抽象的
运动训练是肺康复的重要组成部分。然而,在不同的运动训练模式下所施加的心肺压力尚不清楚。
本研究测量了11例慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者12周运动训练计划(1秒用力呼气量42±12%,年龄69±6岁)后的心肺压力。肺气体交换及心脏频率(FC)在计划的开始,中期和结束时使用便携式代谢系统来测量三次培训课程。用博格分数评估症状。
将运动强度与美国体育医学学院(ACSM)进行运动培训的建议进行了比较。培训效果很重要(工作中的最大变化:14±11瓦,6分钟步道:44±36米)。全身锻炼(骑自行车,行走和爬升)一直导致较高的心肺胁迫(氧气吸收(V.'O.2),微小的通风和FC)比手臂起动和阻力训练。循环期间呼吸困难比抗性训练更高。患者锻炼> 70%(> 20分钟)的总运动时间> 40%V.'O.2储备金FC在整个计划中保留(根据ACSM的“中等”强度)。
心肺胁迫抗性训练低于全身运动期间,导致症状较少。此外,根据使用固定百分比的基线峰值性能和症状评分的指导性的运动测试实现并维持根据美国运动医学院推荐的培训强度。
肺康复(PR)计划始终如一地提高了慢性阻塞性肺病(COPD)的患者的运动能力,症状和生活质量。运动培训是PR的重要组成部分1并且通常使用耐力培训。通常,在公关期间施加的耐久性训练包括骑自行车和/或跑步机行走。包括相对高强度耐力培训的计划已被证明是有效的1。然而,除了步行和循环之外,在PR的PR适用于COPD患者,还描述了其他运动方式,例如抵抗培训2,Callisthenics.3.、手臂起动4.和爬楼梯5.。在临床康复中,通常应用了几种练习中的组合。虽然已知高强度训练导致更理想的生理训练效果,而不是低强度训练6.,不同练习施加的心肺胁迫尚不清楚。另外,训练强度通常设置在给定的增量峰值运动响应的一部分上。由于慢性疾病患者的相对缓慢的氧气吸收动力学7.那8.在美国,长时间运动期间的实际代谢负荷很可能被低估了。
为了提高心肺刺激健康,锻炼测试和美国运动医学院的处方指南(ACSM)建议为健康个体每周锻炼3至5次,以40-85%的最高氧气吸收或心率储备连续20分钟或间隔9.。是否通过COPD的患者实现了这些建议1。目前尚不清楚在PR项目中应用的运动训练方案是否足以在健康个体的建议强度下锻炼COPD患者。此外,在给定强度下,患者接受训练的时间长短尚未得到研究。
因此,本作者在患有中度至严重的COPD患者的肺部康复的背景下测量了运动训练计划的不同组成部分的心肺胁迫。此外,还分析患者以确定它们是否能够在ACSM推荐的强度上进行行使。
材料和方法
研究科目
11名连续患者访问门诊诊所进入了这项研究。以下标准用于患者选择:1)COPD的临床诊断;2)包含近期感染或恶化的稳定条件;3)尽管有最佳的药物治疗,但患有呼吸困难的症状和减少的运动能力;4)没有运动或神经系统病情或残疾限制运动能力;5)由于设备无法测量氧气摄取,不需要休息或在运动期间进行补充氧气(V.'O.2)呼吸吸气o2分数> 21%;6)患者必须能够每周参加门诊康复中心三次。符合纳入标准的患者使口头知情人士参与该研究。它们在包容性和3个月后进行测试,经门诊肺康复3个月。所有测试都是进入经医疗伦理委员会,比利时的医疗道德委员会批准的康复计划的COPD患者常规筛查的一部分。该试验包括肺功能,外周和呼吸肌力量,运动能力和生活质量的测量。之前描述了所有执行测试的细节4.。
最大运动能力
