精準化運動處方對腦卒中患者心肺適能及睡眠質(zhì)量的影響研究

錢貞，盧同波，何俊，阮秋香，汪超蘭，王鑫

近年來腦卒中患者的心肺疾病引起越來越多的關注，有研究顯示，75%腦卒中患者存在心肺適能下降[1]，其心肺功能水平下降至年齡、性別與之相匹配的正常人的50%～80%[2]。腦卒中患者由于神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙凸顯，其心肺疾病常被忽視，而心肺疾病的存在常會限制患者康復治療方案的執(zhí)行，導致其腦卒中后功能恢復受限或早期死亡[3]。

影響腦卒中患者康復效果的因素眾多，其中睡眠問題較突出。與沒有睡眠問題的患者相比，有睡眠問題的患者生活質(zhì)量下降，神經(jīng)功能恢復較慢[4]，而目前治療睡眠障礙主要依靠藥物，但療效不佳，較少涉及藥物以外的方案，本研究創(chuàng)新性地嘗試通過心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）評估腦卒中患者心肺適能并依據(jù)評估結(jié)果制定精準化運動處方，從運動干預的角度，探索精準化運動處方對腦卒中患者心肺適能及睡眠質(zhì)量產(chǎn)生的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2020年4月至2021年8月在常州市德安醫(yī)院康復科住院的腦卒中患者64例為研究對象。納入標準：（1）新發(fā)腦卒中（腦梗死或腦出血），符合《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》[5]中相關診斷標準，病情穩(wěn)定；（2）具有獨立步行10 m的能力（借助/不借助輔助步行設備）；（3）能理解并配合簡單指令，確保能配合測試及訓練；（4）坐位平衡2級；（5）匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI）[6]>7分；（6）年齡≥18歲。排除標準：（1）3個月內(nèi)發(fā)生過心絞痛、心肌梗死、心力衰竭；（2）既往有心臟手術史；（3）存在嚴重的主動脈狹窄、心律失常、肺栓塞；（4）血糖、血壓控制不穩(wěn)定；（5）存在關節(jié)疼痛、肢體骨折、間歇性跛行等影響運動表現(xiàn)的疾??；（6）存在精神障礙，不能有效溝通；（7）正在服用β-受體阻滯劑。本研究經(jīng)常州市德安醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者對本研究知情同意并簽署知情同意書。

1.2 研究方法 按照隨機數(shù)字表法將患者分為對照組、試驗組，各32例。收集患者的年齡、性別、體質(zhì)量、身高、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、病程、腦卒中類型、病灶側(cè)等基本資料。

兩組患者進入康復訓練前均進行CPET以及PSQI評估，之后對照組進行常規(guī)康復訓練，試驗組在常規(guī)康復訓練的基礎上根據(jù)CPET客觀定量評估的結(jié)果，制定精準化運動處方并依據(jù)處方進行有氧訓練。

1.3 CPET

1.3.1 CPET設備及準備工作 采用德國生產(chǎn)的Carefusion運動心肺功能測試系統(tǒng)（型號：Matster Screen）以及中國生產(chǎn)的蝶和四肢聯(lián)動運動設備（型號：XPACE-5P）對兩組患者進行CPET。每次進行CPET前，將設備進行環(huán)境、容積、氣體自動定標，定標通過后再進入測試環(huán)節(jié)。規(guī)定1名能熟練準確操作CPET設備的康復科主治醫(yī)師負責所有患者CPET測試，在測試前1 d提醒患者24 h內(nèi)不要進行較激烈的身體運動，保證充足的睡眠，測試前2 h禁食。此外，為保證測試的安全，心肺功能評估室需準備好急救所需設備，如急救藥品、吸氧裝置、吸痰裝置、除顫儀等。

