四肢聯動在脊髓損傷患者心肺功能評估中的可行性研究

張秋陽，錢貞，李瑾，王濟紅，陳偉

脊髓損傷是由各種原因引起脊髓結構、功能損傷而導致損傷水平以下脊髓神經功能（包括運動、感覺、括約肌及自主神經功能）障礙［1］，患者病情復雜且預后較差，常會導致終身殘疾甚至危及患者生命安全［2-3］。近年來隨著交通業及工業發展，我國脊髓損傷發病率呈現逐年升高趨勢，但臨床尚缺乏行之有效的治療方法。SEZER等［4］研究表明，脊髓損傷患者因久坐不動而易發生冠心病、高血壓、糖尿病等并發癥，而加強心肺功能對提高脊髓損傷患者生存質量及降低并發癥發生風險具有重要作用。心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）是綜合評價運動狀態下心肺等器官整體功能和儲備能力的主要檢查方式，目前國外主要使用曲柄測力計、臥式四肢訓練器及站姿行走器等［5-6］行CPET以評估脊髓損傷患者心肺功能，而我國僅有脊髓損傷截癱患者使用上肢功率車進行CPET的研究報道［7］。本研究首次使用四肢聯動進行CPET以評估脊髓損傷患者心肺功能，并探討其在脊髓損傷患者心肺功能評估中的可行性，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取徐州市中心醫院康復醫學科2016—2018年收治的脊髓損傷患者30例，均符合《脊髓損傷神經學分類國際標準（2011年修訂）》［8］中的脊髓損傷診斷標準。所有患者中男21例，女9例；年齡18～64歲，平均年齡（49.2±12.3）歲；體質量49.3～80.1 kg，平均體質量（62.1±10.4）kg；病程3個月～2年，平均病程（1.0±0.6）年。本研究經徐州市中心醫院醫學倫理委員會審核批準，所有患者知情并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準 （1）神經損傷平面在T10以下，美國脊髓損傷協會（ASIA）損傷分級為A級或B級；（2）坐位平衡Ⅱ級或以上，上肢肌力正常，可耐受CPET；（3）脊柱穩定性良好，雙下肢肌群改良Ashworth量表分級≤2級，雙下肢髖、膝、踝關節被動關節活動度（ROM）正常；（4）生命體征穩定，無自主神經過反射狀況，且近7 d內可以正常體力活動。

1.2.2 排除標準 （1）血壓不穩定、心功能不全者；（2）合并嚴重心血管疾病者；（3）服用β-受體阻滯劑等影響心率的藥物者；（4）伴有顱腦創傷者；（5）出現發熱、感染、褥瘡等并發癥者；（6）合并膀胱感染、腎結石、糖尿病、癥狀性低血壓及有反復發作的自主神經異常反射病史者；（7）伴有嚴重認知障礙、抑郁等不能配合四肢聯動及上肢功率車運動者。

1.3 方法 所有患者使用四肢聯動、上肢功率車行CPET，試驗前勿飽餐或長時間空腹，勿吸煙或飲用濃咖啡；試驗時穿寬松、舒適的運動鞋、襪子和衣服；試驗前0.5 h，根據儀器制造商指示將運動心肺功能測試及代謝分析系統（型號：K4b2，意大利COSMED公司生產）做好氣體標定、容量標定和流量標定。此外，在評估室配備氧氣、除顫儀、急救藥品等，以確保患者試驗過程中安全。

