劉玉琳

下坡行走對(duì)慢性阻塞性肺病穩(wěn)定期患者心肺功能、運(yùn)動(dòng)能力和骨密度的影響

劉玉琳

重慶城市管理職業(yè)學(xué)院智慧康養(yǎng)學(xué)院，重慶，401331。

目的：本研究旨在探討長(zhǎng)期下坡行走方式對(duì)COPD穩(wěn)定期患者心肺運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)能力及BMD的影響。方法：將36名受試者進(jìn)行前測(cè)（心肺運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)能力、雙能X射線骨掃描），將受試者隨機(jī)分為對(duì)照組（C組）、有氧運(yùn)動(dòng)組（A組）、下坡行走組（DW組），進(jìn)行12周，每周4次的干預(yù)，其中C組受試者予常規(guī)治療；DW在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加入在跑步機(jī)上完成的下坡走干預(yù)，A組在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加入在跑步機(jī)上完成的平地行走。干預(yù)結(jié)束后2天內(nèi)進(jìn)行后測(cè)。利用spss軟件進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)和單因素方差分析。結(jié)論：FEV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2、6min行走指標(biāo)方面DW組和A組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（p＜0.05），DW組后測(cè)結(jié)果高于A組，不具有顯著性差異（p＞0.05）。股四頭肌等長(zhǎng)收縮PT、等速收縮PT指標(biāo)方面，DW組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果、和A組、C組后測(cè)結(jié)果（p＜0.05）。股骨頸、大轉(zhuǎn)子三角區(qū)骨密度，DW組測(cè)指標(biāo)顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（p＜0.05）。結(jié)論：下坡行走能夠提高慢性阻塞性肺病穩(wěn)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(yōu)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(xù)氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，其氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展，與氣道和肺組織對(duì)煙草煙霧等有害氣體或有害顆粒的慢性炎性反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)[1]。在我國(guó)COPD患者人數(shù)接近1億，10年間患病人數(shù)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(dá)27.0％，目前COPD居我國(guó)全因死亡原因的第3位，疾病負(fù)擔(dān)第2位[2]。以肌肉萎縮和運(yùn)動(dòng)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(xiàn)的骨質(zhì)疏松（osteoporosis，OP）是COPD患者常見的肺外表現(xiàn)，中晚期患者中普遍存在。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是肺康復(fù)的基本組成部分，有助于對(duì)運(yùn)動(dòng)耐量、運(yùn)動(dòng)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(xù)受到限制，在運(yùn)動(dòng)中呼吸和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)常不能滿足身體機(jī)能恢復(fù)所需運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量需求，且骨骼肌易疲勞，發(fā)生運(yùn)動(dòng)意外危險(xiǎn)性較高，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)處方實(shí)施受阻。近年新興訓(xùn)練方式如振動(dòng)訓(xùn)練、表面肌電刺激等應(yīng)用于COPD患者的運(yùn)動(dòng)康復(fù)，但因?yàn)樵O(shè)備昂貴，難以普及。在臨床中仍以有氧步行為主要運(yùn)動(dòng)方式，其對(duì)運(yùn)動(dòng)耐量有較好的干預(yù)效果，但對(duì)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(yùn)動(dòng)與有氧訓(xùn)練相結(jié)合的離心運(yùn)動(dòng)，通過反復(fù)離心收縮會(huì)增加肌力，與傳統(tǒng)平地行走相比具有低能量消耗、低通氣成本和低心率的優(yōu)勢(shì)，更適合可能非常適合COPD 患者的訓(xùn)練方式[4]。國(guó)外的前瞻性研究表明，下坡行走對(duì)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(hù)，使其充分應(yīng)對(duì)和適應(yīng)增加的氧化應(yīng)激和延緩?fù)嘶痆5-6]。目前國(guó)內(nèi)中對(duì)下坡行走在COPD患者中的應(yīng)用尚未引起關(guān)注。有關(guān)長(zhǎng)期下坡行走干預(yù)對(duì)COPD患者心肺運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)能力和BMD評(píng)估研究較少，本研究旨在探討長(zhǎng)期下坡行走對(duì)COPD穩(wěn)定期患者心肺運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)能力及BMD的影響，為下坡行走作為運(yùn)動(dòng)康復(fù)手段在COPD患者中應(yīng)用提供參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究從與我院合作的社區(qū)醫(yī)院和康養(yǎng)中心招募36位COPD患者參與本研究。本研究經(jīng)過所有受試者及受試者家屬均簽署知情同意書，并購(gòu)買意外保險(xiǎn)。本研究經(jīng)過學(xué)院倫理審查并批準(zhǔn)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)醫(yī)師符合《慢性阻塞性肺疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)（WS 318-2010）》對(duì)CODP診斷和分組標(biāo)準(zhǔn)；②患者處于 COPD 穩(wěn)定期；③無有創(chuàng)或無創(chuàng)機(jī)械通氣治療。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①任何新的系統(tǒng)性疾?。ㄖ匕Y）；②患惡性腫瘤；③心肺手術(shù)史。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所有受試者進(jìn)行前測(cè)（心肺運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)能力、雙能X射線骨掃描），將受試者隨機(jī)分為對(duì)照組（control，C組n=12人）、有氧運(yùn)動(dòng)組（aerobic exercise ，A組，n=12）、下坡行走組（DW組，n=12），進(jìn)行12周，每周4次的干預(yù)，其中C組受試者予常規(guī)治療；DW在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加入在跑步機(jī)上完成的下坡走干預(yù)，A組在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加入在跑步機(jī)上完成的平地行走（詳見表1）。干預(yù)結(jié)束后2天內(nèi)進(jìn)行后測(cè)。

