吉林大学学报(医学版)  2016, Vol. 42 Issue (05): 949-953

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李光欣, 任连柱, 于丛海, 赵立君
LI Guangxin, REN Lianzhu, YU Conghai, ZHAO Lijun
间歇无氧运动对哮喘儿童呼吸功能和运动能力的改善作用
Improvement effect of interval training on respiratory function and exercise performance of asthmatic children
吉林大学学报(医学版), 2016, 42(05): 949-953
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2016, 42(05): 949-953
10.13481/j.1671-587x.20160521

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收稿日期: 2016-04-19
间歇无氧运动对哮喘儿童呼吸功能和运动能力的改善作用
李光欣1, 任连柱2, 于丛海2, 赵立君1     
1. 吉林大学体育学院术科二教研室, 吉林 长春 130012;
2. 空军航空大学专项体能教研室, 吉林 长春 130022
[摘要]: 目的: 观察8周间歇无氧运动对轻度哮喘患儿呼吸功能、炎症反应和运动能力的影响,为哮喘患儿制定特异性的运动处方提供理论与实践依据。 方法: 46例轻度哮喘患儿按意愿分为运动组和对照组,每组23例。运动组进行为期8周的间歇无氧运动,对照组维持原有的生活状态,实验过程中记录运动组患儿参加训练的情况及不良反应。分别于实验前后采用肺功能仪测定2组患儿的呼吸功能,一氧化氮测定仪测定气道炎症反应,功率自行车测定运动能力。 结果: 运动组和对照组各有1例患儿失访。运动组患儿实际完成训练计划509人次,发生不良反应11人次,不良反应发生率为2.2%(11/509)。与实验前比较,实验后运动组患儿呼气流量峰值(PEF)升高(P<0.05),呼出气一氧化氮(FeNO)降低(P<0.05),30 s无氧功率测试实验时的平均功率(MP)和峰值功率(PP)升高(P<0.05);对照组各参数差异均无统计学意义(P>0.05)。实验后运动组患儿上述各指标(PEF、FeNO、MP和PP)与对照组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。 结论: 在适当管理下,间歇无氧运动对轻度哮喘患儿具有良好的安全性和有效性,可改善呼吸功能、降低气道炎症反应并提高运动能力。
关键词哮喘     间歇无氧运动     呼吸功能     气道炎症     运动能力    
Improvement effect of interval training on respiratory function and exercise performance of asthmatic children
LI Guangxin1, REN Lianzhu2, YU Conghai2, ZHAO Lijun1     
1. Department of Physical Technique, School of Physical Education, Jilin University, Changchun 130012, China;
2. Special Physical Ability Teaching and Research Section, Aviation University of Air Force, Changchun 130022, China
[Abstract]: Objective: To observe the effects of 8-week interval anaerobic training on the respiratory function, airway inflammatoion and exercise performance in the asthmatic children, and to provide theoretic and practical evidence for special exercise prescription for the asthmatic children. Methods: Forty-six mild asthmatic children were willingly divided into exercise group (n=23) and control group (n=23). The children in exercise group conducted 8 weeks interval anaerobic training while the children in control group maintained intrinsical lifestyle. Before and after experiment,the respiratory function, airway inflammatory reaction and exercise performance were determined by pneumonometer, nitric oxide determinator and cycle ergometer. Results: One patient of each group was lost to follow up.509 persons in exercise group finished the training; 11 persons had adverse reaction and the incidence was 2.2%. After experiment, compared with before experiment,the peak expiratory flow (PEF)in exercise group after experiment was increased (P<0.05), the fractional exhaled nitric oxide (FeNO) was decreased (P<0.05),the mean power (MP) and peak power (PP) in 30 s Wingate test were raised (P<0.05); there were no significant differences of all indicators in control group (P>0.05). Compared with control group after experiment, all indexes above (PEF, FeNO, MP and PP) in exercise group existed statistical differences (P<0.05). Conclusion: Interval anaerobic training has safetiveness and effectiveness under proper supervision and could improve the respiratory function, reduce the airway inflammation and enhance the exercise performance in the mild asthmatic children.
Key words: asthma     interval anaerobic training     respiratory function     airway inflammation     exercise performance    

