文章来源：国际呼吸杂志 2017年8月
文章作者：段文滔 朱黎明 戴爱国 黄锦
COPD是一种以持续气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病,气流受限呈进行性发展,严重影响患者的运动能力和生活质量,给社会、家庭造成巨大的经济负担。单纯药物治疗并不能缓解患者渐进性加重的呼吸困难和活动耐力的减退,极大地影响患者生活质量。肺康复运动训练能够改善COPD患者运动能力、躯体症状,提高日常生活能力,减轻心理障碍,使生活质量显著提高。
肺康复是在全面的评估后给予患者的个体化综合干预治疗,包括但不仅限于运动训练、健康教育及行为改变,旨在改善慢性呼吸系统疾病患者的生理和心理状态,促进患者形成长期的有益健康的行为习惯。肺康复是跨学科的综合干预措施,运动训练是肺康复的重要组成部分,是肺康复的核心。
运动训练是肺康复的基石，长期规律的运动训练可通过改善骨骼肌的功能及心肺适应性有效提高COPD患者的运动耐量，改善活动性呼吸困难。在临床实践中最优的运动训练处方尚未达成共识，对肺康复运动训练FITT(Frequency频率，Intensity强度，Time时间，Type形式)的制订缺乏统一标准，这也是肺康复运动训练的效果不尽相同、临床难以推广的重要原因。
2.1运动训练的方式
美国运动医学学会(the American College of Sports Medicine，ACSM)、美国心血管与肺康复学会(the American Association of Cardiovascular and Pulmonary Rehabilitation，AACVPR)推荐轻、中、重度的COPD患者进行耐力训练(有氧运动)、抗阻(力量)训练、柔韧性(拉伸)训练、呼吸肌训练及多种方式结合应用等。
2.1.1耐力训练
耐力是指持续进行工作或运动的能力，或抵抗疲劳的能力。耐力训练是在一定运动强度，一定运动时间周期性的大肌群活动，能使心肺功能储量增加的一种运动形式。耐力训练旨在提高肌肉活动的适应性、改善心肺耐力，减轻呼吸困难症状，而增加活动量。常用的耐力训练方式有：步行、跑步、爬楼梯、平板运动、功率自行车、游泳、呼吸操或多种方式的结合应用。而踏车或步行是耐力训练最常用的运动方式。王鑫等人组35例极重度COPD患者，其中肺康复组17例COPD患者在无创正压通气下进行每周5d，2～3次／d，每次10～15min的原地踏板运动，6个月后肺康复组6分钟步行距离明显增加，Borg评分、圣乔治呼吸问卷评分明显下降，差异均有统计学意义。吴海燕等将15例COPD患者进行每周5次，为期12周，每次30～45 min的下肢踏车训练，结果表明下肢耐力训练可以提高稳定期COPD患者的运动耐力和生活质量。步行作为功能性训练的优势是它能稳固地提高患者的步行能力。Kawagoshi等应用计步器对27例老年COPD患者进行为期1年的步行训练，研究发现低强度的步行训练亦可明显改善患者的运动能力，提高生活质量，而且患者更容易坚持，值得临床推广。
2.1.2 抗阻训练
抗阻训练是通过对抗阻力锻炼局部肌群的运动方式。抗阻训练能有效地提高肌肉适能，包括自由负重、外加负重块或空气阻力式的器材以及弹力绳。COPD患者存在骨骼肌萎缩，外周肌肉体积和力量的减弱。加强外周肌肉力量是COPD肺康复的目标之一。Garber等表明抗阻训练不仅可以提高肌力，而且可以维持和改善骨密度。Zambom—Ferraresi等对36例COPD患者分为抗阻训练组、抗阻训练联合耐力训练组、对照组，进行每周2次，为期12周运动训练，研究发现阻力训练比耐力训练对提高肌肉体积和力量更有优势。同时Vonbank等对研究发现抗阻训练不仅可以提高COPD患者肌肉的体积和力量，而且可以提高运动的耐力，改善生活质量。
2.1.3 柔韧性训练
柔韧性是活动某一关节使其达到最大关节活动度(range of motion，ROM)的能力，是日常生活活动中重要的能力。所有年龄段的人都可以通过柔韧性练习提高ROM或柔韧性，增加韧带的稳定性和平衡性，柔韧性训练亦可给COPD患者带来益处。柔韧性训练是很多肺康复运动方案的组成部分，而目前没有临床试验证实其有效性。柔韧性训练应针对机体主要的肌肉肌腱单元进行练习，包括肩带、胸部、颈部、躯干、腰部、臀部、大腿前后及脚踝，很多运动训练包括柔韧性训练，如呼吸操、太极拳、八段锦、弹力绷带练习。Mathur等表明改善胸廓的活动度与形态，可能会增加慢性呼吸系统疾病患者的肺活量，而柔韧性训练能够改善胸廓的活动度与形态。
