摘要

背景：通气效率（VE/VCO₂斜率）是术后肺部并发症的重要预测指标，呼吸肌训练可能会提高通气效率。本研究假设，在肺切除术前进行包含高强度呼吸肌训练的多模式术前康复计划，可减少术后并发症并缩短住院时间。

方法：本研究是一项前瞻性多中心随机对照试验（NCT04826575），旨在评估肺切除术患者接受术前康复训练的效果。根据心肺运动测试结果，若患者达到VE/VCO₂斜率≥33，则被界定为术后肺部并发症高危人群。随后，将患者随机分配至常规护理组或多模式术前康复组。多模式术前康复方案为期14天，包括高强度呼吸肌训练、戒烟、营养支持和心理支持。主要结局指标为术后肺部和心血管并发症（肺炎、肺不张、需要机械通气的呼吸衰竭、成人呼吸窘迫综合征、持续漏气等）。

结果：共有122名患者（46%为女性；年龄范围：64 - 75岁）完成了研究。在随机分配接受多模式康复训练的患者中，术后肺部并发症发生率为20/58（34%），而接受常规护理的患者中该比例为35/64（55%）（优势比2.29, 95%置信区间1.10-4.77，P=0.029）。与接受常规护理的患者相比，多模式康复训练组的住院时间更短（从9 [7-11]天缩短至7 [6-9]天；P=0.038）。康复训练后，VE/VCO2斜率从39 (8)降至36 (9)；P=0.001。此外，术前康复还改善了患者自评的生活质量。

结论：对于接受择期肺切除术的高危患者，14天高强度呼吸肌训练为核心的多模式术前康复可降低VE/VCO2斜率，可减少术后肺部并发症并缩短住院时间。

关键词：心肺运动试验；肺切除术；术后并发症；术前康复；通气效率

编者要点

• 通气效率不佳（VE/VCO₂斜率）与肺切除术后肺部并发症密切相关。

• 呼吸肌训练可能会提高通气效率。

• 这项随机对照试验将122名VE/VCO₂值较高、接受肺切除术的患者随机分配至常规护理组或多模式术前康复组。

• 多模式术前康复降低了VE/VCO₂值，可减少术后肺部并发症。

• 在高危患者中，采用高强度呼吸肌训练的针对性多模式术前康复可改善预后。

背景

肺切除术是肺癌的主要治愈手段，但超过37%的患者因肺功能受损、或术后出现包括死亡在内的严重（肺部）并发症（PPCs）的风险过高（甚至两者兼而有之），而被认为不适合手术。术前康复是一种多学科方法，可在手术前改善患者的功能状态（心肺功能储备）、营养状况和心理状态。在肺切除术中，有关术前康复潜在益处的研究主要聚焦于运动能力的改善，但结论不一。一项大型随机对照试验表明，物理锻炼可提高有氧运动能力，但未能减少肺切除术后的早期并发症。这些不一致的结果可能归因于研究设计、患者选择以及术前康复方案的强度和持续时间。

先前的研究主要通过峰值耗氧量（VO₂）评估的运动能力改善，而VO₂对PPC的预测价值较差。Gravier F-E等人的研究认为，尽管通气效率（定义为分钟通气量与二氧化碳排出量的比值，VE/VCO₂）与PPC的发生有更强的相关性，但主要基于有氧运动训练的术前康复方案并未改善VE/VCO₂。由于呼吸肌力量影响VE/VCO₂，呼吸肌训练可能会改善VE/VCO₂。

事实上，对PPC风险较高的患者进行强化呼吸肌力量训练，在心脏手术中似乎有益。本研究假设，术前康复（包含高强度呼吸肌训练）与接受择期肺切除术患者的术后并发症减少（主要终点）及其他导致住院时间缩短的并发症减少相关。

研究方法

研究设计

这是一项前瞻性多中心随机对照试验，于2021年6月至2024年6月期间在捷克共和国的三家中心（布尔诺圣安妮大学医院、布尔诺大学医院和奥洛穆茨大学医院）开展。研究在clinicaltrials.gov注册（NCT04826575），并获得了布尔诺圣安妮大学医院（03G/2021）、布尔诺大学医院（14 - 100620/EK）和奥洛穆茨大学医院（114/20）伦理委员会的批准。本研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，每位参与者均提供了书面知情同意书。