1.3.2 CPET過程 將進入CPET測試環(huán)節(jié)的腦卒中患者安全地轉(zhuǎn)移到蝶和四肢聯(lián)動運動設備上，并佩戴好收集氣體的面罩、測量血壓的袖套，連接12導聯(lián)心電圖，根據(jù)患者的運動習慣、年齡、性別、身高、體質(zhì)量等選擇10～15 W/min的功率遞增方案（斜坡式），進行癥狀限制性最大遞增CPET。CPET過程分為4期：（1）靜息期：觀察心電圖、心率和血壓變化，持續(xù)3 min；（2）熱身期：無負荷運動，速度80踏/min[7]，持續(xù)3 min；（3）功率負荷期：按功率遞增方案逐漸增加，持續(xù)8～12 min，記錄心電圖和血壓，1次/2 min；（4）恢復期：阻力卸載后，繼續(xù)做無負荷蹬踏3 min，靜息觀察3 min，注意血壓、心率恢復情況。當患者出現(xiàn)以下情況中的任何一項即終止測試：（1）疲勞，主動要求終止測試；（2）呼吸交換率（RER）≥1.1；（3）速度<70踏/min；（4）出現(xiàn)美國運動醫(yī)學學會（American College of Sports Medicine，ACSM）規(guī)定的絕對和相對運動終止指征[8]。記錄患者CPET過程中峰值攝氧量（VO2peak）、峰值攝氧量占預計值百分比（VO2peak%pred）、峰值代謝當量（peak metabolic quivalent of energy，METpeak）、峰值心率（peak heart rate，HRpeak）、峰值負荷（負荷peak）、無氧閾（anaerobic threshold，AT）、峰值呼吸交換率（peak respiratory exchange ratio，RERpeak），采用Borg Scale自感勞累分級（6～20級）[9]評估運動終止時患者呼吸困難和腿部勞累情況，并記錄CPET測試終止的原因。

1.4 PSQI評估 采用PSQI評估患者的睡眠質(zhì)量。PSQI由主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、習慣性睡眠效率、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂7個因子組成，各因子評分項：0分為沒有困難，1分為輕度困難，2分為中度困難，3分為重度困難。PSQI總分為0～21分，>7分表示存在睡眠障礙，評分越高表示睡眠質(zhì)量越差。

1.5 康復訓練方案

1.5.1 常規(guī)康復訓練 康復訓練包括良肢位擺放、翻身轉(zhuǎn)移、坐站訓練、肌力訓練、步行訓練、平衡協(xié)調(diào)訓練、關節(jié)活動度訓練、手功能訓練、日常生活能力訓練、理療等，以上訓練1次/d，5次/周，共進行12周。

1.5.2 精準化運動處方 精準化運動處方包括4個方面：運動強度（每位患者的運動強度由CPET實測的心率按照一定公式獲得）、運動時間、運動頻率、運動種類 。每位患者的精準化運動處方根據(jù)CPET結(jié)果制訂：（1）運動強度：用目標心率規(guī)范患者的運動強度，目標心率常根據(jù)運動負荷試驗測得的最大心率制訂，即目標心率=（最大心率-靜息心率）×（40%～80%）[8]+靜息心率，本研究選用50%～60%的中等強度，運動期間患者的心率需控制在該范圍，用指脈氧儀對人體血氧進行檢測；（2）運動時間：熱身10～15 min，達到靶強度30 min，恢復整理10～15 min，總計50～60 min；（3）運動頻率：1次/d，5 d/周；（4）運動種類：選用蝶和四肢聯(lián)動運動設備進行訓練，前3次運動在心電、血壓監(jiān)護及指脈氧儀監(jiān)測下進行，保證運動安全性；（5）注意事項：囑患者穿運動鞋及寬松衣服，運動中同時結(jié)合患者的主觀勞累感受，建議Borg Scale自感勞累分級控制在11～13級。精準化運動處方訓練共進行12周。

1.6 觀察指標 兩組患者康復訓練前后均進行CPET、PSQI評估，記錄患者完成情況。比較兩組患者一般資料，康復訓練前后CPET主要評估指標、Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難、腿部勞累）及睡眠質(zhì)量。