哮喘(asthma)是儿童期最常见的呼吸系统疾病,慢性炎症反应是其主要发病机制,临床表现为反复发作的喘息、咳嗽、气促和胸闷[1]。儿童期发生哮喘可造成生长发育迟缓、运动能力低下,最终影响患儿的生存质量[2]。研究[3]发现:运动,特别是高强度运动能够促使气道反应性增加,从而诱发哮喘,因此一般建议哮喘儿童减少甚至放弃规律运动。但近年来的研究[4]证实:在适当的管理和监控下,哮喘患儿即使从事高强度体力活动亦是安全的,运动并未明显增加哮喘发作。此外,规律运动还能够促进儿童生长发育和身心健康。Meta分析将中低强度有氧运动(即持续训练法)作为非急性发作期哮喘儿童运动康复的主要形式[5]。间歇无氧运动是近十年来迅速兴起的一种新颖的运动模式,其特点在于运动强度较大(运动时以无氧代谢为主)、但持续时间相对较短,并可通过间歇期避免不良症状出现,与传统的持续有氧运动比较具有省时和有效等特点[6],但后者在哮喘儿童运动康复中的效果尚未明确。本研究旨在观察8周间歇无氧运动对轻度哮喘患儿呼吸功能、炎症反应和运动能力的影响,以期为哮喘患儿制定特异性的运动处方提供理论与实践依据。

1 资料与方法 1.1 研究对象

选取2015年2—6月于吉林省长春市儿童医院门诊就诊的哮喘儿童。入选标准:①年龄7~14岁;②哮喘分级为轻度,疾病分期为临床缓解期的患儿;③呼吸功能检查显示呼气流量峰值(peak expiratory flow,PEF)≥预测值80%;④规范接受全球哮喘防治倡议(Global Initiative for Asthma,GINA)方案推荐的相关抗哮喘药物治疗3个月以上者。上述具体诊断标准参照中华医学会儿科学会呼吸学组制定的《儿童支气管哮喘诊断与防治指南》[7]。排除标准:①其他呼吸系统疾病患者;②心血管疾病、代谢性疾病和运动系统疾病者;③依从性差者;④家长拒绝签订知情同意书者。将符合标准的46例受试患儿按意愿分为运动组和对照组,每组23例。本研究经吉林大学伦理委员会批准。所有测试均在2名儿科医师陪同与监控下进行,测试前家长及患儿均签订知情同意书。

1.2 呼吸功能检测

采用肺功能仪(HI-701,上海益联医学仪器发展有限公司)检测受试者的呼吸功能。严格按照操作规程进行,获取以下参数:用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、1秒用力呼气量(forced expiratory volume in the first second,FEV1)、FEV1/FVC以及PEF,重复3次取均值(数据用实测值占预测值的百分比表示)。

1.3 气道炎症检测

利用一氧化氮测定仪(NIOX,瑞典AEROCRINE公司)检测受试者呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)含量。按照美国胸科学会/欧洲呼吸学会(ATS/ESR)推荐的 FeNO标准化测定指南进行[8]。测定前向受试者解释测定方法并观看录像,FeNO单位为ppb(parts per billion)。

1.4 运动能力检测

利用30 s Wingate实验检测受试者运动能力,测试设备为无氧功率自行车(Powermax Ⅶ,日本)。将蹬车阻力设定为0.075 kg·kg-1,测试方法简述如下:令受试者以最快速度蹬车,2~3 s内将负荷增至预定阻力,30 s 结束实验。获取以下指标:峰值功率(peak power,PP)、平均功率(mean power,MP)和疲劳指数(fatigue index,FI)。

