重复磁刺激和锻炼对 COPD 股四头肌功能的比较

人们对寻找改善 COPD 股四头肌功能的方法非常感兴趣，因为股四头肌功能障碍与患者运动能力下降 5 和生存率下降相关，与肺功能无关。 包括运动和教育在内的肺康复 (PR) 课程可以增加 COPD 患者股四头肌的氧化酶、力量和耐力 17，甚至可以在 8 周内提高步行能力 12、18。 然而，PR 并不是一个完整的解决方案：并非英国所有地区都提供 PR，PR 平均只有 50% 的患者接受率，辍学率为 30%。 此外，很大一部分患者（约 30%）不会因为 PR19 而增加他们的运动能力，这可能是因为呼吸困难限制了他们完成的训练，或者他们的外周肌肉力量是正常的 19。 因此，人们对运动的替代疗法或附加疗法很感兴趣，特别是在不受呼吸功能受损限制的局部肌肉疗法方面。 股神经 (rES) 的重复电刺激似乎是被动训练股四头肌的有效替代方法。 每周对双腿进行 5 次 10Hz 的 30 分钟 rES，可增加 COPD21 患者和心力衰竭患者的肌肉力量和运动表现22。 每周 3 次对股神经 (rMS) 进行 15 分钟的重复磁刺激也取得了类似的结果23。 然而，用 rES 研究对运动表现影响的治疗研究通常使用单独的治疗组和对照组，这将受试者间差异引入已经受样本量限制的研究 243，并且仅使用股四头肌功能的自愿测量 96。 唯一的 rES 活检研究使用交叉设计，但仅在 rES 训练期前后进行活检，而不是在对照期前后进行活检。 244 rMS 研究涉及总共 18 名受试者（10 名分配给 rMS，8 名分配给对照）并且未进行活检以评估肌肉的组织学变化。 在这项研究中，我主要寻求评估强化 rMS 方案导致的股四头肌纤维特性的变化，其次，将 rMS 导致的股四头肌功能变化与改善肌肉功能的临床金标准 PR 进行比较。

方法

伦理批准 Ealing & West London Mental Health Trust 的研究伦理委员会批准了该研究 (06/Q0410/54)。 该试验已在国家临床试验数据库（NCT 00737698）中注册。 2.13.1

样本量计算 训练研究所需的样本量基于我们组 221 之前关于 PR 的研究的功效计算和我们组使用 Stata 10 统计的关于 rMS 对肌肉力量影响的试验数据（Swallow 等人，未发表）软件。 功率计算基于功能改善（PR 导致 6MW 增加 54m 和 rMS 导致股四头肌 TwQ 增加 10%，作为最小临床显着增量）而不是肌纤维 CSA 或 I 型纤维的增加比例，因为后者的数据不可用。 我们选择增加 10% 的抽搐力作为最小显着增量，因为 Mador 等人之前的数据显示 8 周的 PR17 导致抽搐力增加 9.7%。 选择了 80% 的常规功效和≤0.05 的双尾 p 值，这表明 PR 臂至少需要 10 名患者，rMS 臂需要至少 26 名患者。 我们旨在为 PR 组招募 15 人，为 rMS 组招募 30 人，以允许患者以我们之前遇到的比例退出。 完成时，PR 组有 17 人，rMS 组有 37 人。

受试者选择 86 名 COPD 患者同意进行横断面研究，也同意进行培训研究，因此纳入和排除标准与横断面研究相同。 从同意到完成研究，患者被禁止开始任何新的运动方案或新的常规药物治疗，并鼓励患者在急性加重的第 1 天与我联系，以便进行适当的治疗。 研究设计和参与者通过研究的流程如图 4.1 和 4.2 所示。

随机化 FFMI 使用生物电阻抗（方法章节 2.4.2.1 节）计算，患者分为低 FFMI（女性 <15 kg/m2，男性 <16 kg/m2）和正常 FFMI。 低 FFMI 组和正常 FFMI 组分别随机化（因此低 FFMI 患者在治疗组之间均匀分布）使用密封信封系统和 4 个程序块，加权 2：1：1 用于 rMS：PR：没有积极治疗作为功效计算建议 PR 臂至少需要两倍于 rMS 臂的患者。

训练前评估肺功能、FFMI、股四头肌力量、股四头肌耐力、体力活动和 6MW 以及最大循环测功性能和 HRQOL 测量按照方法章节第 2.4-2.7 节中的描述进行。 进行了股四头肌的经皮活检和肌纤维类型分析。 患者在随机分组后的 4 周内接受了训练前的生理评估和活检。 评估如横断面研究所述（在 rMS 组中，双腿在同一天进行测试，在其他两组中，对惯用手的同侧腿进行测试），然后患者在两天内进行分配的治疗周。

培训协议

股神经重复磁刺激 (rMS) 这是使用 Magstim 快速磁神经刺激器系统（Magstim，Whitland Dyfed，英国）进行的，由我本人在 RBH 肌肉实验室进行监督。 患者坐直或稍微向后倾斜，垫子线圈缠绕在要训练的股四头肌上，腿脚被刺激定位在带子中，以便等长收缩（图 2.8）。 刺激频率为 40Hz，占空比为 0.4（1 秒开启，4 秒关闭）。 在 8 周的时间内，患者每周两次连续 3 小时 rMS（不包括如厕时间），两次疗程之间至少休息 24 小时。 在第一个疗程中，刺激强度从 22% 功率增加到 40% 功率，后续疗程的功率为 40%，因为这是患者可以承受的上限，机器可以在整个疗程中提供。 40% 的功率一般产生在患者 MVC 的 10-20% 之间。

肺康复 (PR) 这是由皇家布朗普顿医院的研究呼吸物理治疗师每周两次进行的，每次最多三名患者，因此培训受到密切监督。 训练包括热身，然后是一小时的有氧运动，受试者在固定自行车上锻炼，在最大增量循环测力计协议中产生 80% 的峰值 VO2，在跑步机上，爬楼梯，以及组合腿部阻力练习，包括腿部负重、深蹲和从坐到站的动作，然后进行放松。 在每次训练中都尝试增加每次练习的强度和/或重复次数。 图 2.9 显示了主管物理治疗师用来绘制成就图表的练习表。

无积极治疗（对照组） 对照组被要求继续他们的日常活动，并在 8 周期间通过电话联系 2 至 3 次，以尽量减少退出并监测 COPD 的急性加重。 研究完成后，如果这些患者愿意，他们可以参加 RBH 的 PR 课程。

训练后评估 对于 PR 和 rMS 组，生理测试在最后一次训练后四到五天进行，三到四天后进行活检。 对照与其他人在同一周内进行评估。 时间安排旨在最大限度地减少因上次培训课程和测试之间的不同延迟而导致的组别差异。 培训后评估涉及与培训前评估相同的所有测试。

统计分析 主要结果指标是 a) rMS 组中受过训练的腿与未受过训练的腿相比，股四头肌纤维比例和纤维 CSA 的变化，以及 b) rMS 组与 PR 组相比股四头肌功能的变化。 所有统计分析均使用 SPSS（SPSS 15，芝加哥，美国）进行。 Mann-Whitney U 检验用于评估组间差异（患者与对照组、训练腿与未训练腿、训练腿的变化与未训练腿的变化），计算 Spearman 等级相关系数以评估相关性，并使用 Wilcoxon Signed-Ranks 检验检查受过训练和未受过训练的腿的训练前和训练后结果之间的差异（数据不是正态分布的）。 计算交互因子以评估研究期间恶化的影响。 ≤0.05 的双尾 p 值用于定义统计显着性。