Тренировка дыхательных мышц по методу нормокапнической гипервентиляции у больных хронической обструктивной болезнью легких и бронхиальной астмой

Московский научно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины, Москва

TRAINING OF RESPIRATORY MUSCLES ON THE NORMOCAPNIC HYPERVENTILATION METHOD AT PATIENTS WITH THE CHRONIC OBSTRUCTIVE LUNG DISEASE AND BRONCHIAL ASTHMA

Дыхательные мышцы играют важную роль в поддержании нормальной вентиляции и адекватного газообмена. Нарушение их функции при различных хронических заболеваниях легких и нервно-мышечных заболеваниях приводит к одышке, гиперкапнии, непереносимости физических нагрузок, неэффективному кашлю. Общие физические тренировки, используемые в реабилитации больных хроническими заболеваниями легких, увеличивают силу и выносливость периферических мышц и уменьшают одышку, но не улучшают функцию респираторной мускулатуры [8]. Тренировка инспираторных мышц (ТИМ), особенно у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), направлена на увеличение силы и выносливости дыхательных мышц, снижение уровня одышки, повышение толерантности к физической нагрузке и качества жизни больных хроническими заболеваниями легких. Как указано в ГОЛД- 2011[2] «тренировка инспираторных мышц при ХОБЛ, по-ви-димому, обеспечивает дополнительные преимущества, когда используется как часть полноценной программы пульмореабилитации». По заявлению Американского торакального общества/Европейского респираторного общества по пульмореабилитации [13], она «может рассматриваться в качестве дополнительного метода восстановительного лечения, в первую очередь у пациентов с подозреваемой или доказанной слабостью дыхательных мышц».

Основной целью лечения бронхиальной астмы (БА) является контроль над симптомами (GINA 2011[1]), который у большинства людей может быть достигнут с помощью адекватной лекарственной терапии. Несмотря на то, что до настоящего времени нет достоверных подтверждений эффективности ТИМ у больных БА [19], пульмореабилитация, в частности ТИМ, может быть полезным дополнением в лечении этих больных за счет снижения одышки и улучшения физических возможностей [21].

Предлагаемый обзор в большей степени сосредоточен на одном из видов респираторного тренинга – ТИМ по методу нормокапнического гиперпноэ.

В 2002 году Ramirez-Sarmiento A. с соавторами [17] в своем исследовании показали, что респираторный тренинг улучшает функцию инспираторных мышц (ИМ) и вызывает определенные адаптивные изменения в структуре наружных межреберных мышц. 14 мужчин, страдающих ХОБЛ (ОФВ1 24 ± 7% от должного), были разделены на 2 группы: лечебную и фиктивную. Первой группе больных проводились тренировки с использованием устройства с заданным давлением threshold inspiratory (с нагрузкой эквивалентной 40–50% от максимального давления вдоха пациента) 30 минут в день пять раз в неделю в течение 5 недель подряд. Биопсии из наружных межреберных мышц и латеральной широкой мышцы бедра (контроль) были взяты до и после ТИМ. Мышечные образцы были подвергнуты морфометрическому анализу. В лечебной группе наблюдалось увеличение как силы, так и выносливости ИМ. Это было связано с ростом доли волокон типа I (примерно на 38%, р < 0,05) и размера волокон типа II (примерно на 21%, р < 0,05) в наружных межреберных мышцах, но не в периферических. У пациентов контрольной группы никаких структурных изменений в мышцах не наблюдалось.

Недавнее исследование M. Petrovic и соавторов [15] показало, что ТИМ снижает динамическую гиперинфляцию и положительно влияет на выживаемость больных ХОБЛ. В результате ежедневных 8-недельных тренировок силы и выносливости ИМ с помощью резистивного устройства у пациентов со стабильной ХОБЛ II–III отмечено достоверное (р < 0,001, по сравнению с исходными данными) увеличение PImax с 7,7 ± 0,5 до 9,1 ± 0,7 кПа (18%), длительности теста на выносливость ИМ (преодоление резистивной инспираторной нагрузки на пределе толерантности) с 348 ± 54 до 467 ± 58 секунд (34%), значительное – на 9,8 % (с 0,41 ± 0,05 до 0,45 ± 0,05, p < 0,001) – увеличение инспираторной фракции. Кроме