通过最大循环钻度测量评估最大运动能力。根据美国胸部社会/美国胸部医生学院的心肺运动检测陈述的标准,对磁性制动的循环测力计(Ergoline 900,Bitz,德国)进行测试10.。在卸载踩踏3分钟后,患者以增量工作速度循环(+10 W·min)1),直到精疲力竭。心脏频率(FC)通过12-铅心电图连续监测。微小通风(V.'E.),V.'O.2和二氧化碳生产(V.'CO.2)在整个测试中测量。V.'O.2,最大是指预测值吗11.。呼吸呼吸的在线计算V.'E.那V.'O.2那V.'CO.2使用VMAX获得呼吸交换比(RER)英石1.0(ViaSys,Meda,Belgium),便携式代谢系统。将该装置用线束固定到上胸部,并且由于其重量低(650g),它给出了最小的不适。音量测量由涡轮机(Triple-V®SensormedicsBV,BiLthoven,荷兰)进行。V.'O.2使用电化学细胞分析和分析V.'CO.2用红外分析仪测量。该装置的类似模型已被Prieur验证等等。12.。将一个死亡空间小于30ml的面罩(Hans Rudolph公司,堪萨斯城,密苏里州,美国)仔细调整到患者面部,检查空气泄漏。
培训计划
为期12周的培训计划由1.5小时的培训课程组成,患者每周参加三次。电路训练包括骑自行车,行走和腿部压力训练,楼梯攀爬和手臂起动。培训计划是基于以前的经验4.并受到患者对症状的看法。训练强度设定为初学者循环的初始最大工作速度的60%,在6分钟的步行试验(6MWT)中的平均步行速度的75%,用于跑步机行走,占一次重复的70%(1RM;可以仅在整个运动范围内移动的最大负载,而没有补偿运动的情况下,用于腿部压力机电阻训练。对于行走,通过将时间(6分钟)划分在入院的康复计划的6MWT期间划分时间(6分钟)来确定平均步行速度。手臂起动和阶梯爬升(两步椅子)在2分钟内进行(1-3套)。每周患者的工作率或持续时间,以日程安排和Borg症状分数为指导,物理治疗师增加了患者的工作率或持续时间。呼吸困难或疲劳4-6的Borg得分被设定为目标13.。在培训期间提供了密切监督,每四名病人对应一名物理治疗师。除了练习之外,患者还参加了关于疾病管理和药物使用的教育课程。还进行了个人心理和社会咨询,以及营养和职业治疗。
演习及训练课程评核
在PR计划的第1,6和12周结束时,患者与VMAX进行了一次运动培训课程英石。在线呼吸逐呼吸测量V.'E., 潮量 (V.'T.),V.'O.2那V.'CO.2,呼吸率(RR)和吸气时间和总循环时间之间的比率(T.一世/T.tot)被vmax记录英石整个培训课程。FC使用心率监测进行评估(POAR®; T31,Kempele,芬兰)。所有变量均以静止(2分钟基线)和整个运动培训会议记录,这与先前的临床康复会议相同。会议由不同的物理治疗师监督,他不参与患者的临床管理。练习以固定的顺序执行。卸载循环2分钟后,患者开始装载循环,然后是腿压力训练,跑步机行走,手臂起动,最后爬升。每次锻炼后,确保足够的休息(患者休息,直到他们觉得能够继续)。由于装置重量低,患者可以自由移动而没有不适。试点数据显示,患者没有阻碍设备的运动性能14.那15.。如有需要,可在休息期间摘下口罩。
患者被要求使用修改的博格评分在锻炼期间分别患有呼吸困难和疲劳的症状。
数据处理
来自VMAX的信号英石通过遥测在培训期间传输到便携式计算机,以便在线检查数据质量。测试后,从VMAX下载存储的数据英石以确保完整的呼吸数据集和分析与计算机软件。
