摘要
众所周知,在静止的稳定哮喘患者中,潮汐呼气流量限制(EFL)和动态恶性充气(DH)很少出现。本研究调查了稳定型哮喘患者在运动过程中是否同时出现潮汐EFL和DH,同时限制最大运动功率(WR马克斯).
20例哮喘患者病情稳定,年龄32±13岁(平均±13岁)sd一秒钟用力呼气量(FEV)1)为预测值的101±21%。只有3例患者出现FEV1低于正常限度。在第一次就诊时,患者表现为症状有限的增量(20 W·min)−1)自行车运动测试。第二次就诊时,EFL(使用呼气负压法)和DH (通过分别在休息时和以预定WR的33%、66%和90%骑行时进行评估马克斯.FEV1以检测运动诱发哮喘,停止运动后5和15分钟,90% WR马克斯.
只有1例患者在休息时表现为EFL, 13例患者在运动时表现为EFL和DH。在这13例哮喘患者中,运动能力显著降低(WR马克斯75±9% pred)马克斯95±13% pred)。此外,WR显著相关马克斯(% pred)为吸气量变化(占静息值的百分比),从静息到90% WR马克斯被发现。运动期间的潮汐EFL与运动诱发哮喘无关,仅在3例患者中检测到运动诱发哮喘。
总之,在无运动性哮喘的稳定哮喘患者中,运动时的潮汐能呼气流量受限和动态过度充气是常见的,这可能有助于运动能力的降低。
这项研究得到了希腊雅典Thorax基金会的部分支持。
支气管哮喘是一种常见的疾病,其特征是对各种刺激作出反应的慢性气道炎症,并伴有气道阻塞的反复发作症状(咳嗽、喘息和呼吸困难),这是部分或完全可逆的,可以自发或经过治疗1.最近的几篇文章表明,哮喘患者,即使是无症状和轻度哮喘,也可能表现出运动能力下降2- - - - - -7.目前尚不清楚这种减少是否应归因于心肺限制或周围肌肉去调节。然而,Murariuet al。2报道称,在哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)患者中,运动能力与静息吸气能力(IC)密切相关,提示恶性膨胀可能在限制运动表现方面发挥作用。
相当一部分COPD患者在静息呼吸时出现潮汐呼气流量限制(EFL),导致动态恶性膨胀(DH),反映在IC减少2,8,9.在运动过程中,几乎所有COPD患者都发生EFL10,并与DH导致的运动表现受损有关9- - - - - -11.相反,大多数稳定型哮喘患者在静息呼吸时不表现出EFL12,13并且没有关于运动过程中EFL的可靠数据。
因此,本研究的主要目的是评估稳定的哮喘患者运动时的潮汐EFL和DH,并确定它们在限制运动能力中的作用。此外,评估运动诱发哮喘(EIA)的存在,以调查其是否与运动期间的潮汐EFL和DH有关。
方法
主题
共20例患者(13例女性),年龄32±13岁(平均±13岁)sd)从Sotiria医院(希腊雅典)哮喘门诊招募,并同意参与这项研究。根据全球哮喘倡议标准进行诊断1.患者符合以下纳入标准:1)年龄<60岁;2)病情稳定(过去2个月内无感染或其他类型的病情加重);3)无任何其他心肺疾病的临床或实验室证据;4)终身不吸烟;5)体重在正常范围内。所有患者分别进行两次研究,间隔1-2天。在每种情况下,患者在调查前均避免使用吸入性支气管扩张剂≥8小时,但正在接受长效支气管扩张剂治疗的患者被要求避免使用≥24小时。研究期间的治疗方案不包括吸入糖皮质激素,除了3名中度至重度哮喘患者。这三名患者被要求在测量前5天内避免使用吸入类固醇。 The study was approved by the Institutional Ethics Committee of Sotiria Hospital and informed consent was obtained from all patients.