1.5 运动处方

运动组患儿进行每周3次、共8周的间歇无氧运动(运动方式为蹬车),对照组患儿维持原有的生活状态。运动组患儿的运动方案采取循序渐进的方式,第1~2周:以70%运动负荷试验最终阶段测定的摄氧量(VO2peak)对应功率蹬车30 s(60 r·min-1)后休息2 min,重复2次为1组,共进行4组,组间间歇4 min;第3~4周:以80%VO2 peak对应功率蹬车30 s(60 r·min-1)后休息2 min,重复2次为1组,共进行4组,组间间歇4 min;第5~8周:以90%VO2 peak对应功率蹬车30 s(60 r·min-1)后休息1 min,重复4次为1组,共进行4组,组间间歇4 min。实验过程中记录运动组患儿参加训练的情况及不良反应。注意事项:①训练前进行充分的热身活动(10~15 min慢跑和牵伸练习),训练后进行5~10 min整理活动(牵伸练习);②训练前检测呼吸功能,呼气流量峰值(PEF)≥预计值80%才能参加训练;③训练前10 min常规使用沙丁胺醇气雾剂,每次1~2喷;④训练过程中一旦出现不良反应立即停止实验并对症治疗。

1.6 统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。各组受试者病程、年龄、身高、体质量、体质量指数(body mass index,BMI)、FVC、FEV1、PEF、FeNO、VO2 peak、平均动脉压(MAP)、最高心率(HRmax)最大收缩压(SBPmax)、最大舒张压(DBPmax)、最大呼吸商(RQmax)、PP、MP、FI均以x±s表示。组间均数比较采用两独立样本t检验,实验前后均数比较采用配对t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果 2.1 2组患儿样本量和基础参数特征

运动组和对照组各有1例患儿失访,统计时予以剔除,最终样本量为44例(每组22例)。实验实施前,运动组和对照组患儿病程、年龄、身高、体质量和BMI等基础参数间比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表 1

表 1 2组患儿样本量和基础参数 Table 1 Sample number and baseline characteristics of children in two groups
(n=22,x±s)
GroupCourse of disease (year)Age (year)Body height (l/m)Body mass (m/kg)BMI (kg·m-2)
Control2.5±0.912.5±3.01.45±0.0440.5±6.519.3±3.1
Exercise2.1±0.511.9±2.31.43±0.0642.5±4.120.8±2.7
2.2 2组患儿运动处方执行情况和不良反应

运动组应完成训练计划528人次(22人×3次/周×8周),由于疲劳、损伤以及运动中的不良反应(疲劳、咳嗽和胸闷),实际完成训练计划509人次,完成率96.4%(509/528)。运动组患儿在运动中共11人次出现不良反应,不良反应发生率为2.2%(11/509),且所有症状均较轻微,无需治疗。

2.3 2组患儿呼吸功能和气道炎症

实验前,运动组和对照组患儿呼吸功能和气道炎症反应参数比较差异均无统计学意义(P>0.05)。与实验前比较,实验后运动组患儿PEF升高(P<0.05),FeNO含量降低(P<0.05);对照组各参数差异无统计学意义(P>0.05)。实验后比较,运动组PEF高于对照组(P<0.05),FeNO含量低于对照组(P<0.05)。见表 2

表 2 2组患儿呼吸功能和气道炎症 Table 2 Respiratory function and airway inflammation of children in two groups
(n=22,x±s)
GroupFVC (η/%)FEV1 (η/%)FEV1/FVC (η/%)PEF (η/%)FeNO(ppb)
Control
Before80.9±11.282.1±13.385.3±10.786.8±10.360.8±15.6
After81.1±12.084.9±10.586.6±11.886.6±9.863.4±10.9
Exercise
Before81.2±10.683.5±12.186.8±9.985.9±9.868.6±17.5
After83.7±9.886.9±11.889.6±12.792.8±8.2*△45.3±12.2*△
*P<0.05 vs before exercise;P<0.05 vs control group
2.4 2组患儿运动能力

实验前,运动组和对照组患儿30 s Wingate实验时各运动能力参数比较差异均无统计学意义(P>0.05)。与实验前比较,实验后运动组患儿PP和MP升高(P<0.05),对照组患儿各参数差异均无统计学意义(P>0.05)。实验后运动组PP和MP均高于对照组(P<0.05)。见表 3