1.3.1 四肢聯動 準備好四肢聯動設備（型號：MINI-7005Ⅱ，北京藍田醫療設備有限公司生產）并與運動心肺功能測試及代謝分析系統聯機，之后將受試者安全地轉移到四肢聯動設備上，調整好座椅前后距離及手柄長度（以便于受試者發力為宜）。該四肢聯動設備共有16檔阻力并配有阻力顯示屏，每一小格代表一檔阻力，可手動加減阻力（見圖1）。根據受試者性別、年齡及運動習慣等選擇1～2檔/2 min的阻力遞增方案（階梯式遞增方案）進行癥狀限制性最大遞增CPET，受試者接好面罩以保證不漏氣、連接呼出氣采集管及心電監測設備、袖帶血壓，靜坐3 min；然后握持四肢聯動把手開始運動，無功率負荷熱身運動3 min，配備秒表節律器，幫助測試者將轉速主動保持在（60±5）r/min，于遞增負荷下運動8～12 min，結束后休息6 min恢復。其中心電監測從靜坐開始持續至運動恢復末，觀察患者心電圖變化；血壓于開始運動前檢測1次，運動后每隔2 min檢測1次，直至運動恢復末。為了確保運動的安全性，參照美國運動醫學會（American College of Sports Medicine，ACSM）運動終止標準［9］及時終止CPET。運動終止后仍需對患者進行密切觀察，包括心電圖、血壓及患者感受，監測時間至少持續3 min以上，如心電圖存在ST-T段改變和心律失常則應延長監測時間。

1.3.2 上肢功率車 所有患者于四肢聯動試驗后第2天同一時間段使用上肢功率車（型號：THERA-VITAL，德國麥迪卡公司生產）進行CPET，具體如下：首先，將上肢功率車平放于地面，安全固定，調節手柄高度至最合適位置（見圖2），之后受試者進入測試場所并取坐位，將運動心肺功能測試及代謝分析系統與上肢功率車聯機。根據受試者性別、年齡和運動習慣等選擇5～15 W/min的功率遞增方案（斜坡式遞增方案）進行癥狀限制性最大遞增CPET。測試過程及試驗終止標準同四肢聯機試驗。

圖1 四肢聯動Figure 1 Limbs linkage

1.4 觀察指標 記錄所有患者使用四肢聯動及上肢功率車行CPET結果，包括靜息心率（HRrest）、峰值心率（HRpeak）、靜息舒張壓（DBPrest）、靜息收縮壓（SBPrest）、峰值舒張壓（DBPpeak）、峰值收縮壓（SBPpeak）、峰值攝氧量（VO2peak）、峰值攝氧量/預測攝氧量（VO2peak/VO2pred）、無氧域時攝氧量（VO2AT）、峰值分鐘通氣量（VEpeak）、峰值呼吸交換率（RERpeak）、峰值代謝當量（METpeak）及峰值氧脈搏（VO2/HRpeak）。CPET完成即刻采用Borg主觀自覺勞累分級表法［10］評估患者呼吸困難及腿部疲勞程度，總分6～20分，評分越高提示患者呼吸困難及腿部疲勞程度越嚴重。

1.5 統計學方法 應用SPSS 16.0統計學軟件進行數據處理，計量資料以（x ±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；四肢聯動與上肢功率車試驗過程中HRpeak、VO2peak相關性分析采用Pearson相關分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

圖2 上肢功率車Figure 2 Upper limb cycle ergometer

2.1 四肢聯動與上肢功率車試驗結果比較 所有患者完成四肢聯動及上肢功率車試驗，無一例出現心血管不良事件。四肢聯動與上肢功率車試驗過程中HRrest、DBPrest、SBPrest、DBPpeak、SBPpeak及VO2peak/VO2pred比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；四肢聯動試驗過程中HRpeak、VO2peak、VO2AT、VEpeak、RERpeak、METpeak及VO2/HRpeak高于上肢功率車，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

2.2 相關性分析 Pearson相關分析結果顯示，四肢聯動與上肢功率車試驗過程中HRpeak（r=0.93）、VO2/HRpeak（r=0.89）均呈正相關（P＜0.05）。

2.3 四肢聯動與上肢功率車試驗完成即刻呼吸困難評分和腿部疲勞程度評分比較 四肢聯動試驗完成即刻呼吸困難評分和腿部疲勞程度評分低于上肢功率車試驗，差異有統計學意義（P＜0.05，見表2）。

表1 四肢聯動與上肢功率車試驗結果比較（x±s）Table 1 Comparison of limbs linkage equipment test results and upper limb cycle ergometer test results