1.7 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計學軟件分析數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)康復訓練前后比較采用配對t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗，組內(nèi)康復訓練前后比較采用Wilcoxon配對符號秩檢驗；計數(shù)資料以相對數(shù)表示，兩組間比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料比較 兩組患者年齡、性別、BMI、病程、腦卒中類型、病灶側(cè)比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1。兩組患者均完成了2次CPET、PSQI評估。

表1 兩組患者一般資料比較Table 1 Comparison of general data between two groups

2.2 兩組患者康復訓練前后心肺功能比較 兩組患者康復訓練前VO2peak、VO2peak%pred、METpeak、HRpeak、負荷peak、AT、RERpeak、Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）、Borg Scale自感勞累分級 （腿部勞累）比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；試驗組患者康復訓練 12周后 VO2peak、VO2peak%pred、METpeak、HRpeak、負荷peak、AT高于對照組，Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）、Borg Scale自感勞累分級（腿部勞累）低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；兩組患者康復訓練12周后RERpeak比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

康復訓練前、12周后對照組患者VO2peak、VO2peak%pred、METpeak、HRpeak、負荷 peak、AT、RERpeak、Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）、Borg Scale自感勞累分級（腿部勞累）組內(nèi)比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；康復訓練12周后試驗組患者VO2peak、VO2peak%pred、METpeak、HRpeak、負荷peak、AT高于組內(nèi)康復訓練前，Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）、Borg Scale自感勞累分級（腿部勞累）低于組內(nèi)康復訓練前，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；康復訓練前、12周后試驗組患者RERpeak組內(nèi)比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表2。

表2 兩組患者康復訓練前后心肺功能比較（±s）Table 2 Comparison of cardiopulmonary fitness between two groups before and after rehabilitation training

表2 兩組患者康復訓練前后心肺功能比較（±s）Table 2 Comparison of cardiopulmonary fitness between two groups before and after rehabilitation training

注：VO2peak=峰值攝氧量，VO2peak%pred=峰值攝氧量占預計值百分比，METpeak=峰值代謝當量，HRpeak=峰值心率，負荷peak=峰值負荷，AT=無氧閾，RERpeak=峰值呼吸交換率

VO2peak（ml·kg-1·min-1） VO2peak%pred（%） METpeak康復訓練前 康復訓練組別 例數(shù)12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值對照組 32 12.69±3.19 12.77±3.27 0.360 0.721 50.94±10.73 51.16±11.27 0.546 0.589 3.91±0.90 3.91±0.89 0.102 0.919試驗組 32 12.88±3.07 14.48±2.72 7.830 <0.001 49.00±10.28 57.25±8.64 7.415 <0.001 3.82±1.15 4.46±0.92 6.635 <0.001 t值 0.248 2.272 0.737 2.428 0.376 2.440 P值 0.805 0.027 0.464 0.018 0.708 0.018 HRpeak（次/min） 負荷peak（W） AT（ml·kg-1·min-1）康復訓練前 康復訓練組別12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值對照組 107.09±10.79 108.59±12.73 1.326 0.195 50.28±10.05 51.87±10.29 1.594 0.121 5.27±2.60 5.28±2.45 0.013 0.989試驗組 106.66±9.59 119.94±11.12 10.411 <0.001 53.06±10.46 66.84±10.02 10.255 <0.001 6.58±3.89 8.32±3.62 9.137 <0.001 t值 0.171 3.796 1.085 5.894 1.574 3.949 P值 0.864 <0.001 0.282 <0.001 0.121 <0.001 RERpeak Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）（級） Borg Scale自感勞累分級（腿部勞累）（級）康復訓練前 康復訓練組別12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值 康復訓練前 康復訓練12周后 t配對值 P值對照組 1.08±0.13 1.10±0.13 1.833 0.076 15.59±1.04 15.94±1.05 1.938 0.062 15.94±1.32 16.19±1.40 1.856 0.073試驗組 1.05±0.11 1.05±0.11 0.641 0.526 15.19±1.23 12.47±1.50 12.841 <0.001 15.59±0.91 12.94±1.54 12.441 <0.001 t值 1.040 1.411 1.425 10.721 1.214 8.818 P值 0.302 0.163 0.159 <0.001 0.230 <0.001

