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第一部分相同强度的两种吸气肌肉锻炼装置对稳定期COPD疗效的影响:短期前瞻性随机对照研究背景:吸气肌肉锻炼（IMT）是一种以吸气肌力和呼吸方式改善为目标的肺康复方案。吸气肌肉锻炼装置主要分为吸气阻力锻炼器和吸气阈值锻炼器。其中COPD对吸气阻力锻炼器的呼吸生理学应答是吸气肌力动员和深慢吸气,而对吸气阈值锻炼器的呼吸生理学应答是更快和更强的吸气肌力动员。COPD对两种呼吸锻炼器的呼吸生理学应答的上述差异,可能影响两者的肺康复效果,同时也是目前吸气肌肉锻炼疗效证据不充分的重要原因。本实验假设COPD患者使用吸气阈值和吸气阻力锻炼器的肺康复疗效与其呼吸生理学应答具有联系。目的:（1）探讨短期吸气阈值锻炼和吸气阻力锻炼分别对COPD肺康复相关指标的影响以及两者疗效的异同;（2）探讨COPD吸气阈值锻炼和吸气阻力锻炼前后的呼吸生理学变化以及两者的异同;（3）探索与吸气肌肉锻炼后运动耐量改善有关的呼吸力学指标。方法:本研究是一项前瞻性随机对照试验。研究对象为伴有吸气肌力低下（最大吸气压MIP＜60cm H2O）的稳定期COPD患者。用简单随机分组的方法把入选的受试者分为三组:（1）吸气阻力锻炼组（接受8周的吸气阻力锻炼）;（2）吸气阈值锻炼组（接受8周的吸气阈值锻炼）;（3）对照组（不接受任何呼吸锻炼）。设置吸气阻力锻炼组和吸气阈值锻炼组具有相等的锻炼强度,即保证口腔压的压力时间乘积(PTPPm)均达到自身MIP的压力时间乘积(PTPMIP)的60%并能保持至少15分钟（锻炼强度匹配）。嘱患者每天锻炼2次,每次锻炼15分钟,锻炼8周后随访,并嘱患者填写质量控制表（锻炼时间匹配）。锻炼前后的随访项目有（1）临床疗效:运动耐量（最大运动功率,W）,吸气肌力（最大吸气口腔压,MIP）,肺通气功能（FEV1/FVC%,FEV1,FEV1%Pred,FVC%Pred）,呼吸困难程度（BDI/TDI问卷）,生活质量（CRQ问卷）。（2）呼吸生理学机制:通过运动心肺试验分别在静息状态和等功率运动状态下测量呼吸方式（呼吸频率,呼吸周期,吸气时间,呼吸时间,吸气时间占呼吸周期百分比,呼气时间占呼吸周期百分比,潮气量,分钟通气量,平均吸气流量,平均呼气流量）,呼吸中枢（胸骨旁肌电均方根,最大胸骨旁肌电均方根,校正的胸骨旁肌电均方根）,运动能力（最大运动功率,无氧阈,摄氧量）,通气效能（二氧化碳通气当量和通气-中枢偶联）在8周锻炼前后的异同。结果:75例符合入选标准并且完成试验的伴有吸气肌肉无力的COPD受试者随机分为3组,其中吸气阻力锻炼组（26例）,吸气阈值锻炼组（24例）,对照组（25例）。三组间的临床特点无统计学差异（P＞0.05）,吸气阻力锻炼组和吸气阈值锻炼组的吸气锻炼强度(PTPPm/PTPMIP)和锻炼时间均匹配（P＞0.05）。三组锻炼前后肺功能未发生统计学意义的变化（P＞0.05）。疗效方面,锻炼后吸气阻力锻炼组与吸气阈值锻炼组锻炼8周后均有:MIP增加（P＜0.05）,两组增加幅度相同（P＞0.05）;CRQ评分提高（P＜0.05）,吸气阻力锻炼组增加幅度较大（P＜0.05）;TDI/BDI评分提高（P＜0.05）,吸气阻力锻炼组增加幅度较大（P＜0.05）。两组最大胸骨旁肌电均方根和最大运动功率均有提高（P＜0.05）。锻炼后吸气阻力锻炼组与吸气阈值锻炼组锻炼8周后静息状态下的呼吸生理学变化均无显著变化（P＞0.05）。而吸气阻力锻炼组锻炼8周后运动状态下的吸气时间延长（P＜0.05）,潮气量增大（P＜0.05）,胸骨旁肌电均方根下降（P＜0.05）,摄氧量增大（P＜0.05）,二氧化碳通气当量下降（P＜0.05）和通气-中枢偶联升高（P＜0.05）;吸气阈值锻炼组运动过程中则无上述变化（P＞0.05）。吸气阻力锻炼前后运动耐量的改善与通气中枢偶联（Ve/i EMG）、最大吸气压（MIP）、二氧化碳通气当量（Ve/CO2）,平均吸气流速（Vt/Ti）的变化有关,回归方程为:W=0.37+66.99×Ve/i EMG+0.73×MIP-0.04×Ve/CO2+3.28×Vt/Ti（P＜0.05）;吸气阈值锻炼前后运动耐量的改善与最大吸气压（MIP）的变化有关,回归方程为:W=1.67+2.91×MIP（P＜0.05）;吸气肌肉锻炼（吸气阻力锻炼和吸气阈值锻炼）前后运动耐量的改善与最大吸气压（MIP）的变化有关,回归方程为:W=9.37+0.14×MIP。