纳入标准

纳入标准为肺部确诊或高度疑似肺部肿瘤择期进行肺切除术、年龄＞18岁、能够进行心肺运动试验（CPET）且术前VE/VCO₂≥33。VE/VCO₂临界值的选择基于此前一项大型多中心研究的结果，该研究表明VE/VCO₂≥33是预测术后肺部并发症（PPC）的最佳临界值。

排除标准

排除标准为无法手术患者，根据欧洲呼吸学会（ERS）和欧洲胸外科协会（ESTS）发布的指南定义为预测术后峰值氧耗量（VO₂）＜10 ml·kg⁻¹·min⁻¹或＜预测值的35%（在首次CPET时，或在术前康复组的第二次CPET时），同时预测术后第1秒用力呼气容积（FEV₁）＜30%，以及肺一氧化碳弥散量（DLCO）＜30%。

术前心肺运动试验筛查

术前VE/VCO₂≥33的患者被认为是发生PPC的高风险人群，并被随机分配到以下两组之一：（1）术前康复干预组；（2）常规护理组。

心肺运动试验

手术前，所有患者均接受了症状限制性CPET。仅对随机分配到术前康复干预组的患者在完成康复前计划后立即进行第二次CPET。测量的变量包括峰值VO₂、二氧化碳排出量（VCO₂）、呼气末二氧化碳分压（PETCO₂）、潮气量（VT）和分钟通气量（VE）。衍生测量指标包括呼吸交换率、死腔与潮气量比（VD/VT）和通气效率（VE/VCO₂斜率）。

肺功能测试

在首次CPET的同一天，所有患者均接受了肺功能测试（PFT）。术前康复干预组的患者在完成训练计划后接受第二次PFT。测试项目包括肺量测定和DLCO。进一步评估的参数为用力肺活量、FEV₁和DLCO。

临床管理

随机分配到常规护理组的患者按计划进行肺切除术。麻醉诱导和维持遵循各中心的当地方案，接受开胸手术的患者放置胸段硬膜外导管。所有患者置入双腔支气管导管，支气管镜定位。手术期间，采用潮气量为4 - 6 ml/kg（预测体重）的保护性通气和4 ml/kg/h的晶体液输注。两组患者的术后护理无差异。两组患者均接受标准的术后胸部物理治疗，包括气道清理和理疗师帮助下进行每天的早期活动。

术前康复干预

康复计划在择期手术前进行，为期14天，包括：（1）高强度吸气和呼气肌训练；（2）心理支持；（3）戒烟；（4）营养支持。

高强度吸气和呼气肌训练

使用手持式电子传感器测量最大吸气压力（MIP）和最大呼气压力（MEP）。吸气肌训练使用Threshold IMT®进行。根据初始MEP，呼气肌训练使用Threshold PEP®或EMST 150™进行。训练开始前，向每位患者指导呼吸训练设备的使用方法。在两周时间内，指导患者每天上午训练20分钟，下午训练20分钟（10分钟吸气肌和10分钟呼气肌训练）。患者还需在医院完成六次由理疗师监督的训练课程（第一周三次，第二周三次）。训练分为两个阶段；第一阶段（第一周）的训练负荷设定为初始MIP/MEP的50%，持续整个阶段。在第二阶段（第二周），在三次监督训练课程的每次课程前测量MIP/MEP，并将新的训练负荷设定为60%。

心理支持

作为强化呼吸肌训练计划的一部分，理疗师向被随机分配到术前康复组的患者传授呼吸放松技巧。为评估术前康复计划对心理状态和生活质量的影响，采用了生活质量调查问卷 EQ-5D-3L。

