等速肌力訓練聯合有氧運動對腦卒中患者心肺功能及下肢運動功能的影響

冉龍飛 聶志強 郭軍輝 劉新新 王楠

腦卒中是造成人類死亡和殘疾的最主要原因之一，自2015年以來數據統計，中國居民腦卒中總體發病率達1.4%(386/10萬)[1]，尤其是60歲以上的老年人則具有更高的發病率和死亡率[2]。伴隨醫學技術的發展，腦卒中患者的生存率得到了明顯提升，然而幸存者中有70%～80%的患者仍存在肢體功能障礙，將直接導致運動功能和心肺功能下降，嚴重影響患者的生活質量[3]。有氧運動被認為可以有效改善腦卒中患者心肺功能[4]。有學者建議將抗阻訓練作為有氧運動的輔助訓練[5]，而等速運動技術是目前認為抗阻肌力訓練中最成熟的方法之一，因其在運動過程中裝置可提供自適應性阻力矩，始終與訓練者肌肉收縮產生的關節主動力矩相等[6]，使訓練者的關節根據裝置匹配的阻力進行訓練[7]。然而，目前腦卒中患者中有氧運動多應用于心肺功能研究，等速肌力訓練多應用于肢體功能的評估和治療，故本研究主要探討等速肌力訓練聯合有氧運動對腦卒中患者心肺功能及下肢運動功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年8月至2021年5月在天津北大醫療海洋石油醫院康復科就診的患者80例，隨機數字表分為對照組和聯合組各40例，所有患者均簽署知情同意書。兩組患者性別、年齡、病程、BMI、卒中類型及偏癱側別等一般資料比較差異無統計學意義(P＞0.05)。

1.2 選取標準 納入標準：符合《中國腦血管病一級預防指南2019》中關于腦梗死和腦出血的診斷標準[8]，并經影像學顱腦CT或MRI確診；首次發病，病程＞2個月，生命體征平穩；年齡60～75歲，單側偏癱且患側下肢Brunnstrom分期為Ⅳ期及以上。排除標準：改良Ashworth痙攣評定≥II級；嚴重認知功能障礙，精神疾患；嚴重感染疾病，心血管疾病，下肢骨折及嚴重的骨關節炎。

1.3 治療方法 兩組均進行常規康復治療，應用Bobath法、運動再學習等神經發育技術以抑制異常運動姿勢并誘發正常運動模式為主，包括平衡訓練、步行訓練、協調訓練、軀干肢體運動控制訓練、ADL訓練，生物反饋及傳統針灸康復。在常規康復治療基礎上對照組增加40 min有氧運動訓練，聯合組增加20 min的患側膝關節屈伸等速肌力訓練和20 min有氧運動訓練。運動過程中均進行血氧飽和度監測及動態血壓監測，若有不適及時停止運動。兩組所有治療均為1次/d，5 d/周，持續4周。

1.3.1 有氧運動 運動類型：COSMED功率自行車；運動強度：自我感知勞累分級量表(Borg)主觀用力程度分級(RPE)評分控制在12～15分；運動時間：對照組運動40 min，包括熱身5 min，訓練30 min，整理5 min。聯合組運動20 min，包括熱身3 min，訓練15 min，整理2 min。

1.3.2 等速肌力訓練 應用HUMAC2009NORM多關節等速測試與訓練系統對患側膝關節屈伸肌群進行等速向心肌力訓練。運動強度參照Borg量表RPE，評分控制在12～15分，先選擇180°/s角速度進行3 min預熱練習，然后分別在120°/s，90°/s，60°/s角速度下開始等速肌力訓練，訓練分4組完成，每組各角速度均做10個，角速度間隙休息15 s，組間休息1 min；訓練時間為20 min。

1.4 評定標準 兩組患者治療前和治療4周后均由專業治療師完成如下評定，且評定者不知存在本項研究。

1.4.1 等速測試 評定前詢問患者身體有無不適，血壓、血糖是否異常并告知患者相關注意事項。取坐位將患者固定于等速訓練椅上，上半身及腰部均用寬尼龍帶交叉固定，調整舒適座位，患側膝關節屈曲90°放置于訓練座椅邊緣并在膝上5 cm及踝上3 cm處用尼龍帶固定，調試座椅及等速動力軸使膝關節運動軸心與等速動力軸在一條直線上，連接動力系統并對肢體減重設置，預測3次后正式開始測試，記錄膝關節屈伸在角速度為60°/s下的峰力矩(peak torque，PT)。PT是肌肉收縮輸出的最大力矩，數值越高代表肌力越大。

