高強度間歇跑臺訓練對腦卒中慢性期偏癱患者步行能力的影響

陸敏杰,田園,吳長偉,王冬緣,謝國浩,周子怡,王泳

腦卒中具有發病率高、死亡率高、致殘率高、復發率高、經濟負擔高五大特點,是導致長期殘疾的主要原因[1]。步行能力是腦卒中后患者功能獨立和長期生存的重要預測指標[2]。有研究顯示,腦卒中后采用傳統訓練6個月內大約85%的患者能恢復無人工輔助步行,但最終只有7%的患者能達到社區內獨立步行[3]。如何短時間內提高腦卒中慢性期患者步行能力,減少步行中跌倒的風險,是我們物理治療師主要的工作內容和治療目標。眾所周知,神經康復理論基礎是腦神經的可塑性,同時高強度的康復訓練有利于神經重塑[4]。最新的研究建議[5],針對慢性期患者,推薦中、高等強度的有氧訓練來改善步行速度和距離,但持續高強度訓練對卒中慢性期患者實施難度大,持續時間短,患者體驗感差,難以長期堅持,并且其安全性一直受到質疑。因此,制定一個有效且安全的康復方案尤為重要。高強度間歇訓練(high-intensity interval training, HIIT)是一種由短時間高強度運動,搭配短暫休息或低強度運動,重復多次的運動方式,具有短時間,高強度,高耗能的特點,已被證明是一種省時高效的運動策略[6]。為此本研究采用高強度間歇跑臺訓練方案對腦卒中慢性期患者進行治療,觀察本方案是否能在較短時間內有效改善其步行能力且不增加不良事件的發生。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取2021年9月～2023年8月于首都醫科大學附屬復興醫院康復中心接受康復治療的腦卒中慢性期患者50例為觀察對象。納入標準:首次發生腦卒中,或既往有過腦卒中病史,但沒有遺留任何后遺癥;經頭CT或MRI確診為腦梗死或腦出血,診斷符合中華醫學會神經病學分會制定的2004《中國腦血管病防治指南》診斷標準[7];年齡18～70歲;腦卒中慢性期(病程>6個月);認知能力可以接受評價及訓練,簡易精神狀態評定量表(mini-mental state examination,MMSE)評分23分以上;功能性步行分級(functional ambulation classification,FAC)≥2級;自愿參加本研究并簽署知情同意書。排除標準:嚴重的心血管疾病;無法控制的高血壓;存在其他神經系統及下肢重度骨關節疾病影響步行的患者;合并有小腦損傷、帕金森氏癥;下肢肌肉痙攣明顯(改良Ashworth>2級)。脫落標準:治療期間出現其它疾病,不能進行試驗者;治療期間因各種原因自行退出者;治療期間出現病情加重不能進行試驗者;病情惡化常規方法不能控制病情者。樣本量估算:以研究對象6min步行測試為主要結局指標,根據查閱文獻結果顯示:與對照組相比,預計觀察組6min步行的距離可提高20m;本研究將采用雙側T檢驗,α (檢驗水準)=0.05,把握度為90%,2組樣本量比值為1∶1,利用PASS軟件計算,根據以上參數推算原則,需要40名參與者。考慮20%的失訪因素,每組增加5例總共需要50名參與者(每組25名)。采用隨機數字表法隨機將50例患者分為觀察組(n=25)和對照組(n=25),其中對照組1例患者因醫療費用問題中途退出研究。2組一般資料比較差異無統計學意義,見表1,本次研究獲得首都醫科大學附屬復興醫院倫理委員會批準(批準文號2023FXHEC-KSP064),同時患者或家屬簽署知情同意書。