为了标记患者锻炼的强度,根据ACSM指南的推荐运动强度应用于心肺数据10.。ACSM建议对应于40-85%的氧气吸收储备的运动强度(V.'O.2, R)或心脏频率储备(FC,R.),以增加及维持心肺机能16.。的V.'O.2, R从休息和最大值之间的差异计算V.'O.2。相似地,FC,R.休息和最大化之间的区别是什么FC。使用ACSM被认为是“中等”和“硬”的阈值16.。这意味着训练强度>为40%(中等)和60%(高)V.'O.2, R和FC,R.。为了估计中等和高强度的训练强度,将该值的40%和60%分别添加到休息状态V.'O.2和/或休息FC并表示为百分比V.'O.2, R或FC,R.。一个典型的公式如下:
V.'O.2, R = V.'O.2,休息+0.6(V.'O.2,马克斯-V.'O.2,休息)
统计分析
用Kolmogorov-Smirnov检验数据是否符合正态分布。采用配对t检验对运动训练效果进行分析。采用重复测量方差分析对第1周、第6周和第12周的心肺测量结果进行分析。如果p值<0.05,则进行Tukey的后测。症状得分采用Friedman检验进行比较。在这种情况下,如果p值<0.05,则执行Dunn’s后检验。所有比较的显著性水平设为p<0.05。
结果
研究组(表1⇓)显示中度至严重的气流梗阻,并在全局抑制性肺病阶段II(n = 4),III(n = 4)和IV(n = 3)中被分类。一名患者有急性加剧,在第6周无法重新评估。另一名患者在12周的康复计划中退出,因为个人原因,不能与VMAX进行最终的运动培训课程英石。然而,该患者成功地进行了12周后的所有其他测量。虽然评估了VMAX英石在整个运动培训课程中,患者耐受良好,在第12周,两名患者报告佩戴设备时遇到的困难(6%的测量)。
培训效果
正如所料,FEV1在运动训练12周后仍然没有改变(Δfev1 = 0.02±0.18 L; p = 0.41).V.'O.2,马克斯那W.最大限度训练后6MWT显着增加(0.09±0.13 L·min1,分别为14±11 W和44±36米;所有的P <0.05)。等距Quadriceps力没有统计学上有显着差异(Δqf= 5±16 n·m1;P = 0.25),尽管程序期间腿压力训练的训练负荷显着增加(ΔLoad= 53±30千克; P = 0.0001,但占43±26%的增加)。V.'O.2那V.'CO.2那V.'E.和FC在ISO-工作率(初始最大工作率的100%)在运动训练12周后显着下降(分别为7,15,9和7%的减少; P <0.02)。
运动培训计划中的心肺反应和症状
Figure 1⇓显示了在运动训练计划中骑行,腿压阻力训练和步行的训练负荷的进展。有一些患者从第一周开始就坚持高强度训练,并且在计划期间能够忍受进一步增加的运动负荷。然而,其他人的训练负荷的改善低于预期(图1⇓)。参与率为97%。
在第1,6和12周开始给定运动之前,心率没有差异(P = 0.39,0.60和0.36)。
总体上涨了V.'O.2那V.'E.和FC在整个12周的程序中,在腿部压力和臂起动时(两种P <0.05)。V.'E.在阶梯期间,第12周的攀登也更高(P = 0.02)。对于剩下的练习,尽管工作率大幅增加,V.'O.2那V.'E.和FC随着时间的推移保持不变。在锻炼期间报告的症状在整个方案中没有改变,除了在手臂起动过程中增加的呼吸困难(P <0.05),并且在程序结束时行走期间的疲劳增加(P = 0.02)。
V.'O.2那V.'E.和FC第1周内培训期间代表患者的回应在图2中示出了⇓。这个患者(男性,51千克,FEV10.88 L)在55 W (69% W最大限度)10分钟,进行了110公斤(70%1RM)的腿部压力训练(三组八个重复),速度速度为4.2 km·h1(74%6MWT速度)10分钟,并进行手臂起动和楼梯攀爬,每次2分钟。价值V.'O.2那V.'E.和FC在该患者的不同练习结束时实现近于在初始增量运动测试期间获得的最大值。
