氨茶碱对极量运动及其恢复期呼吸方式的影响
作者：周彩存 于志伟 王爱华 刘玉珠
单位：蚌埠医学院附属医院肺科，233004
关键词：氨茶碱；运动试验；呼吸方式
蚌埠医学院学报000108
摘 要：目的：探讨运动及其恢复期呼吸方式改变与氨茶碱的影响。方法：正常男性22例，分别于静脉注射氨茶碱前后作极量运动试验，运动及其恢复期呼吸参数用能量代谢仪连续测定。以运动及其恢复期VT作为横座标与
E作为纵座标作图，比较运动及其恢复期呼吸方式的改变。结果：运动及其恢复期呼吸方式基本相同，有4例(4/22)△VT轻度增加，达到2%以上；氨茶碱注射后△VT明显下降，有5例△VT<-2%。△VT与Emax、O2max、O2max/预计O2max、HRmax、SaO2min、VTmax、EqO2max、EqCO2max等无明显的相关性。在O2max/预计O2max>0.92与<0.92之间，△VT无明显的差异。结论：运动及其恢复期呼吸方式基本相同，常规剂量氨茶碱能改善运动和恢复期呼吸方式。
, 百拇医药
分类号：R 974.3 文献标识码：A
文章编号：1000-2200(2000)01-0015-03
Changes of breathing patterns and influences of aminophylline in normal subjects during and after maximal exercise
ZHOU Cai-cun,YU Zhi-wei,WANG Ai-hua,LIU Yu-zhu
(Department of Respiratory Medicine,Affiliated Hospital of Bengbu Medical College,Anhui,233004)
Abstract：Objective：To investigate changes of breathing patterns and influences of aminophylline in normal subjects during and after maximal exercise.Methods：Twenty-two normal middle-aged and aged subjects performed maximal exercise with workload increasing 10 watts every minute upto being exhausted.Respiratory parameters were continously measured by Sensor Medics Energy Measurement(No.2900co) before and after aminophylline administration intravenous and printed out automatically by computer every 20 seconds during and after exercise.Breathing patterns during and after exercise were examined using the plot with tidal volume(VT) on the abscissa and minute ventilation(E) on the ordinate.Results：Although breathing patterns of all the subjects during and after exercise were similar,recovery VT in 4 of 22 subjects was 2% of VC less than exercise VT for the same E.Aminophylline could significantly decrease △VT and make recovery VT being 2% of VC larger than exercise VT in 5 subjects.There were no significant relationships between △VT and Emax,O2max,O2max/predicted O2max,HRmax,SaO2min,VTmax,EqO2max,or EqCO2max.In those with workloads larger or less than of 92% of O2 max/predicted O2max,△VT was not different.Conclusions：Rapid shallow breathing during exercise recovery may be related to inspiratory muscular fatigue.Common-dose aminophylline can improve breathing patterns during and after exercise.
, 百拇医药
Key words：aminophylline;exercise test;breathing patterns▲