表1 2組一般資料比較

1.2 方法 對照組采用傳統治療技術,進行關節活動度及肌肉力量訓練、肌肉牽伸、平衡及姿勢控制訓練、轉移及地面步行訓練等。訓練時間共2周,每周5d,40min/d。觀察組:在傳統治療技術基礎上,采取高強度間歇訓練(high intensity interval training,HIIT)4×4長間歇模式[8-10]:其中高強度訓練時間16min,中低強度訓練時間9min,加上3min的熱身活動和2min的整理活動,一次HIIT時間為30min。高強度時患者的心率需達到70%～85%的最大心率值,最大心率值計算公式為211-(年齡×0.64)[11];高強度間歇跑臺訓練是患者使用懸掛式安全保護裝置在醫用跑臺(XYJ-J9型)上以最大安全速度重復4min的步行爆發,交替進行3min的被動恢復期(站立或坐著休息,視耐受情況而定),達到目標強度。訓練過程使用“JHY-40多參數監護儀”監測患者運動時心率、血壓及運動心電變化。根據患者情況,允許訓練過程中手扶跑臺扶手,穿戴必要輔助器具(如踝足矯形器),幫助患者順利完成高強度間歇訓練。訓練時間共2周,每周5d,除HIIT跑臺訓練外,傳統治療10min/日,共40min/日。

1.3 評定標準 治療師于訓練前、2周訓練結束后對2組患者進行相關量表及客觀數據評定,參與評定的治療師都在研究前進行評價標準一致性的培訓,確保評定標準實施的一致性。

1.3.1 步行能力評定 采用功能性步行分級量表(functional ambulation classification,FAC)評估患者步行能力[12],針對患者的步行能力進行分級評定,共6級,其中5級表示患者可以在任何環境下獨立步行;4級表示在上下樓梯或經過斜坡時需要他人幫助,但在戶外平整地面能獨立步行;3級表示在室內步行過程中需要治療師進行語言指導或看護,但不需要肢體接觸;2級表示在室內步行過程需要1人間斷性的觸碰患者身體以維持平衡;1級表示在室內步行全程需要治療師攙扶才可步行;0級表示無法步行。

1.3.2 平衡功能評估 采用Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)評估患者的平衡能力[13]。共測評14項與平衡功能相關的活動,每項最低0分,最高4分,總分56分,40分以下提示有跌倒的風險,分值越高,表示其平衡功能越好。

1.3.3 步行速度評估 采用10m步行測試(10 meters walk test,10MWT)評估患者的步行速度[14]。測量環境為室內走廊,治療師囑咐患者以最快速度完成3次10m步行,取平均速度。

1.3.4 步行耐力評估 采用6min步行測試(6 minutes walk test,6MWT)評估患者的步行耐力[15],即在室內走廊,繞10m標線以舒適且安全的速度來回步行6 min,記錄其最終步行距離。

1.3.5 下肢運動功能評估 采用簡式Fugl-Meyer功能量表下肢部分(Fugl-Meyer assessment,FMA-LE)評估患者下肢運動功能[16]。此量表總分為34分,分數越高,表示患者下肢運動功能越好。

1.3.6 不良事件 包括一般不良事件如肌肉酸痛、拉傷、頭暈、心絞痛等發生;嚴重不良事件,如訓練中出現跌倒、骨折以及出現需要住院治療的心血管事件。

2 結果

訓練前2組FAC分級、FMA、BBS評分、10MWT、6MWT組間對比差異無統計學意義;2周訓練結束后,觀察組FAC分級、BBS、FMA-LE評分、10MWT、6MWT均較訓練前有不同程度升高(P<0.05),對照組上述評分較治療前差異無統計學意義,且觀察組FAC分級、BBS評分、10MWT、6MWT提高程度顯著優于對照組(P<0.05),2組FMA-LE評分比較差異無統計學意義,見表2～4。2組患者在整個研究過程中未發生嚴重不良事件,觀察組僅在訓練第1周內出現2例肌肉酸痛。

表2 2組FAC分級訓練前后比較 例

表3 2組BBS及FMA-LE評分訓練前后比較 分,

表4 2組10MWT及6MWT訓練前后比較

3 討論

近年來,中國社會處于老齡化發展趨勢,腦卒中患者發病率日益增高,隨著臨床救治水平提高,該病的病死率有所下降,但病殘率仍然居高不下[17]。腦卒中慢性期偏癱患者由于活動受限,機體功能失調,久坐等原因[18],導致心肺功能及血液循環較正常人明顯降低,極大增加了心腦血管相關疾病的風險,形成了一個惡性循環。有研究表明[19],只有不到10%的腦卒中幸存者具有足夠的行走速度和耐力來滿足正常的日常功能,所以步行能力障礙成為影響腦卒中慢性期患者生活獨立和社會參與的重要影響因素之一。

