太极拳运动对COPD-OSAHS重叠综合征患者认知电位P300及肺通气功能的影响

2019-11-02于雅洁张新安

沈阳体育学院学报 2019年5期

于雅洁，张新安

(1.沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁沈阳 110102；2.辽宁省金秋医院康复医学科，辽宁沈阳 110016)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，简称COPD)是一种对肺部破坏性极大、以呼吸困难为标志性症状的慢性气道疾病，当今已成为最常见、最易发、最顽固的肺部疾病之一。阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive Sleep Apnoea Hypnopae Syndrome，简称OSAHS)是指患者在睡眠期间，因上气道塌陷和阻塞导致呼吸暂停、打鼾等症状，患者常常会出现血氧饱和度下降、睡眠紊乱、白天嗜睡等病症。当COPD与OSAHS两种疾病共同发生时，即为COPD-OSAHS重叠综合征(Overlap Syndrome，简称OS)[1]。COPD-OSAHS重叠综合征是由David Flenley于1985年最先提出来的，COPD或OSAHS均属于呼吸系统的常见疾病，发病率逐年提高。据统计，超过20%的COPD患者出现重叠综合征。与单纯的COPD或OSAHS比较，OS患者往往表现为更严重的与睡眠相关的低氧血症。除了较差的呼吸功能外，患者还容易出现大脑供血供氧不足的状况，进而影响脑功能。故此，COPD-OSAHS重叠综合征患者普遍存在着较为严重的认知损害，随着患者的记忆力下降、反应迟钝、自我控制能力缺失等认知障碍情况的出现，其生活质量遭受着严重的影响，为家庭及社会均带来了沉重的负担。其次，COPD与OSAHS两种疾病均可导致呼吸中枢驱动降低、肺通气机能下降而进一步加重缺氧[2-4]。此外，重叠综合征患者发生呼吸衰竭和肺动脉高压的危险几率很高[5]，因而有关重叠综合征的治疗及康复策略研究迫在眉睫。

太极拳运动作为中国传统运动项目，结合易学阴阳五行的变化、中医经络学、古代导引术和吐纳术而形成，是一种内外兼修、柔和、缓慢、轻灵、刚柔相济的中国传统拳术[6]。研究证实，太极拳运动在提高机体的生理机能尤其是肺通气机能、身体素质，改善身体形态，在未病先防、既病防变等方面具有独特功效[7]。太极拳运动对COPD和OSAHS患者的临床症状和肺通气机能具有良好的促进作用。但有关运动改善COPD-OSAHS重叠综合征患者认知障碍的研究未见相关报道。基于此，本文通过观察太极拳运动对COPD-OSAHS重叠综合征患者的干预效果，评估太极拳运动对该类疾患认知电位P300及肺功能的影响，从而为该疾病的临床治疗与功能康复提供理论支撑与实践参考。

1 研究对象募集

以2018年3月至10月期间在辽宁省金秋医院呼吸内科住院男性患者为募集对象，所有患者均根据实验室检查和临床诊断标准由医生确诊，共募集COPD-OSAHS重叠综合征男性患者60名，年龄均在40～50岁之间，随机分为试验组(习练太极拳)和对照组(一直无运动项目)，每组30人，所有受试者签署知情同意书。试验中因病情不稳定、突然加重或因长时间外出而退出试验者共5人(其中试验组3人、对照组2人)，最终顺利完成试验的受试者为试验组27人、对照组28人。

1)纳入标准：①根据患者的临床症状、多导睡眠图、肺功能指标检测等结果确诊为COPD-OSAHS重叠综合征，与诊断标准相符合；②处于COPD-OSAHS稳定期，距离上次急性加重时间≥3个月；③意识清楚，视、听功能正常；④同意参与本研究。

2)排除标准：①试验期间出现病情加重，病情不稳定者；②既往患有阿尔茨海默病、血管型老年痴呆、脑外伤或脑卒中等其他脑功能障碍者；③合并严重的心、肝、肾功能不全者；④合并肺炎、哮喘等其他呼吸系统疾病者；⑤存在交流障碍者；⑥患有恶性肿瘤者；⑦存在运动系统疾病者。各组受试者基本情况相当，年龄、BMI、受教育程度组间均无显著性差异(P>0.05)。两组受试者基本情况见表1。

