心肺適能評估在卒中患者中的應用和研究現(xiàn)狀

張永麗，賈杰，3，4，5

心肺適能是人體整體健康水平的重要衡量指標之一，反映人體運動時的呼吸狀態(tài)、心血管功能水平、運動代謝能力、肌肉骨骼狀況、神經(jīng)系統(tǒng)控制等全身綜合生理能力[1]。研究顯示卒中患者的心肺適能僅為健康人群的53%[2]，即使是卒中后功能輕度受損的患者，也存在著心肺適能水平下降的問題[3]。低心肺適能水平不僅影響卒中患者的功能康復，還是患者死亡的主要原因之一[4]。目前心肺適能訓練已逐漸成為臨床康復重點關注的內容之一。本文對目前卒中患者的心肺適能評估方案進行歸納總結，以期為臨床提供實踐性參考。

1 心肺適能的測量方法

心肺適能水平一般以最大攝氧量（VO2max）或峰值攝氧量（VO2peak）為評定指標，臨床測試中出于安全性考慮，多數(shù)研究所選用的指標為VO2peak[5]。VO2一般以梅脫值（metabolic equivalent，MET）為單位，1 MET代表的是靜止時的VO2，即3.5 mL·kg-1·min-1[6]。

心肺適能的評估有直接測量和間接測量2種方法，直接測量指的是在進行運動試驗時采用氣體分析設備直接測量VO2peak，間接測量指的是通過其他功能性評價指標進行心肺適能水平的預測與推算。一般而言，直接測量法更為精準，主要用于科學研究。臨床實踐中由于評估成本、空間等因素的限制，更多地采用間接測量法[7]。心肺適能的間接測量主要通過將個體化變量帶入已驗證的方程進行推算，目前主要有跑步機參數(shù)推導、心率指數(shù)推導（heart rate index，HRI）、主觀疲勞程度評價量表（ratings of perceived exertion，RPE）推導等3種方案。

跑步機參數(shù)推導指的是通過跑步機速度、坡度、時間等變量的測定，在已經(jīng)過驗證的方程中進行VO2peak的推算。目前最常用的方程版本由美國運動醫(yī)學會所提出[8]。公式推斷法雖然簡單、易行，但是不適用于所有卒中患者，如難以在跑步機上完成運動試驗的患者。此外，公式推算法有一定誤差，使用有扶手的跑步機、未提前校準跑步機、未完全依照測試方案進行等均可能導致結果不準確[9]。

心率指數(shù)推導所應用的方程來自澳大利亞學者Wicks的研究[10]，其為標準化直接測量方式提供了一種簡單可行的替代方案，即僅需測試靜息心率與活動心率（亞極量運動心率或峰值心率），便能推算出VO2peak。研究顯示通過心率指數(shù)推算出的VO2peak值為6.51±2.25 METs，該值與平板試驗直接測量的VO2peak值（6.54±2.28 METs）相近。然而，同樣是間接測量，心率指數(shù)推算出的VO2peak值（6.71±1.92 METs）與跑步機參數(shù)推導的VO2peak值（8.12±1.85 METs）相比有明顯差異[9]。

RPE推導是基于RPE量表6～20分級的主觀評分對運動負荷進行間接推斷。研究顯示在心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise test，CPET）中，RPE分值與VO2、心率、運動強度呈線性正相關[11]。1項包括64項研究的meta分析顯示，RPE值與VO2的相關系數(shù)為0.63[12]。Eston等[13]將RPE值代入強線性相關關系的公式，結果顯示不同RPE值所推導的VO2peak值與實際測量值的VO2peak值無統(tǒng)計學差異。

2 心肺適能的評估方式

心肺適能的評估方式主要有CPET和功能性行走試驗2種。CPET是臨床評估心肺適能的首選，但對患者功能要求及設備要求均較高。如果現(xiàn)實條件難以完成CPET，進行功能性行走試驗也能為臨床提供必要的參考。一般而言，功能性行走試驗相較于CPET，其測定或推算的VO2peak值低于實際值。這主要是由于設備或患者功能上的限制性所致，在制訂運動方案時應予以考慮。

2.1 心肺運動試驗 CPET能夠定量測量受試者VO2peak，目前被認為是評估心肺適能的“金標準”[14]。CPET一般采用遞增負荷的運動形式進行，以漸進的方式減少對心肺的過度負荷，因此也被稱為分級運動試驗（graded exercise testing，GXT）。美國心臟學會和美國卒中學會發(fā)表的一份聯(lián)合聲明建議卒中患者在運動訓練的準備階段應進行CPET評估[15]。一般而言，判斷CPET過程中攝氧量達到峰值的主要指標是患者到達運動階段的平臺期，即在強度增加的情況下，VO2的水平不再繼續(xù)增加[5]。CPET的臨床應用有多種形式，如平板試驗、功率自行車試驗等，其中美國卒中學會推薦以跑步機或功率自行車等作為評估卒中患者心肺適能的工具[16]。

2.1.1 平板試驗及相關改良性試驗 平板試驗是評估心肺適能最經(jīng)典的方法，但在實際應用中，無保護性的平板試驗在卒中患者心肺適能評估中的應用較少，這主要是因為該試驗對設備條件及患者能力的要求相對較高。卒中患者多存在運動功能障礙，其中下肢主要表現(xiàn)為平衡、步態(tài)異常和肌力減弱等，多難以完成平板試驗。