2.3 兩組患者康復訓練前后PSQI總分及各因子評分比較 兩組患者康復訓練前主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、習慣性睡眠效率、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂評分及PSQI總分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；試驗組患者康復訓練12周后主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂評分及PSQI總分均低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；兩組患者康復訓練12周后習慣性睡眠效率評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

康復訓練前、12周后對照組患者主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、習慣性睡眠效率、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂評分及PSQI總分組內(nèi)比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；康復訓練12周后試驗組患者主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、習慣性睡眠效率、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂評分及PSQI總分均低于組內(nèi)康復訓練前，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表3。

表3 兩組患者康復訓練前后PSQI總分及各因子評分比較（分）Table 3 Comparison of the total score of PSQI and scores of its seven domains between two groups before and after rehabilitation training

3 討論

腦卒中是全世界死亡和過早殘疾的三大原因之一[10]。目前，腦卒中后的康復治療主要針對神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，忽視了患者心肺疾病并存潛在的危害，而這將阻礙患者運動耐力的恢復，增加運動中心血管不良事件的發(fā)生風險。美國心臟協(xié)會和美國卒中協(xié)會聯(lián)合聲明建議腦卒中患者應進行CPET，以準確評估其心肺適能[11]。CPET是通過檢測運動狀態(tài)時個體呼吸和代謝的相關指標綜合評估心肺功能水平的測試方法。腦卒中患者進行CPET，可以使醫(yī)生了解其心肺功能狀態(tài)，判斷其運動康復風險，從而確定個體合適的運動量，制訂精準合理的運動處方[12]。CPET主要參數(shù)中的最大攝氧量（VO2max）是評估個體運動能力和心肺適能的金標準[11]，但由于腦卒中患者存在的功能障礙較多，要獲得VO2max比較困難，臨床上通常用VO2peak代表最大運動能力。目前國內(nèi)外關于腦卒中患者如何進行有氧訓練的研究偏少，而通過CPET評估后制定精準化運動處方進行特殊人群的康復訓練的研究更罕見。

本研究結(jié)果顯示，腦卒中患者均順利完成2次CPET評估，兩組患者基礎VO2peak在12～13 ml·kg-1·min-1，與BAERT等[13]研究得出的腦卒中患者的VO2peak波動于 11.4～17.3 ml·kg-1·min-1一致。兩組患者基礎VO2peak%pred約為50%，提示腦卒中患者心肺功能下降至正常人群水平的一半。KIM等[14]研究顯示，基礎心肺功能水平是預測亞急性期腦卒中患者功能恢復的重要因素，VO2peak越低，功能恢復越差。本研究結(jié)果顯示，試驗組經(jīng)過12周精準化運動處方訓練后，VO2peak、VO2peak%pred均較訓練前升高，而對照組VO2peak、VO2peak%pred訓練前后基本無變化，表明精準化運動處方的實施能明顯改善腦卒中患者的心肺功能和患者行走耐力，提高日?；顒幽芰?，而常規(guī)康復訓練對患者的心肺功能改善情況不明顯，與MARZOLINI等[15]研究類似。此外，腦卒中患者心肺功能的改善對預防腦卒中再發(fā)也具有重要意義，KIM等[14]研究顯示，提高腦卒中患者的心肺功能可降低心血管事件的發(fā)生率及二次腦卒中的發(fā)生風險；國內(nèi)也有研究顯示按照安全有效的運動處方進行規(guī)范的心血管康復治療，有助于改善腦卒中患者的預后及預防其復發(fā)[16]。