того, увеличилась продолжительность теста с постоянной нагрузкой на велоэргометре (ET, endurance time – время толерантности) с 597 ± 81 секунд до 734 ± 74 секунд, снизился показатель соотношения частоты дыхания (ЧД) к минутной вентиляции (V’E), отражающий улучшение стереотипа дыхания. Одышка уменьшилась (с 7,0 ± 0,7 до 5,0 ± 0,9 по шкале Борга). После 8-недельного периода наблюдения различия между исследуемой и контрольной группами были значительными для инспираторной емкости, инспираторной фракции (р < 0,001), ЧД / V’E (Р < 0,018). В контрольной группе никаких изменений показателей не отмечено. ТИМ у больных ХОБЛ способствовала повышению толерантности к физической нагрузке, а также выраженному уменьшению динамической гиперинфляции и благоприятному прогнозу, о чем свидетельствует значительное увеличение инспираторной фракции. Таким образом, по мнению авторов [15], ТИМ, наряду с лекарственной терапией и немедикаментозными методиками (оксигенотерапия, ингаляции гелиокса, хирургическая редукция легочного объема, общая физическая тренировка), может рассматриваться как один из дополнительных способов снижения динамической гиперинфляции у больных ХОБЛ.

В настоящее время существует целый ряд коммерчески доступных портативных устройств для ТИМ. Их можно разделить на три категории [3, 5, 8]: тренажеры резистивные – устройства с мундштуком и круговой шкалой (при повороте диска изменяется размер апертуры, через которую пациент должен дышать. Чем меньше диафрагма, тем больше сопротивление на вдохе); тренажеры с заданным, или пороговым, давлением – устройства различной модификации с постоянной системой отрицательного давления, электромагнитным или пружинным тарельчатым клапаном, который открывается, когда инспираторное давление, создаваемое пациентом, превышает сопротивление устройства; нормокапнические гипервентиляционные тренажеры, которые основаны на принципе принудительного дыхания с CO2 – контролируемым возвратным дыханием (так называемое нормокапническое гиперпноэ (НГ). Прибор (SpiroTiger® Швейцария, подробную информацию можно найти на сайте [10]) состоит из съемного загубника, соединенного шлангом с мешком для возвратного дыхания для поддержания нормокапнии, и экрана с контрольной панелью для мониторинга тренировки и ввода персональных параметров. Размер мешка устанавливается на уровне 50–60% от жизненной емкости легких). Тренажеры третьей категории в основном использовались в клинических исследованиях, но еще мало доступны в клинической практике.

До настоящего времени нет однозначного мнения относительно преимуществ какого-либо одного устройства над другими [3, 9, 12]. Все устройства имеют свои достоинства и недостатки [4, 7]. Подбор того или иного тренажера зависит от способностей пациента и поставленных задач (тренировка силы или выносливости либо того и другого).

Считается, что тренажеры НГ предназначены для тренировки выносливости, а устройства первых двух категорий – для комплексной тренировки силы и выносливости ИМ [6]. Тренировка с устройством НГ – нагрузка, требующая генерации высоких потоков в течение длительного периода времени (обычно 15 мин.), и, следовательно, аналогично высоких вентиляционных запросов, предъявляемых к дыхательной мускулатуре во время тренировки. В пороговых устройствах количество выполняемых маневров небольшое, но пациент должен суметь создать значительное усилие, чтобы клапан открылся. При использовании резистивных устройств инспираторный поток не контролируется, и пациенты могут снизить тренировочную нагрузку за счет изменения стереотипа дыхания [4, 7].

Проведенные исследования показывают [5], что тренажеры второй и третьей категорий заметно увеличивают силу и выносливость ИМ, улучшают переносимость физической нагрузки и качество жизни и уменьшают одышку у взрослых пациентов со стабильной ХОБЛ. А сочетание ТИМ и общей физической тренировки значительно улучшает эти показатели [14].

В ретроспективный анализ ТИМ (изолированных и в комбинации с общими физическими тренировками) с помощью устройств 1–3 типа [6], было включено 32 рандомизированных контролируемых исследования с общей численностью 830 больных ХОБЛ: из них 430 – исследуемая группа, 400 – контрольная. После проведенных тренировок отмечено достоверное значительное увеличение силы ИМ (максимальное инспираторное давление PImax + 13 см вод.ст.), ET (+261), показателей 6-ти или 12-ти минутного нагрузочных тестов (+ 32 и +85 м, соответственно), улучшение качества жизни (в среднем + 3,8 баллов, использовались шкалы SGRQ, SF-36 или SF-12) по сравнению с контрольной группой. Заметно уменьшилась одышка (по шкале Борга -0,9; 95% ДИ -0,66 – -0,24, p <0,0001; транзиторный индекс одышки + 2,8 единиц, 95% ДИ 0,99 –1,96; p < 0,001). Тренировки на выносливость оказались менее эффективными, чем тренировки силы ИМ. При сочетании ТИМ и общей физической тренировки PImax значительно возрастало, особенно у больных ХОБЛ со слабостью ИМ (PImax < 60 см вод. ст), отмечена тенденция к улучшению общей физической работоспособности.