表2显示了整个训练方案中不同运动方式所造成的平均心肺压力⇓。相对高的强度运动V.'O.2那V.'E.和FC从第一周到达。与全身锻炼相比(骑自行车,行走和楼梯攀爬时,在手臂锻炼(手臂起动)和电阻训练(腿部压力)中较低的心肺反应较低;表2⇓)。类似于V.'O.2那V.'E.和FC与循环相比,患者报告的患者呼吸困难症状在腿部压力下始终较低(P <0.05周1,6和12)。在疲劳感觉方面,腿压力诱导比第12周(P <0.01)的循环诱导疲劳。
氧气的通风等同物(V.'E./V.'O.2)与骑车相比,步行时的血压明显降低(p<0.001)。请注意,V.'O.2这两个练习之间并不不同。与第1周和第12周(P <0.0001)相比,RER在循环期间也更高。
运动时间和运动强度的阈值
训练持续时间随时间增加,第1周、第6周和第12周分别为66±7、81±7和80±13分钟(方差分析,p = 0.02)。第1周相应的运动时间为30±3分钟,第6周为38±4分钟,第12周为36±10分钟(方差分析,p = 0.03)。这代表了培训课程的46、47和45%(分别是第1周、第6周和第12周)。
图3.⇓显示总运动时间以及高于所考虑的阈值的时间(≥40和≥60%)V.'O.2, R和FC,R.分别由ACSM在第1周,6和12周内。患者在40%以上的运动时间占总运动时间的80%V.'O.2, R(温和的阈值;第1、6、12周分别为88±7、89±7、84±9%;方差分析,p = 0.18)。有关FC,R.,患者分别达到高度强度,分别为总运动时间的70%(分别为76±29,71±22和83±23%; P = 0.36;图3A⇓)。对于硬阈值(≥60%V.'O.2, R或FC,R.),患者在此强度以上的运动时间花费67±25%V.'O.2, R第1周为75±15%,第6和12周为75±15%(方差分析,p = 0.33)。在强度上花的时间略少于艰苦方面FC,R.;第1周内51±42%,第6周的48±30%,第12周的64±34%;ANOVA,P = 0.26;如图。 3b⇓)。
基于的门槛之间的一致性差V.'O.2, R与基于的人相比FC,R.整个计划。图4显示了这两个运动强度阈值之间缺乏一致性的一个例子⇓。
讨论
本研究表明,应用的运动培训方案使研究群体实现和维持培训强度,这在根据ACSM的情况下提出对健康成年人有效的限制。此外,与全身锻炼相比,抗性训练(腿压力)导致较少的心肺胁迫。最后,基于的强度之间的一致性差V.'O.2, R和心率储备显示,IE。可接受的培训强度V.'O.2, R以心率达到的是,这将被认为太低。
工作速度的进展和全身锻炼
虽然向工作率进展提供了指导方针,但由于症状,患者之间的这种进程是可变的(图1⇑)。在培训期间提出的工作率进展可能部分是在运动效率提高的结果,因为在训练负载(强度和持续时间)中观察到相对较大的增加V.'O.2。米兰等等。17.以前表明,COPD患者的机械效率会更大程度地提高v'O.2运动后培训。
对于大多数患者来说,骑行、步行和爬楼梯时达到的强度足以产生接近基线增量骑行时达到的最大耗氧量和通气反应。虽然三种全身活动(骑自行车、步行和爬楼梯)的心肺反应相似,但它们有不同的特点和不同的执行方式。在骑行过程中,大多数患者进行间隔训练(5-8组,每组2分钟)。这是一种能够以相对较高的工作效率进行训练的常见方法。其他研究表明,与持续训练相比,间歇训练中COPD患者的工作效率更高18.。在跑步机行走期间,大多数患者耐受较长的连续运动块,即使在步行速度和持续时间的增量。