本研究結(jié)果顯示，兩組患者康復訓練前METpeak、HRpeak、負荷peak、AT間無差異；康復訓練后試驗組METpeak、HRpeak、負荷peak、AT較組內(nèi)治療前升高，且較對照組亦升高，說明精準化運動處方訓練能提高腦卒中患者的運動強度和運動耐力。有研究指出運動能力每增加1 MET可降低12%的心血管疾病病死率[17]，但目前傳統(tǒng)的康復訓練模式不足以產(chǎn)生有訓練效應的心肺反應。SUTBEYAZ等[18]研究顯示，康復訓練中能引起偏癱患者心率改變的訓練時間不到3 min。而本研究突破傳統(tǒng)康復訓練模式，在此基礎上對腦卒中患者的心肺功能進行精確評估，并增加精準化運動處方進行有氧訓練，達到了一定的效果，患者METpeak較基礎增加了0.64 MET，AT也明顯升高，提示訓練后腦卒中患者在大肌群參與、中～高強度、持續(xù)較長時間的有氧訓練的耐受能力明顯提升。本研究結(jié)果還顯示，康復訓練后試驗組Borg Scale自感勞累分級（腿部勞累）、Borg Scale自感勞累分級（呼吸困難）較訓練前降低，同時低于對照組，表明安全、規(guī)律、精準的有氧運動能改善患者的運動表現(xiàn)，提高運動耐受性，降低運動不適感，使患者更有信心將運動持之以恒堅持下去，從而進一步促進患者的身心健康和提高生活質(zhì)量，而傳統(tǒng)的康復模式對改善患者的心肺功能儲備及運動倦怠感方面無明顯收益。

腦卒中患者的后遺癥會對其心理健康和生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響[19]，這些后遺癥中除了肢體、言語、吞咽障礙問題，睡眠障礙也較常見，高達70%的急性腦卒中患者存在各種睡眠障礙，包括睡眠呼吸暫停、失眠和日間嗜睡[20]。睡眠質(zhì)量差可能對腦卒中患者的免疫系統(tǒng)有不良影響，增加疼痛敏感性，導致抑郁和焦慮，最終影響功能恢復，降低生活質(zhì)量[21]。盡管腦卒中后睡眠障礙的后果和潛在的臨床影響是嚴重的，但該癥狀并未得到很好地治療。目前臨床上主要依靠苯二氮類抗抑郁藥物改善腦卒中后睡眠障礙的癥狀，較少涉及藥物以外的方案，雖然這些藥物具有一定效果，但長期使用會使機體耐受、成癮，嚴重者甚至出現(xiàn)呼吸抑制或昏迷。本研究使用精準化運動處方干預腦卒中患者的睡眠障礙問題，結(jié)果顯示，康復訓練后試驗組患者主觀睡眠質(zhì)量、睡眠潛伏期、睡眠持續(xù)性、睡眠紊亂、使用睡眠藥物、白天功能紊亂評分及PSQI總分均較訓練前降低，且低于對照組，提示精準化運動處方對腦卒中患者的睡眠質(zhì)量有積極的影響，特別是在主觀睡眠質(zhì)量、白天功能紊亂方面改善較大。關于運動能改善腦卒中患者睡眠障礙的機制可能存在以下可能：調(diào)節(jié)睡眠晝夜節(jié)律、緩解焦慮情緒、改善腦血流量及速度、調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、減輕炎性反應等，值得廣大臨床工作者進一步探索和論證。盡管本研究得出精準化運動處方能改善腦卒中患者的心肺功能，但其潛在的生理機制尚不明確，是否可能與運動引起肌肉代謝功能改變、炎性反應減輕、血流動力學反應提高、血管內(nèi)皮功能改善等有關，值得進一步驗證。

綜上所述，精準化運動處方能有效改善腦卒中患者心肺適能及睡眠質(zhì)量。但本研究為單中心研究，且樣本量有限、訓練時間較短，后期擬進行多中心、大樣本量、長期的研究進一步論證本研究結(jié)論。

作者貢獻：錢貞提出研究思路，制定具體研究方案，包括負責CPET具體操作及精準化運動處方的制定；何俊負責腦卒中患者的選取、基本信息的采集、干預前后相關量表的收集整理、統(tǒng)計學分析、繪制圖表；阮秋香負責數(shù)據(jù)收集、采集；汪超蘭負責CPET定標及測試完成后儀器整理；錢貞、盧同波負責論文起草；錢貞、王鑫負責最終版本修訂，對論文負責；所有作者確認論文終稿。

本文無利益沖突。