被動踏車運動對重癥腦卒中患者心功能和腦血氧水平影響的初步研究

陳賽賽 婭茹 黃昊 白玉龍 林萬隆

（1.上海市第三康復(fù)醫(yī)院重癥康復(fù)科 上海 200436；2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科 上海 200040）

重癥腦卒中是指已致患者神經(jīng)功能嚴(yán)重?fù)p害并出現(xiàn)呼吸、循環(huán)等多系統(tǒng)功能嚴(yán)重障礙的嚴(yán)重腦卒中，其患者臨床表現(xiàn)主要為意識昏迷［格拉斯哥昏迷量表（Glasgow coma scale, GCS）評分＜8分］、神經(jīng)功能嚴(yán)重缺損［美國國立衛(wèi)生研究院腦卒中量表（NationalInstitute of Health stroke scale, NIHSS）評分＞17分］、呼吸衰竭（需氣管插管和/或呼吸機輔助通氣）、血流動力學(xué)不穩(wěn)定、全面強直-陣攣性發(fā)作和/或癲癇持續(xù)狀態(tài)，甚至全身臟器功能衰竭；影像學(xué)表現(xiàn)則包括大面積腦梗死（體積＞145 mL）、＞50%的大腦中動脈區(qū)域出現(xiàn)低密度缺血灶且累及其他血管分布區(qū)域、幕上血腫超過30 mL或小腦半球出血＞10 mL和大腦深部靜脈血栓形成[1]。

重癥腦卒中患者普遍存在腦心交互現(xiàn)象，即嚴(yán)重的腦損傷會導(dǎo)致心肌損害，影響心功能，而心功能減退又會直接影響腦卒中的預(yù)后?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，心、腦通過心血管系統(tǒng)對氧的運輸而連接，通過神經(jīng)和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)而相互影響；大腦充足的血氧由心臟泵血來供應(yīng)，同時心臟機能受大腦神經(jīng)的支配和調(diào)節(jié)[2]。重癥腦卒中患者不能配合進(jìn)行主動康復(fù)運動。因此，如何通過規(guī)范的被動康復(fù)運動來增強重癥腦卒中患者的心功能，改善大腦血供，促進(jìn)心腦協(xié)同康復(fù)，成為目前亟待解決的臨床問題之一。

截至今日，關(guān)于重癥腦卒中患者被動康復(fù)運動的研究甚少?！吨袊X卒中康復(fù)治療指南》[3]對康復(fù)運動的強度和持續(xù)時間也沒有明確的推薦，但指出只要患者機體能夠耐受，增加康復(fù)運動強度、延長康復(fù)運動時間是有益的。我們前期的初步研究[4]發(fā)現(xiàn)，90 min被動踏車運動能較30、60 min被動踏車運動更好地改善重癥腦卒中患者的心臟血流動力學(xué)，且運動過程中未見患者出現(xiàn)不良反應(yīng)，患者均可耐受。不過，隨著心臟血流動力學(xué)改善，重癥腦卒中患者的腦血氧水平是否會同步增高尚不清楚。因此，本研究旨在進(jìn)一步觀察被動踏車運動對重癥腦卒中患者心功能和腦血氧水平的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年6月-2022年8月在上海市第三康復(fù)醫(yī)院重癥康復(fù)科住院治療的60例重癥腦卒中患者進(jìn)行隨機、對照臨床研究，研究方案通過醫(yī)院倫理委員會的審核（YL-20200526-09）。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》[5]和《中國重癥腦血管病管理共識2015》[1]中關(guān)于腦卒中和重癥腦血管病的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②發(fā)病2周～6個月；③神經(jīng)功能嚴(yán)重?fù)p害，不能進(jìn)行主動運動；④年齡≥18歲；⑤患者本人或授權(quán)家人簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在顱骨缺損等無法進(jìn)行近紅外腦功能成像檢測患者；②嚴(yán)重心、肺功能障礙，生命體征不穩(wěn)定患者；③罹患癲癇持續(xù)狀態(tài)、顱內(nèi)高壓等需深層鎮(zhèn)靜的腦病患者；④深靜脈血栓形成或肺栓塞治療48 h內(nèi)患者；⑤下肢關(guān)節(jié)或韌帶損傷，肢體腫瘤、痙攣或僵硬，或嚴(yán)重骨質(zhì)疏松患者；⑥骨折內(nèi)固定不穩(wěn)定患者；⑦醫(yī)生認(rèn)為不宜入選的其他患者。

