加速度計(jì)在心力衰竭患者體力活動(dòng)評(píng)估與指導(dǎo)中的應(yīng)用進(jìn)展

孟盈彤，鄭清如，戈曉華

(1上海交通大學(xué) 護(hù)理學(xué)院，上海 200001；2上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院 護(hù)理部，上海 200092)

心力衰竭(簡(jiǎn)稱心衰)，是所有心臟疾病的終末階段，患者癥狀復(fù)雜且生活質(zhì)量差[1]。體力活動(dòng)是指骨骼肌收縮導(dǎo)致能量消耗高于基礎(chǔ)代謝率的任何活動(dòng)[2]。體力活動(dòng)作為心臟康復(fù)的重要組成部分，可顯著改善患者的心功能及生活質(zhì)量[3]，已被美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)基金會(huì)/美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)心力衰竭管理指南列為ⅠA級(jí)推薦[4]。但研究[5]顯示，有40%～91%的心衰患者沒(méi)有規(guī)律參加體力活動(dòng)。為此，各學(xué)科醫(yī)務(wù)人員包括護(hù)士均嘗試采取措施促進(jìn)心衰患者的體力活動(dòng)參與。準(zhǔn)確高效的體力活動(dòng)評(píng)估是制定和實(shí)施指導(dǎo)的基礎(chǔ)，加速度計(jì)(accelerometer)作為新興的可穿戴式體力活動(dòng)客觀評(píng)估工具相較于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估工具，具有測(cè)量精確度高且可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且已在國(guó)外心衰患者體力活動(dòng)評(píng)估與指導(dǎo)中展開(kāi)應(yīng)用[6]。但國(guó)內(nèi)護(hù)理人員多對(duì)加速度計(jì)的認(rèn)識(shí)不足，在心衰患者體力活動(dòng)評(píng)估中缺乏客觀工具的使用[7]，可能導(dǎo)致前期評(píng)估精確性和后續(xù)指導(dǎo)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性不足。因此本研究對(duì)加速度計(jì)在心衰患者體力活動(dòng)評(píng)估與指導(dǎo)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為臨床實(shí)踐提供指導(dǎo)。

1 概述

加速度計(jì)是一種可佩戴于腰部、臀部、手腕、手臂、腳踝等部位的用于測(cè)量個(gè)體體力活動(dòng)強(qiáng)度和能量消耗的無(wú)創(chuàng)傳感器。在心衰患者中應(yīng)用較多加速度計(jì)種類主要為單軸、三軸加速度計(jì)及各種內(nèi)置加速度計(jì)的活動(dòng)監(jiān)測(cè)器。其中單軸加速度計(jì)主要為ActivPALTM(AP)，三軸加速度計(jì)為ActiGraph GT3X(AG GT3X)、Stayhealthy RT3(RT3)等，均可輸出步數(shù)、活動(dòng)強(qiáng)度、能量消耗等數(shù)值，還可用于不同姿態(tài)(站、坐、躺等)的識(shí)別。但三軸加速度較單軸加速度計(jì)由于軸數(shù)及測(cè)量平面更多，因此更為精確、應(yīng)用更為廣泛。加速度計(jì)一般需連續(xù)佩戴7 d，每日除洗澡、游泳、睡覺(jué)外需佩戴至少8 h。由于單純加速度計(jì)功能較為局限，用戶體驗(yàn)單一，因此如Fitbit Charge HR等設(shè)備目前正與心率、睡眠等監(jiān)測(cè)器聯(lián)合使用，以增加更多樣化的功能體驗(yàn)，且其佩戴要求及測(cè)量精確度也與加速度計(jì)相似。隨著可穿戴設(shè)備的逐漸普及，智能手表[8]及智能手環(huán)[9]也均開(kāi)始內(nèi)嵌加速度計(jì)，但這些設(shè)備由于內(nèi)部算法及佩戴沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)范，因此評(píng)估結(jié)果不如單純加速度計(jì)精準(zhǔn)[10]，但仍有價(jià)格易于接受和佩戴簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。

2 加速度計(jì)在心衰患者體力活動(dòng)評(píng)估與指導(dǎo)中的應(yīng)用效果

2.1 評(píng)估體力活動(dòng)質(zhì)量，量化患者活動(dòng)質(zhì)量和效果

2.1.1 評(píng)估不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間 加速度計(jì)通過(guò)一定單位時(shí)間內(nèi)的加速度計(jì)數(shù)的大小值可劃分久坐、低、中、高四種不同強(qiáng)度體力活動(dòng)，同時(shí)可輸出不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間。Dontje 等[11]使用加速度計(jì)測(cè)量了心功能Ⅲ級(jí)的心衰患者每日中等強(qiáng)度的體力活動(dòng)時(shí)間僅為15 min，且無(wú)任何高強(qiáng)度活動(dòng)。而久坐是指以坐姿或斜躺姿勢(shì)進(jìn)行的能量消耗小于或等于1.5代謝當(dāng)量的清醒活動(dòng)，屬?gòu)?qiáng)度最低的體力活動(dòng)[12]。Yavari等[13]使用加速度計(jì)對(duì)不同類型心衰患者及健康人共四類人群的久坐行為進(jìn)行了測(cè)量；結(jié)果顯示，四類人群的每日久坐時(shí)間分別為12.7、12.6、12.0、11.1 h。