1.4.2 心肺運動試驗 采用COSMED運動心肺評估系統，試驗前告知患者相關注意事項，調試好設備，將患者扶坐在功率自行車上，調節舒適座位，用彈力帶將患足和患手分別固定于腳踏板和上肢把手上，佩戴面罩、血壓袖帶、血氧飽和度監測儀、連接心電圖，根據《美國心肺康復協會(American Association of Cardiovascular and Pulmonary Rehabilitation，AACVPR)心臟康復指南第六版》[9]建議選擇癥狀限制性方案開始心肺運動試驗，首先進行2 min零阻力靜息運動，后以15 W/min的負荷幅度遞增，保持轉速在45～60 r/min。試驗終止指征嚴格參照以上指南執行。記錄峰值攝氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)、無氧閾(anaerobic threshold，AT)、峰值氧脈搏(peak oxygen pulse，VO2/HRpeak)。評定室配備氧氣袋，除顫儀及急救藥品等。最大攝氧量(VO2max)是評估心肺功能的金指標，而在實際臨床中患者由于癥狀限制等因素無法達到VO2max，故VO2max和VO2peak經常互換使用[10]，因此本文中以VO2peak作為參考指標。AT值是機體在進行遞增負荷運動時代謝供能由有氧向無氧轉換的臨界值，本文中AT值用O2攝取量單位表示。VO2/HRpeak是心臟每搏量能運輸的氧量，取決于外周組織對氧的攝取量。VO2peak、AT和VO2/HRpeak越高說明機體心肺儲備、運動耐力及利用氧的能力越好。

1.4.3 Fugl-Meyer 下肢運動功能評定量表(FMA-LE) 采用FMA-LE 量表評估患者運動功能，評分越高提示患者運動功能越好。

1.5 統計學方法 采用SPSS 23.0版統計學軟件分析數據，計量資料以均數±標準差(±s)表示，數據分布符合正態性，組內比較采用配對t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料采用χ2檢驗。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

80例患者均完成試驗并順利完成了本項研究，無脫落病例。

2.1 兩組患者治療前后下肢運動功能比較 治療前，兩組患者膝關節屈伸PT和FMA-LE評定數據比較差異無統計學意義(P＞0.05)。治療4周后，兩組患者PT和FMA-LE評定數據較治療前均有所提高，差異有統計學意義(P＜0.05)，且聯合組提高幅度明顯高于對照組，差異有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 兩組患者治療前后下肢運動功能比較(±s)

表1 兩組患者治療前后下肢運動功能比較(±s)

注：PT＝峰力矩，FMA-LE＝Fugl-Meyer下肢運動功能評定量表。

屈曲PT(N·m) 伸展PT(N·m)治療前 治療后 治療前 治療后 治療前 治療后對照組 40 12.87±3.07 16.53±5.63 26.05±4.82 28.75±4.91 12.05±2.64 14.25±3.67聯合組 40 12.43±2.53 20.23±4.97 26.10±4.94 34.17±11.91 12.10±2.71 17.40±5.53 t值－0.688 3.115 0.046 2.662 0.084 3.001 P值 0.493 0.003 0.964 0.009 0.934 0.004 FMA-LE(分)組別 例數

2.2 兩組患者治療前后心肺功能比較 治療前，兩組患者VO2peak、AT、VO2/HRpeak評定數據比較差異無統計學意義(P＞0.05)。治療4周后，兩組患者VO2peak、AT、VO2/HRpeak較治療前均有所改善，且聯合組提高幅度明顯高于對照組，差異有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 兩組患者治療前后心肺功能比較(±s)

表2 兩組患者治療前后心肺功能比較(±s)

注：VO2peak＝峰值攝氧量，AT＝無氧閾，VO2/HRpeak＝峰值氧脈搏。

組別 例數 VO2peak[mL/(kg·min)] AT(mL/min)治療前 治療后 治療前 治療后 治療前 治療后對照組 40 10.37±2.60 12.69±3.14 661.40±191.89 760.98±236.48 8.75±1.73 9.12±1.79聯合組 40 10.99±2.39 16.52±6.49 633.40±140.48 944.55±319.20 8.15±1.68 12.53±3.51 t值 1.108 3.360－0.745 2.923－1.565 4.077 P值 0.271 0.001 0.459 0.005 0.122 ＜0.001 VO2/HRpeak(mL/beat)