采用隨機數(shù)字表法將60例重癥腦卒中患者隨機分為30、60和90 min被動踏車運動組（以下簡稱為30、60和90 min組），每組各20例。3組患者在性別、年齡、病程、病變性質(zhì)、病變部位、GCS評分、NIHSS評分、基礎(chǔ)疾病、心電圖和超聲心動圖方面比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（表1），具有可比性。

表1 患者基線一般資料比較

1.2 運動方法

將下肢被動康復(fù)訓(xùn)練器（型號：LGT-5100L，廣州龍之杰科技有限公司）放在患者床尾，囑患者仰臥，用綁帶將患者雙腳固定在訓(xùn)練器踏板上并將其小腿固定在訓(xùn)練器小腿支架上，患者雙下肢以20 r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行被動踏車運動（注意膝關(guān)節(jié)屈曲＜90°，以免引起關(guān)節(jié)損傷）。根據(jù)分組要求，運動時間分別設(shè)置為30、60和90 min。

1.3 觀察指標(biāo)

1）心功能

采用無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀（型號：Finometer PRO，深圳德力凱醫(yī)療設(shè)備股份有限公司）連續(xù)動態(tài)監(jiān)測患者被動踏車運動前1 min至運動結(jié)束時的每搏輸出量和心輸出量，并比較患者運動前1 min與運動30、60、90 min后的每搏輸出量和心輸出量。

2）氧合血紅蛋白（oxygenated hemoglobin, oxy-Hb）濃度

（1）數(shù)據(jù)采集：采用近紅外腦功能成像系統(tǒng)（型號：BS-3000，武漢資聯(lián)虹康科技股份有限公司）連續(xù)動態(tài)監(jiān)測患者被動踏車運動前1 min至運動結(jié)束時的oxy-Hb濃度，并比較患者運動前1 min與運動30、60、90 min后的oxy-Hb濃度。數(shù)據(jù)采集頭帽采用10-20國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，由16個發(fā)射光源和16個接收探頭組成53個通道，探頭與光源相距3 cm，檢測區(qū)覆蓋大腦前運動皮層、輔助運動皮層、Broca區(qū)、背外側(cè)前額葉、額眼區(qū)和額極。采樣頻率20 Hz，波長690和830 nm。

（2）數(shù)據(jù)處理：運用Matlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析，即先將原始發(fā)光強度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光密度數(shù)據(jù)，再通過帶通濾波（0.01～0.1 Hz）去除高頻噪聲和低頻數(shù)據(jù)漂移，最后運用比爾-朗伯定律將光密度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成oxy-Hb濃度值。提取患者被動踏車運動前1 min和運動30、60、90 min后53個通道的oxy-Hb濃度值，按組別取平均值進(jìn)行比較。

3）安全性

若患者在被動踏車運動過程中出現(xiàn)下述情況之一，須立即中止運動，并及時采取救治措施，以保證其生命安全：①竇性心動過緩或竇性心動過速，尤其是心率＜50次/min或＞140次/min，或者出現(xiàn)室性早搏、心房顫動等心律失常表現(xiàn)；②心電圖ST-T缺血改變或出現(xiàn)胸悶、胸痛等心肌缺血表現(xiàn)；③血壓異常，平均動脈壓＜60 mmHg或收縮壓＞200 mmHg；④呼吸窘迫，經(jīng)皮血氧飽和度＜90%并持續(xù)≥1 min；⑤體溫升高，＞39 ℃。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

運用SPSS 21.0軟件對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。計數(shù)資料以頻數(shù)表示，采用χ2檢驗；計量資料經(jīng)檢驗均符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組內(nèi)比較采用配對t檢驗，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析。顯著性水平α＝0.05，P＜0.05提示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 運動前后每搏輸出量、心輸出量比較

運動前，3組患者的每搏輸出量、心輸出量比較，差異均沒有統(tǒng)計學(xué)意義（表2，P＞0.05）。運動后，與運動前相比，30 min組患者的每搏輸出量、心輸出量均無明顯變化（P＞0.05）；60 min組患者的每搏輸出量無明顯變化（P＞0.05），但心輸出量顯著增高（P＜0.05）；90 min組患者的每搏輸出量、心輸出量均顯著增高（P＜0.001）。組間比較結(jié)果顯示，90 min組患者運動后的每搏輸出量、心輸出量增高幅度最顯著（P＜0.001）。

