文摘
动态的恶性通货膨胀和腿部肌肉疲劳与锻炼独立相关限制患者的慢性阻塞性肺疾病(COPD)。本研究的目的是检查1)之间的关系这些限制和2)推迟通气的影响限制宽容和锻炼腿部肌肉疲劳。
总共11 COPD患者(在一秒钟用力呼气量52%的预测)完成两个循环发作呼吸室内空气或氦氧混合气,一次呼吸氦氧混合气但空气isotime停在房间。呼气肺容积(EELV),腿部肌肉疲劳和运动时间测量。
在室内空气,end-exercise EELV与腿部疲劳负相关。氦氧混合气运动时间增加(从346年到530年代)和腿部疲劳(15%)。在isotime,腿部疲劳没有变化,尽管减少EELV与end-exercise相比,室内空气和氦氧混合气。与氦氧混合气是最好的锻炼时间的变化与室内空气的腿疲劳和end-inspiratory肺体积。
慢性阻塞性肺疾病患者有更高层次的动态恶性通货膨胀对室内空气有较少的肌肉疲劳。这些患者更有可能增加与氦氧混合气运动耐量,导致更大的腿肌肉疲劳。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者表现出严重的呼吸困难和运动不耐受1。确定源的运动限制在COPD患者最近感兴趣的一个话题2- - - - - -5。传统上,无法增加每分通气量(V′E)由于呼气流量限制和动态恶性通货膨胀被认为是主exercise-limiting因素在大多数慢性阻塞性肺病患者5。实际上,动态恶性通货膨胀与减少运动耐量有密切的相关性3和治疗方法,减少动态恶性通货膨胀,如支气管扩张剂6和补充氧气2在许多患者,显著改善运动耐量。氦氧混合气(79%的氦,21%的氧气),通过增加呼气流量的影响7,也已被证明能够增加运动耐受时间8- - - - - -10通过延迟动态COPD患者的恶性通货膨胀9。
尽管已经发现许多主要COPD患者通气的限制,不是所有的病人呼吸困难的症状描述为停止运动的主要原因。许多病人腿部疲劳的症状描述为主要的限制因素11。慢性阻塞性肺病的系统性后果骨骼肌的力量12,13、形态14、氧气交付15和腿部肌肉疲劳16现在也一直被认为是减少锻炼耐力中扮演重要角色,至少在某些慢性阻塞性肺病患者。在慢性阻塞性肺病患者股四头肌肌肉疲劳大自行车锻炼与健康成人年龄16,这可能是一个重要exercise-limiting因素4。Saey等。4研究了影响支气管扩张剂的宽容和股四头肌收缩运动疲劳。他们发现病人疲劳腿部肌肉更大程度提高运动耐量少吸入支气管扩张剂后,尽管肺功能显著改善。尽管他们显示肌肉疲劳是一个重要的限制因素在慢性阻塞性肺病运动期间,他们没有报告的通气的限制措施。因此,还不确定他们的更大的肌肉疲劳患者是否也通风有限期间锻炼和是否存在通气和肌肉限制的程度之间的关系。如果通气约束在慢性阻塞性肺病患者更为普遍少腿肌肉疲劳,那么提高通气能力应该提高运动耐量,但增加锻炼可能最终导致更大的肌肉疲劳。目前作者的知识,通气限制措施之间的关系和腿部肌肉疲劳并没有被报道。因此,当前的研究的目的是测试假设,在COPD患者中,1)较高的通气相关限制在运动过程中会减少腿部肌肉疲劳和2)推迟通气的限制与氦氧混合气会增加运动耐量和腿部肌肉疲劳。本研究的结果中有些是之前报道的形式抽象17。
方法
主题
总共11 COPD患者(表1⇓)是从肺康复计划招募中心的肺部健康(加拿大埃德蒙顿AB)。所有受试者之前完成≥8周的运动康复,有稳定的慢性阻塞性肺病的研究。Post-rehabilitation患者选择,为了减少恐惧和焦虑与运动相关呼吸困难(这在exercise-inexperienced患者中很常见),因此,增加潜在的最大生理运动响应。患者需要补充氧气的使用,或有明显的肌肉骨骼或心血管疾病(评估通过主观病历respirologist)被排除在外。所有研究受试者提供他们的书面同意,这是阿尔伯塔大学健康研究伦理委员会批准(埃德蒙顿)。