目前对运动恢复期呼吸方式研究较少；有理由认为它可能与运动中的存在差异。比较运动及其恢复期呼吸运动方式的差异，能够间接了解呼吸肌疲劳与运动限制之间的关系。氨茶碱是治疗呼吸系统疾病的常用药物，体外动物试验表明该药能够改善膈肌功能；但体内对运动及其恢复期呼吸方式有无影响，目前尚不清楚。为此，本文对22例正常中老年人运动肺功能进行分析。
1 资料与方法
1.1 一般资料 对象为正常中老年男性22例，平均年龄55.7±6.1岁(40～69岁)，身高165.5±6.1 cm，%VC 90.1±14.5，FEV1 2.74±0.44 L，FEV1 %(87.8±11.0)%。每例均无明显心肺疾患，检查2周前均缺乏上下呼吸道感染迹象。检查室温在22～28℃，在充分休息后，用笔者报道的方法[1]，作极量运动，运动恢复期为10 min。此后休息1 h，静脉缓慢注射氨茶碱0.25 g。在该药注射30 min后重复上述检查。运动及其恢复期呼吸参数用能量代谢仪连续测定，电脑每20 s自动打印。本文观察下列参数：分时通气量(E)、呼吸频率(FB)、潮气量(VT)、氧耗量(O2)、二氧化碳产生量(CO2)、心率(HR)、血氧饱和度(SaO2)、氧通气当量(EqO2)及二氧化碳通气当量(EqCO2)等。
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1.2 方法 以VT作为横座标，E为纵座标，采用Gallagher等[2]报道的方法作图，以了解运动中及其恢复期呼吸方式的改变。为了便于个体间比较，VT和E均用VC加以校正。作图时静息期取一个点，运动与恢复期每分钟取一个点，但运动结束前后1 min内，每20 s取一个点；各点之间以时间先后顺序用直线加以连结。运动期和恢复期VT的差异以VC的百分数来表示，若运动期VT小于恢复期VT，为正数，反之则为负数，根据恢复期每个点与运动期VT的差距，求得运动期与恢复期VT差值的均数(△VT)。正值表明在相同VE时，恢复期呼吸较运动期呼吸浅而快，反之亦然。
1.3 统计学方法 采用自身对照的差值秩和检验，并用直线相关分析比较与△VT相关的因素。
2 结果
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极量运动时，氨茶碱使用前后呼吸参数和心率见表1，各参数自身比较差异均无显著性(P>0.05)。
表1 氨茶碱使用前后呼吸参数和心率(n=22，
) 观察
时间
Wmax
(watt)Emax/MVV
(%)
VTmax/VC
(%)O2max/kg
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(ml.kg-1.min-1)
SaO2min
(%)
△VT
(%)
使用前
112.2±28.3
58.6±18.0
52.5±12.9
26.1±6.8
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96.6±1.6
1.2±3.2
使用后
112.0±26.8
60.9±23.4
55.1±14.2
26.1±6.1
97.0±1.9
-1.3±3.0
T
81
85.5
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66
82
81.5
51
P
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
氨茶碱注射前△VT为(1.2±3.2)%，尽管与0相比差异无显著性，但其中有4例△VT≥2%，说明在相同E时，恢复期VT比运动期小2%VC，即约72 ml。氨茶碱使用后△VT为(-1.3±3.0)%，与使用前相比，差异有显著性(P<0.05)；仅1例△VT>2%，有5例△VT<-2%，说明恢复期相同E时它们的VT比运动期>72 ml。直线相关分析示△VT与体重占理想体重百分比、Emax(r=0.184)、VTmax(r=0.247)、CO2max(r=0.099)、O2max(r=0.223)、HRmax(r=0.289)、SaO2min(r=0.395)、EqO2max(r=0.030)、EqCO2max(r=0.072)、VTmax/VC(r=0.033)、Emax/MVV(r=0.091)和O2max/预计O2max(r=0.236)均无明显的相关性。以O2max/预计O2max的0.92分组，O2max/预计O2max 0.92以上者与以下者之间△VT无明显的差异。
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3 讨论
本文通过探讨氨茶碱使用前后极量运动及恢复期呼吸方式的改变，发现多数正常人运动及其恢复呼吸方式相同，即在相同E时，VT和FB相同。但约4/22例恢复期出现浅快呼吸。氨茶碱能够改善恢复期呼吸方式，显著增加相同E时恢复期VT。
3.1 运动恢复期呼吸方式 Caillaud等[3]对高强度培训和未受训练的人研究表明，在疲劳性递增性运动恢复期发生浅快呼吸[3]。Younes等[4]认为，运动恢复期浅快呼吸(RSB)发生与运动的绝对水平无关，而与相对运动水平(即达到水平占最佳运动水平的比值)有关；他们发现△VT与绝对O2、Emax、Pet CO2均无明显的相关性，与本文结果相同。但他们发现当运动水平在预计O2max 45%～92%时，运动与恢复期呼吸方式无差异；而当运动水平为预计O2max的92%～100%时，19例次试验中13次发生RSB，故认为RSB仅见于很高运动负荷时。但本文运动中O2max/预计O2max 92%以上的8例中仅1例△VT为2%，与92%以下者无明显的差异，与他们结果不同，产生差异原因不详。