戒烟

分配到术前康复组的患者被建议戒烟。对于有意愿的患者，提供参加当地戒烟计划的机会。在该计划前后进行Fagerström 尼古丁依赖测试评估效果。

营养支持

对术前康复组的所有患者进行营养不良通用筛查工具（MUST）评分。MUST 评分≥2 的患者获得营养团队支持。

主要结局——肺部和心血管并发症

根据既往研究的定义，在术后30天内评估肺部并发症，采用包含肺炎、肺不张、需要机械通气的呼吸衰竭、成人呼吸窘迫综合征和持续性气胸漏气等情况的复合结局。

次要结局：（1）胸腔引流管使用时间；（2）住院时间和重症监护病房（ICU）停留时间；（3）术后30天内死亡率；（4）心血管并发症按照先前建议在术后最初30 天或住院期间作为复合结局记录。

随机分组与盲法：使用R语言 4.0.5版本生成随机分组列表。根据中心、开胸手术/电视辅助胸腔镜手术（VATS）以及肺叶切除术/非典型切除术进行区组随机分层。评估术后并发症的研究人员对随机分组结果不知情。

统计学分析：使用 Shapiro - Wilk 检验评估正态性。对照组和术前康复组之间的比较采用独立样本t 检验和Mann - Whitney U 检验。术前康复前后的比较采用配对t检验和Wilcoxon 检验。分别使用单因素方差分析（ANOVA）和 Tukey事后检验以及Friedman方差分析和Wilcoxon 事后检验比较平均最大吸气压（MIP）/最大呼气压（MEP）和 EQ - 5D - 3L。比例差异采用双侧 Fisher 精确检验。使用单因素逻辑回归评估哪些术前康复参数与肺部并发症（PPC）的发生相关。随后，构建一个校正年龄、性别、体重指数（BMI）和手术死亡概率模型评分（S - MPM）的多因素逐步逻辑回归模型，以分析哪些参数与 PPC 的发生独立相关。数据以均值（标准差；sd），P < 0.05 被认为具有统计学意义。使用Statistical software 12.0和 SPSS Statistics 25.0进行统计分析。

样本量：根据常规护理组术后并发症预期发生率为75% 和术前康复组为50%来估算样本量。在 P < 0.05 且检验效能为 0.80 的情况下，每组需要随机分配 55 名患者。假设失访率为15%，计划招募并随机分配 130 名患者。

结果

研究参与者

474 名患者接受了心肺运动试验（CPET）筛查，最终 132 名患者被随机分组（图 1）。术前康复干预组在随机分组后排除了 8 名患者，而常规护理组有 2 名患者撤回了参与同意（图 1）。

图1 研究流程图. CPET，心肺运动试验；VE/VCO₂，通气效率

术前康复计划的效果

在术前康复组中，所有患者均完成了医院内的监督训练课程，且自我报告的居家自主训练依从率达100%（表1）。

表1 研究参与者。数据以例数（%）或均值（范围）表示。COPD，慢性阻塞性肺疾病；DLCO，肺一氧化碳弥散量；EQ-5D-3L，欧洲五维健康量表；fb，呼吸频率；FEV1，第1秒用力呼气容积；FVC，用力肺活量；PETCO2，呼气末二氧化碳分压；RER，呼吸交换率；S - MPM，手术死亡概率模型；VCO2，二氧化碳排出量；VD，死腔容积；VE，分钟通气量；VE/VCO2，通气效率；VO2，氧耗量；VT，潮气量。

在术前康复期间，经过六次监督训练课程，平均最大呼吸压力有所增加（图2）。

图2 术前康复对平均最大吸气压力（MIP）和最大呼气压力（MEP）的影响。（a）在六次院内监督访视期间，MIP无变化。（b）在六次院内监督访视期间，术前康复组MEP逐渐升高。∗P = 0.018。∗∗P = 0.004.

