相联合锻炼组和对照组，进行为期１２个月的康复锻炼后，发现完整的呼逡逑吸周期锻炼可同时改善吸气肌力量（８１±４邋ｃｍＨ２０邋ｖｓ邋５７±７邋ｃｍＨ２０）和呼气肌力量逡逑（９７±２邋ｃｍＨ２０邋ｖｓ邋６２±４邋ｃｍＨ２０），缓解锻炼过程中出现的呼吸困难（Ｂｏｒｇ评分）。逡逑国内学者秦朝晖、陈荣昌、陈新等发明的水封式阈值负荷锻炼器（专利号：逡逑ＺＬ９６２２７９７１．４）邋［５９］，通过对吸气、呼气室内注入不同量的水以精确调整锻炼强逡逑度，也实现了在同一呼吸周期进行吸气肌和呼气肌锻炼，然而该水封式阈值负逡逑荷锻炼器体积较大、不易携带、清洁困难、组装复杂，难以在临床上广泛应用，逡逑因此目前尚未有关于使用该锻炼器观察肺康复效果的研究报道。逡逑Ｒｃｓｐｉｖｏｌ逡逑Ｒ＊ｓｐ，ｌｆｆｔ逦Ｒｅｓｐｉｖｏｌ逦？逡逑

示意图,呼吸肌,实物,示意图

顿士学位论文逦逡逑团队前期使用该锻炼器进行了相关的临床ＲＣＴ研究（临床注册号：逡逑ＣＴ０２３２６１８１），共纳入９５例ＣＯＰＤ患者，随机分为对照组、单一吸气锻炼组逡逑（ＩＭＴ）、完整吸呼相呼吸肌联合锻炼组（ＣＲＭＴ）、分解吸呼相呼吸肌联合锻炼逡逑（ＳＲＭＴ）。经过８周康复锻炼，我们的研究发现，完整吸呼相呼吸肌联合锻炼逡逑显著提高吸气和呼气肌肉力量，缓解呼吸困难症状，改善生活质量，说明完逡逑吸呼相呼吸肌联合锻炼能够为ＣＯＰＤ患者呼吸功能的恢复带来益处。逡逑＾逦固定轴邋弹蓠邋Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ邋ＩＭＴ逡逑
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R563.9

【参考文献】