在第一次就诊的上午,所有患者都进行了肺功能测定(基准肺功能测试;P.K. Morgan Ltd, Rainham,英国)根据推荐的指南14.所使用的参考值为Quanjer的参考值et al。14.预测IC计算为预测总肺活量与预测功能剩余肺活量之间的差值。
然后,所有患者在电动制动循环测功仪上进行增量症状受限运动测试(A1型;荷兰格罗宁根市的Instrumenten Lode n.v.),并使用自动心肺运动测试系统(基准运动测试;摩根有限公司)。在3分钟的空载循环热身期后,患者以50-60转·min的速度循环−1,外部功率每分钟增加20-W步长,达到其耐受极限。在运动测试中,医生口头鼓励患者达到极限15.最大功率输出(WR马克斯)定义为维持≥30 s的最高功率输出。连续监测血氧饱和度、心电图、血压通过与代谢表相连的生命体征监测器(monitor M-1;摩根有限公司)。用吸气和呼气时的呼吸气流以及过期氧气和二氧化碳的分数来计算摄氧量(V'O2)和二氧化碳排放量。这些代谢测量,连同通气(V'E)、潮气量、呼吸频率及心脏频率(fC),连续记录,并在每个1分钟步骤结束时使用10次呼吸平均值进行数据分析。所用的预测值是琼斯的预测值16.计算最大自主通气(MVV)为1秒用力呼气量(FEV)的乘积1)和35。
在运动测试之前,受试者熟悉博格量表17,它的终点是固定的,0代表没有呼吸困难,10是他们曾经经历过或能想象到的最严重的呼吸困难。通过博格量表,患者对他们在运动高峰时感觉到的呼吸困难进行评分。
在第二次访问时,EFL在自行车上直立坐姿休息时进行评估通过一种基于在潮汐呼气期间在气道开口处应用负呼气压(NEP)的方法8,10.一个带法兰的塑料吹口串联到一个气压记录仪(Erich Jaeger Gmbh & Co, Höchberg,德国)和一个t型管。t型管的一边是向大气开放的,而另一边则配备了一个单向气动阀,允许受试者快速切换到由真空吸尘器产生的负压10.气动阀由一个充气气球和一个充满氦气的气瓶以及一个手动气动控制器组成。后者允许远程控制气球充气,快速(30-60毫秒)安静地完成,允许快速暴露于NEP。NEP(通常设置在−3 -−3.5 cmH2O)可以调整通过吸尘器上的电位器。使用加热式气功记录仪测量气流,同时通过吹口侧口测量气道开口压力。体积由流量信号的数值积分得到。与前一次呼吸相比,NEP的呼气流量增加,被认为是EFL (NFL)缺失的标志。相反,与之前的对照呼吸相比,当NEP的呼气流量没有增加时,在整个或部分测试呼吸期间,被认为存在EFL。使用NEP方法测量的整体潮汐EFL的缺失,并不排除肺内局部EFL的存在。
在休息时,坐在自行车测力计上,以及在预定WR的33、66和90%骑行时,对潮汐EFL的存在进行了评估马克斯.在所有条件下,进行了三到四次NEP测试,随后进行了两到三次IC操作。在所有情况下,Borg评分也进行了评估,所有测量都在休息呼吸或踩踏板3-5分钟后进行,以确保获得稳定状态的呼吸模式。连续的运动测试间隔40-45分钟进行,以避免EIA对后续运动测试的持续影响18.
FEV1在运动结束后5和15分钟测量90% WR马克斯,以评估是否存在环评。FEV下降1≥运动前值的15%为EIA19.
统计分析
结果以均数±表示sd.使用配对t检验比较EFL和NFL患者休息和不同运动水平间IC和Borg评分的差异。同样,EFL和NFL患者之间的所有比较(人口统计学,静息肺功能,WR马克斯(% pred)和maximalV'O2(V'O2,马克斯),采用未配对t检验。采用单向重复测量方差分析和全成对多重比较程序检验(Tukey's test)来评估EFL和NFL受试者在每个运动强度水平上IC和Borg评分变化的显著性。使用Pearson相关系数和线性回归分析来评估变量之间的关联强度。p值<0.05为显著。
结果
人体测量和静息呼吸测量数据见表1⇓.EFL和NFL患者在人体测量数据和静息肺功能方面无显著差异。只有3例患者出现FEV1峰值呼气流量(PEF)低于正常限度(图1⇓),而在其余17例患者中,FEV1PEF均在正常范围内。根据目前的分类标准117例为间歇性或轻度持续性哮喘(FEV1或PEF≥80% pred;PEF变异性<30%),1例中度持续性哮喘(FEV1或PEF 60-80% pred;PEF变异性>30%)和2例严重持续性哮喘(FEV1或PEF≤60% pred;PEF变率>30%)。所有患者均表现为轻度或无慢性呼吸困难(英国医学研究委员会(MRC),评分0-1)。运动能力和峰值运动心肺反应见表2⇓.8例患者出现运动能力降低(WR马克斯pred 79 - 58%;V'O2,马克斯77-56% pred)根据美国胸科学会/美国胸科医师学会的指南15.的斜率V'O2相对于工作速率的增加和厌氧阈值均在正常范围内。
![图1. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/24/3/378/F1.medium.gif)
a) 1秒用力呼气量(FEV)1)和b)哮喘患者的峰值呼气流量(PEF),根据他们首次表现出呼气流量限制(EFL)的运动水平分层。每个数据点代表一个病人。NFL:非efl最高可达90%的最大工作率(WR马克斯).