2.1.2 評(píng)估體力活動(dòng)能量消耗 人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，供能物質(zhì)消耗，釋放熱量，加速度計(jì)輸出原始加速度計(jì)數(shù)值，通過(guò)專門的計(jì)算方程可將加速度計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換為能量消耗的數(shù)值。一項(xiàng)縱向研究[14]顯示，在心衰患者左心室輔助裝置植入和心臟移植手術(shù)前后4個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)分別使用加速度計(jì)測(cè)量其身體活動(dòng)的能量消耗，兩種手術(shù)前心衰患者的體力活動(dòng)平均能量消耗分別為(330±129)kcal/d和(313±95)kcal/d，較健康成人低50%以上，且在術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)上能量消耗無(wú)顯著變化。

2.1.3 分析體力活動(dòng)時(shí)身體姿勢(shì) 目前ActivPAL系列加速度計(jì)及三軸加速度計(jì)配合陀螺儀可以準(zhǔn)確測(cè)量患者活動(dòng)時(shí)的加速度和角速度，因此可分析不同動(dòng)作狀態(tài)。Hoffmann等[15]研究顯示，通過(guò)加速度計(jì)監(jiān)測(cè)心衰患者日常生活中站、坐、躺、走、上坡/上樓、下坡/下樓、慢跑等動(dòng)作，其在上下坡或樓梯動(dòng)作中表現(xiàn)最差。另有學(xué)者利用內(nèi)置加速度傳感器和陀螺儀的手機(jī)開(kāi)發(fā)了一個(gè)專門進(jìn)行步態(tài)分析的應(yīng)用程序GaitTrack，該程序可記錄患者的時(shí)空運(yùn)動(dòng)參數(shù)以識(shí)別不同的身體活動(dòng)，在慢性肺臟疾病及心衰患者中驗(yàn)證了其測(cè)量患者步行等體力活動(dòng)的準(zhǔn)確率高達(dá)94.13%[16]。

2.2 評(píng)估心功能，及早識(shí)別患者病情變化 使用加速度計(jì)評(píng)估心衰患者體力活動(dòng)不僅可以直接反應(yīng)患者的心功能狀態(tài),還可遠(yuǎn)程對(duì)心衰患者實(shí)施六分鐘步行實(shí)驗(yàn)(6 minutes walking test，6MWT) ，間接反應(yīng)患者心功能，以協(xié)助護(hù)理人員早期發(fā)現(xiàn)患者病情變化跡象并作出處理。國(guó)外一項(xiàng)研究[17]顯示，加速度計(jì)測(cè)量的心衰患者體力活動(dòng)能直接預(yù)測(cè)發(fā)病率、認(rèn)知功能、心功能狀態(tài)和不良事件(如再入院)等，并且與其死亡率之間顯示出強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)。另外，Jehn等[18]研究證實(shí)了使用加速度計(jì)遠(yuǎn)程評(píng)估患者的6 min步行距離和6 min步行速度的可靠性。近年來(lái)，有研究驗(yàn)證了內(nèi)置加速度傳感器的心臟復(fù)律除顫器[19]以及手機(jī)應(yīng)用程序(SA-6MWT)[20]也可用于實(shí)施家庭遠(yuǎn)程6WMT。國(guó)內(nèi)學(xué)者[21]使用內(nèi)置加速度計(jì)的手環(huán)進(jìn)行心衰患者遠(yuǎn)程6WMT，并將該結(jié)果與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；研究顯示，手環(huán)測(cè)量的行走距離要高于實(shí)際測(cè)量，而手環(huán)監(jiān)測(cè)靜息及實(shí)驗(yàn)后心率與遙測(cè)心電監(jiān)護(hù)測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)顯著差異，因此國(guó)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)手環(huán)雖然測(cè)量精確度不高，但依然可為心衰患者居家體力活動(dòng)康復(fù)提供安全保障。

2.3 實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)，提高患者體力活動(dòng)依從性 體積小巧、測(cè)量精確的加速度計(jì)可量化心衰患者體力活動(dòng)，還可通過(guò)實(shí)時(shí)反饋，改善心衰患者參與體力活動(dòng)的依從性及自我護(hù)理能力并改善其生理心理狀態(tài)及生活質(zhì)量[22]。如Mccarthy等[23]研究對(duì)心衰患者實(shí)施了動(dòng)機(jī)訪談同時(shí)分發(fā)加速度計(jì)和體力活動(dòng)日記以供患者自我監(jiān)測(cè)，干預(yù)結(jié)果顯示加速度計(jì)可促使患者達(dá)成每周活動(dòng)目標(biāo)，且自我護(hù)理能力及6 min步行距離均顯著增加。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)研究也開(kāi)始逐漸重視加速度計(jì)在改善心衰患者體力活動(dòng)中的作用，如一項(xiàng)研究[24]共納入174例慢性心衰患者，隨機(jī)分為試驗(yàn)組和對(duì)照組。試驗(yàn)組采用智能手環(huán)作為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀并依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行個(gè)體化指導(dǎo)，對(duì)照組患者自行進(jìn)行2次/d的6 min步行訓(xùn)練。干預(yù)6個(gè)月后試驗(yàn)組較對(duì)照組6 min步行距離顯著升高，運(yùn)動(dòng)心率顯著降低，運(yùn)動(dòng)時(shí)間及次數(shù)依從性提升，改善了患者預(yù)后。