研究设计
单盲、随机、交叉试验。受试者接受肺功能测试和渐进式锻炼测试(GXT)症状限制一个周期测力计实验前(表1所示⇑)。每个主题然后执行两个随机常数骑自行车工作效率实验,呼吸室内空气或氦氧混合气,最后,另一个氦氧混合气审判,但在isotime室内空气测试。每个测试是由≥48 h。
基线肺功能
确认诊断和确定疾病严重程度,每个病人的肺功能测试(Vmax22;美国SensorMedics, Yorba琳达,CA)据美国胸科学会标准18在3个月的研究。肺量测定使用恒定体积的身体体积描记器(6200 Autobox;SensorMedics)。肺量测定法和次呼吸的肺一氧化碳扩散能力(DL,有限公司)与报道Crapo规范et al。19和肺容积与高盛和Becklake相比20.。最大呼吸量(MVV)估计乘以一秒用力呼气量(FEV135)21。
渐进式锻炼测试
GXT症状限制进行一个电子制动循环测力计(测功的800年代;SensorMedics)。工作速度增量(均值±sd10.9±3.0 W·分钟−1)分别确定了监督respirologist(号Marciniuk),这个决定基于临床判断使用疾病严重程度和运动的历史。心率和节律记录使用单一铅心电图监测(43200监控;美国惠普,帕洛阿尔托,CA)。动脉氧饱和度(年代p O2)测量使用脉搏血氧仪(Sat-Trak;SensorMedics)。天然气管道中的成校准到期代谢车(TrueOne;美国Parvomedics、盐湖城、UT)和代谢测量平均每30年代。最高的30年代的耗氧量(V′O2)获得在这个测试被接受V′O2、峰值。
恒定的工作效率运动测试和测量
一个5分钟用时期是用于室内空气和氦氧混合气混合物。肺量测定法进行了使用bag-in-box系统连接到一个dry-rolling肺活量计(SensorMedics)类似于以前8。不变的工作效率在室内空气循环测力学测试,执行呼吸氦氧混合气(平均±80%sd79.9±3.9%)的峰值工作效率获得GXT和限制是停在症状。室内空气或氦氧混合气启发从∼60-L水库袋。过期的天然气管道中的代谢车,校准使用的气体混合物。吸气量(IC)、潮汐卷(VT),V′E,呼气肺容积(EELV)和end-inspiratory肺容积(EILV)测量使用bag-in-box系统估计通气的约束和动态恶性通货膨胀22。使用遥测心率记录(极地USA Inc .,伍德伯里,纽约,美国)。呼吸困难的症状和腿部运动记录使用Borg 10分制23。每次测试后,受试者被要求识别限制运动的主要症状。
股四头肌的测量
每个会话之前,在5、10和20分钟到复苏,右膝扩展最大随意收缩(MVC),插入抽动(ITT)24,25和股外侧肌抽搐扭矩(TwVL)。每个主题是坐在一个等速测力仪(系统3;Biodex医疗系统公司,雪莉,美国纽约)右腿水平(∼80°的髋关节屈曲)和膝盖弯曲∼90°。肩带被放置在大腿根部,以确保测力计的腿并确保扭矩产生真正的等距。使用测力计的等距模式,最大扭矩是膝盖扩展平均值∼1 s峰值扭矩和记录在MVC演习。经过足够的练习(实现再现性在5%),每个主题进行了五个MVC(30岁)和最高的价值被记录和用于分析。受试者提供视觉反馈生产和被鼓励进行最大限度的扭矩。
超大的肌肉刺激26,27股外侧肌电动机应用在正确的点使用磁刺激器(Magpro R30;美敦力公司,明尼阿波利斯,美国)和抛物型线圈(MMC 140;美敦力公司)。28,29日。线圈是放在股外侧肌运动点的近似位置然后反复刺激肌肉刺激器输出的50%。在这些重复的刺激,线圈的位置产生最大的抽动扭矩标志是永久墨水和复制所有后续刺激在每个测试一天。肌(EMG)反应(M-waves)记录通过双极电极表面Ag-AgCl(害虫医疗公司,波纹管,VT,美国)放在正确的股外侧肌的腹部。转矩和肌电图数据记录在2000 Hz使用自定义程序(虚拟仪器;美国国家仪器、奥斯汀、TX)和存储在一个计算机进行分析。一开始每个主题的测试协议,并购浪潮和TwVL招聘曲线(图1所示⇓)是由40增量刺激的反应。在所有科目中,最大的并购浪潮和抽搐扭矩之前得到刺激器的输出功率(平均达到100%±sd分别为83.4±9.6%和92.1±7.2%)。TwVL测量、磁刺激器设定在100%唤起一个超大的并购浪潮和抽搐扭矩。
