对于BMI>30kg/m² 的肥胖患者,目前最有效的治疗方法为减重代谢手术｡有研究表明,尽管减重代谢手术在减重方面效果显著,但仍有一部分患者未能达到理想的减重效果｡同时,术后心肺功能降低影响了患者的运动能力及生活质量｡因此,运动训练作为减重代谢手术后管理的关键组成部分,对于预防术后体质量反弹､改善肌肉质量､提高心肺功能起着至关重要的作用｡尽管运动干预被广泛认为能改善这些状况,然而对于心肺功能普遍下降2型糖尿病(type2 diabetes mellitus,T2DM)合并肥胖患者,术后有氧结合抗阻训练对患者心肺功能的影响尚不明确｡因此,本研究以T2DM合并肥胖待行减重代谢手术患者为对象,评估术后运动训练对心肺功能的影响,为该类患者心肺功能改善提供康复依据｡

1.1 研究对象

选取2022年南京鼓楼医院接诊的T2DM合并肥胖待行减重代谢手术患者为研究对象,经医师评估纳入､排除标准后共招募受试者60例｡

纳入研究的患者均全面知悉本研究所有步骤及相关潜在风险,研究开始前签署知情同意书｡本研究经过南京鼓楼医院伦理委员会审批(批准号:2022-412-02)｡

1.1.1 纳入标准:符合《中国2型糖尿病防治指南(2020年版)》中T2DM诊断标准;年龄18~60岁;BMI>30kg/m2;拟行减重代谢手术;签署知情同意书｡满足以上所有条件者纳入本研究｡

1.1.2 排除标准:认知障碍及不能定期就诊;合并严重肝､肾､造血系统等原发性疾病;重度心､肺功能不全;合并感染､恶性肿瘤;合并周围血管病､脑血管病;妊娠､哺乳期妇女;精神异常;有心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing,CPET)禁忌证｡凡符合1项及以上者予以排除｡

1.1.3 终止指标:研究期间,患者若自主选择退出研究或未能按照规定要求进行配合,视为脱落病例;在研究过程中,患者运动依从性<85%或>120%(运动依从性=应有运动量/实际运动量×100%);在治疗进程中,一旦受试者出现任何严重不良事件,或是由其他疾病引发的严重影响健康的并发症,将立即停止研究,以保障受试者的安全权益｡

1.2 研究方法

60例患者使用随机数字表法分为运动组(30例)和对照组(30例)｡两组患者在术前均进行CPET评估心肺功能,并进行形态学测量｡术后4周内为恢复期,患者以代餐行流食饮食,因此仅鼓励适当运动,不进行运动干预｡

术后4周运动组和对照组均行CPET评估心肺功能以定制运动处方｡对照组遵从常规糖尿病护理建议,保持原生活方式,无特定运动计划｡运动组完成根据80%无氧阈值(anaerobic threshold,AT)制订的中等强度有氧训练和抗阻训练项目｡两组均干预12周｡

1.3 运动方案

1.3.1 运动组:受试者进行12周的有氧运动和抗阻运动(3次/周,1h/次),每次运动在专业人员的监督和指导下完成｡

有氧运动:40min/次｡包括(1)热身:10min,按照从头到脚的顺序依次活动身体的各个关节,拉伸韧带;(2)有氧运动训练:25min,使用功率自行车进行锻炼;(3)缓和:5min,引导呼吸､放松身体｡运动强度的设定参照术前通过CPET得出的AT,采用V-Slope法进行测定,以80%的AT结合患者在运动过程中的主观疲劳感觉(使用Borg量表进行评分),为患者定制个性化的运动处方｡

抗阻运动:受试者进行10次最大重复值(repetition maximum,RM)强度测试确定单次最大重复值(1RM)｡借助训练器械针对上肢肱二头肌和下肢股四头肌展开强化训练,强度为60%一次最大重量(1RM),每次训练3组,组间休息1min,每次每个环节重复15次｡如果受试者能轻松完成10次重复规定运动,可适当增加负重;如完成有困难,可减少重复次数｡共运动20min｡