為了解決腦卒中慢性期患者行走能力受損的問題,目前美國運動醫學會建議提倡中等或高強度的有氧訓練[5, 20],然而傳統康復訓練方案訓練強度普遍偏低,訓練周期較長,最終效果一般。因此,為了提高腦卒中后的行走能力,迫切需要一種更有效和更省時的干預措施。HIIT主要是通過提高中樞神經系統募集運動單位的能力和增加每搏輸出量來高效提高患者的心肺適能,從而促進步行功能的恢復[21]。此外,應用HIIT進行步行訓練,其間歇訓練的模式可以誘導更多(約2.9倍)的腺苷酸活化蛋白激酶激活,從而更好地增強線粒體功能并增加肌肉的力量來促進步行功能的恢復[22]。同樣根據Wiener等[23]的研究,跑臺是腦卒中后患者康復的最優選擇,但持續高強度跑臺訓練存在實施難度大、持續時間短、缺乏趣味性,患者難以長期堅持的缺點,所以利用跑臺進行高強度間歇訓練,可能是腦卒中慢性期患者改善步行能力(特別是速度和耐力)的一種新的有前途的策略。

本研究顯示,2組患者在訓練前各項數據均無統計學差異,訓練2周結束后2組FAC、FMA、BBS、10MWT、6MWT均較訓練前改善,其中FAC、BBS、10MWT、6MWT觀察組治療效果更明顯,說明高強度的步行特異性訓練是改善步行能力的一個重要因素。結果顯示,觀察組25名患者中,最終有20名患者實現戶外步行(FAC≥4級),相比對照組僅有10名患者實現戶外步行,說明HIIT跑臺訓練能極大改善了患者的活動范圍和生活質量。研究指出10MWT是評價腦卒中患者步行功能的重要指標[24],同樣最近的一項薈萃分析發現,6MWT很大程度上也是評估腦卒中患者身體能力、社會活動范圍的重要指標[25]。通過2周訓練,觀察組接受HIIT跑臺訓練的患者10MWT和6MWT結果顯著優于接受傳統康復治療的對照組,該結果與Hornby等[26]的研究結果相符。目前傳統康復存在訓練強度不夠、效率低下、步行重復量不足的問題,在腦卒中慢性期患者的訓練中尤為明顯[27]。相較而言,HIIT跑臺訓練可以根據患者年齡設定不同的目標心率,通過強度間歇的方式,在較短時間內達到較高的步行重復量,最大程度改善慢性期患者的心肺適能和肌肉耐力,從而改善了患者步行的速度和步行距離,此方法被證實是一種省時高效的運動策略。此外,腦卒中患者本體感覺異常和協調性不足也嚴重影響其步行中的平衡能力[28]。本研究發現,2組患者訓練2周后平衡功能都有所改善,但觀察組改善更為明顯(P<0.05)。HIIT跑臺訓練能較好促進運動感覺和運動信息的同步性,這樣能形成正確的運動-感覺回路,有助于中樞神經系統重塑,進而改善步行中動態平衡功能的控制。但Wiener等[23]研究顯示,與中等強度訓練相比,HIIT對10MWT和FAC的影響顯著,但對BBS的影響不顯著,我們認為,這可能與樣本基線水平和HIIT干預模式不同有關系。同時,本研究數據也顯示,觀察組和對照組2周后下肢運動均有所改善,但2組的FMA-LE評分差異無統計學差異。這可能和觀察組干預時間短,缺乏針對性訓練有關,需要后期進一步隨訪觀察。在研究過程中,觀察組有2例患者在訓練第一周內出現肌肉酸痛,主要以小腿三頭肌和股四頭肌為主,經過肌肉牽伸、按摩等對癥處理后,均得到明顯改善,考慮與乳酸堆積有關,除此并無出現其他嚴重不良事件。

綜上所述,高強度間歇跑臺訓練可以在較短時間內改善腦卒中慢性期偏癱患者的步行能力且訓練過程安全無嚴重不良反應,值得臨床推廣應用。然而本研究限于樣本量少,干預周期短,沒有進行步態相關數據收集,將來擬通過增加樣本量進一步分層研究討論,完善評估,使得該康復訓練方案更合理、完善。