表1 各組運(yùn)動(dòng)方案

注：*日常運(yùn)動(dòng)方案：吸氧、化痰、舒張支氣管（SALMETERO粉吸入劑 250μg，1-2吸/日）；#整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程利用美國(guó)suntech運(yùn)動(dòng)血壓監(jiān)測(cè)儀Tango+檢測(cè)心電和血壓預(yù)警心源性運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，受試者運(yùn)動(dòng)過程中利用穿著跑臺(tái)安全掛件，意外跌倒發(fā)生時(shí)可立即懸掛騰空避免意外。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器美國(guó)產(chǎn)icon-PETL15618跑臺(tái)及安全套件、意大利產(chǎn)Cosmed 2900心肺運(yùn)動(dòng)儀、德國(guó)產(chǎn)ISOMED-2000等速測(cè)試儀、美國(guó)產(chǎn)GE雙能射線骨密度儀、美國(guó)suntech運(yùn)動(dòng)血壓監(jiān)測(cè)儀Tango+。

1.2.3 觀測(cè)指標(biāo) 心肺運(yùn)動(dòng)功能指標(biāo)：利用Cosmed 2000心肺運(yùn)動(dòng)儀對(duì)患者第1s用力通氣量（forced expiratory volume ，F(xiàn)EV1）用力肺活量（forced vital capacity，F(xiàn)VC）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(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

運(yùn)動(dòng)能力指標(biāo)：利用 ISOMED-2000等速肌力測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試股四頭肌等長(zhǎng)伸肌峰值力矩（peak torque，PT），評(píng)價(jià)肌力；利用5 次坐立試驗(yàn)（Five times sit to standtest，F(xiàn)TSST）評(píng)價(jià)下肢功能；利用6min步行距離（6min-walkdistance，6MWD）評(píng)估運(yùn)動(dòng)耐力。

BMD檢測(cè)：利用GE雙能X線骨密度儀對(duì)患者慣用腿Ward’s三角區(qū)、大轉(zhuǎn)子、股骨頸進(jìn)程BMD，誤差系數(shù)＜4%

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 22.0 MAC版統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)，所有參數(shù)平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差形式表達(dá)，利用paired sample T- test、One Way ANOVA比較各項(xiàng)參數(shù)組內(nèi)、組間差異，本研究中所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)顯著水平定為 α= 0.05。