这可能是由于这两个运动方式之间的差异。与骑自行车相比,步行被证明是不那么疲劳,并且在类似的情况下产生更少的乳酸盐V.'O.2水平19.-21.。因此,患者可以进行更长时间的锻炼。在循环过程中,会产生更多的乳酸,从而导致通气能力的持续上升(即所谓的等负荷时通气上升的缓慢阶段)。20.。为了应对透气应力的增加,运动块(特别是在循环期间)分为较短的块。虽然在本研究中没有测量乳酸,但更高的RER和V.'E./V.'O.2在循环期间,与行走相比,暗示更加乳酸生产。此外,骑自行车和行走期间的其他差异,例如更低血量的差异21.那22.并增加死亡空间21.,也可能影响这些练习的表现。
在楼梯爬升期间,患者也介入短块(1-3套2分钟)。此活动导致相似的水平V.'O.2那V.'E.那FC骑自行车和行走的症状。然而,随着患者迅速达到峰值运动反应,楼梯攀登的概况是不同的。因此,如果不是不可能的话,难以使用当前施加的速度(〜22步·min)来维持这种活动1)及台阶高度(21厘米)。固定的运动顺序(最后一个是爬楼梯)可能会导致心肺压力的逐渐增加,并可能增加心肺适应的动力学23.。然而,在开始给定的运动之前,患者能够长时间休息,这使得在每次活动后允许心率充分降低。此外,其他人表明楼梯攀岩施加的高脉搏压力。以前的研究表明,在慢性气流阻塞患者中24.和慢性心力衰竭25.,楼梯攀登代表剧烈运动,引发与循环计力和跑步机试验相似的生理反应。
手臂锻炼和阻力训练
与全身运动(骑车、步行、爬楼梯)相比,手臂运动和阻力训练对心肺压力的影响较小。卡特等等。26.发现与COPD患者的双腿相比,武器的工作能力降低。这是手臂锻炼过程中涉及的较小肌肉质量的结果。然而,尽管与循环相比,在手臂起动过程中,心肺反应较低,但呼吸困难症状没有差异。这可能是由于可能还阻碍了臂工作的性能的肺疾病的特征,例如困难的呼吸27.,参与上躯干和臂定位的肋骨的吸气肌肉28., 营养状况29.和动态恶性通货膨胀30.。
对于腿压力抗性训练,除了较低的心肺胁迫之外,与循环相比,患者还经历了较少的呼吸困难。理查森等等。31.表明,单独锻炼Quaddriceps肌肉(膝盖伸长型锻炼)导致较低的峰值值V.'O.2那V.'E.和FC与循环相比,呼吸困难症状较少。此外,在腿部压力机期间实现的较低的心肺胁迫也可归因于本练习的平均持续时间。在整个训练中,腿部压力的运动时间是2分钟(三组八件重复),这也可能导致较低的心肺反应,伴随在腿部压力期间的呼吸困难的感觉降低并不令人惊讶,因为在抵抗训练期间,患者通常不受COPD中常见的中央心肺局限性的限制。这将导致症状更少,因此,患者能够实现明显更高的相对工作率31.那32.。虽然患者在Quadriceps抗性训练期间载重增加,但这种进展低于基于健康老年人经验的进展33.那34.。然而,本研究中观察到的负载进展类似于其他研究中的达到,包括COPD患者,这对下肢肌肉力显示出显着影响2那5.。
运动时间和运动强度的阈值
在本研究中,患者花费不到一半的培训会议执行规定的练习。这是由于大多数练习的特征(间歇性)和相对较长的休息患者,以便在每次运动后恢复。间歇性运动已被证明是耗时的35.。此外,Lacasse等等。36.结果显示,与健康受试者相比,COPD患者运动后心率恢复较低,需要更长时间的休息。
在第12周的运动时间方面存在更高的变化。这可能是由于两名患者不能按计划进行计划执行练习,因为在评估当天的呼吸困难等呼吸困难。