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3.2 运动恢复期浅快呼吸发生机制 RSB发生机制目前尚不详。许多研究发现，正常人在疲乏性运动末期，存在呼吸肌疲劳[5，6]。吸气肌疲劳发生与肌肉产生的平均肌力和维持这种力量的时间有关[2]。在产生某一肌力时，需要一定的时间才会发生肌肉疲劳。在进行性运动过程中，平均肌力和时间逐渐增加。因而可以预料，若运动中呼吸肌发生疲劳，其程度在低或中等度运动水平时，为零或最小，而且在运动结束时快速增加。因此运动中呼吸肌疲劳可能是运动终末事件，一旦发生，将引起运动结束，因为运动中通气需求与供应能力下降发生矛盾。Gallagher等发现吸气肌的疲劳引起浅快呼吸，在相同E时FB增加，VT下降。膈肌一旦疲劳发生由于疲劳的直接作用或为了保护呼吸肌，而立即停止运动。在消除引起疲劳的负荷去除后，这种浅快呼吸常持续到运动后数分钟[7]。本文4例恢复期相同E时VT比运动期小2% VC，而且恢复期VT的差异主要见于恢复期的早期，提示它们的RSB可能与呼吸肌疲劳有关，这一结果有学者已研究证实[5，6]。Johnson等[5]研究发现正常人在以O2max的85%以上负荷持续运动有膈肌疲劳的发生。Babcock等[6]认为，在全身运动后， 9例对不同频率刺激时跨膈压下降(26±2.9)%，并推测运动肌肉的作用如竞争血流分布和(或)细胞外酸中毒，可能与多数被检者运动引起的膈肌疲劳有关[6]。运动中低血流意味着相对于膈肌代谢需求，氧运输不足，这种平衡失调参与运动时与膈肌疲劳有关。
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体内外实验证实，氨茶碱能够改善呼吸肌功能[8，9]。Howell等发现氨茶碱能够恢复高碳酸血症引起的膈肌抽搐力量，不影响到达最大张力的时间[8]。Aubier等[9]报道不可逆气道阻塞患者口服氨茶碱2个月后，膈肌功能改善29%。尽管氨茶碱不能改善本组正常人运动能力，但能明显改善△VT，即运动中及其恢复期呼吸方式 ，提示可能改善膈肌收缩性能。这对于老年人，尤其是伴有慢性呼吸循环系统疾病时是有益的。■
参考文献：
[1]周彩存，徐凤珍，王安潮，等.吸氧前后慢性阻塞性肺病患者运动肺功能的变化[J].蚌埠医学院学报，1997，22(1)∶16.
[2]Gallagher CG,Younses M.Breathing pattern during and after exercise in patients with chronic obstructive lung disease,interstitial lung disease,and cardiac disease,and in normal subjects[J].Am Rev Respir Dis,1986,133(4)∶581.
, 百拇医药
[3]Caillaud C,Anselme F,Mercier J,et al.Pulmonary gas exchange and breathing trained athletes[J].Eur J Appl Physiol,1993,67(5)∶431.
[4]Younes M,Burks J.Breathing pattern during and following exericse of different intensities[J].J Appl Physiol,1985,59(3)∶898.
[5]Johnson BP,Babcock MA.Exercise-induced diaphragmatic fatigue in healthy humans[J].J Physiol Lond,1993,460(1)∶385.
[6]Babcock MA,Pegelow DF,McClaran SR,et al.Contribution of diaphragmatic power output to exercise-induced diaphragm fatigue[J].J Appl Physiol,1995,78(5)∶1710.
, 百拇医药
[7]Gallagher CG,Im Hof V,Younes MK.Effect of inspiratory muscle fatigue on breathing pattern[J].J Appl Physiol,1985,59(4)∶1152.
[8]Howell S,Fitzgerald RS,Roussos CH.Effects of aminophylline,isoproterenol,and neostigmine on hypercapnic depression of diaphragmatic contractility[J].Am Rev Respir Dis,1985,132(2)∶241.
[9]Aubier M,Murciano D,Viires N,et al.Diaphragmatic contractility enchanced by aminophylline:Role of extracellular calcium[J].J Appl Physiol,1983,54(2)∶460.