В исследовании [18] 30 пациентам с ХОБЛ и вентиляционными ограничениями проводили тренировки ИМ (15 больным ХОБЛ с помощью устройства НГ, а 15 больным контрольной группы дыхательные упражнения со стимулирующим спирометром) в течение 8 недель по 15 мин. 2 раза в день 5 дней в неделю. У пациентов исследуемой группы по сравнению с группой контроля были заметно выше изменения в показателях выносливости дыхательных мышц, измеренной на основе устойчивой вентиляции (+825 ± 170 с против -27 ± 61 с, p < 0,001), выносливости ИМ (энергия, затраченная на преодоление возрастающей резистивной инспираторной нагрузки, +58 ± 10 против 22 ± 9,5 дж, p = 0,016), максимального

Мухарлямов Ф.Ю., Сычева М.Г., Рассулова М.А.

ТРЕНИРОВКА ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ ПО МЕТОДУ НОРМОКАПНИЧЕСКОЙ ГИПЕРВЕНТИЛЯЦИИ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ И БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ экспираторного давления (PEmax + 20 ± 7 см H2O против -6 ± 6 см H2O, P = 0,009), 6-минутного шагового теста (6 МШТ, + 58 ± 11 м против + 11 ± 11 м, р = 0,002), максимального потребления кислорода (V02max, + 2,5 ± 0,6 мл / кг / мин. по сравнению с -0,3 ± 0,9 мл / кг / мин., р = 0,015). Отмечено достоверное улучшение качества жизни по физической компоненте опросника SF- 12 (+ 9,9 ± 2,7 против + 1,8 ± 2,4 баллов). В обеих группах отмечалось снижение одышки при повседневной деятельности, причем разница была незначительной. Изменения в показателях PImax и теста на выносливость на тредмиле в двух группах также не имели существенных отличий. Таким образом, результаты настоящего исследования показали, что ТИМ с применением тренажера НГ улучшает выносливость дыхательных мышц, физическую работоспособность, связанное со здоровьем качество жизни и снижает одышку.

Положительное влияние изолированных респираторных тренировок на силу и выносливость дыхательных мышц продемонстрировано в другой работе [11]: 36 больным ХОБЛ II и III ст., разделенных на 2 равные группы, в течение 5 недель 2 раза в день 7 дней в неделю в домашних условиях проводились тренировки респираторных мышц: в одной группе с помощью устройства НГ, в группе контроля – стимулирующего флоуметра. Обследование (до и после реабилитационного курса) включало в себя исследования функции внешнего дыхания (ФВД), измерение силы и выносливости дыхательных мышц, тест на выносливость гиперпноэ, оценку нутритивного статуса (индекс массы тела), одышки (шкала Борга), качества жизни (тест CRQ) и оценку физическои работоспособности. Через 5 недель тренировок у пациентов исследуемой группы, по сравнению с их исходными данными, при велоэргометрии с постоянной нагрузкой отмечено достоверное (p < 0,001) увеличение толерантности к физической нагрузке (28 мин против 18 мин.), выносливости дыхательных мышц (максимальное устойчивое инспираторное давление или максимальная резистивная/выдерживаемая инспираторная нагрузка – Pismax, 31 см H2O против 25 см Н2О), а кроме того при анализе группы больных со слабостью респираторных мышц отмечено значительное увеличение PImax с 39 cm H2O (54% от должного) до 58 cm H2O (80% от должного), p < 0,049. Возрос дыхательный объем с 1,2 до 1,4 литров, уменьшилась одышка (с 8,4 до 5,4), улучшилось качество жизни (с 79 до 87). В группе контроля никаких существенных изменений показателей не отмечено. Результаты исследования показали, что домашние тренировки респираторных мышц с помощью устройства НГ приводят к существенному улучшению (на 58%) переносимости физической нагрузки, снижению восприятия одышки, улучшению качества жизни у пациентов со средне-тяжелой и тяжелой ХОБЛ. Авторы исследования предполагают, что этот метод может быть клинически значимой и легко применимой компонентой реабилитации больных ХОБЛ.

Изучено воздействие респираторного тренинга с помощью устройства НГ (SpiroTiger®) на ФВД и физическое состояние больных бронхиальной астмой (группа ТИМ – 11, контрольная – 6 человек) [20]. Через 8 недель применения SpiroTiger® отмечено статистически значимое улучшение показателей форсированной жизненной емкости легких, V 02max и физической работоспособности по сравнению с исходными данными. Несмотря на то, что эти результаты, возможно, были достигнуты не столько за счет улучшения функции легких, сколько за счет интенсификации и изменения стереотипа дыхания, в целом влияние НГ на больных бронхиальной астмой было благоприятным.