表2 運動前后每搏輸出量、心輸出量比較（±s）

表2 運動前后每搏輸出量、心輸出量比較（±s）

注：a）與30 min組比較，P＜0.05；b）與60 min組比較，P＜0.05。

組別每搏輸出量/mL心輸出量/（L·min－1）運動前運動后t值P值運動前運動后t值P值30 min組（n＝20）60 min組（n＝20）90 min組（n＝20）0.144 0.029＜0.001 F值P值64.55±11.33 63.90±10.32 65.80±11.06 65.35±10.05 65.25±9.17 70.85±9.31a, b)﹣1.670﹣1.981﹣9.896 0.111 0.062＜0.001 4.38±1.14 4.24±1.29 4.34±1.24 4.44±1.07 4.42±1.16 4.99±1.26a, b)﹣1.525﹣2.359﹣9.168 16.792＜0.001 0.157 0.855 0.075 0.928 23.534＜0.001

2.2 運動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較

運動前，3組患者左側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回、左側(cè)中央旁小葉、右側(cè)中央后回、左側(cè)和右側(cè)輔助運動區(qū)的oxy-Hb濃度比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（表3，P＞0.05）。運動后，與運動前相比，30 min組患者左側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回的oxy-Hb濃度均顯著增高（P＜0.001），但左側(cè)中央旁小葉、右側(cè)中央后回、雙側(cè)輔助運動區(qū)的oxy-Hb濃度均無明顯變化（P＞0.05）；60、90 min組患者左側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回、左側(cè)中央旁小葉、右側(cè)中央后回、雙側(cè)輔助運動區(qū)的oxy-Hb濃度均顯著增高（P＜0.001）。組間比較結(jié)果顯示，90 min組患者運動后的上述腦區(qū)oxy-Hb濃度增高幅度最顯著（P＜0.001）。

表3 運動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較（±s, μmol·L－1·mm－1）

表3 運動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較（±s, μmol·L－1·mm－1）

組別左側(cè)楔前葉左側(cè)額中回運動前運動后t值P值運動前運動后t值P值30 min組（n＝20）60 min組（n＝20）90 min組（n＝20）＜0.001＜0.001＜0.001 F值P值0.83±0.49 1.14±0.55 1.13±0.73 1.37±0.65 2.75±0.53a)3.18±0.70a, b)﹣7.356﹣10.972﹣10.569＜0.001＜0.001＜0.001 0.87±0.78 1.27±0.81 1.25±0.72 1.47±0.84 2.60±0.86a)3.06±0.87a, b)﹣8.222﹣6.985﹣13.654 1.802 0.174 27.918＜0.001 1.729 0.187 18.617＜0.001

表3（續(xù)1）

表3 運動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較（±s, μmol·L－1·mm－1）

組別左側(cè)中央旁小葉右側(cè)中央后回運動前運動后t值P值運動前運動后t值P值30 min組（n＝20）60 min組（n＝20）90 min組（n＝20）0.060＜0.001＜0.001 F值P值0.44±0.25 0.74±0.66 0.65±0.57 0.48±0.26 2.23±0.76a)3.00±0.78a, b)﹣2.032﹣5.852﹣12.507 0.056＜0.001＜0.001 0.71±0.67 0.97±0.63 0.64±0.49 0.76±0.60 2.57±0.76a)2.87±0.53a, b)﹣2.003﹣12.148﹣15.417 1.750 0.183 40.348＜0.001 1.620 0.207 96.331＜0.001

表3（續(xù)2）

表3 運動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較（±s, μmol·L－1·mm－1）

注：a）與30 min組比較，P＜0.05；b）與60 min組比較，P＜0.05。

組別左側(cè)輔助運動區(qū)右側(cè)輔助運動區(qū)運動前運動后t值P值運動前運動后t值P值30 min組（n＝20）60 min組（n＝20）90 min組（n＝20）0.143＜0.001＜0.001 F值P值0.94±0.52 1.28±0.83 1.15±0.85 1.00±0.55 2.47±0.76a)2.54±0.76a)﹣1.669﹣10.202﹣7.570 0.112＜0.001＜0.001 0.52±0.37 0.82±0.45 0.71±0.68 0.55±0.33 2.75±0.47a)3.08±0.73a, b)﹣1.526﹣13.452﹣12.144 31.634＜0.001 1.089 0.344 1.722 0.188 78.848＜0.001