收稿日期：1998-11-03, 百拇医药
单位：蚌埠医学院附属医院肺科，233004
关键词：氨茶碱；运动试验；呼吸方式
蚌埠医学院学报000108
摘 要：目的：探讨运动及其恢复期呼吸方式改变与氨茶碱的影响。方法：正常男性22例，分别于静脉注射氨茶碱前后作极量运动试验，运动及其恢复期呼吸参数用能量代谢仪连续测定。以运动及其恢复期VT作为横座标与
E作为纵座标作图，比较运动及其恢复期呼吸方式的改变。结果：运动及其恢复期呼吸方式基本相同，有4例(4/22)△VT轻度增加，达到2%以上；氨茶碱注射后△VT明显下降，有5例△VT<-2%。△VT与Emax、O2max、O2max/预计O2max、HRmax、SaO2min、VTmax、EqO2max、EqCO2max等无明显的相关性。在O2max/预计O2max>0.92与<0.92之间，△VT无明显的差异。结论：运动及其恢复期呼吸方式基本相同，常规剂量氨茶碱能改善运动和恢复期呼吸方式。, 百拇医药
分类号：R 974.3 文献标识码：A
文章编号：1000-2200(2000)01-0015-03
Changes of breathing patterns and influences of aminophylline in normal subjects during and after maximal exercise
ZHOU Cai-cun,YU Zhi-wei,WANG Ai-hua,LIU Yu-zhu
(Department of Respiratory Medicine,Affiliated Hospital of Bengbu Medical College,Anhui,233004)
Abstract：Objective：To investigate changes of breathing patterns and influences of aminophylline in normal subjects during and after maximal exercise.Methods：Twenty-two normal middle-aged and aged subjects performed maximal exercise with workload increasing 10 watts every minute upto being exhausted.Respiratory parameters were continously measured by Sensor Medics Energy Measurement(No.2900co) before and after aminophylline administration intravenous and printed out automatically by computer every 20 seconds during and after exercise.Breathing patterns during and after exercise were examined using the plot with tidal volume(VT) on the abscissa and minute ventilation(
E) on the ordinate.Results：Although breathing patterns of all the subjects during and after exercise were similar,recovery VT in 4 of 22 subjects was 2% of VC less than exercise VT for the same E.Aminophylline could significantly decrease △VT and make recovery VT being 2% of VC larger than exercise VT in 5 subjects.There were no significant relationships between △VT and Emax,O2max,O2max/predicted O2max,HRmax,SaO2min,VTmax,EqO2max,or EqCO2max.In those with workloads larger or less than of 92% of O2 max/predicted O2max,△VT was not different.Conclusions：Rapid shallow breathing during exercise recovery may be related to inspiratory muscular fatigue.Common-dose aminophylline can improve breathing patterns during and after exercise., 百拇医药
Key words：aminophylline;exercise test;breathing patterns▲
目前对运动恢复期呼吸方式研究较少；有理由认为它可能与运动中的存在差异。比较运动及其恢复期呼吸运动方式的差异，能够间接了解呼吸肌疲劳与运动限制之间的关系。氨茶碱是治疗呼吸系统疾病的常用药物，体外动物试验表明该药能够改善膈肌功能；但体内对运动及其恢复期呼吸方式有无影响，目前尚不清楚。为此，本文对22例正常中老年人运动肺功能进行分析。