L. Pomidori [16] исследовал влияние нормокапниче-ских гипервентиляционных ТИМ с аппаратом SpiroTiger® на силу ИМ, физическую работоспособность и механику дыхания у 21(19 мужчин) больного стабильной ХОБЛ I–III. Шесть пациентов в дальнейшем исключили из исследования в связи с недостаточной приверженностью к лечению. После 1 месяца еженедельного обучения в амбулаторных условиях в течение 4 недель пациенты проводили самостоятельные респираторные тренировки на дому, на фоне обычной физической активности, по 10 мин. два раза в день с частотой дыхания 12–24/мин. и объемом мешка, равным 50% от жизненной емкости легких. Оценивались показатели (исходные и по окончании курса) ФВД, PImax, качества жизни (по опроснику госпиталя Св. Георгия, SGRQ), 6МШТ и кардиореспираторных нагрузочных тестов на тредмиле (с возрастающей нагрузкой до достижения масимального потребления кислорода и постоянной физической нагрузкой на пределе толерантности – ходьба со скоростью, равной 75–80% от максимума, достигнутого в ходе теста с возрастающей нагрузкой). Оценка механики дыхания у 7 пациентов проводилась с помощью портативной индуктивной плетизмографии (система LifeShirt ®), предназначенной для мониторинга параметров легочной вентиляции, частоты сердечных сокращений, насыщения крови кислородом и фазового угла (соотношения синхронности между экскурсией грудной клетки и брюшной полости). В итоге, по сравнению с исходными данными, увеличились (р = 0,01): PImax (9,7 ± 2,0 против 8,9 ± 2,4), максимальная скорость ходьбы (тест с возрастающей нагрузкой на беговой дорожке, 6,7 ± 1,7 км / час против 6,2 ± 1,5), значительно возросла продолжительность теста на выносливость на тредмиле (540 ± 485 против исходных 345 ± 252 с). Отмечалось заметное снижение частоты сердечных сокращений, увеличение насыщения крови кислородом (SPO2%, 91,7 ± 1,4 против 93,7 ± 0,8, р < 0,05) и средних показателей дыхательного объема (без значительного изменения общей вентиляции, но с тенденцией к снижению частоты дыхания). Качество жизни также улучшилось (суммарный балл минус 4 по SGRQ). Пройденное расстояние при 6МШТ увеличилось, хотя и не было клинически значимым (+ 30 м). Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что ТИМ по методу НГ увеличивает силу ИМ и физическую выносливость у больных ХОБЛ, изменяет стереотип дыхания (благодаря улучшению мышечной координации, углубленному и ритмичному дыханию) и улучшает оксигенацию крови.

Заключительные замечания

До настоящего времени нет единого мнения относительно эффективности ТИМ у больных хроническими заболеваниями легких. Тем не менее появляется все больше исследований, достоверно подтверждающих, что ТИМ улучшает физическое состояние и качество жизни у этих больных, особенно у пациентов с ХОБЛ. Существуют различные методы ТИМ с применением портативных устройств, одним из которых является нормокапниче-ское гиперпноэ. Кратко суммируя данные приведенных исследований по применению этого метода у больных ХОБЛ и БА, можно заключить, что:

– этот вид ТИМ является эффективным как при коротких (4 недели), так и более продолжительных (8 недель) программах и может использоваться отдельно или в комбинации с общими физическими тренировками;

– у больных ХОБЛ в результате такой тренировки улучшались сила и выносливость ИМ, общая работоспособность, стереотип дыхания, следствием чего было снижение одышки и улучшение качества жизни. Эти изменения были особенно выражены у больных ХОБЛ со слабостью респираторной мускулатуры;

– у больных БА этот вид тренинга улучшает стереотип дыхания;

– такой вид тренировок может быть довольно легко интегрирован в амбулаторные и домашние реабилитационные программы больных ХОБЛ и БА.

С другой стороны, количество исследований (4), как и общее количество участников в этих исследованиях (59 человек, из них ХОБЛ – 48) было невелико, что не позволяет делать однозначные выводы. Заметное число выбывших в одном из исследований [16] свидетельствует о необходимости более четкого определения группы больных ХОБЛ и БА, которой наиболее показан такой вид ТИМ. Для подтверждения и уточнения имеющихся данных и разработки методических рекомендаций для внедрения НГ в повседневную реабилитационную практику больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких необходимы дальнейшие исследования с большим количеством участников.