1.3.2 对照组:对照组遵从常规糖尿病护理,保持原生活方式,无特定运动计划｡

1.4 CPET

选用Cosmed Quark PFT(Cosmed,Rome,Italy)测试CPET｡根据美国Harbor-UCLA中心心肺运动实验室的标准,首先完成静息状态肺功能检查(包括快速肺活量､慢速肺活量､最大分钟通气量､弥散功能测定),然后采用连续递增功率方案(Ramp递增方案)完成症状限制性最大极限CPET｡

CPET共分为4个阶段,包括静息3min,热身3min(无功率踏车),然后以10W/min或30W/min或60 W/min功率递增速率运动直至症状限制性最大极限运动,随之恢复5min以上｡在完成CPET过程中需要连续测定12导联心电图､无创袖带血压､氧饱和度｡整个过程在安全保证及严格质量控制条件下,完成受检者CPET各项参数的记录及准确计算｡

1.5 测试指标

1.5.1 形态学指标:受试者身高､体质量,计算BMI;测量腹围｡

1.5.2 血生化指标:空腹血糖､餐后2h血糖､糖化血红蛋白､三酰甘油､胆固醇､高密度脂蛋白胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇｡

1.5.3 心肺功能指标:通过CPET仪器收集患者的峰值呼吸商､峰值摄氧量､千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､峰值功率､无氧阈下功率､千克峰值功率､峰值每分通气量､二氧化碳通气当量斜率､无氧阈摄氧量､千克无氧阈摄氧量､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､峰值氧脉搏､静息心率､峰值心率､无氧阈心率､静息收缩压､静息舒张压､峰值运动收缩压､峰值运动舒张压｡测试时间点为手术前､术后4周和训练12周后｡

1.6 统计学方法

由不知分组情况的第三者进行疗效评价;资料总结阶段采用盲法统计分析,实行运动监督者､疗效评价者､统计者三分离｡

符合正态分布的计量资料以(-x±s)表示,计数资料以相对数表示｡组间计量资料比较采用独立样本 t 检验,计数资料比较采用χ² 检验｡心肺功能及血生化指标比较采用混合测量方差分析,采用Bonferroni方法对检验水准 α=0.05进行校正后进行两两比较｡使用SPSS 27.0统计软件包进行统计分析,以 P<0.05为差异有统计学意义｡为评估医院环境下干预的实际效果,数据采用治疗意向分析和末次结转法进行处理｡

对照组有1例受试者因个人原因无法继续配合研究｡运动组共有4例受试者未能完成研究,其中3例因未达到实际要求的运动量､1例因个人原因退出研究,最终完成试验人数为55例(运动组26例,对照组29例)｡

2.1 两组一般资料比较

手术前两组患者年龄､性别､身高和体质量比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表1｡

2.2 两组患者 BMI､腹围､血糖和血脂指标比较

组别与时间对腹围､胆固醇存在交互作用(P交互<0.05);组别分别对腹围､餐后2h血糖､胆固醇主效应显著(P组间<0.05);时间对除低密度脂蛋白胆固醇外的其他指标主效应显著(P时间 <0.05),见表2｡

术前运动组和对照组所有指标差异无统计学意义(P>0.05)｡术后4周,运动组空腹血糖､高密度脂蛋白胆固醇低于对照组,运动组餐后2h血糖高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)｡训练12周后,运动组腹围､空腹血糖､餐后2h血糖､糖化血红蛋白､胆固醇低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表2｡

组内比较显示,运动组BMI､腹围在术后均降低,3个时间点比较,差异均有统计学意义(P<0.05);运动组糖化血红蛋白训练12周后低于术前及术后4周,差异有统计学意义(P<0.05);运动组,高密度脂蛋白胆固醇训练12周后高于术前及术后4周,差异有统计学意义(P<0.05);两组空腹血糖､餐后2h血糖术后4周低于术前,差异有统计学意义(P<0.05);两组空腹血糖､餐后2h血糖训练12周后低于术前及术后4周,差异有统计学意义(P<0.05);两组三酰甘油､胆固醇､高密度脂蛋白胆固醇､低密度脂蛋白胆固醇在术后4周及训练12周后与术前比较,差异有统计学意义(P<0.05),见表2｡