表1 研究对象一般资料

2 试验方法

2.1 运动干预方案

所有受试者在试验期间进行的运动干预均在临床医生和试验人员的指导下完成，即在保证常规的临床治疗，接受集中的健康宣教、饮食、心理等方面护理措施的基础上，开展循序渐进的运动干预。试验组坚持陈氏二十四式太极拳锻炼，该套简化太极拳结构严谨、动作简单、布局合理又不失传统风格。每周习练不少于4 d，每日习练2次(上、下午各1次)，每次45 min左右(包括准备活动和整理活动)，共持续6个月。第1个月由专业的太极拳教练集中进行教授，直至所有受试者达到技能巩固或出现动作自动化，其余时间分散进行指导和监督(每位患者每周接受不定期抽查至少1次)，试验人员为试验组每位受试者发放一份标准的太极拳教学视频。在习练太极拳时，患者须穿运动服，放松全身的关节、肌肉及内脏，并保持均匀的呼吸，尽力保证每个动作的准确。在保证试验要求的活动强度基础上，由患者根据自己的运动耐力情况自行控制强度。若运动期间自觉气心慌、气短、头晕，就立即停止训练，并保证随时联系大夫进行处置。对照组受试者在试验期间保证常规的临床治疗，不接受系统的运动锻炼，其身体活动情况在试验前后变化不大。

2.2 指标测试与数据采集

两次数据的采集均在医院完成，由同一批试验人员分别在基线、太极拳运动干预6个月后进行认知P300和呼吸相关指标测量，完成Borg评分，并将数据进行整理。

1)认知电位P300测试仪器采用美国NeuroScan公司生产的32导脑电采集系统，该项测试在医院的神经内科完成。记录用Agcl盘状电极。参照国际脑电图学会10/20标准安放电极，前额FPz点接地，电极间阻抗小于5 KΩ，记录电极置于Cz(中央中线)点，EOG(眼动)记录电极分别位于左眼上、右眼右2 cm处，分别记录垂直眼动和水平眼动伪迹，参考电极置于双耳A1、A2点，分析时间为1 000 ms。以短音为刺激音，刺激频率为1次/s，刺激持续时间10 ms，灵敏度为5 μV，带通低频滤波0.1 Hz，高频滤波50 Hz，叠加100次。刺激音采用靶刺激(Target，简称T)和非靶刺激(Nontarget，简称NT)，采用Oddball模式进行，非靶刺激强度为85 dB，频率为1 000 Hz，占80%，靶刺激频率为2 000 Hz，强度为95dB，随机两个串插出现在非靶刺激中，占20%。分别在基线、运动干预6个月的时间点进行P300测试，记录分析P300潜伏期、基峰值和峰峰值。

2)肺功能指标测定采用德国耶格Jaeger肺功能仪进行肺功能指标测试，分别在基线和运动干预6个月后进行用力肺活量(forced vital capacity，简称FVC)、时间肺活量，即第1秒用力呼气量(forced expiratory volume in 1 second，简称FEV1)/用力肺活量(FEV1/FVC)，潮气量(The Volume of Tidal，简称VT)测定，其中第1秒用力呼气量不但能够评估肺活量的状况，并且还可以评估气道是否狭窄、肺弹性是否改变、呼吸阻力是否增加等情况。

3)呼吸困难情况评估使用Borg评分量表可以更直接、更真实地对患者的呼吸困难程度进行评估[7]。此量表一般可与6 min步行试验配合使用，以0～10分的标准去评价患者呼吸困难的程度。6 min步行试验是一项操作方法简单、安全、经济的运动耐力试验，对于评估被试者的呼吸功能及运动耐力有着主要临床价值[8-9]。

2.3 数据处理

3 研究结果

3.1 受试组干预前后认知电位P300测试变化情况

表2 运动干预前后各受试组认知电位P300测试情况

注：*为运动干预前后两组组内比较(*P<0.05，**P<0.01)；#为运动干预前后两组组间比较(#P<0.05，##P<0.01)；表3、表4、表5同此

表2为运动干预前后各受试组认知电位P300测试的评估情况。基线时两组认知电位P300测试的潜伏期、基峰值、峰峰值组间均无显著性差异(P>0.05)。与基线相比，干预6个月后试验组受试者P300峰峰值增高，变化存在显著差异(P<0.05)，潜伏期缩短，基峰值增高，变化存在极显著性差异(P<0.01)；而对照组与基线相比，P300潜伏期延长，基峰值和峰峰值缩短，变化无显著性差异(P>0.05)。与对照组相比，运动干预6个月后，试验组受试者P300试验组受试者潜伏期出现缩短、基峰值增高、峰峰值增高，变化具有极显著性差异(P<0.01)。

