加速度計在心力衰竭患者體力活動評估與指導(dǎo)中的應(yīng)用進(jìn)展

孟盈彤，鄭清如，戈曉華

(1上海交通大學(xué) 護(hù)理學(xué)院，上海 200001；2上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院 護(hù)理部，上海 200092)

心力衰竭(簡稱心衰)，是所有心臟疾病的終末階段，患者癥狀復(fù)雜且生活質(zhì)量差[1]。體力活動是指骨骼肌收縮導(dǎo)致能量消耗高于基礎(chǔ)代謝率的任何活動[2]。體力活動作為心臟康復(fù)的重要組成部分，可顯著改善患者的心功能及生活質(zhì)量[3]，已被美國心臟病學(xué)會基金會/美國心臟病協(xié)會心力衰竭管理指南列為ⅠA級推薦[4]。但研究[5]顯示，有40%～91%的心衰患者沒有規(guī)律參加體力活動。為此，各學(xué)科醫(yī)務(wù)人員包括護(hù)士均嘗試采取措施促進(jìn)心衰患者的體力活動參與。準(zhǔn)確高效的體力活動評估是制定和實施指導(dǎo)的基礎(chǔ)，加速度計(accelerometer)作為新興的可穿戴式體力活動客觀評估工具相較于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)評估工具，具有測量精確度高且可操作性強的優(yōu)點，且已在國外心衰患者體力活動評估與指導(dǎo)中展開應(yīng)用[6]。但國內(nèi)護(hù)理人員多對加速度計的認(rèn)識不足，在心衰患者體力活動評估中缺乏客觀工具的使用[7]，可能導(dǎo)致前期評估精確性和后續(xù)指導(dǎo)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性不足。因此本研究對加速度計在心衰患者體力活動評估與指導(dǎo)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為臨床實踐提供指導(dǎo)。

1 概述

加速度計是一種可佩戴于腰部、臀部、手腕、手臂、腳踝等部位的用于測量個體體力活動強度和能量消耗的無創(chuàng)傳感器。在心衰患者中應(yīng)用較多加速度計種類主要為單軸、三軸加速度計及各種內(nèi)置加速度計的活動監(jiān)測器。其中單軸加速度計主要為ActivPALTM(AP)，三軸加速度計為ActiGraph GT3X(AG GT3X)、Stayhealthy RT3(RT3)等，均可輸出步數(shù)、活動強度、能量消耗等數(shù)值，還可用于不同姿態(tài)(站、坐、躺等)的識別。但三軸加速度較單軸加速度計由于軸數(shù)及測量平面更多，因此更為精確、應(yīng)用更為廣泛。加速度計一般需連續(xù)佩戴7 d，每日除洗澡、游泳、睡覺外需佩戴至少8 h。由于單純加速度計功能較為局限，用戶體驗單一，因此如Fitbit Charge HR等設(shè)備目前正與心率、睡眠等監(jiān)測器聯(lián)合使用，以增加更多樣化的功能體驗，且其佩戴要求及測量精確度也與加速度計相似。隨著可穿戴設(shè)備的逐漸普及，智能手表[8]及智能手環(huán)[9]也均開始內(nèi)嵌加速度計，但這些設(shè)備由于內(nèi)部算法及佩戴沒有嚴(yán)格規(guī)范，因此評估結(jié)果不如單純加速度計精準(zhǔn)[10]，但仍有價格易于接受和佩戴簡便的優(yōu)勢。

2 加速度計在心衰患者體力活動評估與指導(dǎo)中的應(yīng)用效果

2.1 評估體力活動質(zhì)量，量化患者活動質(zhì)量和效果

2.1.1 評估不同強度體力活動時間 加速度計通過一定單位時間內(nèi)的加速度計數(shù)的大小值可劃分久坐、低、中、高四種不同強度體力活動，同時可輸出不同強度體力活動時間。Dontje 等[11]使用加速度計測量了心功能Ⅲ級的心衰患者每日中等強度的體力活動時間僅為15 min，且無任何高強度活動。而久坐是指以坐姿或斜躺姿勢進(jìn)行的能量消耗小于或等于1.5代謝當(dāng)量的清醒活動，屬強度最低的體力活動[12]。Yavari等[13]使用加速度計對不同類型心衰患者及健康人共四類人群的久坐行為進(jìn)行了測量；結(jié)果顯示，四類人群的每日久坐時間分別為12.7、12.6、12.0、11.1 h。