2.3 两组患者术前､术后4周､训练12周后心肺功能比较

组别与时间对峰值摄氧量､千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､峰值功率､无氧阈下功率､千克峰值功率､峰值每分通气量､无氧阈摄氧量､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､峰值氧脉搏､静息收缩压存在交互作用(P交互<0.05);组别分别对峰值呼吸商､千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､峰值每分通气量､千克无氧阈摄氧量､峰值心率主效应显著(P组间<0.05);时间对峰值呼吸商､千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､无氧阈下功率､千克峰值功率､峰值每分通气量､二氧化碳通气当量斜率､无氧阈摄氧量､千克无氧阈摄氧量､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､静息心率､峰值心率､无氧阈心率､静息收缩压､峰值运动收缩压主效应显著(P 时间 <0.05),见表3｡

术前运动组峰值摄氧量､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､峰值氧脉搏与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05);术后4周,运动组峰值呼吸商､峰值功率､二氧化碳通气当量斜率､峰值氧脉搏､峰值心率､静息收缩压与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05);训练12周后,运动组千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､无氧阈下功率､千克峰值功率､峰值每分通气量､无氧阈摄氧量､千克无氧阈摄氧量､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､峰值氧脉搏高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表3｡

组内比较显示,运动组峰值呼吸商､静息心率､无氧阈心率､静息收缩压､峰值运动收缩压术后4周与其他2个时间点比较,差异有统计学意义(P<0.05);运动组千克峰值摄氧量､峰值代谢当量､峰值功率､千克峰值功率､无氧阈摄氧量占峰值摄氧量百分比､峰值氧脉搏训练12周后高于术前和术后4周,差异有统计学意义(P<0.05);运动组无氧阈下功率､无氧阈摄氧量,3个时间点差异有统计学意义(P<0.05);对照组峰值摄氧量､千克峰值摄氧量,3个时间点差异有统计学意义(P<0.05);对照组峰值代谢当量､无氧阈下功率术后4周低于其他2个时间点,差异有统计学意义(P<0.05);对照组无氧阈心率术后4周高于训练12周后,差异有统计学意义(P<0.05);两组峰值每分通气量､二氧化碳通气当量斜率､峰值心率术后4周与其他2个时间点相比,差异有统计学意义(P<0.05);两组千克无氧阈摄氧量训练12周后与术前相比,差异有统计学意义(P<0.05),见表3｡

3.1 运动对身体形态的影响

本研究未对患者进行饮食控制,术后4周内为恢复期,患者以代餐行流食饮食,因此仅鼓励患者进行适当运动,不进行运动干预｡术后4周两组患者的BMI和腹围显著下降,可能与流食饮食､肠道吸收功能下降､食欲降低､能量消耗增加等[8]有关｡运动干预后,运动组BMI和腹围较术后4周明显下降(P<0.05),而对照组术后与术前比较无明显差异,表明12周的运动增加了身体额外的能量消耗｡TARDIF等研究显示,与对照组相比减重术后12周的运动能显著降低重度肥胖[平均BMI(45.9±6.1)kg/m²)]患者的体质量｡且与单纯有氧运动相比,有氧结合渐进式抗阻运动在体质量减轻､功能提高､肌肉质量增加方面有更大的改善效果｡

3.2 运动对血糖及血脂的影响

本研究两组患者的血糖及血脂指标均有所改善｡术后4周,两组空腹血糖及餐后2h血糖均显著下降,而糖化血红蛋白无显著改善｡运动组经12周运动,上述血糖指标均显著下降｡研究报道,与非糖尿病患者相比,糖尿病患者在减重术后患者报告低血糖症状达57.9%｡本研究运动组血糖下降幅度高于对照组,但所有患者在研究期间未出现低血糖症状｡表明运动对维持血糖相对稳定有积极作用｡糖化血红蛋白可以反映近2~3个月的血糖控制情况,两组糖化血红蛋白在术后4周下降,可能与BMI降低有关｡运动干预后,糖化血红蛋白下降显著,表明运动对调节血糖也有积极作用｡减重手术本身可调节T2DM患者的血糖水平,与本研究中对照组的血糖控制改善情况一致,而12周的运动训练使运动组血糖控制改善明显｡与非手术方法相比,减重手术在血糖控制和体质量管理方面显示出优越性,尤其是在T2DM合并肥胖的患者中｡