3 討論

有研究顯示[11]3/4腦卒中患者出現不同程度的心肺功能下降，主要原因是偏癱后中樞呼吸驅動儲備下降[12]，導致肺容積、通氣功能、運動氣體代謝能力下降致使運動功能降低，同樣由于患者運動功能受到限制，最大攝氧量、無氧閾、心率儲備及肺功能相關指標也會顯著下降，進而相互影響形成惡性循環。有研究發現[13]最大攝氧量和下肢偏癱的嚴重程度密切相關，有研究[14]發現隨著運動功能的改善及肌力的恢復，FVC、PEF等肺通氣功能也明顯提高，由此可見腦卒中患者心肺功能與運動功能相輔相成，相互影響。

李綱等[15]研究表明，對腦卒中患者采用常規康復治療結合等速肌力訓練可明顯改善下肢運動功能。本研究結果顯示治療4周后對照組PT、FMA-LE較治療前差異有統計學意義(P＜0.05)，提示單純的有氧運動可以增加患者下肢的肌肉做功，可改善肌肉耐力[16]，但對于患者運動功能改善有限，考慮與受試者的運動量較小及干預時間過短有關；而治療4周后聯合組的PT、FMA-LE與治療前比較均有明顯改善(P＜0.05)，且提高幅度明顯高于對照組(P＜0.05)，說明聯合組患者下肢運動功能得到了提高，表明等速肌力訓練聯合有氧運動在改善患者下肢運動功能方面優于單純的有氧運動。

大量國內外研究表明，通過對腦卒中患者進行功率自行車、四肢聯動等有氧訓練能延遲肌肉疲勞的發生，增強患者肌耐力及肌肉攜氧能力，改善心肺功能[14，17]。腦卒中康復臨床實踐指南推薦意見[18]中提出，中等強度的有氧運動可以提高患者的有氧耐力；國外學者[19]研究發現對腦卒中患者采取共4周的跑步機訓練后，患者6MWT、FVC等心肺功能均明顯改善。本研究結果顯示，兩組治療4周后，VO2peak、AT、VO2/HRpeak與治療前相比均有明顯改善(P＜0.05)，說明兩組患者的心肺功能均得到了提高，表明有氧運動可以改善腦卒中患者心肺功能，是腦卒中患者心肺康復的重要訓練方法之一，這與以上國內外學者研究一致[4，17-19]；然而本研究亦顯示聯合組的VO2peak、AT、VO2/HRpeak改善程度明顯優于對照組(P＜0.05)，說明等速肌力訓練聯合有氧運動的訓練方式在改善患者心肺功能方面療效優于有氧運動的單一干預治療，且具有協同作用。郭凱鋒等[20]研究結果顯示等速肌力訓練聯合有氧運動治療腦卒中患者，其肺功能得到明顯改善。卓金等[21]研究表明在有氧運動的基礎上增加等速肌力訓練可明顯改善腦卒中患者肺功能、下肢運動功能及生活質量。呂俊良等[22]研究進展中顯示等速訓練技術對腦卒中患者的肌力和有氧耐力均有提高。因此等速肌力訓練聯合有氧運動可有效改善腦卒中患者由于運動功能障礙造成的一系列病理變化，促進患肢血液回流，增加回心血量和心輸出量[23-25]等，從而改善患者心肺功能。筆者認為其作用機制可能為：①腦卒中患者呼吸訓練與運動功能緊密相關[26]，而等速運動過程中下肢屈伸可間接帶動腹部和胸部形成節律性運動[27]，致使緊張的軀干肌得到放松，從而改善了胸腹的受限和運動能耗的增加，保持了膈肌等呼吸肌的正常功能[28]。②規律的下肢等速運動可增加本體感覺輸入[29]，改善大腦皮層的興奮性，使腦結構發生可塑性改變[30]，促進中樞神經系統與肢體生理反射的聯系，增強軀干肌及呼吸肌的功能，從而改善心肺功能。③等速運動作為一種特殊的運動方式，其運動效率和機械技巧使骨骼肌肌肉募集的運動單位數量增加，外周肌肉氧合和總功增多，使運動耐力增強[31]。

綜上所述，在常規康復治療基礎上采用等速肌力訓練聯合有氧運動的訓練方式對腦卒中患者心肺功能康復更有益，值得臨床參考應用。本研究中采用COSMED運動心肺評估系統和HUMAC2009NORM等速測試與訓練系統進行評估，確保數據客觀、研究結果科學合理，不足之處在于測試和訓練過程中可能存在設備操作而產生的誤差、患者情緒及主動積極性等其他因素對本研究的影響，有待進一步改進。