3 加速度計(jì)在心衰患者體力活動(dòng)評(píng)估與指導(dǎo)中存在的問(wèn)題及對(duì)策

3.1 缺乏心衰患者專用體力活動(dòng)強(qiáng)度臨界值分類標(biāo)準(zhǔn) 目前運(yùn)用加速度計(jì)評(píng)估個(gè)體體力活動(dòng)的研究多數(shù)使用的是Freedson等[25]對(duì)成人體力活動(dòng)臨界值分類標(biāo)準(zhǔn)。但有研究[26]顯示，心衰患者的靜息代謝率較低，且活動(dòng)時(shí)的能量消耗較大，當(dāng)與健康人參與的相同強(qiáng)度的體力活動(dòng)時(shí)，其輸出的加速度計(jì)數(shù)值偏高，因此對(duì)該人群來(lái)說(shuō)使用上述體力活動(dòng)強(qiáng)度臨界值可能會(huì)低估其體力活動(dòng)量。目前尚未有研究制定出心衰患者專用的體力活動(dòng)強(qiáng)度分類臨界值，因此未來(lái)還需更多研究進(jìn)行深入探討，同時(shí)護(hù)理人員在應(yīng)用加速度計(jì)評(píng)估心衰患者體力活動(dòng)時(shí)需考慮到此方面。

3.2 加速度計(jì)對(duì)心衰患者體力活動(dòng)依從性的干預(yù)研究尚不完善 目前干預(yù)性研究中加速度計(jì)大多作為一組干預(yù)措施中的一個(gè)組成部分[27]，尚不清楚單獨(dú)加速度計(jì)能否改善心衰患者體力活動(dòng)依從性，且現(xiàn)大多數(shù)為小樣本的類實(shí)驗(yàn)研究，可信度較低。因此未來(lái)還需設(shè)計(jì)更多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇笮碗S機(jī)對(duì)照研究來(lái)驗(yàn)證加速度計(jì)作為一種反饋手段對(duì)心衰患者體力活動(dòng)依從性等方面的干預(yù)效果。

3.3 心衰患者佩戴加速度計(jì)積極性不高 由于心衰患者疾病癥狀、認(rèn)知功能、反復(fù)入院及年齡較大等因素，導(dǎo)致其佩戴加速度計(jì)的積極性較差。如一項(xiàng)研究[28]納入了100例剛出院的心衰患者，在患者出院后即刻、3個(gè)月、6個(gè)月時(shí)要求其連續(xù)佩戴7 d的加速度計(jì)；結(jié)果顯示，在上述3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別僅有54%、56%、45%的受試者達(dá)到了100%的佩戴率，因此未來(lái)護(hù)理人員還需通過(guò)設(shè)計(jì)激勵(lì)措施、豐富功能體驗(yàn)等改善患者佩戴積極性。

4 小結(jié)

隨著體力活動(dòng)對(duì)心衰患者健康結(jié)局及生活質(zhì)量的有益作用被證實(shí)，越來(lái)越多的臨床體力活動(dòng)康復(fù)計(jì)劃逐步開(kāi)展，由于護(hù)理人員可擔(dān)任干預(yù)的評(píng)估者、實(shí)施者、教育督導(dǎo)者等，因此發(fā)揮著重要作用。而加速度計(jì)可客觀量化心衰患者體力活動(dòng)質(zhì)量并可預(yù)測(cè)其心功能，同時(shí)還可作為一種反饋手段提高心衰患者體力活動(dòng)依從性，為護(hù)理人員制定更科學(xué)完善的指導(dǎo)措施提供了工具性支持。因此，在未來(lái)的工作中首先應(yīng)提高護(hù)理人員對(duì)加速度計(jì)的認(rèn)知水平，開(kāi)展有關(guān)加速度計(jì)評(píng)估體力活動(dòng)的廣覆蓋、標(biāo)準(zhǔn)化的知識(shí)和能力培訓(xùn)；其次仍需護(hù)理科研人員聯(lián)合工程師探討更適合心衰患者的體力活動(dòng)強(qiáng)度臨界值分類標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床試驗(yàn)驗(yàn)證加速度計(jì)對(duì)心衰患者體力活動(dòng)依從性中的干預(yù)效果；最后在臨床應(yīng)用過(guò)程中還可適當(dāng)采取鼓勵(lì)措施及豐富加速度計(jì)功能等改善患者佩戴積極性。