ITT公司的24,25进行最后三个MVC演习在每个测量。此外,休息后获得1 - 2 s TwVL上述每个MVC演习是为了确定股外侧肌的收缩特性。自愿的激活被计算为100 -(叠加ITT / TwVL)×100%25。通过试点数据分数的MVC和TwVL,优秀的两次试验法的可靠性证明使用这种技术(内部类相关系数分别为0.97和0.95)。
收缩疲劳的程度是衡量百分之变化从基线TwVL扭矩,在这三个测试次复苏。收缩疲劳被认为如果运动后发生TwVL≤85%的基线4。受试者分为fatiguers (TwVL≤85%的基线室内空气测试)和nonfatiguers (TwVL > 85%的基线室内空气测试)sub-analysis。
分析
单向重复测量方差分析是用来确定end-exercise和肌肉的三个试验数据之间的差异。肺功能使用配对t数据和锻炼宽容时间进行分析室内空气和氦氧混合气。检查肌肉之间的关系、通气和运动数据,皮尔逊相关系数的使用。显著的相关性被发现的地方,进行逐步多元回归分析确定重要变量的独立预测因素。运动反应,肌肉力量和疲劳和室内空气的通气的数据,氦氧混合气,isotime试验用单向方差分析进行分析。方差分析中发现的意义在哪里,图基的诚实的显著差异事后分析是用来确定个人组的差异。sub-analysis, fatiguers和nonfatiguers相比,使用非参数统计,由于每组样本容量低。Mann-Whitney U-tests被用来比较基线主题特征、运动反应和肌肉强度和疲劳数据。< 0.05的α-value所有分析和被认为是显著的事后测试。数据意味着±sd除非指定。
结果
静息肺功能,通风和肺容积
表2⇓数据显示了肺功能和通风房间的空气和氦氧混合气测试。氦氧混合气对FEV有显著影响1和呼气流速峰值(p < 0.05),没有改变用力肺活量(FVC)、EELV, EILV或休息V′E。
锻炼,通风和疲劳数据
个人运动耐受时间和5分钟TwVL成绩提出了如图2所示⇓。氦氧混合气运动耐受时间增加53.1±40.5%,伴随着14.5±11.8%减少5分钟TwVL (p < 0.05)。选择运动数据展示在表3⇓和图3⇓。氦氧混合气也显著降低了MVC,但并没有改变V′E/ MVV或VT限制/ IC症状。没有知觉的差异限制呼吸困难和腿用力的症状。室内空气测试相比,在isotime氦氧混合气增加年代p O2和VT/ IC和减少呼吸困难的症状和腿用力,但保持MVC和5分钟TwVL水平类似于室内空气测试。没有自愿激活的差异在这三个试验。在isotime EELV与氦氧混合气减少,但增加在症状类似的水平限制与室内空气测试(图4所示⇓)。
关联
在锻炼时间变化之间的室内空气和氦氧混合气测试相关的5分钟TwVL在室内空气呼吸(r = 0.79, p < 0.05;图5⇓),FEV的变化1(r = 0.70, p < 0.05)和房间空气EILV (r = 0.68, p < 0.05)。逐步线性回归显示,只有5分钟TwVL是保留作为一个独立的变化预测运动时间(R2= 0.74,p < 0.05)。此外,5分钟TwVL与EELV相关(r = 0.77, p < 0.05;图5 b⇓)和改变EELV从静止到运动峰值(r = 0.66, p < 0.05)。逐步线性回归显示,只有EELV保留作为一个独立的预测5分钟TwVL (R2= 0.78,p < 0.05)。这些结果表明,患者至少肌肉疲劳更通风有限,增加运动耐量和氦氧混合气更大程度。没有明显的锻炼时间之间的相关性,肺功能,肌肉疲劳,通气的约束或呼吸困难和腿部运动的观念。