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，10%～20%的腦卒中患者會出現(xiàn)嚴(yán)重不良心臟事件，且此風(fēng)險與腦卒中的嚴(yán)重程度成正比，而與患者有否心臟病史無關(guān)[6-7]。腦卒中患者急性期若出現(xiàn)嚴(yán)重心臟并發(fā)癥，則短期死亡風(fēng)險會增加2～3倍[8]，并會影響患者的長期預(yù)后[9]。腦卒中后腦心交互的機制可能主要與下丘腦-垂體-腎上腺軸功能紊亂、血漿兒茶酚胺水平激增、交感神經(jīng)/副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)失衡和腸道微生物菌群紊亂有關(guān)[10-12]。此外，腦卒中后的炎性反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)也在腦心交互中起著重要的介導(dǎo)作用[13-14]。無論上述何種機制，急性腦卒中都會導(dǎo)致患者自主神經(jīng)功能障礙[15]，主要表現(xiàn)為靜止時交感神經(jīng)功能亢進(jìn)，而在不同活動過程中心臟自主控制的適應(yīng)性減弱，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)在靜止和執(zhí)行各種任務(wù)時的平衡性下降，故常使得有更嚴(yán)重自主神經(jīng)功能障礙患者的運動能力更低，這可能會直接影響腦卒中患者的康復(fù)效果[16]。

腦卒中后心臟功能受損會增加患者神經(jīng)系統(tǒng)不良預(yù)后和90 d殘疾的風(fēng)險[17]?；颊吣X卒中后血漿內(nèi)皮素水平增高，這會直接毒害心肌組織，使血管強烈收縮，心肌后負(fù)荷增加。此時，心室肌需以更強的收縮來維持心臟正常泵血，由此導(dǎo)致心室肌逐漸肥厚，久之心室肌收縮力下降、泵血功能減退，出現(xiàn)心功能衰竭[18]。心功能與腦灌注和認(rèn)知功能密切相關(guān)，心輸出量降低會直接影響腦血流灌注，導(dǎo)致腦低灌注[19]。因此，當(dāng)腦卒中合并心功能下降時，由于心肌氧供不足，心肌收縮力下降，心輸出量減少，即可導(dǎo)致患者腦血流量減少，大腦氧供減少，最終影響疾病的預(yù)后。被動運動作為重癥腦卒中患者唯一能接受的康復(fù)運動模式，若能安全、有效地增強心臟泵血，促進(jìn)腦血流灌注，則可直接改善重癥腦卒中患者的康復(fù)效果。

本研究發(fā)現(xiàn)，重癥腦卒中患者在30 min被動踏車運動前后的每搏輸出量、心輸出量變化不明顯，說明對心功能影響較小。然而，腦卒中會導(dǎo)致大腦自我調(diào)節(jié)功能紊亂，由此使得腦血流直接受心臟泵血功能的影響[20]。因此，雖然30 min組患者運動后的大腦左側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回oxy-Hb濃度有所增高，但與60、90 min組患者相比，變化也不太明顯。對于重癥腦卒中患者，60、90 min被動踏車運動不僅能有效增高心輸出量，而且可顯著增高大腦左側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回、左側(cè)中央旁小葉、右側(cè)中央后回和雙側(cè)輔助運動區(qū)的oxy-Hb濃度，說明被動踏車運動時心輸出量的即刻增高會直接導(dǎo)致腦血流量的增加[21]。Doering等[22]研究了被動運動對年輕健康個體腦血流動力學(xué)和腦代謝的影響，發(fā)現(xiàn)與運動前相比，被動運動時大腦中動脈血流速率峰值顯著增高，同時細(xì)胞色素aa3水平和腦氧飽和度顯著增高，說明被動運動具有腦激活并改善大腦血液循環(huán)、促進(jìn)大腦代謝的作用。此外，90 min組患者運動后的心輸出量和大腦oxy-Hb濃度增高幅度均較60 min組患者更顯著，說明長時程的被動踏車運動更有助于改善重癥腦卒中患者的自主神經(jīng)功能障礙，促進(jìn)交感神經(jīng)興奮，增強心肌收縮力，促進(jìn)心臟泵血，提高腦血氧水平，激活大腦通路，且安全性好，無不良反應(yīng)。

本研究存在一定的局限性，僅觀察了被動踏車運動對重癥腦卒中患者心功能和腦血氧水平的短時影響，今后還需進(jìn)一步觀察其長期效果。此外，在長期觀察對患者心功能和腦血氧水平影響的同時，還應(yīng)對患者運動功能、意識障礙等變化進(jìn)行綜合評估。