本研究两组术后4周的三酰甘油和胆固醇均显著降低,运动干预后,运动组上述两个指标进一步降低,而对照组呈现维持或升高,与血糖改变情况类似｡说明除减重手术的影响外,运动能进一步改善血脂异常｡两组术后4周高密度脂蛋白胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇与术前相比无明显差异｡运动干预后,运动组高密度脂蛋白胆固醇升高､低密度脂蛋白胆固醇降低｡有研究显示减重术后12周的运动训练未有效降低重度肥胖患者低密度脂蛋白胆固醇,本研究术后4周两组低密度脂蛋白胆固醇降低相当,但12周运动训练后运动组低密度脂蛋白胆固醇降低,对照组低密度脂蛋白胆固醇升高｡提示运动有益于维持术后血脂获益｡因此,运动对血脂的调节效果是否受患者基础体质量的影响,有待进一步研究｡有研究显示,有氧运动改善血脂的效果与规律运动后体质量的降低有关,在对201例女性的基因､体质量和血脂进行相关性分析后,体质量的下降促进了脂类代谢的加速,从而降低了脂质和脂蛋白的水平,对血脂调控起到关键作用｡抗阻运动通过调节血压和刺激血管内皮,提供额外的心血管益处,可通过提升高密度脂蛋白水平来改善血脂｡不同强度的抗阻运动对血脂的调节效果有所差异,中等强度及中高强度的抗阻运动被认为更有利于改善血脂水平｡

3.3 运动对心肺功能的影响

T2DM合并肥胖患者的心肺功能普遍降低,本研究结果两组患者峰值呼吸商均<1.1,表明限制T2DM合并肥胖患者运动的因素非心源性,与既往研究结果相似｡

与DUN等分析的964名中国人[平均年龄(49±12)岁]的CPET结果比较,本研究纳入的患者更年轻[平均年龄(30±8)岁],但术前及术后4周千克峰值摄氧量,千克无氧阈摄氧量,峰值每分通气量,千克峰值功率及峰值代谢当量等心肺运动关键指标的水平却更低｡也表明T2DM合并肥胖导致心肺功能降低｡上述指标,运动组经12周运动训练后显著升高,提示有规律的运动能够改善心肺功能｡两组患者的二氧化碳通气当量斜率值在术前及训练12周后值与DUN等分析的结果相当(26~28),与国外研究中50~59岁无明显心脏疾患的T2DM患者类似,而在术后4周升高(30~31)｡二氧化碳通气当量斜率>30时预后较差,术后4周两组患者二氧化碳通气当量斜率值升高可能与活动量减少､心功能一过性下降导致循环血流变慢及肺换气效率降低有关｡因患者无器质性心肺疾患,因此12周训练运动并未显著降低该指标,致两组无明显差异｡另一个原因可能是运动时间较短,运动带来的益处未充分发挥｡

T2DM合并肥胖患者具有较高的心血管不良时间发生率｡峰值代谢当量是评估患者运动能力､预后及病情严重程度的重要指标之一,每增加1MET的运动能力,死亡率可降低15%,而峰值代谢当量<5METs时预后最差｡两组患者的峰值代谢当量术前及术后4周值在5METs左右｡运动组在完成12周运动训练后峰值代谢当量达6,提示运动有助于提高T2DM合并肥胖患者术后运动能力,降低心血管不良事件发生率｡

峰值氧脉搏代表每一次心脏搏动时的摄氧量或者是进入肺血管中的含氧量,反映冠状动脉血管的循环能力｡运动组运动后该指标升高｡两组心率在术后4周升高,运动干预后降低｡干预后,两组静息收缩压和舒张压无差异;运动组峰值运动收缩压和峰值运动舒张压下降,而对照组无差异｡这些指标的变化提示运动干预改善了心血管功能｡本研究局限性:本研究样本量较小,为单中心研究,未进行长期随访,未来有待大样本､多中心､长期随访的研究,以获得更全面充分的临床证据｡

综上所述,减重术后4周T2DM合并肥胖患者的心肺功能普遍降低;术后12周的运动训练能够降低患者的腹围,改善血糖､血脂水平,改善心肺功能｡