表 3 2组患儿的运动能力 Table 3 Exercise performanceof children in two groups
(n=22,x±s)
GroupPP(W·kg-1)MP(W·kg-1)FI(η/%)
Control
Before7.56±0.986.35±0.7045.9±8.2
After7.43±0.796.22±0.8144.6±7.9
Exercise
Before7.34±0.856.12±0.6943.5±6.8
After8.89±0.92*△7.32±0.78*△46.9±7.0
*P<0.05 vs before exercise;P<0.05 vs control group
3 讨论

研究[6, 10]表明:对于健康人群以及慢性病(高血压、冠心病、血脂异常和糖尿病等)患者,间歇无氧运动可产生与持续运动相似的健康效应,但前者则更为节省时间且具有刺激性和趣味性,因此推测间歇无氧运动亦可适用于哮喘患儿。本研究结果显示:8周间歇无氧运动可改善哮喘患儿的呼吸功能,降低气道炎症反应并提高其运动能力。此外,运动组患儿训练计划完成率高达96.4%(509/528),不良反应发生率为2.2%(11/509),且症状轻微,说明间歇无氧运动具有安全、省时、有效和易于坚持等特点,因此在适当的管理和监控下可应用于哮喘患儿运动康复处方中。

哮喘患儿呼吸功能较健康儿童明显下降,表现为气促、咳嗽、喘息和胸闷等症状[11]。在本研究中,实验后运动组患儿PEF较实验前稍有增加,而FVC、FEV1和FEV1/FVC比值并无显著性改变,可能与本研究选取的受试者经规律药物治疗后处于非急性发作期且哮喘程度较轻(轻度)、呼吸机能基础水平较高等因素有关。此外,运动干预时间较短(8周)可能也是原因之一。一项Meta分析研究综合了多项报道后指出:哮喘儿童进行长期(≥10~12周)中低强度持续有氧运动后,呼吸功能各参数中只有PEF稍有增加,并认为与呼吸肌力量增强有关[5]

哮喘是由多种细胞参与的气道慢性炎症性疾病,因此慢性炎症反应特别是气道炎症是哮喘的主要发病机制[1]。此外各种炎因子还可加速机体分解代谢,是造成哮喘患儿生长发育迟缓和运动能力低下的重要原因。表征哮喘炎症反应的指标包括唾液嗜酸性粒细胞、血浆炎症因子含量和FeNO等,其中唾液嗜酸性粒细胞测定结果误差大、不稳定,血浆炎症因子含量属于有创检查,患儿不易接受,而FeNO则是检测气道炎症反应的无创指标,在哮喘诊断、疗效评估中具有重要的应用价值。Mendes等[12]针对成年哮喘患者的报道指出:FeNO水平在持续有氧运动后下降,且病情越重者FeNO下降幅度越大,提示病情严重程度是影响运动抗炎效果的因素之一;而一项系统综述则发现:由于各种研究存在显著异质性,因此持续有氧运动对哮喘炎症反应的效果尚不确定[13],无氧间歇运动的作用则鲜有关注。在本研究中,实验后运动组患儿FeNO含量较实验前明显降低,而对照组则无明显变化,说明间歇无氧运动可降低哮喘患儿气道炎症反应,进而改善症状、提高生存质量,提示间歇无氧训练法具有明显的抗炎效应。

哮喘患儿体力活动减少是其运动能力下降的重要因素[14]。调查发现:哮喘患者运动能力与生存质量呈明显负相关关系。规律运动在提高运动能力的同时可减轻哮喘症状并积极改善生存质量[15]。在本研究中,运动组患儿30 s Wingate实验时的PP和MP均较实验前明显增加,提示间歇无氧运动可提高哮喘儿童的运动能力,其机制可能是间歇无氧运动强度往往高于无氧阈水平,对机体代谢供能系统造成深刻刺激,从而提高心肺系统的运氧能力以及骨骼肌的摄氧能力并使骨骼肌产生良性适应,因此运动能力得到改善[6]

综上所述,在适当管理下,间歇无氧运动对轻度哮喘患儿具有良好的安全性和有效性,可改善呼吸功能、降低气道炎症反应并提高运动能力,但针对哮喘儿童的最佳康复运动处方仍需进一步探索。

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