2.1.4 呼吸肌训练
COPD患者吸气肌压力产生能力减小、呼吸肌力量不足是COPD患者不能耐受运动及呼吸困难的主要原因之一。吸气肌训练能提高呼吸肌力量和耐力，改善呼吸困难，尤其是呼吸肌力量不足的患者。呼吸肌训练的主要方式包括缩唇呼吸、腹式呼吸、全身呼吸操、呼吸训练器练习。缩唇呼吸、腹式呼吸、全身呼吸操等传统的呼吸训练方法，通过增加潮气量和肺泡通气量，提高血气交换率，改善呼吸功能。呼吸训练器包括非线性阻力呼吸器、阈值压力负荷训练器、限速阈压力负荷吸气肌训练仪和靶流量阻力装置。阻力呼吸是通过阈负荷、呼吸阻力和目标流速来锻炼呼吸肌的肌力和耐力，从而改善活动引起的呼吸困难症状。
Bernardi等对26例COPD患者进行4周呼吸肌耐力训练，证实呼吸训练能改善呼吸力量、通气模式、胸腹协调性，从而缓解呼吸困难，提高运动能力。Tout等的研究结果表明，吸气肌训练组能改善FEV1和最大呼气流速，增加最大吸气压力，增加6分钟步行试验步行距离。而Petrovic等将20例COPD患者随机分为吸气肌训练组和对照组，吸气肌训练组使用呼吸训练器每天进行训练，持续8周，结果显示试验前后呼吸训练组深吸气量、最大吸气压力及吸气分数显著增高，呼吸频率与分钟通气量的比值显著下降，研究结果表明呼吸训练能缓解肺过度充气，改变呼吸模式，从而减轻呼吸困难。
2.2 运动训练强度
ACSM和AACVPR推荐COPD患者进行低强度(30％～40％最大功率)和高强度(60％～80％最大功率)的运动训练，低强度可以缓解症状，提高生活质量，加强日常生活中的体力活动能力，而较大强度的运动可以使生理机能大幅提高。运动强度评估的指标包括：最大摄氧量(VO2max)、摄氧量储备(VO2R)，代谢当量、最大心率(HRmax)、心率储备(HRR)、主观体力感觉评分(ratings of perceived exertion，RPE评分)、伯格呼吸困难评分(Borg评分)等。RPE评分、Borg评分主要用来评估患者感知到的主观疲劳感觉和呼吸困难程度，不同的分数反映不同的运动强度，因其操作简便易行，可作为评定运动强度的指标。评分量表评估运动强度的有效性已被一些生理指标所证实，但其主要依靠患者主观的感受，个体差异大，不能作为制订运动强度的主要方法。ACSM表明使用HRR、VO2R评估运动强度可能更适用于制订运动处方。VO2R法，即靶V02R=[VO2max一静息摄氧量(VO2rest)]x期望强度％ VO2rest。根据靶VO2R范围，利用能量代谢公式可换算为不同运动训练形式的具体使用参数。HRR法，即靶心率(THR)=[HRmax一安静心率(HRrest)]×期望强度％ HRrest。HRmax可通过心肺运动试验获得，或是用“220一年龄”等其他推测公式获得。心率易于监测，方便COPD患者在家庭或社区进行运动训练，但对于心律失常及服用β受体阻滞剂的患者来说，使用THR来设定运动强度并不适合，理疗师可通过运动负荷试验直接获得心率和摄氧量的关系来制订运动训练的强度。
躯体症状重的COPD患者很难达到目标强度或训练时间，间歇训练是更好的选择。间歇训练是在高强度运动训练中定期地穿插低强度训练问期或间断的休息。即使是进行高强度的负载训练，COPD患者进行间歇训练能显著地减低呼吸困难评分，而达到与耐力训练同等的效益。Vogiatzis等对46例COPD患者进行每周3次，持续10周高强度间歇训练，研究表明高强度间歇训练能明显改善COPD患者的肌肉耐量及力量。间歇训练与持续的运动训练，在改善患者运动耐量、生活质量及骨骼肌的功能方面短期内没有显著的差异，而间歇训练所带来的长期效益有待进一步研究。
ACSM和AACVPR建议COPD患者进行3～5次／周的运动训练，每次持续20～60 min；为增强肌肉的力量，需进行每周2～3次，每次2～3组，每组重复8～12次的抗阻训练，初始以60％～70％1次抗阻运动的最大值(1RM)或重复8～12次即出现疲劳的强度来提高肌肉力量，而老年患者亦可以20％～50％1RM来提高肌肉适能，呼吸肌训练需每周至少4～5次，每次训练30 min或者每节15 min、共2节的训练。ATS和ERS建议COPD患者的运动训练至少应持续8～12周，且肺康复的周期越长，运动耐力改善越明显。