结论:（1）吸气阈值锻炼和吸气阻力锻炼均能改善COPD的运动耐量,吸气肌肉力量,生活质量,呼吸困难程度;吸气阻力锻炼对生活质量和呼吸困难的改善幅度较吸气阈值锻炼大。（2）呼吸生理学机制:吸气阈值锻炼和吸气阻力锻炼后运动耐量改善均与吸气肌力储备增加有关,而吸气阻力锻炼后运动耐量改善还与呼吸深慢以及通气效能提高有关。第二部分慢性阻塞性肺疾病在踏车运动过程中表面呼吸肌电与经食道膈肌肌电的关系背景:本研究的第一部分运用了无创性表面胸骨旁肌电作为对COPD受试者吸气肌肉锻炼前后劳力性呼吸困难评价的新客观指标。而传统上运动心肺试验中测量经食道膈肌肌电图仍是可靠的呼吸中枢驱动和呼吸困难评价方法,但具有侵入性和操作复杂的缺点,主要用于呼吸生理学研究,若用于肺康复随访则因为其测量过程引起受试者不适感而降低依从性和增加失访率。而表面呼吸肌电优势为无创性而且操作简便,但既往研究条件是在静息状态下,尚未对运动状态下的各种表面呼吸肌电测量的可靠性进行描述。目的:（1）通过非侵入性表面呼吸肌电图和侵入性经食道膈肌肌电图检测方法,探讨COPD受试者运动过程中不同呼吸肌群的动用;（2）探讨踏车运动过程中非侵入性表面呼吸肌电图和侵入性经食道膈肌肌电图之间的相关关系,为表面呼吸肌电作为在踏车运动过程中反映呼吸中枢驱动和呼吸困难的指标提供客观依据。方法:稳定期COPD受试者和健康受试者分别在进行递增负荷踏车运动过程中同时检测:经食道膈肌肌电（Transesophageal diaphragmatic electromyogram,es EMGdi）和表面吸气肌电（EMG）,包括表面膈肌肌电（surface diaphragmatic EMG,sur EMGdi）,表面胸骨旁肌电（surface parasternal intercostal muscle EMG,sur EMGpara）和表面胸锁乳突肌肌电（surface sternocleidomastoid EMG,sur EMGsc）。运用均方根（RMS）对各吸气肌肌电（es EMGdi、sur EMGpara和sur EMGsc）进行量化,分别表示为es RMSdi,sur RMSpara和sur RMSsc。分别描述COPD受试者和健康受试者的es RMSdi,sur RMSpara和sur RMSsc随递增运动功率的变化特征,分别计算经食道膈肌肌电与各种表面吸气肌电之间的相关关系。结果:本研究包括20例COPD受试者和17例健康受试者。COPD受试者和健康受试者递增负荷踏车运动过程中的呼吸肌电变化规律相似,均是sur EMGdi受下肢肌肉活动影响较大,而es EMGdi、sur EMGpara和sur EMGsc受干扰较少,能清晰显示。es EMGdi、sur EMGpara和sur EMGsc随运动功率增加呈不断增加的趋势。es EMGdi和sur EMGpara在总运动时间上的变化曲线均呈“S”形增加（在运动初期阶段增加幅度小,在运动中期阶段增加幅度增大,在后期增幅相对减缓）。而sur EMGsc随着运动功率呈指数型增加,在运动前半段时间内未发生明显统计学意义的增加,在运动过程后期出现动员。健康受试者在递增负荷踏车运动过程中的es EMGdi与sur EMGpara的关系:决定系数r~2=0.95,相关系数r=0.97,P＜0.01。健康受试者在递增负荷踏车运动过程中的es EMGdi与sur EMGsc的关系:决定系数r~2=0.91,相关系数r=0.95,P＜0.01。COPD受试者在递增负荷踏车运动过程中es EMGdi与sur EMGpara的关系:决定系数r~2=0.97,相关系数r=0.98,P＜0.01。COPD受试者在递增负荷踏车运动过程中的es EMGdi与sur EMGsc的关系:决定系数r~2=0.96,相关系数r=0.98,P＜0.01。结论:胸骨旁肌电（sur EMGpara）和胸锁乳突肌肌电（sur EMGsc）均可以作为COPD运动时呼吸中枢和呼吸困难评价的指标。而胸骨旁肌电（sur EMGpara）在递增负荷踏车运动中更能准确反映经食道膈肌肌电（es EMGdi）。