只有一名受试者在休息时表现出EFL。另外3个表现为33% WR的EFL马克斯5例为66%,4例为90%,而7例仍保持NFL≤90% WR马克斯(表3⇓).13例efl患者的运动能力显著降低(WR马克斯pred 75±9%;V'O2,马克斯与7例NFL患者(WR马克斯95±13% pred, p<0.001;V'O2,马克斯92±8% pred, p=0.003)。
休息时表现为EFL的患者表现为低FEV1和PEF(分别为52和64% pred),并表现出休息时的DH,这反映在IC降低(pred为75%)。FEV1WR为33%时发生EFL的三名患者中,有两名患者的PEF也低于正常范围马克斯(图1⇑).相反,在其他17例哮喘患者中,FEV1PEF均在正常范围内。然而,这17例患者中有1例发生了33% WR的EFL马克斯其中5个为66%,另外4个为90%。7例肺功能正常的患者NFL仍≤90% WR马克斯.
如表4⇓, EFL和NFL患者的静息IC无显著差异。然而,在运动过程中,EFL患者的IC降低,而NFL患者的IC升高。WR分别为66%和90%时,EFL和NFL患者的IC有显著差异马克斯(p=0.05, p=0.03)。90% WR时马克斯在运动中发生EFL的13例患者中,IC显著降低(464±396 mL),而在7例NFL患者中,有6例IC增加(242±359 mL),尽管不显著。IC从休息到90% WR的变化百分比马克斯EFL患者为−18±12% (p<0.001), NFL患者为10±16% (ns).图2描述了NFL和EFL患者在休息和不同运动水平时的ic⇓.根据重复测量的单向分析和全对多重比较(Tukey's检验),在EFL患者中,IC从休息到66%和90%的WR有显著的进行性下降马克斯(p<0.001)。而在NFL患者中,IC随运动水平的增加而增加,但变化不显著。
哮喘患者吸气量(IC)(•;N =13),没有(〇;n=7)不同运动水平下的呼气流量限制(EFL)。数据以均数±表示sd.或者说是马克斯:最大工作速率。#: p = 0.03;*: p = 0.05与EFL(未配对t检验)。
根据WR值,20例哮喘患者中有8例表现出运动受限马克斯(图3⇓),V'O2,马克斯低于正常限度。其中3例患者(伴有WR马克斯介于58-65% pred)为静息时肺功能异常,静息时EFL或WR为33%马克斯.其余5名运动受限的受试者(WR马克斯71-79% pred)显示正常的静息呼吸测定结果,尽管他们在运动期间都表现出EFL (33-90% WR)马克斯).在其他5例运动中发生EFL的患者中,WR马克斯处于正常下限(80-86% pred)。相比之下,在所有NFL患者中,WR马克斯>86% pred。此外,在13名在休息或运动中表现出EFL的哮喘患者中,运动能力(WR)与运动能力(WR)之间存在显著相关性马克斯(% pred))和哮喘患者首次表现出潮汐EFL时的运动水平(r=0.82)(图3⇓).