3.2 受试组干预前后肺功能测试情况

表3为运动干预后两组受试者肺活量时间肺活量、及潮气量的变化情况。基线时受试者的VC、FVC、VT组间均无显著性差异(P>0.05)。与基线相比，运动干预6个月后，试验组VC、FEV1/FVC、VT均提高，变化存在极显著差异(P<0.01)；而对照组干预前后VC、FEV1/FVC、VT均无明显变化，无显著性差异(P>0.05)。试验组VC、FEV1/FVC、VT数值均高于对照组，变化存在极显著性差异(P<0.01)。

表3 运动干预前后各受试组用力肺活量、时间肺活量、潮气量

3.3 受试组干预前后呼吸状况量表评估情况

表4 运动干预前后各受试组Borg量表呼吸困难得分情况

表4为受试者干预前后Borg量表评估患者呼吸困难情况，基线时两组Borg评分无显著性差异(P>0.05)。与基线相比，运动干预6个月后，试验组Borg呼吸困难分数明显降低，变化存在极显著性差异(P<0.01)；而对照组与基线相比呼吸困难评分也相对提高，但变化不大，不存在显著性差异(P>0.05)。与对照组相比，6个月运动干预后试验组Borg分数出现下降，变化具有极显著性差异(P<0.01)。

3.4 运动干预前后试验组受试者认知功能与呼吸机能的关系分析

3.4.1 认知P300潜伏期、基峰值、峰峰值与呼吸机能的相关性分析据表5可知，受试者的认知P300潜伏期与呼吸机能指标时间肺活量、肺活量、潮气量以及Borg评分均呈负相关，Pearson相关系数情况为-0.869、-0.803、-0.550、-0.793；认知P300基峰值与时间肺活量、肺活量、潮气量以及Borg评分均呈正相关，Pearson相关系数情况为0.845、0.755、0.496、0.856；认知P300峰峰值与时间肺活量、肺活量、潮气量以及Borg评分均呈正相关，Pearson相关系数情况为0.830、0.738、0.477、0.862，上述显著系数均小于0.01，表示P300潜伏期、基峰值、峰峰值与时间肺活量、肺活量、潮气量、Borg评分之间显著相关。

表5 认知能力指标与呼吸机能指标的相关性分析结果

3.4.2 认知P300潜伏期、基峰值、峰峰值与呼吸机能的回归分析对试验组受试者运动干预前后P300潜伏期、基峰值与呼吸机能数据进行分析，结果为线性关系，因此可以根据模型的拟合效果来建立相应的线性回归模型，具有更大的实践意义。

1)认知P300潜伏期与呼吸机能的回归分析。从表6中可以看出，事件相关电位P300潜伏期回归方程中R方为0.92，趋近于1，线性回归方程拟合度高，有效解释了事件相关电位P300潜伏期的情况，可以建立线性方程。

表6 试验组受试者认知P300潜伏期回归方程显著性检验分析

表7 试验组受试者认知P300潜伏期线性回归分析

表7显示出方程的总体性情况，由回归方程系数表可知时间肺活量、肺活量、潮气量以及Borg评分的显著水平分别为0.001、0.000、0.002、0.000，显著性检验小于0.05，表示变量之间呈显著相关。以P300潜伏期(Y)为因变量、以时间肺活量(X1)、肺活量(X2)、潮气量(X3)、Borg评分(X4)为自变量，可以根据模型建立多元线性回归方程，得到：Y(P300潜伏期)=649.696-1.969X1-0.060X2+0.056X3-8.979X4。

2)认知P300基峰值与呼吸机能的回归分析。从表8中可以看出，事件相关电位P300基峰值回归方程中R方为0.94，趋近于1，线性回归方程拟合度高，有效地解释了事件相关电位P300基峰值的情况，可以建立线性方程。

表8 试验组受试者认知P300基峰值回归方程显著性检验分析

表9 试验组受试者认知P300基峰值线性回归分析

表9显示出方程的总体性情况，由回归方程系数表可知时间肺活量、肺活量、潮气量以及Borg评分的显著水平分别为0.000、0.000、0.004和0.000，显著性检验小于0.05，表示变量之间是显著相关的。以P300基峰值(Y)为因变量、以时间肺活量(X1)、肺活量(X2)、潮气量(X3)、Borg评分(X4)为自变量，可以根据模型建立多元线性回归方程，得到：Y(P300基峰值)=0.260X1+0.007X2-0.010X3+1.439X4-25.142。