表2 四肢聯動與上肢功率車試驗完成即刻呼吸困難評分和腿部疲勞程度評分比較（x±s，分）Table 2 Comparison of dyspnea score and leg fatigue degree score immediately after limbs linkage equipment test and upper limb cycle ergometer test

3 討論

脊髓損傷患者康復過程較長，導致其運動量減少及體能降低，易并發心血管疾病［4，11］。因此，及時、準確地評估脊髓損傷患者心肺功能成為當前的研究熱點。CPET是一種在負荷遞增運動過程中反映機體循環、呼吸、血液、代謝等多系統功能動態變化的檢查手段，是臨床公認的評價機體心肺功能的“金標準”［12-13］。而脊髓損傷患者存在肌肉癱瘓、肌張力異常、站立平衡功能損傷等問題，因此采用CPET評估患者心肺功能較為受限。既往研究表明，CPET與特定運動設備（如上肢功率車等）動態聯用可判斷脊髓損傷患者心肺功能，預測患者心血管疾病發生風險［14-15］；但臨床實踐中發現，使用上肢功率車行CPET僅利用了患者的上肢功能，而軀干、下肢殘存肌肉功能未參與運動，因此存在因不能動員全身肌肉做功而導致測量指標低于實測值的情況［16-18］。四肢聯動是四肢均參與運動的聯動設備，運動過程中可利用上下肢運動并調動更多肌肉群，除雙上肢推拉動作以外還結合雙下肢交互蹬踏運動，并帶動部分軀干活動，可行性好且安全、有效；此外，還可能增加患者運動強度，進而引起更高的攝氧量及心率反應［10，19］。

本研究首次使用四肢聯動對脊髓損傷患者進行CPET以評估其心肺功能，結果顯示，四肢聯動與上肢功率車試驗過程 中 HRrest、DBPrest、SBPrest、DBPpeak、SBPpeak及 VO2peak/VO2pred間無統計學差異，但四肢聯動試驗過程中HRpeak、VO2peak、VEpeak、RERpeak、METpeak及VO2/HRpeak高于上肢功率車試驗。無氧閾指骨骼肌尚未出現乳酸堆積情況下負荷遞增運動過程中機體最大限度地利用最大攝氧量的百分比，可有效反映機體骨骼肌的運動耐力［7］。本研究結果顯示，四肢聯動試驗過程中VO2AT高于上肢功率車試驗，提示與上肢功率車相比，使用四肢聯動進行CPET可更有效地增加脊髓損傷患者運動強度，從而在更接近實際運動情況下分析患者心肺功能，與既往研究結果相一致［10，19］。

本研究結果顯示，四肢聯動與上肢功率車試驗過程中HRpeak、VO2/HRpeak均高度相關，提示使用四肢聯動評估脊髓損傷患者心肺功能是有效、可靠的。本研究結果還顯示，四肢聯動試驗完成即刻呼吸困難評分和腿部疲勞程度評分低于上肢功率車，提示與上肢功率車相比，使用四肢聯動進行CPET的脊髓損傷患者疲勞感輕微，分析其原因可能為四肢聯動整合了軀干運動和四肢運動，當受試者腿部乏力時可借助上肢及軀干力量協助下肢運動，從而減輕腿部運動負荷，防止因下肢局部疲勞而過早終止。

綜上所述，與上肢功率車相比，采用四肢聯動進行CPET能更有效地增加脊髓損傷患者運動強度，從而更加準確地評估心肺功能，且患者疲勞感輕微，因此四肢聯動可能更適合用于脊髓損傷患者的心肺功能評估，具有一定推廣應用價值。

本文鏈接

不同臨床目的及生理狀態下檢測到的心肺運動試驗（CPET）指標的處理原則也不盡相同，從優化臨床診療應用的角度考慮CPET主要指標處理如下：（1）靜息狀態值平均其最后120 s的數據；（2）熱身狀態值平均其最后30 s的數據；（3）最大極限運動狀態值平均其最后30 s的數據；（4）在無氧閾（AT）狀態時的氧耗量值基本以10 s值為準；（5）恢復期數值多以恢復1或2 min時的10 s值表示。