1 资料与方法
1.1 一般资料 对象为正常中老年男性22例，平均年龄55.7±6.1岁(40～69岁)，身高165.5±6.1 cm，%VC 90.1±14.5，FEV1 2.74±0.44 L，FEV1 %(87.8±11.0)%。每例均无明显心肺疾患，检查2周前均缺乏上下呼吸道感染迹象。检查室温在22～28℃，在充分休息后，用笔者报道的方法[1]，作极量运动，运动恢复期为10 min。此后休息1 h，静脉缓慢注射氨茶碱0.25 g。在该药注射30 min后重复上述检查。运动及其恢复期呼吸参数用能量代谢仪连续测定，电脑每20 s自动打印。本文观察下列参数：分时通气量(
E)、呼吸频率(FB)、潮气量(VT)、氧耗量(O2)、二氧化碳产生量(CO2)、心率(HR)、血氧饱和度(SaO2)、氧通气当量(EqO2)及二氧化碳通气当量(EqCO2)等。, http://www.100md.com
1.2 方法 以VT作为横座标，
E为纵座标，采用Gallagher等[2]报道的方法作图，以了解运动中及其恢复期呼吸方式的改变。为了便于个体间比较，VT和E均用VC加以校正。作图时静息期取一个点，运动与恢复期每分钟取一个点，但运动结束前后1 min内，每20 s取一个点；各点之间以时间先后顺序用直线加以连结。运动期和恢复期VT的差异以VC的百分数来表示，若运动期VT小于恢复期VT，为正数，反之则为负数，根据恢复期每个点与运动期VT的差距，求得运动期与恢复期VT差值的均数(△VT)。正值表明在相同VE时，恢复期呼吸较运动期呼吸浅而快，反之亦然。1.3 统计学方法 采用自身对照的差值秩和检验，并用直线相关分析比较与△VT相关的因素。
2 结果
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极量运动时，氨茶碱使用前后呼吸参数和心率见表1，各参数自身比较差异均无显著性(P>0.05)。
表1 氨茶碱使用前后呼吸参数和心率(n=22，
) 观察时间
Wmax
(watt)
Emax/MVV(%)
VTmax/VC
(%)
O2max/kg, 百拇医药
(ml.kg-1.min-1)
SaO2min
(%)
△VT
(%)
使用前
112.2±28.3
58.6±18.0
52.5±12.9
26.1±6.8
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96.6±1.6
1.2±3.2
使用后
112.0±26.8
60.9±23.4
55.1±14.2
26.1±6.1
97.0±1.9
-1.3±3.0
T
81
85.5
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66
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>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
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氨茶碱注射前△VT为(1.2±3.2)%，尽管与0相比差异无显著性，但其中有4例△VT≥2%，说明在相同
E时，恢复期VT比运动期小2%VC，即约72 ml。氨茶碱使用后△VT为(-1.3±3.0)%，与使用前相比，差异有显著性(P<0.05)；仅1例△VT>2%，有5例△VT<-2%，说明恢复期相同E时它们的VT比运动期>72 ml。直线相关分析示△VT与体重占理想体重百分比、Emax(r=0.184)、VTmax(r=0.247)、CO2max(r=0.099)、O2max(r=0.223)、HRmax(r=0.289)、SaO2min(r=0.395)、EqO2max(r=0.030)、EqCO2max(r=0.072)、VTmax/VC(r=0.033)、Emax/MVV(r=0.091)和O2max/预计O2max(r=0.236)均无明显的相关性。以O2max/预计O2max的0.92分组，O2max/预计O2max 0.92以上者与以下者之间△VT无明显的差异。, http://www.100md.com
3 讨论
本文通过探讨氨茶碱使用前后极量运动及恢复期呼吸方式的改变，发现多数正常人运动及其恢复呼吸方式相同，即在相同
E时，VT和FB相同。但约4/22例恢复期出现浅快呼吸。氨茶碱能够改善恢复期呼吸方式，显著增加相同E时恢复期VT。3.1 运动恢复期呼吸方式 Caillaud等[3]对高强度培训和未受训练的人研究表明，在疲劳性递增性运动恢复期发生浅快呼吸[3]。Younes等[4]认为，运动恢复期浅快呼吸(RSB)发生与运动的绝对水平无关，而与相对运动水平(即达到水平占最佳运动水平的比值)有关；他们发现△VT与绝对
O2、Emax、Pet CO2均无明显的相关性，与本文结果相同。但他们发现当运动水平在预计O2max 45%～92%时，运动与恢复期呼吸方式无差异；而当运动水平为预计O2max的92%～100%时，19例次试验中13次发生RSB，故认为RSB仅见于很高运动负荷时。但本文运动中O2max/预计O2max 92%以上的8例中仅1例△VT为2%，与92%以下者无明显的差异，与他们结果不同，产生差异原因不详。, http://www.100md.com