![图3. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/24/3/378/F3.medium.gif)
最大工作速率(WR马克斯)和哮喘患者首次出现呼气流量限制(EFL;•)。每个数据点代表单个患者(––––:与13名EFL患者相关的回归线(y=60+0.25x±5 (se);r = 0.82, p < 0.001);....:normal lower limit). In all non-EFL (NFL) patients (○), WR马克斯在正常范围内。
EFL的存在,意味着DH由于固有的呼气末正压和吸气肌功能受损而增加吸气功8,9,可能与血流动力学受损有关20.,可能解释了在运动中表现出EFL的患者运动能力的降低。的确,如图4所示⇓时,WR呈显著相关马克斯而且V'O2,马克斯与休息和90% WR之间IC (DH的标志)的变化有关马克斯.此外,很明显,所有13例EFL患者在休息和90% WR之间都表现出IC (DH)的下降马克斯而7例NFL患者中有6例IC增加。
![图4. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/24/3/378/F4.medium.gif)
a)最大工作速率(WR马克斯)及b)最大摄氧量(V'O2,马克斯)和吸气量的变化(ΔIC),从休息到90% WR马克斯在20例运动中有(•)和无(〇)潮流限制的哮喘患者中。每个数据点代表一个患者(––––:回归线;A) y=85+0.3x±13 (se);r = 0.48, p = 0.04;B) y=84+0.3x±11 (se);r = 0.48, p = 0.03)。
与极大值呈弱相关V'E(V'E,马克斯;(r=0.55, p=0.04);V'E,马克斯/MVV (r=−0.56,p=0.04)和最大潮气量(% pred) (r= 0.50, p=0.05)与EFL首次发展的运动水平相关。相反,EFL首次出现时的运动水平与所研究的其他心肺反应(即运动高峰Borg评分、最大呼吸频率、最大呼吸频率)之间无显著相关性fC (fC,马克斯),V'O2,马克斯/fC,马克斯脉搏血氧仪测定最大动脉血氧饱和度。
由于无氧阈值的运动反应,目前患者对运动的心脏反应正常,fC,马克斯氧脉冲均在预测范围内。在任何给定的运动水平下,EFL患者的Borg评分往往高于NFL患者,尽管不显着(图5)⇓).运动高峰时亦如此,EFL和NFL受试者Borg评分分别为3.3±1.6和2.3±2.2,差异不显著。然而,根据重复测量的单向方差分析,EFL患者在66% WR时开始感觉到明显更高程度的呼吸困难马克斯,而NFL患者WR仅为90%马克斯.
![图5. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/24/3/378/F5.medium.gif)
呼气流量受限的哮喘患者(EFL;•;n=13)在整个运动过程中比非efl患者有更高的Borg呼吸困难评分(NFL;○)。数据以均数±表示sd.EFL患者在66%最大工作率(WR)时开始感觉到明显更高程度的呼吸困难马克斯),但nfl患者WR仅为90%马克斯(重复测量方差分析)。
目前只有3例哮喘患者表现出EIA,表现为FEV下降1在运动后5分钟和/或15分钟,以90% WR的速度增加≥15%马克斯21.其中一个显示NFL和其他两个发展EFL的WR分别为33%和66%马克斯.这表明运动中EIA与EFL之间没有明显的相关性。
讨论
本研究的新发现是,大多数稳定的哮喘患者,静息呼吸计结果正常,无EIA,在运动时表现出潮汐EFL和DH,同时运动能力降低,这可能反映了运动时支气管收缩。
与之前使用NEP方法的研究一致12,13在哮喘患者中,潮性EFL很少在休息时出现。事实上,目前20例患者中只有1例在休息时表现为EFL。这是三名FEV患者之一1和PEF均低于正常限度(图1⇑).在另外2例肺功能异常的患者中,EFL首次出现在33% WR时马克斯.在17名FEV1和PEF均在正常范围内,运动时出现潮汐EFL,其余7个不存在≤90% WR马克斯.
观察到一些(但不是全部)哮喘患者在运动中表现出潮汐EFL,这些哮喘患者的基线呼吸测定结果正常,这可能与一些哮喘患者在运动中表现出支气管收缩有关21- - - - - -26,而其他人则不然26- - - - - -28.贝克et al。22研究表明,在哮喘患者中,FEV1在运动中,随后也证明,在间歇和恒负荷运动中,哮喘患者表现出减少的通气储备,以及较高的呼气末肺容量(即。DH),与非哮喘患者相比23.Sumanet al。25也记录了FEV的下降1和PEF伴随运动时肺阻力的增加。然而,值得注意的是,在这些研究中22,23,25,所有被调查对象均有EIA。