4 分析与讨论

近年来，COPD与OSAHS作为高发、顽固的呼吸系统疾病，其发病率和死亡率呈现逐年增长的趋势，容易出现全身多器官、多系统功能损害，致死率极高。肺功能下降、认知障碍均属于OS患者常见的临床表现[10-15]，需要积极的药物治疗，配合实施氧疗或无创通气、控制体重，开展系统并发症及康复治疗，非药物康复治疗对于患者的疾病康复、病情稳定及预后具有十分重要的意义。目前非药物治疗主要包括行为疗法、中医手法治疗、运动疗法等，尤其是运动疗法近年来备受关注。另外，患者脑功能状况尤其认知障碍的康复逐渐成为医护人员、患者及家属关注的热点，迄今国内针对OS患者认知障碍的系统干预研究未见相关报道。因此采用运动干预手段改善OS患者肺通气功能，进而改善患者的认知障碍状况，是需要研究者们亟待解决的问题。

4.1 太极拳运动对COPD-OSAHS重叠综合征认知功能的影响

认知是指大脑对外界信息的感知、存储、分析和使用等过程的统称。认知障碍是人脑高级功能的退变，即不同原因引起的机体感知觉、注意、记忆、思维等方面功能的减退或损害，认知障碍越严重，死亡率也越高。OS重叠征患者普遍存在认知障碍，其原因可能是该类疾患长期处于慢性缺氧状态，缺氧会影响大脑的氧气供应，海马区对于缺血缺氧极为敏感，缺氧容易导致海马区血管收缩出现低灌注，最终导致认知障碍。太极拳讲究“内外兼修，气与形合”，习练者有意识地利用呼吸去推动形体，并通过其特有的动作，如正反扭转、对拉拔长等，促进机体呼吸机能、心血管机能的提高，大脑供血供氧能力得到改善，最终提高患者的认知功能[16-18]。

P300认知电位是目前针对大脑认知水平状况检测的一项重要手段，主要通过听觉(或视觉、刺激)刺激等方式诱发，其中P300为最常用且具有代表性的一个指标，P300潜伏期可反应大脑对外来刺激的反应速度，P300基峰值、峰峰值常用于推测受试者的预见性，患者P300潜伏期越短峰值越大，说明患者预见性越好认知功能越好[19-20]。近年来，随着神经科学领域研究的深入，运动对认知功能的积极干预作用越来越受到重视，Baker等通过对认知障碍患者每周进行运动干预，6个月后发现患者的认知测试结果得到明显改善[21]；刘青芳等在老年帕金森病患者进行药物治疗的基础上，再给予持续2个月一定强度的运动疗法，发现运动疗法联合药物治疗可以改善老年帕金森病患者关节活动功能，同时发现运动疗法可以提高患者的认知能力、改善患者的情绪障碍[22]。本文通过对试验组OS患者进行连续6个月太极拳运动干预，发现经过6个月的运动干预OS患者的P300潜伏期缩短，基峰值、峰峰值明显增高，说明太极拳运动可以改善OS患者的认知损害状况。

4.2 太极拳运动对COPD-OSAHS重叠综合征肺功能的影响

COPD的肺功能特点主要是通气/血流比例严重失调，即出现低氧血症。OSAHS主要表现为上呼吸道阻塞，呼吸阻力出现增强，患者在夜间睡眠期间常出现呼吸暂停，即间歇缺氧或气流受限。这两种疾病均出现夜间间歇缺氧症状，患者夜间容易出现血氧饱和度(Oxygen saturation，SaO2)降低，OS的症状体征比单一COPD或OSAHS更容易出现慢性夜间间歇缺氧，因而容易导致患者血氧降低。患者在夜间由于血氧浓度低出现血红蛋白携带O2的能力不足，进而发生SaO2的进一步降低。长期肺功能下降使脑供氧不足，肌肉组织细胞的供氧也会严重降低，持续的缺氧状态最终出现膈肌、肋间肌及其他参与呼吸的肌群出现萎缩和功能下降，最终出现呼吸运动减退，肺通气功能进一步下降。目前，临床上针对OS患者肺功能乃至呼吸机能严重下降的情况，治疗方式主要采取氧疗、双水平气道正压(Bihorizontal Positive Airway Pressure，简称BiPAP)无创通气等机械治疗措施，而利用运动干预手段来改善OS患者呼吸机能的研究相对较少，但在现代康复医学中，运动疗法的良好疗效已得到国内外众多学者的验证与认可。