3.2 运动恢复期浅快呼吸发生机制 RSB发生机制目前尚不详。许多研究发现，正常人在疲乏性运动末期，存在呼吸肌疲劳[5，6]。吸气肌疲劳发生与肌肉产生的平均肌力和维持这种力量的时间有关[2]。在产生某一肌力时，需要一定的时间才会发生肌肉疲劳。在进行性运动过程中，平均肌力和时间逐渐增加。因而可以预料，若运动中呼吸肌发生疲劳，其程度在低或中等度运动水平时，为零或最小，而且在运动结束时快速增加。因此运动中呼吸肌疲劳可能是运动终末事件，一旦发生，将引起运动结束，因为运动中通气需求与供应能力下降发生矛盾。Gallagher等发现吸气肌的疲劳引起浅快呼吸，在相同
E时FB增加，VT下降。膈肌一旦疲劳发生由于疲劳的直接作用或为了保护呼吸肌，而立即停止运动。在消除引起疲劳的负荷去除后，这种浅快呼吸常持续到运动后数分钟[7]。本文4例恢复期相同E时VT比运动期小2% VC，而且恢复期VT的差异主要见于恢复期的早期，提示它们的RSB可能与呼吸肌疲劳有关，这一结果有学者已研究证实[5，6]。Johnson等[5]研究发现正常人在以O2max的85%以上负荷持续运动有膈肌疲劳的发生。Babcock等[6]认为，在全身运动后， 9例对不同频率刺激时跨膈压下降(26±2.9)%，并推测运动肌肉的作用如竞争血流分布和(或)细胞外酸中毒，可能与多数被检者运动引起的膈肌疲劳有关[6]。运动中低血流意味着相对于膈肌代谢需求，氧运输不足，这种平衡失调参与运动时与膈肌疲劳有关。, 百拇医药
体内外实验证实，氨茶碱能够改善呼吸肌功能[8，9]。Howell等发现氨茶碱能够恢复高碳酸血症引起的膈肌抽搐力量，不影响到达最大张力的时间[8]。Aubier等[9]报道不可逆气道阻塞患者口服氨茶碱2个月后，膈肌功能改善29%。尽管氨茶碱不能改善本组正常人运动能力，但能明显改善△VT，即运动中及其恢复期呼吸方式 ，提示可能改善膈肌收缩性能。这对于老年人，尤其是伴有慢性呼吸循环系统疾病时是有益的。■
参考文献：
[1]周彩存，徐凤珍，王安潮，等.吸氧前后慢性阻塞性肺病患者运动肺功能的变化[J].蚌埠医学院学报，1997，22(1)∶16.
[2]Gallagher CG,Younses M.Breathing pattern during and after exercise in patients with chronic obstructive lung disease,interstitial lung disease,and cardiac disease,and in normal subjects[J].Am Rev Respir Dis,1986,133(4)∶581.
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[3]Caillaud C,Anselme F,Mercier J,et al.Pulmonary gas exchange and breathing trained athletes[J].Eur J Appl Physiol,1993,67(5)∶431.
[4]Younes M,Burks J.Breathing pattern during and following exericse of different intensities[J].J Appl Physiol,1985,59(3)∶898.
[5]Johnson BP,Babcock MA.Exercise-induced diaphragmatic fatigue in healthy humans[J].J Physiol Lond,1993,460(1)∶385.
[6]Babcock MA,Pegelow DF,McClaran SR,et al.Contribution of diaphragmatic power output to exercise-induced diaphragm fatigue[J].J Appl Physiol,1995,78(5)∶1710.
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[7]Gallagher CG,Im Hof V,Younes MK.Effect of inspiratory muscle fatigue on breathing pattern[J].J Appl Physiol,1985,59(4)∶1152.
[8]Howell S,Fitzgerald RS,Roussos CH.Effects of aminophylline,isoproterenol,and neostigmine on hypercapnic depression of diaphragmatic contractility[J].Am Rev Respir Dis,1985,132(2)∶241.
[9]Aubier M,Murciano D,Viires N,et al.Diaphragmatic contractility enchanced by aminophylline:Role of extracellular calcium[J].J Appl Physiol,1983,54(2)∶460.
收稿日期：1998-11-03, 百拇医药