术前康复两周后，VO2、VCO₂、PETCO2和DLCO均有所升高，同时VE/VCO₂斜率降低（表2）。术前康复干预还减少了主动吸烟患者的数量（表2）。

 

表2 多模式术前康复的效果。数据呈现方式如下：1) 均值 ± 标准差——第1秒用力呼气容积（FEV1）、用力肺活量（FVC）、动脉血氧分压（PaO₂）、动脉血二氧化碳分压（PaCO₂）、pH值、呼吸频率（fb）、生理无效腔与潮气量比值（VD/VT）、每分通气量与二氧化碳排出量斜率（VE/VCO₂）；2) 中位数（四分位距（IQR））——法格斯托姆尼古丁依赖量表评分（Fagerstom）、肺一氧化碳弥散量（DLCO）、氧耗量（VO₂）、二氧化碳排出量（VCO₂）、呼吸交换率（RER）、每分通气量（VE）、潮气量（VT）、呼气末二氧化碳分压（PETco₂）。DLCO：肺一氧化碳弥散量；fb：呼吸频率；FEV1：第1秒用力呼气容积；FVC：用力肺活量；PaCO₂：动脉血二氧化碳分压；PaO₂：动脉血氧分压；PETco₂：呼气末二氧化碳分压；RER：呼吸商；VCO₂：二氧化碳排出量；VD：生理无效腔容积；VE：每分通气量；VE/VCO₂：通气效率；VO₂：氧耗量；VT：潮气量。

自我报告的生活质量（EQ - 5D - 3L）在术前康复后得到改善，而随机分配到常规护理组的患者在手术后生活质量下降（图3）。没有患者需要营养支持。

图3 患者生活质量（通过欧洲五维健康量表EQ - 5D - 3L问卷评估）。在术前康复组中，生活质量较基线有所改善（方差分析P = 0.013），表现为术前康复完成后持续改善；∗∗P = 0.029。在常规护理组中，生活质量在手术后下降；∗P = 0.004.

次要结局：与随机分配接受常规护理的患者相比，术前康复组的胸腔引流管使用时间和住院时间缩短，心血管并发症无差异（表3）。

 

表3 主要和次要结局。数据呈现方式如下：1) n（%）——肺部并发症（所有变量）、心血管并发症（所有变量）、重症监护病房（ICU）再入院率、30天死亡率；2) 中位数（四分位距（IQR））——住院时长、ICU住院时长、胸腔引流持续时间。ARDS，成人呼吸窘迫综合征；LOS，住院时长；PPC，术后肺部并发症。

探索性分析：在术前康复组中，单因素分析显示Δ VE/VCO₂斜率与术后肺部并发症（PPC）的发生相关（优势比[OR] 1.11 [95%置信区间（CI）1.00 - 1.22]；P = 0.046），一氧化碳弥散量（DLCO）（OR 0.98 [95% CI 0.94 - 1.02]；P = 0.284）和峰值摄氧量（peak VO₂）（OR 0.90 [95% CI 0.72 - 1.14]；P = 0.387）无关。即使在模型对年龄、性别、体重指数（BMI）和手术风险（源自外科手术风险预测模型[S - MPM]）进行调整后，ΔVE/VCO₂斜率仍与PPC的发生相关（OR 1.11 [95% CI 1.00 - 1.22]；P = 0.046）。

讨论

这项随机对照试验的主要发现是，包含2周高强度呼吸肌训练的术前康复降低了肺切除术后患者的PPC发生率。此外，术前康复还缩短了住院时间和胸腔引流时间，减少了吸烟者数量，并改善了生活质量。高强度呼吸肌训练还降低了VE/VCO₂斜率，提高了peak VO₂和DLCO。在术前康复组中，仅VE/VCO₂斜率的变化与PPC发生率降低相关。

在整个队列中，55例（45%）患者发生了PPC，这一比例高于先前报道，可能是因为纳入的均为高危患者。根据既往研究，VE/VCO₂斜率≥33可识别出发生PPC的高危患者。与Licker等人（研究队列中未对患者进行筛选）的RCT短期高强度训练并未减少术后早期并发症不同，而本研究通过风险分层和筛选高危患者，证实了运动能力和结局均有改善。术前康复组的PPC发生率较低，且与VE/VCO₂斜率降低相关。

