陳 瑞， 陳榮昌， 陳 新

(1中山大學(xué)孫逸仙紀念醫(yī)院呼吸內(nèi)科，廣東 廣州 510120；2廣州醫(yī)學(xué)院呼吸疾病國家重點實驗室，廣東 廣州 510120；3南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院呼吸內(nèi)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(guān)系*

陳 瑞1， 陳榮昌2△， 陳 新3

(1中山大學(xué)孫逸仙紀念醫(yī)院呼吸內(nèi)科，廣東 廣州 510120；2廣州醫(yī)學(xué)院呼吸疾病國家重點實驗室，廣東 廣州 510120；3南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院呼吸內(nèi)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(guān)系。方法采用呼氣負壓技術(shù)(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(guī)肺功能和癥狀限制遞增功率心肺運動測試。結(jié)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(yù)計值百分比(IC％pred)(Plt;0.01)、第1 s用力呼氣容積占預(yù)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(yù)計值百分比(DLCO/VA％pred)(Plt;0.05)和最大攝氧量占預(yù)計值百分比(VO2max％pred)(Plt;0.01)均顯著下降。多元逐步回歸分析結(jié)果表明，IC％pred和FEV1％pred對VO2max％pred有顯著預(yù)測意義。在EFL組，IC％pred與VO2max％pred的相關(guān)性最好(r=0.787,Plt;0.01)；在無EFL組，F(xiàn)EV1％pred與VO2max％pred的相關(guān)性最好(r=0.625,Plt;0.01)。結(jié)論在平靜呼吸時出現(xiàn)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(fā)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，F(xiàn)EV1)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(biāo)。然而，F(xiàn)EV1并不能準(zhǔn)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(xiàn)EFL，導(dǎo)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(xiàn)EFL的COPD患者肺容量指標(biāo)IC比流速指標(biāo)FEV1更能準(zhǔn)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(xiàn)EFL的COPD患者IC與運動能力關(guān)系如何，目前國內(nèi)未見相關(guān)的文獻報道。本研究采用呼氣負壓技術(shù)(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(biāo)與COPD患者運動能力的關(guān)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(wèi)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(guān)COPD緩解期標(biāo)準(zhǔn)。所有受試者均為中山大學(xué)附屬第二醫(yī)院或廣州醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)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(tǒng)疾病、心血管疾病、骨關(guān)節(jié)病、心理或系統(tǒng)性疾病。

2常規(guī)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(xié)會肺功能檢查操作規(guī)范進行常規(guī)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(fù)呼吸法。

3NEP技術(shù)檢測EFL

主要儀器設(shè)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(dāng)呼吸平穩(wěn)后在呼氣開始時給予-5～-7 cm H2O負壓，呼氣結(jié)束后囑深吸氣至肺總量位置，重復(fù)5-10次。仰臥位重復(fù)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(dāng)無EFL存在時，TBFV曲線與基礎(chǔ)曲線相比流速明顯增加。相反，有EFL存在時，TBFV曲線與基礎(chǔ)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(zhuǎn)速維持在55-65 r/min，直至患者出現(xiàn)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(yù)計值百分比達到90％等；第3階段為恢復(fù)階段，做3-5 min無功率負荷的恢復(fù)。運動過程中連續(xù)監(jiān)測受試者心電、血壓、外周血氧飽和度及各項呼吸參數(shù)，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(jiān)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(zhǔn)。

6數(shù)據(jù)采集

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

7統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié) 果

1在平靜呼吸時出現(xiàn)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(shù)(BMI)和各項肺功能指標(biāo)見表1。與無EFL組相比，EFL組深吸氣量占預(yù)計值百分比(IC％pred)、第1秒用力呼氣容積占預(yù)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(yù)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(shù)和基礎(chǔ)肺功能指標(biāo)

2COPD患者的運動能力與各項肺功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

肺容量指標(biāo)中IC％pred(r=0.592，Plt;0.01)與VO2max％pred呈顯著正相關(guān)關(guān)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(guān)關(guān)系;殘氣量占預(yù)計值百分比(RV％pred)(r=-0.243，Pgt;0.05)和肺總量占預(yù)計值百分比(TLC％pred)(r=-0.206，Pgt;0.05)與VO2max％pred無顯著相關(guān)關(guān)系。肺流速指標(biāo)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(guān)關(guān)系。肺彌散功能指標(biāo)DLCO/VA％pred(r=0.487，Plt;0.01)與VO2max％pred呈顯著正相關(guān)關(guān)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(yù)測性。結(jié)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(yù)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)?；貧w方程：Y=-10.7+0.54X1+0.62X2。分組分析結(jié)果表明，在EFL組IC％pred與 VO2max％pred的相關(guān)性最好；在非EFL組FEV1％pred與VO2max％pred的相關(guān)性最好,見表2。