有研究者對平板試驗進行了針對卒中患者的改良，以更好地實現(xiàn)平板試驗的臨床應用。Saengsuwan等[17]設計了一款增強機器人輔助傾斜臺設備，該設備基于臨床可調角度式起立床，結合足部智能化踏板、可視化功率顯示器等進行設備改良。研究者通過對技術可行性、患者耐受性、重測信度等的分析，驗證了該設備用于評估卒中后功能嚴重受損患者心肺適能的可行性[17-18]。Stoller等[19]設計了基于傳感器的反饋-控制外骨骼機器人，在智能化減重的情況下協(xié)助卒中患者完成CPET測試。

2.1.2 功率自行車試驗及相關改良性試驗 對于卒中患者而言，CPET最常見的方式是功率自行車試驗，其可行性和安全性均已得到證實[20-21]。由于部分卒中患者存在平衡或協(xié)調相關問題，為保證運動試驗的安全，半臥位及全臥位功率自行車的臨床應用更為常見[22]。Tang等[21]使用半臥位功率自行車對卒中亞急性期患者進行心肺適能評估，發(fā)現(xiàn)使用半臥位循環(huán)運動測量法具有可行性。Billinger等[23]針對部分卒中患者由于平衡能力受損、步態(tài)障礙或協(xié)調能力下降而無法完成平板試驗或標準化功率自行車試驗的問題，設計了可支撐軀干的全身臥位踏車設備以滿足這類卒中患者的測試需求。

曲柄搖桿裝置也是基于功率自行車的改良設備之一，對于卒中患者，目前主要使用單臂式的曲柄運動裝置。這種試驗方式通過患者健側手運動完成心肺適能水平測試，可以避免因下肢運動障礙引起的測試攝氧量低于實際值的情況，因此主要應用于下肢功能嚴重受損的卒中患者[24]。另一種改良的功率自行車設備采用上下肢聯(lián)動的方式進行，即在運動過程中單側手臂與對側下肢同步運動，并在此基礎上完成雙側肢體的雙向交互運動[25]。這種設備的優(yōu)點在于臂-腿同步運動能夠招募更多運動單元，有效降低了患者因單一肢體疲勞而影響測試準確性的可能[26]。

2.2 功能性行走試驗 功能性步行試驗相較于CPET具有對場地、設備和患者能力要求都較低的優(yōu)勢，因此美國卒中學會提出可使用步行試驗作為評估卒中患者心肺適能的替代方案[16]。

2.2.1 6分鐘步行試驗 6分鐘步行試驗（sixminute walking test，6MWT）是臨床應用最為廣泛的功能性行走試驗之一，其流程是讓患者以自定速度在30 m的直線步行道上來回行走，然后測量出患者在6 min內完成的最大步行距離[27]。

有研究發(fā)現(xiàn)6MWT在卒中患者中具有良好的重測信度[28]。還有研究發(fā)現(xiàn)6MWT結合年齡、性別等因素能夠為輕度卒中患者群體提供良好的平均心肺適能預測模型，但由于不同患者存在個體化差異，此模型暫不能在個體水平上進行精準預測[29]。此外，多項研究顯示VO2peak的測量與6MWT距離有較高相關性[21，30]，提示6WMT這一功能性指標具有作為心肺適能替代指標的可行性。然而，有研究顯示就個體而言，心肺適能水平越高，通過6MWT所測得的VO2peak值與其他CPET結果差異越大，因此，6MWT可能更適于心肺適能較低或步行速度＜2 m/s的人群進行心肺適能測試[5]。

2.2.2 往返步行測試 往返步行測試（shuttle walk test，SWT）由Singh等[31]在1992年開發(fā)，是一種10 m路程的步行測試。測試時，播放提示性音頻信號提示患者在相應時間內抵達10 m距離的2個端點，在此過程中患者依據(jù)提示音逐步提高行走速度。SWT主要用于心肺疾病患者中，近幾年才被推薦作為卒中患者心肺適能的替代性測試工具。Bloemendaal等[32]將SWT用于75例具備獨立行走能力的卒中患者，結果發(fā)現(xiàn)其可有效測定患者的功能性行走能力，其中具備快速行走能力的卒中患者比一般患者更為適用。Dunn等[5]通過6MWT、SWT和GXT 3種方式評估卒中患者的心肺適能水平，結果顯示SWT所測VO2peak與患者繞行圈數(shù)的相關系數(shù)達到0.73，與6WMT所測VO2peak結果無統(tǒng)計學差異。

雖然臨床對卒中患者心肺適能重要性的認識逐漸加深，但心肺適能仍未被納入卒中患者的常規(guī)評估中。目前對于卒中患者心肺適能評估的安全性指標、終止標準及臨界值尚無統(tǒng)一標準，一般以癥狀限制的相關參數(shù)作為主要參考依據(jù)。美國心臟學會建議在試驗過程中應監(jiān)測受試者的血壓、心率、心律及心電圖變化以確保安全。此外，患者的主觀反應和RPE評分也是重要的參考指標。研究顯示普通康復治療的強度難以產(chǎn)生心肺訓練效果[33]，然而至今還沒有研究明確指出運動試驗在卒中發(fā)病后多長時間內可以安全進行。這個時間節(jié)點的判定對于如何盡早對卒中患者進行科學、有效的心肺適能訓練有著重要的應用價值，也將是未來相關研究的重點探索問題之一。

【點睛】針對卒中患者的心肺適能評估對于臨床運動處方的推進有著重要意義，其實踐應結合臨床條件、患者功能特征等進行綜合性考量。