fatiguers和nonfatiguers之间的差异
使用标准Saey相似et al。4定义疲劳,指出当前11的四个病人可以定义为fatiguers。fatiguers之间没有明显差异,nonfatiguers在年龄、身高、体重、FVC、肺活量(TLC),DL,有限公司休息、休息EELV EILV、基线MVC、V′O2、峰值,V′E峰或峰值GXT工作效率。nonfatiguers显著降低FEV休息1(44±15与66±9%),高EELV后室内空气不断工作效率运动(79±5与67±2%的TLC)和更大的变化在不断工作速度运动时间与氦氧混合气(77±26%与11±21%),与fatiguers相比。同时,室内空气运动后,吸气储备体积大大减少在nonfatiguers (3.1±1.5与13.6±0.6%的TLC),表明nonfatiguers展出通气约束大于fatiguers室内空气。
讨论
改变通气的影响限制腿部肌肉疲劳
目前的发现表明,在室内空气呼吸,增加通风的约束与低水平的收缩肌肉疲劳在COPD患者高强度骑自行车锻炼。此外,呼吸氦氧混合气减少通气的约束,增加锻炼时间和股外侧肌疲劳增加。这种反应最为明显更大的通气患者限制和减少初始腿部疲劳,建议这些患者往往更受限于通气约束比腿部疲劳。目前的结果支持研究假设和建议的通气期间限制自行车运动损害运动前达到显著水平的腿部肌肉疲劳。通过延迟这个通气与氦氧混合气限制,运动能力增加,最终导致更高层次的腿部肌肉疲劳。
目前的结果支持Saey的结果等艾尔。4溴化的效果,检查ipratropium运动宽容和股四头肌肌肉疲劳使用类似收缩股四头肌疲劳的措施。他们表明,患者没有疲劳后腿部肌肉80%不变的工作速度骑车增加运动耐量和表现出更强的肌肉疲劳ipratropium(分别增加92%和15%)。这些变化在肌肉疲劳程度堪比本研究中观察到的变化使用氦氧混合气(肌肉疲劳增加15%),尽管目前的研究对象只有运动耐量增加了53%,严重的慢性阻塞性肺病(FEV少152%与38%的预测,分别)。在最近的研究中,一个重要的变化之间的相关性运动时间和5分钟TwVL也证明。正如所料,这种相关性支持当前作者的观点和Saeyet al。4,低水平的收缩肌肉疲劳预测变化增加运动时间与治疗通气的约束。然而,目前的结果是第一个证明增加通气的约束也涉及重大的改变,而且是一个重大的逆关系通气约束和收缩肌肉疲劳的程度。
感兴趣的是,并不是所有的当前研究病人运动耐量增加与氦氧混合气和腿部疲劳。相比之下,七个病人不符合Saeyet al。4疲劳,标准的四个有一个倾向更严重的疾病,减少EELV后室内空气运动和运动耐量增加到一个较小的程度上表明他们更锻炼腿部疲劳、限制而非通气的约束。此外,每个有一个吸气储备卷七nonfatiguers < TLC的6%,这已被证明是表明即将通气的限制3每个有吸气储备卷,而fatiguers > 13%,这表明nonfatiguers更通风有限。需要进一步研究来证实这一初步数据。
机制,增加运动耐量和氦氧混合气
类似于Palange的研究et al。9,目前的研究表明,氦氧混合气减少动态恶性通货膨胀和增加COPD患者的运动耐量在自行车运动。Palangeet al。9发现,增加运动耐量和氦氧混合气与减少动态恶性通货膨胀和增加V′E在高峰的练习。相比之下,目前的作者没有观察到显著增加峰值运动V′E率与氦氧混合气。目前的发现可能是由于这一事实的受试者对氦氧混合气的回应与这些研究相比减少了Palangeet al。9。尽管FEV类似的变化1氦氧混合气,当前研究对象增加锻炼时间平均为53%,相比之下,114%的Palange观察到et al。9使用一个类似的锻炼协议。Palange研究的患者et al。9更严重的阻塞比目前的研究(FEV吗138%与分别为52%预测),可能是更通气的约束限制。然而,很显然,在目前的研究对象,增加运动耐量和氦氧混合气被更多联合的减少动态恶性通货膨胀,而不是增加V′E。