2 結(jié) 果

2.1 受試者基線和實(shí)驗(yàn)完成狀況

表2 受試者基線和實(shí)驗(yàn)完成狀況

表2可知：本研究共計(jì)納入36 例穩(wěn)定期COPD 患者進(jìn)行干預(yù)，利用電腦程序隨機(jī)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(tài)相關(guān)參數(shù)均無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p＞0.05），可排除基線差異導(dǎo)致的組間后測(cè)結(jié)果差異。12周干預(yù)中A組和DW組各1人因缺席干預(yù)次數(shù)過多被排除出實(shí)驗(yàn)，造成樣本脫落，但完成率仍高于90%，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)影響。

2.2 心肺運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試結(jié)果

表3 心肺運(yùn)動(dòng)功能比較結(jié)果

注：*表示與前測(cè)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(jīng)過12周干預(yù)，F(xiàn)EV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2指標(biāo)方面DW組和A組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（P＜0.05），DW組后測(cè)結(jié)果高于A組后測(cè)結(jié)果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試結(jié)果

表4 運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試比較結(jié)果

*表示與前測(cè)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(jīng)過12周干預(yù)，6MWD指標(biāo)方面，DW組和A組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（P＜0.05），DW組后測(cè)結(jié)果高于A組后測(cè)結(jié)果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。FTSST、等長(zhǎng)收縮PT、等速收縮PT指標(biāo)方面，DW組和A組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（P＜0.05），DW組后測(cè)結(jié)果顯著高于A組后測(cè)結(jié)果（P＜0.05）。

2.4 BMD測(cè)試結(jié)果

表5 各部位BMD比較結(jié)果

*表示與前測(cè)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(jīng)過12周干預(yù)，股骨頸和大轉(zhuǎn)子BMD方面DW組后測(cè)結(jié)果顯著高于前測(cè)結(jié)果和C組后測(cè)結(jié)果（P＜0.05），DW組后測(cè)結(jié)果高于A組后測(cè)結(jié)果，但不具有顯著性差異（P＞0.05）。

3 討 論

3.1 下坡行走對(duì)COPD患者心肺功能的影響

本研究發(fā)現(xiàn)下坡走干預(yù)可以顯著提升COPD穩(wěn)定期患者FEV1、FVI1/FVC、Peak VO2/kg、Peak Power、Peak VCO2等指標(biāo)，下坡行走能顯著提升心肺活動(dòng)能力，且效果與平地有氧運(yùn)動(dòng)相似。這一結(jié)果與先前的結(jié)果基本一致[4,7]。 Camillo在早期的研究中發(fā)現(xiàn)下坡行走對(duì)穩(wěn)定期COPD患者Peak VO2/kg、Peak Power有正面影響、其近年研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)對(duì)老年COPD患者進(jìn)行長(zhǎng)期下坡走干預(yù)后，F(xiàn)EV1和FVC增加約17%[4、7]。 Azar Moezy研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于下坡走對(duì)中晚期COPD患者心肺運(yùn)動(dòng)功能的改善亦有作用[8]。COPD患者心肺功能增強(qiáng)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(huán)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng)呼吸時(shí)間，改善氣體交換頻率，為機(jī)體提供充足的氧氣供應(yīng)，減輕運(yùn)動(dòng)疲勞[4-8]。此外也有學(xué)者認(rèn)為由于COPD對(duì)降低氣道彈性和增加氣道阻力的負(fù)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(jìn)而導(dǎo)致呼吸功能改善[5]。許多COPD患者由于受到身體機(jī)能限制可行性的運(yùn)動(dòng)較少、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度上限較低，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)效果較差。下坡走與傳統(tǒng)的平地進(jìn)行的有氧活動(dòng)相比具有心肺負(fù)擔(dān)小的特點(diǎn)，能夠以比平地有氧運(yùn)動(dòng)更小的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，獲得相似的運(yùn)動(dòng)效果[4]。對(duì)于呼吸困難的COPD患者而言至關(guān)重要，未來具有較大的臨床應(yīng)用價(jià)值。