长时间漏气和肺炎是主要的术后肺部并发症。先前研究表明，接受术前吸气肌训练的肺切除患者胸腔引流管使用天数更少，长时间置管发生率更低。此外，VE/VCO₂斜率升高的肺切除患者易发生长时间漏气，可能是由于通气驱动增加和慢性阻塞性肺疾病（COPD）导致动态过度充气，使跨肺泡压力升高。另一个潜在因素（虽未达到显著差异）是肺炎。最近研究表明，无效腔与潮气量比值（VD/VT）是发生PPC的肺切除患者VE/VCO₂升高的主要原因。VD/VT升高的一个原因是浅快呼吸模式，这可能促进肺不张、肺炎或两者兼而有之。术后心血管并发症的发生率无差异。尽管多项研究表明VE/VCO₂斜率与PPC相关，但仅有一项回顾性研究表明VE/VCO₂斜率与肺切除候选患者的术后心血管并发症相关。

VE/VCO₂由改良的肺泡气方程定义为VE/VCO₂ = 863 /（× [1 - VD/VT]），表明其可因低（过度通气）或高VD/VT比值（通气/血流不匹配或浅快呼吸模式）而升高。VE/VCO₂与通气参数的生理关系可能解释了术前康复组PPC发生率较低以及心血管并发症无改善的原因。

Peak VO₂是运动能力的指标，一直是术前风险评估的基础，也是先前术前康复方案的常见目标。在该队列中，术前康复使peak VO₂显著升高，但这一升高与PPC减少无关。这一观察结果与Licker等人研究一致，该研究表明运动训练改善了有氧运动表现（peak VO₂），但未减少肺切除术后的早期并发症。实际上，多项研究表明peak VO₂对PPC的预测价值较差，尤其是与VE/VCO₂斜率相比。对于肺切除手术，VE/VCO₂斜率已被证明是PPC的良好预测指标，这为本研究中将其作为术前康复方案的目标参数、采用高强度呼吸肌训练提供了理论依据。在该队列中，术前康复降低了VE/VCO₂斜率，这与PPC减少相关。在Licker等人试验中，未筛选患者组的术前康复未能改善VE/VCO₂斜率，这可能是其研究中未能降低PPC的原因。

对于肺切除手术，肺功能测试（PFTs）可预测PPC风险。在该研究中，术前康复改善了DLCO，但DLCO的改善与PPC减少无关。同样，最近Dankert等人的研究表明，PFT对COPD患者肺切除手术前的预后评估无额外价值。此外，DLCO仅在开胸手术后可预测PPC，而在电视辅助胸腔镜手术（VATS）后则不能。在本研究中，超过一半的患者接受了VATS，这可能解释了DLCO与PPC无关联的原因。

术前康复组的吸烟者数量减少，尼古丁依赖程度也降低。这与先前研究一致，表明术前应该戒烟。术前康复组的生活质量也有所改善，这与显示体育锻炼和呼吸放松技术可改善生活质量的研究一致。

本研究有几个局限性。首先，研究样本量不足以检测组间死亡率差异。其次，存在数据缺失情况；5例患者术前康复后未进行PFTs，21例患者因拒绝或技术困难未进行动脉血气分析。2例患者术前康复前拒绝填写欧洲五维健康量表（EQ - 5D - 3L）和法格斯特罗姆问卷，1例术后拒绝填写。未进行数据插补。第三，由于仅选择了高危患者，研究结果的普遍性有限。第四，尽管数据收集研究人员和医护人员对随机分组结果不知情，但部分患者手术的必要推迟可能意味着医护人员的盲法效果不佳。第五，本试验的脆性指数为2。第六，胸外科医生在胸腔积液管理方面存在显著差异，这可能影响了胸腔引流时间。相反，长时间漏气是一种客观且明确的PPC。

总之，在高危患者中，基于高强度呼吸肌训练的2周术前康复可降低术后肺部并发症和住院时间，并改善生活质量。

参考文献

Multimodal prehabilitation before lung rep surgery: a multicentre randomised controlled trial. Br J Anaesth. 2025 Jul;135(1):188-196. doi: 10.1016/j.bja.2025.03.018. Epub 2025 May 14.

Tags： 【醉仁心胸】多模式术前康复在肺切除手术前的应用：一项多中心随机对照试验