2.1.2 評估體力活動能量消耗 人體運動時，供能物質(zhì)消耗，釋放熱量，加速度計輸出原始加速度計數(shù)值，通過專門的計算方程可將加速度計數(shù)轉(zhuǎn)換為能量消耗的數(shù)值。一項縱向研究[14]顯示，在心衰患者左心室輔助裝置植入和心臟移植手術(shù)前后4個不同時間點分別使用加速度計測量其身體活動的能量消耗，兩種手術(shù)前心衰患者的體力活動平均能量消耗分別為(330±129)kcal/d和(313±95)kcal/d，較健康成人低50%以上，且在術(shù)后各時間點上能量消耗無顯著變化。

2.1.3 分析體力活動時身體姿勢 目前ActivPAL系列加速度計及三軸加速度計配合陀螺儀可以準(zhǔn)確測量患者活動時的加速度和角速度，因此可分析不同動作狀態(tài)。Hoffmann等[15]研究顯示，通過加速度計監(jiān)測心衰患者日常生活中站、坐、躺、走、上坡/上樓、下坡/下樓、慢跑等動作，其在上下坡或樓梯動作中表現(xiàn)最差。另有學(xué)者利用內(nèi)置加速度傳感器和陀螺儀的手機(jī)開發(fā)了一個專門進(jìn)行步態(tài)分析的應(yīng)用程序GaitTrack，該程序可記錄患者的時空運動參數(shù)以識別不同的身體活動，在慢性肺臟疾病及心衰患者中驗證了其測量患者步行等體力活動的準(zhǔn)確率高達(dá)94.13%[16]。

2.2 評估心功能，及早識別患者病情變化 使用加速度計評估心衰患者體力活動不僅可以直接反應(yīng)患者的心功能狀態(tài),還可遠(yuǎn)程對心衰患者實施六分鐘步行實驗(6 minutes walking test，6MWT) ，間接反應(yīng)患者心功能，以協(xié)助護(hù)理人員早期發(fā)現(xiàn)患者病情變化跡象并作出處理。國外一項研究[17]顯示，加速度計測量的心衰患者體力活動能直接預(yù)測發(fā)病率、認(rèn)知功能、心功能狀態(tài)和不良事件(如再入院)等，并且與其死亡率之間顯示出強烈的負(fù)相關(guān)。另外，Jehn等[18]研究證實了使用加速度計遠(yuǎn)程評估患者的6 min步行距離和6 min步行速度的可靠性。近年來，有研究驗證了內(nèi)置加速度傳感器的心臟復(fù)律除顫器[19]以及手機(jī)應(yīng)用程序(SA-6MWT)[20]也可用于實施家庭遠(yuǎn)程6WMT。國內(nèi)學(xué)者[21]使用內(nèi)置加速度計的手環(huán)進(jìn)行心衰患者遠(yuǎn)程6WMT，并將該結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比；研究顯示，手環(huán)測量的行走距離要高于實際測量，而手環(huán)監(jiān)測靜息及實驗后心率與遙測心電監(jiān)護(hù)測量數(shù)據(jù)無顯著差異，因此國產(chǎn)運動手環(huán)雖然測量精確度不高，但依然可為心衰患者居家體力活動康復(fù)提供安全保障。