3.2 下坡行走對(duì)COPD患者運(yùn)動(dòng)能力的影響

本研究表明經(jīng)過12周下坡行走干預(yù)可以顯著提升穩(wěn)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(yù)效果明顯優(yōu)于平地有氧運(yùn)動(dòng)。與在平坦地面上行走相比，下坡行走會(huì)引起更多的股四頭肌離心收縮，從而大限度地刺激肌肉產(chǎn)生張力，并延長(zhǎng)收縮時(shí)長(zhǎng)。有研究表明下坡運(yùn)動(dòng)可以增加受試者的離心向心肌肉收縮速率，從而增加動(dòng)作完成度[9]；也有研究證實(shí)下坡行走改善的肌肉激活模式，并有助于改善步態(tài)和神經(jīng)肌肉速率[10]。也有研究認(rèn)為下坡行走通過改善下肢肌肉延展性，達(dá)到改善運(yùn)動(dòng)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(jī)制可能與運(yùn)動(dòng)過程中離心收縮的大量參與有關(guān)。也有學(xué)者提出下坡行走對(duì)下肢肌力的可能具有潛在“上限”[5]，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)訓(xùn)練可能不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的改進(jìn)。在未來的研究可以進(jìn)一步探討。本研究中以完成利用5次坐立試驗(yàn)為內(nèi)容的FTSST，也與COPD患者生活質(zhì)量和疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。本研究中FTSST成績(jī)顯著提升說明患者下肢平衡功能和移動(dòng)能力得到改善，除與下肢肌力提升有關(guān)外，下坡行走導(dǎo)致的神經(jīng)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)耐量的6MWD測(cè)試結(jié)果在經(jīng)過下坡走干預(yù)后顯著提升。6MWT的改善通常認(rèn)為與患者下肢肌肉力量和平衡能力增加有關(guān)。下坡走還可以通過改善患者呼吸肌力量進(jìn)而能少消耗能量和增加攝氧量，提高運(yùn)動(dòng)經(jīng)濟(jì)性效益[11]。下坡步行被證明是一種可靠且有效的誘導(dǎo)股四頭肌疲勞的方法，長(zhǎng)期訓(xùn)練后可使患者的對(duì)肌肉疲勞生物力學(xué)適應(yīng)性[12]。由于步行在日常生活中相關(guān)性較高，是COPD患者主要活動(dòng)形式，但步行為全身動(dòng)員運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致COPD患者的高代謝負(fù)荷[5]。對(duì)于COPD患者而言，下坡行走可能是一種更加的替代方式，因?yàn)樗诒人叫凶?，代謝負(fù)荷更低同時(shí)可以誘導(dǎo)更多的股四頭肌離心收縮。

3.3 下坡行走對(duì)COPD患者BMD的影響

本研究中經(jīng)過12周下坡行走干預(yù)受試股骨頸和個(gè)大轉(zhuǎn)子BMD顯著提升，但平地有氧運(yùn)動(dòng)的受試者BMD則未出現(xiàn)顯著提升。先前大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，與平地運(yùn)動(dòng)相比，下坡運(yùn)動(dòng)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)顯著提升OP動(dòng)物的BMD[13-16]。近期研究發(fā)現(xiàn)在健康人在下坡運(yùn)動(dòng)干預(yù)后能骨生成標(biāo)志物和成骨活動(dòng)增加[17]。下坡運(yùn)動(dòng)中由于較多離心收縮參與，短期肌肉損傷增加，誘導(dǎo) HO-1 的過度表達(dá)，導(dǎo)致抗氧化酶活性增強(qiáng)，降低COPD患者長(zhǎng)期炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激以及炎癥導(dǎo)致的骨代謝失衡，改善骨骼形成，對(duì)抗COPD和衰老引起的肌肉和骨骼退化[9、18]。下坡跑運(yùn)動(dòng)中下肢也承受的地面沖擊載荷是平地運(yùn)動(dòng)的1.6-2.2倍，較低的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度接受較多的振動(dòng)沖擊[19]，更適合氣流受限的COPD患者，并能夠縮短運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)BMD改善的周期。

4 結(jié) 論

下坡行走能夠在較低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下提高穩(wěn)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(yōu)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下創(chuàng)造較大運(yùn)動(dòng)收益的特點(diǎn)而適合在因持續(xù)氣流受限而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)強(qiáng)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