本研究采用太极拳运动作为干预手段，该项运动呼吸方式科学。腹式呼吸在该项运动中最强调运用，习练过程要求呼吸与意念进行有机配合，吸气时内气沿着脊柱的督脉上行，呼气时内气沿着前胸的任脉下沉，吸凹呼凸是腹部配合呼吸的基本要领。习练者通过技术动作与呼吸的配合，有利于提高OS患者的肺活量，同时该类呼吸运动利于呼吸道通畅，可改善患者的时间肺活量，保持较好的呼吸深度，可以提高并使患者潮气量处于较好水平。邱亚娟等通过全面梳理关于太极拳对老年COPD患者肺功能和体力状况影响的相关文献研究现状，并采用系统评价法分析总结，发现太极拳运动不仅对于改善老年COPD患者的肺功能有着良好的效果，而且可以增强患者体质[18]。刘云芳等曾采用随机对照试验探究健康教育结合运动干预对尘肺患者呼吸功能及健康行为的影响，发现尘肺患者呼吸功能及健康行为得到明显改善[23]；Ian A等在COPD管理指南中曾提出运动疗法等非药物手段在改善COPD临床症状的作用应逐步被重视，非药物疗法和药物治疗方式相互配合使用可以控制COPD的疾病症状及恶化风险[24]；文阳章等采用运动合并呼吸训练评估联合疗法在COPD康复治疗中的作用，两个月后根据试验组和对照组患者的肺功能指标和生活质量量表对比发现，运动联合呼吸训练治疗有利于改善慢阻肺患者的肺功能指数，同时提高患者的生活质量[25]，跟本研究的结论基本一致。Borg量表通常与6min步行试验法相结合进行，可以真实反映出患者的心肺耐力及呼吸机能水平。本文以COPD-OSAHS重叠综合征患者为研究对象，观察二十四式太极拳运动对该类常见疾患的干预作用，发现太极拳运动对COPD-OSAHS重叠综合征患者的肺活量、时间肺活量、潮气量指数及心肺耐力等均具有良好的促进作用。

4.3 COPD-OSAHS重叠综合征患者认知功能与呼吸机能的关系

通过相关性分析，可以看出经过连续6个月的太极拳干预，试验组受试者认知P300潜伏期的改变与呼吸机能之间呈现负相关。当P300潜伏期缩短时，呼吸机能指标得到提高。在直线回归方程中，时间肺活量、肺活量、潮气量、Borg评分的回归系数分别为-0.281、-0.405、-0.062、-0.484，R2=0.92，说明呼吸机能改变的回归平方和占总平方和的91.9%，进而表明呼吸机能的变化是判断和预测P300潜伏期改变的良好指标。认知P300潜伏期与呼吸机能的回归方程：Y(P300潜伏期)=649.696-1.969X1-0.060X2+0.056X3-8.979X4。因此在研究COPD-OSAHS重叠综合征稳定期患者认知功能改善中，可以认为呼吸机能的改善对认知功能的提高具有促进作用。研究还发现6个月太极拳运动干预后，试验组受试者认知P300基峰值与呼吸机能之间呈正相关。当P300基峰值升高时，呼吸机能提高。在直线回归方程中，时间肺活量、肺活量、潮气量和Borg评分的回归系数分别为0.281、0.330、0.081和0.579，R2=0.94，说明呼吸机能改变的回归平方和占总平方和的94.4%。因此可以认为呼吸机能的改善对认知功能的改善具有促进作用。线性回归分析发现呼吸机能的改变是影响COPD-OSAHS重叠综合征患者认知功能的重要因素，呼吸困难通常表现为呼吸运动用力、严重时出现端坐呼吸甚至发绀，很多患者在日常生活中做简单的家务也会产生气促的感觉，这在很大程度上降低了患者的自我生活能力，进而影响其生活质量。本研究分别以认知P300潜伏期和基峰值为因变量，呼吸机能指标为自变量，进行线性回归分析，从两个回归方程的R2值可以看出呼吸机能的改变可以很好地引起P300潜伏期和基峰值的变化。陈晓燕等研究证明患者的呼吸功能下降时，其认知功能也会随之下降[26]，这与本研究所得结论基本一致。综上所述，呼吸机能的改变与认知功能之间存在高度相关，可以认为运动通过提高OS患者的肺通气机能可以间接改善其认知功能。