目前70%的患者在运动期间出现肺恶性膨胀,表现为IC下降,而在其余30%的患者中,在所有水平的恒负荷运动中IC都增加(图2)⇑).这是诱人的建议,以前的反应可能取决于气道的支气管收缩刺激反应。不幸的是,在研究期间,目前患者对乙酰胆碱刺激的气道反应性没有得到评估。然而,需要注意的是,在甲基胆碱诱导的支气管收缩过程中,IC降低反映的DH通常发生在无潮汐EFL的情况下29.相反,运动时DH与潮汐EFL密切相关。这种差异可能是由于,在乙酰胆碱刺激过程中,DH与呼吸周期中吸气肌持续活动相关的呼气阻力增加有关30.- - - - - -33呼气时声门狭窄34.虽然这些机制中的一些可能有助于目前患者的运动诱导DH,但EFL似乎是主要因素,因为它存在于所有表现出DH的患者中,而在所有没有表现出DH的患者中不存在。运动引起的肺内支气管收缩可能比甲胆碱引起的更均匀35.在非均匀性支气管收缩时,一些区域可能出现EFL并伴有DH,而其他区域则正常排空;因此,整体的EFL(使用NEP技术测量)可能不存在。在这种情况下,IC可能在没有整体EFL的情况下下降。相反,在均匀性支气管收缩时,整体EFL和DH应反映肺内均匀分布的机械损伤。在这方面,应该注意的是,尽管在运动中没有表现出整体EFL的7例患者中可能存在局部EFL,但他们的IC随着运动强度的增加而逐渐增加(图2)⇑)和正常人一样10.然而,在运动高峰时,这7个NFL受试者中有一个显示IC减少(图4)⇑),尽管存在运动挑战、多区域EFL、整体EFL和DH缺失,但本课题可能是非均质支气管收缩的范例。
与之前的研究一致2- - - - - -7研究发现,在有FEV的哮喘患者中1而PEF低于正常限度时,运动能力降低。此外,目前的结果表明,运动不耐受在基线呼吸计结果正常且无EIA的哮喘患者中也很常见。这些是在运动中出现潮汐性EFL的患者(图3)⇑).相反,在所有未表现出EFL的哮喘患者中,WR≤90%马克斯,运动能力在正常范围内。EFL患者运动能力下降与肺恶性膨胀有关(图2⇑).事实上,IC的变化与WR有显著的相关性马克斯而且V'O2,马克斯(图4⇑).
由于EFL的存在意味着呼气阻抗增加,同时运动时胸内压增加,心排血量减少36,可以想象,这可能导致了运动能力的降低,至少在三个FEV降低的受试者中是如此1和PEF37.然而,在所有这些科目中,fC,马克斯(% pred)和厌氧阈值均在正常范围内,其中两组氧脉冲仅略有降低(76% pred)。
如表2所示⇑,V'E,马克斯/MVV(%)均较低。事实上,即使是在EFL患者中,V'E,马克斯/MVV仅为59±13%,提示在运动高峰时仍有较大的呼吸储备。然而,实际上,这些低值是基于运动前静息FEV计算的MVV1.然而,目前的EFL受试者极有可能在运动过程中出现支气管收缩,同时伴有FEV降低1计算MVV,表明呼吸储备较少。这意味着,在未来的研究中,FEV1应该在整个运动过程中进行测量。
就像之前报道的哮喘一样20.,38,运动时Borg评分相对较低(图5⇑).这可能与这样一个事实有关,即在博格量表上得分10分被锚定为“你经历过的最严重的呼吸困难”方法部分)。由于与其他患者不同,大多数哮喘患者会经历以最严重的呼吸困难为特征的急性发作(发作),他们在运动时可能会感到相对较低的呼吸困难,因此Borg评分较低。平均而言,在运动和相同工作速率的条件下,EFL患者比NFL患者表现出更高的Borg评分(图5)⇑),但差异并不显著。然而,EFL患者在运动强度的早期阶段(66% WRmax)开始感觉到明显更高程度的呼吸困难,而NFL患者仅在90% WRmax时出现。
在本研究中,MRC慢性呼吸困难评分非常低(范围0-1)。Boczkowski也发现MRC评分较低(1.4±1.8)et al。1213例哮喘患者,其中FEV1低于本研究(68±16% pred)。他们的患者都没有在休息时表现出潮汐EFL。Eltayara说et al。8至少在COPD患者中,MRC呼吸困难评分高(>2)通常只出现在休息时表现为潮汐EFL的患者中。
EIA与运动能力之间没有关联。EIA是一种被广泛研究的实体,具有独特的临床模式,它被归因于运动时干燥和冷空气的吸气以及运动后气道的再暖21.其特征是运动停止后5-15分钟出现最大梗阻。自然缓解通常随之而来,例如肺功能在30-60分钟内恢复到基线水平。本研究的结果表明,运动中的EFL和EIA这两种现象是截然不同的实体。
综上所述,本研究结果表明,大多数稳定期哮喘患者在运动过程中出现潮汐能呼气流量受限和动态超充气,即使他们的基线1秒用力呼气量和峰值呼气流量在正常范围内,也没有运动性哮喘。在运动诱发的潮气呼气流量受限的哮喘患者中,运动能力因动态恶性充气而降低。这一发现具有重要的临床意义,因为在运动前立即使用支气管扩张剂可能会消除运动时的潮汐呼气流量限制和动态恶性膨胀,并提高运动能力。有了这种联系,应该记住,在本研究中,患者在调查前避免使用支气管扩张剂。
- 收到了2003年10月8日
- 接受2004年3月25日。
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