2.3 實時反饋數(shù)據(jù)，提高患者體力活動依從性 體積小巧、測量精確的加速度計可量化心衰患者體力活動，還可通過實時反饋，改善心衰患者參與體力活動的依從性及自我護(hù)理能力并改善其生理心理狀態(tài)及生活質(zhì)量[22]。如Mccarthy等[23]研究對心衰患者實施了動機(jī)訪談同時分發(fā)加速度計和體力活動日記以供患者自我監(jiān)測，干預(yù)結(jié)果顯示加速度計可促使患者達(dá)成每周活動目標(biāo)，且自我護(hù)理能力及6 min步行距離均顯著增加。與此同時，國內(nèi)研究也開始逐漸重視加速度計在改善心衰患者體力活動中的作用，如一項研究[24]共納入174例慢性心衰患者，隨機(jī)分為試驗組和對照組。試驗組采用智能手環(huán)作為遠(yuǎn)程監(jiān)測儀并依據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行個體化指導(dǎo)，對照組患者自行進(jìn)行2次/d的6 min步行訓(xùn)練。干預(yù)6個月后試驗組較對照組6 min步行距離顯著升高，運動心率顯著降低，運動時間及次數(shù)依從性提升，改善了患者預(yù)后。

3 加速度計在心衰患者體力活動評估與指導(dǎo)中存在的問題及對策

3.1 缺乏心衰患者專用體力活動強度臨界值分類標(biāo)準(zhǔn) 目前運用加速度計評估個體體力活動的研究多數(shù)使用的是Freedson等[25]對成人體力活動臨界值分類標(biāo)準(zhǔn)。但有研究[26]顯示，心衰患者的靜息代謝率較低，且活動時的能量消耗較大，當(dāng)與健康人參與的相同強度的體力活動時，其輸出的加速度計數(shù)值偏高，因此對該人群來說使用上述體力活動強度臨界值可能會低估其體力活動量。目前尚未有研究制定出心衰患者專用的體力活動強度分類臨界值，因此未來還需更多研究進(jìn)行深入探討，同時護(hù)理人員在應(yīng)用加速度計評估心衰患者體力活動時需考慮到此方面。

3.2 加速度計對心衰患者體力活動依從性的干預(yù)研究尚不完善 目前干預(yù)性研究中加速度計大多作為一組干預(yù)措施中的一個組成部分[27]，尚不清楚單獨加速度計能否改善心衰患者體力活動依從性，且現(xiàn)大多數(shù)為小樣本的類實驗研究，可信度較低。因此未來還需設(shè)計更多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇笮碗S機(jī)對照研究來驗證加速度計作為一種反饋手段對心衰患者體力活動依從性等方面的干預(yù)效果。

3.3 心衰患者佩戴加速度計積極性不高 由于心衰患者疾病癥狀、認(rèn)知功能、反復(fù)入院及年齡較大等因素，導(dǎo)致其佩戴加速度計的積極性較差。如一項研究[28]納入了100例剛出院的心衰患者，在患者出院后即刻、3個月、6個月時要求其連續(xù)佩戴7 d的加速度計；結(jié)果顯示，在上述3個時間點，分別僅有54%、56%、45%的受試者達(dá)到了100%的佩戴率，因此未來護(hù)理人員還需通過設(shè)計激勵措施、豐富功能體驗等改善患者佩戴積極性。

4 小結(jié)

隨著體力活動對心衰患者健康結(jié)局及生活質(zhì)量的有益作用被證實，越來越多的臨床體力活動康復(fù)計劃逐步開展，由于護(hù)理人員可擔(dān)任干預(yù)的評估者、實施者、教育督導(dǎo)者等，因此發(fā)揮著重要作用。而加速度計可客觀量化心衰患者體力活動質(zhì)量并可預(yù)測其心功能，同時還可作為一種反饋手段提高心衰患者體力活動依從性，為護(hù)理人員制定更科學(xué)完善的指導(dǎo)措施提供了工具性支持。因此，在未來的工作中首先應(yīng)提高護(hù)理人員對加速度計的認(rèn)知水平，開展有關(guān)加速度計評估體力活動的廣覆蓋、標(biāo)準(zhǔn)化的知識和能力培訓(xùn)；其次仍需護(hù)理科研人員聯(lián)合工程師探討更適合心衰患者的體力活動強度臨界值分類標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)計科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床試驗驗證加速度計對心衰患者體力活動依從性中的干預(yù)效果；最后在臨床應(yīng)用過程中還可適當(dāng)采取鼓勵措施及豐富加速度計功能等改善患者佩戴積極性。