本研究中达到的运动强度的阈值是ACSM提出的那些,以改善心肺功能性。练习应在每周三到五次之间进行> 20分钟(或以低强度,优选30分钟),连续或间隔,强度为40-85%V.'O.2, R或FC,R.9.。在目前的研究中,患者成功地实现了这些门槛,因为他们每周服用三次,占40%的时间V.'O.2, R(符合55%的基线V.'O.2,马克斯),FC,R.(对应于基线的84%FC,马克斯)> 20分钟(被ACSM被视为中等强度)。当设置更高的强度时(≥60%)V.'O.2, R和FCR;ACSH强度),观察到患者在这种强度下运动的时间较低。然而,患者>仍难以维持在阈值以上20分钟V.'O.2, R(对应基线的70%V.'O.2,马克斯)。按照FC,R.,患者仅在≥60%的FC,R.(符合基线的89%FC,马克斯)为>在第12周20分钟。在本研究中,培训强度的目标是遵循已公布的指导方针和症状,导致了基于的阈值的同质反应V.'O.2。然而,更多的变数是基于FC。在基于的阈值上方花费的时间之间的差V.'O.2和FC可能与不同的因素有关。差异FC和V.'O.2动力学可能是其中一个因素。它已被认为是COPDFC与...相比,动力学较慢V.'O.2运动过程中的动力学8.。此外,对COPD的患者通常存在对运动的通气限制。因此,患者在达到心脏循环限制之前停止患者才能停止锻炼37.。这些特征表明,心率可能不是适当的目标,可以将运动强度设定为COPD患者;这是其他人的建议38.。
研究的局限性
需要氧气补充的患者不能包含在研究中。这是由于VMAX的无法英石测量设备V.'O.2同时呼吸吸气O2分数>21%(室内空气)。因此,目前的结果可能并不适用于更严重的患者。然而,由于腿部的压阻训练引起的影响较小V.'E.和呼吸困难比全身锻炼在本研究中,可能预期更严重的患者可能特别受益于这种运动。这些患者通常具有动态的恶性基流30.呼吸受限更加明显,因此,小肌肉群训练可能在这个人群中特别有趣。
本研究不允许识别COPD患者应锻炼的最小训练强度,以实现生理培训效应。相反,在给定的峰值工作速率的临床康复期间研究了施加的心肺胁迫。
小样本大小可以被认为是限制性的,因为它可能阻碍结果的概括。具体而言,严重的氧依赖性COPD患者未包括在本研究中。此外,虽然适用于COPD患者的运动培训在中心之间相当相似,但程序可能导致不同的心肺胁迫可能存在差异。然而,目前的数据强烈支持COPD中全身运动训练的相对高的心肺胁迫。
总而言之,本研究的结果为慢性阻塞性肺病患者接受常规运动训练方案的训练强度提供了新的见解,因为大多数患者在相对较高的工作率下进行了训练。在不知道训练过程中代谢评估的结果的情况下,理疗师能够根据使用症状分数进一步指导的基线峰值表现的固定百分比的指导方针,让患者继续进行高强度训练。研究中包含的中重度气流阻塞患者耐受了相对高强度的训练,并在项目完成后获得了明显的运动能力改善。阻力训练期间的心肺压力,如预期的,低于全身运动,并导致较少的症状。应用运动训练计划使研究小组达到和维持训练强度的建议,根据美国运动医学学院。使用固定百分比的基线峰值表现和症状评分的运动训练似乎能产生相对均匀的吸氧反应,而心脏频率反应则更加多变。这不会促使使用心脏频率来指导慢性阻塞性肺疾病的训练强度。
致谢
作者希望感谢以下评估中的基本帮助:I. Coosemans,V. Barbier,I. Muyllaert,A. Debrock,M.Van Vliet,G. Maury,E. Libaert,L. Vandromme和L. Vandromme和来自Uz Gasthuisberg,Leuven,比利时的呼吸部门的肺功能人员。
- 收到了2005年9月22日。
- 公认2006年2月23日。
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