表2 COPD患者各項肺功能指標(biāo)與運動能力的相關(guān)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(yù)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(jié)果表明，平靜呼吸時出現(xiàn)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(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)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(biāo)，本研究中IC％pred與FRC％pred呈顯著負相關(guān)關(guān)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(nèi)多集中研究肺流速指標(biāo)FEV1％pred和FEV1/FVC％與COPD患者運動能力的關(guān)系。對肺容量指標(biāo)IC與COPD患者運動能力的關(guān)系研究很少。由于單獨采用FEV1％pred和FEV1/FVC％等肺流速指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映COPD患者運動能力[7]，研究IC等其它肺功能指標(biāo)與運動能力的關(guān)系有重要的臨床意義。本研究結(jié)果表明，多項肺功能指標(biāo)中FEV1％pred、FEV1/FVC％、IC％pred、DLCO/VA％pred與VO2max％pred呈顯著正相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)RC％pred 和RV/TLC％與VO2max％pred呈顯著負相關(guān)關(guān)系，提示COPD患者運動能力受靜息狀態(tài)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(guān)[8]。Díaz等[9]報道平靜呼吸時出現(xiàn)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(xiàn)EFL的COPD患者肺容量指標(biāo)IC可能比流速指標(biāo)更能準(zhǔn)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(biāo)。研究結(jié)果表明，8個靜態(tài)肺功能指標(biāo)中僅IC％pred和FEV1％pred對COPD患者運動能力有顯著預(yù)測意義。在平靜呼吸時出現(xiàn)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(jié)果將有助于制定個體化的COPD肺康復(fù)方案。在平靜呼吸時出現(xiàn)EFL的嚴重COPD患者，除基礎(chǔ)下肢運動訓(xùn)練外，聯(lián)合吸入支氣管舒張劑和進行吸氣肌肉訓(xùn)練等減輕肺過度充氣的康復(fù)措施將有助于增加吸氣肌肉做功，提高肺康復(fù)治療效果[10]。

綜上所述，IC％pred和FEV1/FVC％應(yīng)聯(lián)合作為評價COPD患者運動能力的客觀指標(biāo)。在平靜呼吸時出現(xiàn)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。

[1]何志義，梁 毅，梁秋麗，等.香煙對小鼠C2C12成肌細胞分化的影響[J].中國病理生理雜志，2010，26(5)：881-884.

[2]Calverley PM,Koulouris NG.Flow limitation and dynamic hyperinflation: key concepts in modern respiratory physiology[J].Eur Respir J，2005,25(1)：186-199.

[3]Boni E,Corda L,Franchini D,et al.Volume effect and exertional dyspnoea after bronchodilator in patients with COPD with and without expiratory flow limitation at rest[J].Thorax，2002,57(6)：528-532.

[4]陳 瑞，陳榮昌，陳 煉,等.呼氣負壓技術(shù)在檢測慢性阻塞性肺疾病中的應(yīng)用[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2007，87(7)：448-450.

[5]Dellacà RL,Duffy N,Pompilio PP,et al.Expiratory flow limitation detected by forced oscillation and negative expiratory pressure[J].Eur Respir J，2007，29(2)：363-374.

[6]Eltayara L,Becklake MR,Volta CA,et al.Relationship between chronic dyspnea and expiratory flow limitation in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Am J Respir Crit Care Med， 1996，154(6 Pt 1)：1726-1734.

[7]Pepin V,Saey D,Laviolette L,et al.Exercise capacity in chronic obstructive pulmonary disease：mechanisms of limitation[J].COPD， 2007，4(3)：195-204.

[8]Koulouris NG,Dimopoulou I,Valta P,et al.Detection of expiratory flow limitation during exercise in COPD patients[J].J Appl Physiol，1997，82(3)：723-731.

[9]Díaz O,Villafranca C,Ghezzo H,et al.Breathing pattern and gas exchange at peak exercise in COPD patients with and without tidal flow limitation at rest[J].Eur Respir J，2001，17(6)：1120-1127.

[10]Casaburi R.Strategies to reduce dynamic hyperinflation in chronic obstructive pulmonary disease[J].Pneumonol Alergol Pol，2009，77(2)：192-195.

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(fā)展項目(No.E002009062)；廣東省自然科學(xué)基金研究團隊項目(No.04205342)

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