被動踏車運(yùn)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(jī)輔助通氣）、血流動力學(xué)不穩(wěn)定、全面強(qiáng)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。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，心、腦通過心血管系統(tǒng)對氧的運(yùn)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(jī)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(yùn)動。因此，如何通過規(guī)范的被動康復(fù)運(yùn)動來增強(qiáng)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(yùn)動的研究甚少。《中國腦卒中康復(fù)治療指南》[3]對康復(fù)運(yùn)動的強(qiáng)度和持續(xù)時間也沒有明確的推薦，但指出只要患者機(jī)體能夠耐受，增加康復(fù)運(yùn)動強(qiáng)度、延長康復(fù)運(yùn)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(yùn)動能較30、60 min被動踏車運(yùn)動更好地改善重癥腦卒中患者的心臟血流動力學(xué)，且運(yùn)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(yùn)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(jī)、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(yùn)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(jī)數(shù)字表法將60例重癥腦卒中患者隨機(jī)分為30、60和90 min被動踏車運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動前1 min至運(yùn)動結(jié)束時的每搏輸出量和心輸出量，并比較患者運(yùn)動前1 min與運(yùn)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(yùn)動前1 min至運(yùn)動結(jié)束時的oxy-Hb濃度，并比較患者運(yùn)動前1 min與運(yùn)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(yùn)動皮層、輔助運(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(yùn)動前1 min和運(yùn)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(yùn)動過程中出現(xiàn)下述情況之一，須立即中止運(yùn)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(yùn)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(yùn)動前后每搏輸出量、心輸出量比較

運(yùn)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(yùn)動后，與運(yùn)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(yùn)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(yùn)動前后每搏輸出量、心輸出量比較（±s）

表2 運(yùn)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(yùn)動前運(yùn)動后t值P值運(yùn)動前運(yùn)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(yùn)動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較

運(yùn)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(yùn)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(yùn)動后，與運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動前后不同腦區(qū)oxy-Hb濃度比較（±s, μmol·L－1·mm－1）

表3 運(yùn)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(yùn)動前運(yùn)動后t值P值運(yùn)動前運(yùn)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(yùn)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(yùn)動前運(yùn)動后t值P值運(yùn)動前運(yùn)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(yùn)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(yùn)動區(qū)右側(cè)輔助運(yùn)動區(qū)運(yùn)動前運(yùn)動后t值P值運(yùn)動前運(yùn)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(jī)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(jī)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(yùn)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]。患者腦卒中后血漿內(nèi)皮素水平增高，這會直接毒害心肌組織，使血管強(qiáng)烈收縮，心肌后負(fù)荷增加。此時，心室肌需以更強(qiáng)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(yùn)動作為重癥腦卒中患者唯一能接受的康復(fù)運(yùn)動模式，若能安全、有效地增強(qiáng)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動區(qū)的oxy-Hb濃度，說明被動踏車運(yùn)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(yùn)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(yùn)動前相比，被動運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(yùn)動功能、意識障礙等變化進(jìn)行綜合評估。