重要的观测研究的认知下降同时呼吸困难和腿部疲劳isotime氦氧混合气。虽然主要的结果变量是天生的生理,相关的感知变化可能导致病人停止运动1。减少呼吸困难和腿部运动症状与氦氧混合气isotime主题可能是重要原因isotime之外继续锻炼。
限制
有一些方法论的考虑,可能会限制电流的概括的结果。首先,患者参加post-rehabilitation锻炼计划。Exercise-experienced病人被选为了减少恐惧和焦虑的影响与呼吸困难,经常在病人没有接受极限运动康复锻炼。之前的研究已经证实,康复程度降低COPD患者的腿部运动后疲劳30.;因此,当前研究的结果可能会有所不同,如果病人没有exercise-experienced研究。
其次,受试者被蒙蔽被吸入的气体混合物,但研究人员并没有。由于适当的气体的复杂性,pneumotach和肺活量计校准,并由于行使协议的性质,不可能盲目的研究人员。为了弥补这个缺陷,强调标准化的指令。
第三,自行车被用作锻炼方式在当前的研究中。走的可能是一个模式的运动测试,更好的与在COPD患者功能活动31日;然而,自行车仍然是突出用作测试和训练方法。氦氧混合气也已被证明能够提高运动耐量行走耐力测试期间31日,32;然而,步行运动导致低水平的比骑自行车锻炼腿部肌肉疲劳33。氦氧混合气的影响很可能走不会导致性能显著水平的腿部肌肉疲劳。然而,高强度骑车可能更好地反映活动招募更大程度的腿部肌肉,如爬楼梯。
第四,磁刺激股外侧肌运动一点,而不是在股三角之前已经报道过了4,16。基于试点工作,目前的作者发现,最好他们能证明高原等距扭矩和并购浪潮振幅在电动机点而不是股三角,这种技术是更舒适比股三角的刺激29日。高原在并购浪潮振幅进步运动刺激强度疲劳研究是一个重要的标准,以确保刺激是超大的4,25。超大的磁力运动点刺激已经使用以前在其他人群和已被证明是有效的和可靠的26- - - - - -29日。当前作者能够展示一个并购浪潮高原在所有的研究对象在磁刺激,和TwVL测量证明优秀的可靠性;因此,这种技术似乎是合适的。
最后,一个相对广泛的疾病严重程度患者招募。这是发现受试者FEV最低的1值也更倾向于限制他们通气约束比腿部疲劳。这一发现表明,随着疾病严重度增加整个过程中病人的疾病,有可能是一个渐进的转变从腿部肌肉疲劳有限运动后变成越来越通风有限。目前还不清楚结果将类似如果研究人口更均匀。
结论
目前的研究表明,在慢性阻塞性肺疾病患者,有逆收缩肌肉疲劳程度之间的关系和动态高强度恒定的工作效率运动后恶性通货膨胀。患者有更高层次的动态恶性通货膨胀室内空气肌肉疲劳程度也较轻。更高层次的动态患者恶性通货膨胀更容易应对减少通气约束由于呼吸氦氧混合气通过增加锻炼宽容,最终导致更大的收缩肌肉疲劳。研究者和临床医生应该考虑腿部肌肉之间的相对平衡和通气限制在每个病人处方治疗以减少动态的恶性通货膨胀。此外,未来的研究方向应该是理解的重要性增加腿部肌肉疲劳,通过使用氦氧混合气,在刺激更大的肌肉适应运动训练。
支持声明
中华民国屠夫被加拿大肺协会奖学金支持。
感兴趣的语句
没有宣布。
确认
作者要感谢a . Ryniak的技术援助和m . Hudson(加拿大阿尔伯塔大学、埃德蒙顿、AB),以及病人和医护人员的支持中心的肺部健康,埃德蒙顿。
- 收到了2008年1月30日。
- 接受2008年11月10日。
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