4.1运动训练对肺通气与换气的作用
COPD患者在运动过程中，由于呼吸做功增大、无效腔增加、气体交换障碍，肺通气的需求比预期增高，呼气性气流阻塞和肺动态过度充气，使得肺排空延迟、最大通气功能受限，增加肺通气的需求，将进一步增加呼吸做功，使呼吸困难更加明显。Colueei等发现，COPD患者动态过度充气限制活动能力与分钟通气量增加、呼气时间减少、运动效率减低相关，运动时深吸气量下降，导致肺过度充气，使活动受限。肺动态过度充气被认为是COPD患者运动不耐受的生理学基础之一。
Chen等将19例COPD患者进行为期12周的耐力训练，研究发现耐力训练组吸气峰流速、最大吸气压、单次呼吸时间、吸气流量峰值、呼气流量峰值试验前后相比明显增高，呼吸频率、通气量试验前后相比显著降低，结果表明耐力训练能提高运动能力，增加吸气肌肉力量，减少通气需求和动态过度充气，从而缓解呼吸困难。运动训练可通过肌细胞内线粒体的氧传递功能和氧化功能的提高，使运动时机体无氧代谢延迟出现，从而减少血液中乳酸的水平，缓冲乳酸的HCO3水平也随之降低，CO2和H 生成减少，因此运动中的通气驱动降低，从而缓解了运动中呼吸窘迫的症状。运动训练能使外周肌肉氧化功能和效率提高，在次最大运动负荷的强度下，机体对肺通气的需求下降，因此可能会减少肺动态过度充气，减少血液中乳酸的水平，从而减轻活动性呼吸困难。
4.2 运动训练对心血管的作用
有效的运动训练可增加峰值运动状态时的每搏输出量，改变HRrest，改善COPD患者心率变异性。Nasis等对36例COPD患者进行每周3次为期12周的间歇训练，研究表明间歇训练能提高COPD患者运动时的心输出量，缓解COPD的动态过度充气。Vivodtzev等和Camillo等研究证实运动训练能改善COPD患者动脉硬化，降低大动脉传播速度，调节心脏自主神经功能，从而有效改善COPD患者心率变异性。Mercies等通过研究30例严重肺动脉高压患者发现，运动训练能有效改善肺动脉高压患者的活动能力，提高健康相关生活质量。
4.3 运动训练对肢体肌肉及运动耐力的影响
运动训练能增加所有肌肉纤维的横切面积，增加肌肉的力量和数量，减少Ⅱ型肌肉纤维比例，增加毛细血管与肌纤维比例、肌红蛋白含量、氧化酶活性、肌纤维中线粒体的数目，减少运动诱发的乳酸产生，使运动中磷酸肌酸与无机磷的比例的下降正常化，从而提高肌肉有氧代谢活动能力。
Vogiatzis等研究发现高强度问歇训练能使COPD患者肌纤维横截面积增大，毛细血管与肌纤维比值增加，Ⅱb型肌纤维减少，结果提示高强度间歇训练能改变肌肉纤维形态和类型，从而提高COPD患者的运动耐量。Covey等对75例COPD患者按不同的先后顺序进行耐力训练、抗阻训练，研究发现，运动训练能有效改善肌肉的力量和耐力，增加最大运动负荷和最大摄氧量，减少运动时对通气量的需求，改善呼吸困难、疲劳症状，增加运动耐量。
Vogiatzis等对39例COPD患者进行每周3次为期10周的高强度耐力训练，研究表明耐力训练能上调肌肉类胰岛素生长因子1、肌分化因子，下调肌肉生成抑制蛋白，降低转录因子核因子kB的活性，减少蛋白分解通路的活性，从而抑制肌肉萎缩，增加肌肉数量和质量，促进肌肉再生。Yu等发现有效的运动训练能上调肌肉因子IL-15的表达；Quinn研究表明骨骼肌分泌的IL-15能刺激人骨骼肌肌球蛋白表达，肌成肌细胞的分化；而Pistilli等研究证实IL-15还能抑制肌肉蛋白降解、阻止肌肉退化，对肌肉萎缩有保护作用。
综述所述，肺康复运动训练能使COPD患者在多方面受益，已得到普遍认可，而运动处方的制订尚无统一的实施标准，其最佳策略仍未达成共识，不利于肺康复运动训练的临床规范操作和推广，肺康复推广范围和受益人群甚小，大多数研究样本量较小，仍需要多中心大规模的临床试验进一步研究，以制订出规范化的最优的肺康复运动处方，使肺康复得以推广，使更多的COPD患者获益。
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